Miselyumdan Malzeme: Ambalaj, Deri Alternatifi ve Yapı Kompozitleri

Bir torba kenevir sapı, biraz su ve bir mantarın miseli. Misel yayıldıkça gevşek lifler, beyaz iplikçiklerle birbirine örülmüş hafif bir bloğa dönüşür. Miselyum malzemelerinin çıkış noktası bu kadar basit: mantar burada yiyecek değil, yapıştırıcıdır. Ambalaj köpüğünden deri benzeri paspaslara, yalıtım panellerinden duvar bloklarına kadar uzanan bu alanda laboratuvarlar ne ölçtü, hangi sınırlar hâlâ duruyor, aşağıda kaynaklarıyla.

Mantar yapıştırıcı olunca: üretim mantığı

Miselyum kompozitlerinde saman, kenevir, keten ya da talaş gibi bitkisel lifler bir mantarla aşılanır; misel bu lifleri üç boyutlu bir iplik ağıyla bağlayarak hafif bir malzeme oluşturur ve büyüme bittikten sonra mantar ısıyla öldürülür (Elsacker ve ark., 2019). Bu çalışmada beyaz çürükçül bir tür olan Trametes versicolor kullanıldı; türün kendisini Turkey Tail tür ansiklopedisinde anlattık. Mantar büyürken lignoselülozu parçalayan enzimler salgılar, substratın bir kısmının yerini zamanla misel alır ve kalan liflere yapışır (Angelova ve ark., 2021).

İki ana üretim yolu var. Sıvı ortamda büyütme hızlıdır ve ölçeklenebilir, ama kontaminasyona açıktır ve çoğunlukla kâğıt benzeri ince malzemelerle sınırlı kalır; katı ortam fermantasyonu daha ucuzdur, fakat homojen büyüme sağlamakta zorlanır ve ambalaj, yalıtım, tekstil ile deri alternatifi köpükler için kullanılır (Gandia ve ark., 2021). Katı ortamın neden bu kadar belirleyici olduğunu substrat nedir yazısında, mikroorganizma yükünün nasıl kontrol edildiğini ise pastörizasyon ve sterilizasyon karşılaştırmasında bulabilirsiniz.

Aynı misel ağı, bir tankta büyütülüp yemeğe de dönüştürülebilir; o tarafın hikâyesi mikoprotein yazısında.

Ambalaj ve yalıtım: ölçülen değerler

Keten, kenevir ve samanla yapılan miselyum kompozitleri ısı iletkenliği ve su emme katsayısı bakımından taş yünü, cam yünü ve ekstrüde polistiren gibi alışılmış yalıtım malzemeleriyle karşılaştırılabilir bir yalıtım davranışı gösterdi (Elsacker ve ark., 2019). Aynı çalışmada mekanik performansın liflerin kimyasal bileşiminden ziyade lifin nasıl işlendiğine ve boyutuna bağlı olduğu bulundu (Elsacker ve ark., 2019).

Fomes fomentarius ile kenevir kırpıntısından yapılan sıkıştırılmamış kompozitlerin ısı iletkenliği 0,044 W/(m·K) ölçüldü ve malzeme alev sınıflandırmasında B1'e yerleşti (Schmidt ve ark., 2023). Aynı ekip ısıyla presleme yoluyla sert ve sağlam yonga levhalar elde edilebildiğini raporladı (Schmidt ve ark., 2023).

Yangın tarafında, misel içeren buğday tanesi kompozitlerinde misel ısı salım hızını düşürdü; bunun nedeni miselin daha fazla kömürleşme eğilimi olarak açıklandı (Jones ve ark., 2018). Aynı çalışmada misel büyüme süresini uzatmak yangın özelliklerinde anlamlı bir iyileşme sağlamadı (Jones ve ark., 2018).

Deri alternatifi: miselden paspas

Deri benzeri malzemede lignoselülozik substrat üzerinde büyütülen misel paspasları yumuşatıcı ve çapraz bağlayıcı maddelerle işlenir (Raman ve ark., 2022). Kahverengi çürükçül mantarlardan yapılan örneklerde yoğunluk 1,35 ve 1,46 g/cm³, çekme dayanımı yaklaşık 7,2 ve 8,5 MPa ölçüldü; yırtılma dayanımı ise 0,5-0,8 N/mm gibi düşük değerlerde kaldı (Raman ve ark., 2022). Aynı çalışmada yüzde 20 polietilen glikol ile işlem çekme dayanımını ve elastik modülü artırdı (Raman ve ark., 2022).

Nem ayrıca incelenen bir konu. Birkaç farklı miselyum deri örneğinde hem nem emilimi hem de suya daldırma sırasında elastik modüllerde genel bir düşüş görüldü; ilk nem emiliminde kısmen geri dönmeyen değişim, üretim sürecine ve katkı maddelerine bağlandı (Karunarathne ve ark., 2024).

Miselin ne yediği de sonucu değiştiriyor. Selüloz üzerinde büyüyen Ganoderma lucidum ve Pleurotus ostreatus miselleri daha fazla kitin içerdi, daha yüksek Young modülü ve daha düşük uzama gösterdi; tüm örnekler 120 dereceyi aşan su temas açısıyla hidrofobikti (Haneef ve ark., 2017). Hücre duvarındaki bu molekülün yapısını kitin nedir yazısında ayrıntılı anlattık.

Yapı malzemesi: taşıyıcı değil, dolgu ve panel

Miselyum malzemelerinin inşaatta kullanımı, düşük mekanik özellikler ve üretim ile karakterizasyonda standart eksikliği nedeniyle şimdiye kadar küçük prototipler ve mimari enstalasyonlarla sınırlı kaldı (Bitting ve ark., 2022). Tür ve substrat seçimi de tabloyu değiştiriyor: dört mantar türü ve üç substratın denendiği bir çalışmada su emme en yüksek pirinç samanında ölçüldü, Schizophyllum commune ile yapılan kompozitler ise en fazla büzülmeyi gösterdi (Aiduang ve ark., 2022).

Laboratuvardan rafa: açık sorular

Alanın göze çarpan sorunlarından biri, sonuçların birbiriyle karşılaştırılmasının zor olması. 2020 tarihli bir derleme, çalışmaların çok farklı deneysel yaklaşımlar ve standartlaştırılmamış prosedürler kullandığını ve bu malzemelerin uygulanabilirliğinin büyük ölçüde keşfedilmemiş olduğunu vurguladı (Elsacker ve ark., 2020). Aynı derlemeye göre üretim sırasındaki çok sayıda girdi faktörü malzemenin son özelliklerini etkiliyor (Elsacker ve ark., 2020).

İkinci soru güvenlik. Bu malzemeler bugüne kadar çoğunlukla Basidiomycota türleriyle, mekanik özelliklerine göre seçilerek yapıldı; büyük ölçekte kullanım için tür seçiminin patojenlik, mikotoksin üretimi, böcek çekme ve istilacı olma riskine göre de değerlendirilmesi ve üretimin standartlaştırılması önerildi (van den Brandhof ve ark., 2022).

Üçüncüsü kullanım ömrü sonu. Miselyum kompozitleri biyobozunur olarak tanımlanır ve kullanım sonrası kompostlanabilir (Angelova ve ark., 2021). Ancak deri alternatiflerinde kullanılan yumuşatıcı ve katkıların bu tabloyu nasıl değiştirdiği, ürün bazında ayrı ayrı bakılması gereken bir konu.

Misel ağının doğada ne iş yaptığını merak ediyorsanız mantarların çevresel rolü ve misel ağı yazısı bu malzemelerin biyolojik temelini tamamlar. Misel ile meyve gövdesi arasındaki ayrım için de miselyum ve meyve gövdesi farkı yazısına bakabilirsiniz.

Bilimsel referanslar

Aiduang, W. et al. (2022). Mechanical, Physical, and Chemical Properties of Mycelium-Based Composites Produced from Various Lignocellulosic Residues and Fungal Species. J Fungi (Basel), 8(11), 1125. PMID 36354892. DOI 10.3390/jof8111125.

Angelova, G.V. et al. (2021). Renewable mycelium based composite - sustainable approach for lignocellulose waste recovery and alternative to synthetic materials - a review. Z Naturforsch C J Biosci, 76(11-12), 431-442. PMID 34252997. DOI 10.1515/znc-2021-0040.

Bitting, S. et al. (2022). Challenges and Opportunities in Scaling up Architectural Applications of Mycelium-Based Materials with Digital Fabrication. Biomimetics (Basel), 7(2), 44. PMID 35466261. DOI 10.3390/biomimetics7020044.

Elsacker, E. et al. (2019). Mechanical, physical and chemical characterisation of mycelium-based composites with different types of lignocellulosic substrates. PLoS One, 14(7), e0213954. PMID 31329589. DOI 10.1371/journal.pone.0213954.

Elsacker, E. et al. (2020). A comprehensive framework for the production of mycelium-based lignocellulosic composites. Sci Total Environ, 725, 138431. PMID 32298897. DOI 10.1016/j.scitotenv.2020.138431.

Gandia, A. et al. (2021). Flexible Fungal Materials: Shaping the Future. Trends Biotechnol, 39(12), 1321-1331. PMID 33812663. DOI 10.1016/j.tibtech.2021.03.002.

Haneef, M. et al. (2017). Advanced Materials From Fungal Mycelium: Fabrication and Tuning of Physical Properties. Sci Rep, 7, 41292. PMID 28117421. DOI 10.1038/srep41292.

Jones, M. et al. (2018). Thermal Degradation and Fire Properties of Fungal Mycelium and Mycelium - Biomass Composite Materials. Sci Rep, 8(1), 17583. PMID 30514955. DOI 10.1038/s41598-018-36032-9.

Karunarathne, A. et al. (2024). Effects of Humidity on Mycelium-Based Leather. ACS Appl Bio Mater, 7(10), 6441-6450. PMID 39383329. DOI 10.1021/acsabm.4c00586.

Raman, J. et al. (2022). Mycofabrication of Mycelium-Based Leather from Brown-Rot Fungi. J Fungi (Basel), 8(3), 317. PMID 35330319. DOI 10.3390/jof8030317.

Schmidt, B. et al. (2023). Mechanical, physical and thermal properties of composite materials produced with the basidiomycete Fomes fomentarius. Fungal Biol Biotechnol, 10(1), 22. PMID 38049892. DOI 10.1186/s40694-023-00169-8.

van den Brandhof, J.G. et al. (2022). Risk assessment of fungal materials. Fungal Biol Biotechnol, 9(1), 3. PMID 35209958. DOI 10.1186/s40694-022-00134-x.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 12  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya