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National Geographic | 蘑菇啟發工程師建立更美好的未來

真菌技術的創新正在為從建築到汽車、時尚到家具的方方面面提供解決方案



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估計有 2-1100 萬種真菌,其中蘑菇是比較明顯的子實體。科學開始認識到這個巨大的、基本上未開發的王國的潛力。
PHOTOGRAPH BY CHOY TSAI
BYVICTORIA BURROWS
PRODUCED BYNATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVEWORKS

用蘑菇種植建築物聽起來像是科幻小說中的東西,但科學家們正在將幻想變成現實。 利用各種真菌的菌絲體(根狀細絲)——其中蘑菇是子實體——科學家們正在種植用於建築行業的磚塊和其他材料。 考慮到真菌,包括銹病、黴菌、黴菌和酵母菌在內的生物王國是天然且豐富的,並且建築業佔世界碳排放量的 10% 以上,其中很大一部分來自水泥生產,它們為更環保的建築解決方案帶來了希望。

不僅建築行業正在試驗菌絲體。從時尚到家俱生產,從醫療用品到電子產品,各個領域的創新者都受到大自然循環的啟發,在循環系統中,廢物不斷被分解以創造新的東西。由真菌生物技術製成的產品包括包裝、皮革替代材料和家居用品。 “菌絲體是聖杯,”結構工程師和建築師 Arthur Huang 說。 “作為有機廢物降解的副產品,它超越了利用現有廢物製造新的東西——它在製造新材料的同時積極地帶走了我們不需要的東西。”

真菌,其中估計有 2-1100 萬種,雖然只有大約 150,000 種被正式命名,它們是大自然的回收者,分解有機物。真菌菌絲體的分支線,稱為菌絲,在攝取營養物質之前會排出分解食物來源的物質。這意味著它們可用於消除可能無法生物降解的污染物——這一過程稱為 mycoremediation。它們能夠分解長鏈碳氫化合物,包括有毒和石油基元素,如塑料和未精煉油。 當它們消化所需的營養時,它們會繼續生長,傳播富含纖維的菌絲體。這些卷鬚可以長成磚塊或其他形狀,並以各種方式加工成不同的材料。 韓國初創公司 Mycel 生產基於菌絲體的材料,可以在各種產品中替代動物皮革和合成塑料,包括時尚配飾和家具。這家初創公司還在開發基於真菌蛋白的肉類替代品、使用培養副產品的環保化妝品、包裝材料和與鋸末結合的建築面板。

汽車製造商起亞正在擁抱真菌創新,並與 Mycel 合作開發基於菌絲體的皮革替代品。這種新的柔軟材料可以模仿各種紋理並且可以染色。它具有抗撕裂性,並且具有很高的抗拉強度,這兩者都是需要大量使用的汽車座椅的關鍵。 菌絲體的生長方法及其加工方式因生產的最終材料而異。要種植磚等結構,一種做法是將真菌孢子散佈在模具內的預處理基質上,通常是農業廢棄物,如稻草或稻殼。孢子發芽並生長,最終填充模具內的空間,將材料粘合成固體塊。 這個過程可能只需要五天時間,具體取決於真菌的種類和生長條件。菌絲體的食物來源可以賦予最終產品特定的屬性:例如,當食物物質難以被真菌消化時,例如馬鈴薯皮或木片,就會形成更硬的菌絲體材料。提高溫度可用於加快生長速度,而該過程可以通過陽光或加熱來停止。

由於菌絲體技術相對較新,其潛力仍在探索中。黃正在實驗室對一系列應用進行材料測試。 “建築物總是需要一系列機械或表面處理物品,不僅僅是磚塊,還有瓷磚或用於支撐玻璃的接縫,”他說。 “我們正在測試各種製造方法,包括擠出和注射,以創造不同的材料和產品。”

美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 也對菌絲體的可能性感興趣。該機構正在與美國菌絲體技術先驅 Ecovative 和大學合作夥伴合作,開發自然災害後重建區域的解決方案。由於大多數材料需要進口,因此重建工作通常耗時且成本高昂,因此該計劃旨在開發一種在現場種植能夠自我修復的當地材料的方法。 他們還在嘗試保持菌絲體的生物活性,以便它在受損時能夠主動自我修復,從而創造出有生命的建築物。

科學家們也在考慮菌絲體的地外應用:在加利福尼亞的矽谷,美國宇航局的艾姆斯研究中心正在開展一個真菌建築項目,以開發可以在其他行星和衛星上種植基於真菌的棲息地的技術。 雖然美國宇航局可能會展望未來,但今天在地球上,菌絲體可以在無數環境中使用。該技術價格便宜、可生物降解且環保,並可能有助於改變消費習慣,擺脫我們占主導地位的拿、製造和扔掉的方式。 受大自然的啟發,工程師和科學家正在通過尋找減少從環境中獲取並回饋更多的方法來推進可持續發展。這為建立更穩定的未來帶來了希望。