Mycofluid: कैसे 3D-प्रिंटेड फungi प्लास्टिक कचरे की जगह ले सकते हैं

वॉशिंगटन विश्वविद्यालय के रचनात्मक इंजीनियरों के एक समूह ने हाल ही में एक प्लास्टिक विकल्प प्रस्तुत किया है जो उपयोग किए गए कॉफ़ी ग्राउंड्स और 3D-प्रिंटेड माइसेलियम बायोकॉम्पोजिट्स के मिश्रण का उपयोग करके जटिल, जल-रोधी पैकेजिंग बनाता है। यह शोध कचरे को कम करने और आज की प्लास्टिक समस्याओं के लिए एक स्थायी समाधान प्रदान करने में मदद कर सकता है। यहाँ वह सब कुछ है जो आपको जानना चाहिए।

प्लास्टिक कचरा

प्लास्टिक कचरा एक प्रमुख चिंता है जो पर्यावरणविदों और शोधकर्ताओं दोनों के लिए मुख्य फोकस बना हुआ है। वर्तमान में दुनिया और समुद्र में लाखों टन प्लास्टिक कचरा मौजूद है। सबसे बुरा यह है कि अध्ययन भविष्य में हर साल प्लास्टिक कचरे में वृद्धि की भविष्यवाणी करते हैं।
जैसे ही ये हानिकारक उत्पाद टूटते हैं, वे मैक्रो प्लास्टिक बनाते हैं जो खाद्य श्रृंखला में प्रवेश करते हैं और अंततः आपके शरीर में पहुँचते हैं। माइक्रोप्लास्टिक छोटी मात्रा में हानिरहित होते हैं। हालांकि, जैसे-जैसे उनका मात्रा बढ़ती है, उनके दुष्प्रभाव भी बढ़ते हैं।

बायोप्रिंटिंग समाधान

‘बायोप्रिंटिंग’ शब्द जीवित जीवों का उपयोग करके एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग को दर्शाता है। यह 3D प्रिंटिंग सेक्टर कई उद्योगों में लगातार विस्तार कर रहा है। भविष्य में, बायोप्रिंटर अंतरिक्ष यात्रियों को उनके अंगों और अन्य महत्वपूर्ण शारीरिक भागों को ठीक करने में मदद कर सकते हैं। अभी के लिए, वे कचरे को कम करने की कुंजी हो सकते हैं।

अध्ययन के विवरण

व्यावहारिक, स्थायी प्लास्टिक विकल्पों की आवश्यकता को पहचानते हुए, इंजीनियरों की एक टीम ने अध्ययन “3D-प्रिंटेड माइसेलियम बायोकॉम्पोजिट्स: 3D प्रिंटिंग और फंगी-आधारित कॉम्पोजिट्स को बढ़ाने की विधि.”¹ यह अध्ययन खाद्य कचरे, विशेष रूप से कॉफ़ी ग्राउंड्स, का उपयोग करके फंगी के विकास के लिए एक आदर्श स्थान बनाने की जांच करता है.

कॉफ़ी ग्राउंड्स को कुछ मुख्य कारणों से चुना गया। एक कारण यह है कि हर साल अरबों पाउंड कॉफ़ी ग्राउंड्स फेंके जाते हैं, क्योंकि अधिकांश कॉफ़ी बनाने की प्रक्रिया में कॉफ़ी अवशोषित नहीं होती। उल्लेखनीय है कि जबकि कॉफ़ी ग्राउंड कचरे में कई पोषक तत्व होते हैं जिन्हें फंगी जैसे मशरूम उपयोग कर सकते हैं, वे स्वाभाविक रूप से स्टरल नहीं होते, हालांकि उनका संदूषण जोखिम कम है। स्टरलिटी सुनिश्चित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने सब्सट्रेट को अल्कोहल वाइप्स से उपचारित किया और साफ़ हैंडलिंग प्रोटोकॉल बनाए रखे।

त्वचा निर्माण

जब मशरूम नई सतह पर बढ़ते हैं, तो पहला कदम माइसेलियम त्वचा बनाना होता है। यह त्वचा जड़ प्रणाली की तरह काम करती है, जो मशरूम को सतह और एक-दूसरे से जोड़ती है।

माइसेलियम पूरी तरह बायोडिग्रेडेबल है और पर्यावरण को नुकसान नहीं पहुंचाता। प्रभावशाली रूप से, यह तेजी से बढ़ता है और बिना विकृति के महत्वपूर्ण जल प्रतिरोध प्रदान करता है। एक बार उचित माइसेलियम का चयन हो जाने पर, इंजीनियरों ने माइसेलियम को आकार देने का तरीका खोज लिया।

माइसेलियम त्वचा एक जीवित सामग्री है जिसे शोधकर्ताओं ने सिद्ध किया है कि यह प्रकाश और स्पर्श दोनों उत्तेजनाओं को महसूस कर सकती है। इसका उपयोग विद्युत घटकों और मॉड्यूलर वास्तु डिज़ाइनों को बनाने में किया गया है और पहले स्व-वृद्धि रोबोटों पर शोध हुआ है। अब, यह प्लास्टिक कचरे को कम करने में मदद कर सकता है।

Mycofluid

एक पेस्ट जिसे Mycofluid कहा जाता है, बनाने का निर्णय लिया गया। Mycofluid का सूत्र निम्नलिखित है:

• 54.9% उपयोग किए गए कॉफ़ी ग्राउंड्स – मुख्य पुनर्चक्रित बायोमास के रूप में कार्य करता है
• 13.7% ब्राउन राइस फ्लोर – फंगी के विकास के लिए कार्बोहाइड्रेट प्रदान करता है
• 5.5% ग्राउंड ग्रेन स्पॉन – फंगल स्पोर्स को प्रस्तुत करता है
• 1.1% ज़ैंथन गम – विस्कोसिटी मॉडिफायर और बाइंडर के रूप में कार्य करता है
• 24.7% पानी – माइसेलियम विकास के लिए नमी बनाए रखता है

इन्क्यूबेटेड मिश्रण को तब तक फेंटते हैं जब तक यह इतना स्मूद न हो जाए कि विशेष 3D प्रिंटर एक्सट्रूडर से बाहर निकाला जा सके।

उद्देश्य-निर्मित नोज़ल

इंजीनियरों ने एक उद्देश्य-निर्मित 3D प्रिंटर नोज़ल बनाया जो विशेष रूप से मोटी पेस्ट को संभालने के लिए डिज़ाइन किए गए लेयर एक्सट्रूडर नोज़ल को एकीकृत करता है। नया 3D प्रिंटर हेड विशेष रूप से UW के मशीन एजेंसी लैब में निर्मित ज्यूबिली 3D प्रिंटर का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।
नए सिस्टम में एक उन्नत पेस्ट-होल्डिंग सिस्टम शामिल था। यह सिस्टम एक लीटर पेस्ट रख सकता है और आवश्यकता पड़ने पर बड़े अनुप्रयोगों के लिए विस्तारित किया जा सकता है। उल्लेखनीय है कि स्टोरेज और नोज़ल विभिन्न प्रकार की सामग्री को संभालने के लिए बनाए गए थे, जो इंजीनियर के प्लास्टिक कचरे की समस्या के कई समाधान प्रदान करने के लक्ष्य को दर्शाता है।

परीक्षण चरण

नए सिस्टम का परीक्षण कई वस्तुओं को प्रिंट करके किया गया, जिसमें मोआई प्रतिमा, पैकिंग सामग्री, फूलदान के तीन हिस्से और अन्य वस्तुएँ शामिल थीं। कुछ वस्तुओं, जैसे बटरफ़्लाई कोफ़िन, में कई हिस्से जुड़े हुए थे।

इंजीनियरों ने डिज़ाइनों को एक स्वामित्व वाले प्रिंटर का उपयोग करके प्रिंट किया। आकारों को फिर 10 दिनों के लिए एक स्टेराइल चैंबर में रखा गया। इस विधि ने स्पोर्स को मजबूत माइसेलियम बनाने में सक्षम किया। दस दिनों के बाद, वस्तुओं को निकाला गया और उनकी टिकाऊपन का परीक्षण किया गया।

उल्लेखनीय है कि यदि वस्तुएँ स्टेरिलाइज़ेशन चैंबर में अधिक समय तक रहतीं तो वे मशरूम में बदलती रहतीं। आगे की वृद्धि को रोकने के लिए, माइसेलियम-आवृत टुकड़ों को हटाया गया और पूरी तरह सूखा दिया गया।

परीक्षण परिणाम

प्रयोग के परिणाम आशाजनक दिखे। एक बात यह है कि माइसेलियम ने अलग-अलग प्रिंट किए गए टुकड़ों को सफलतापूर्वक जोड़ दिया, जिससे यह सिद्ध हुआ कि पैकेजिंग सामग्री को मॉड्यूलर सेक्शन्स में बनाया जा सकता है और फिर भी मजबूत संरचनात्मक अखंडता प्राप्त की जा सकती है। इसका मतलब है कि पैकेजिंग सामग्री जटिल डिज़ाइनों और छोटे बैच प्रोसेसिंग के लिए उपयोग की जा सकती है। परीक्षण से पता चला कि माइसेलियम बायोकॉम्पोजिट ने यांत्रिक गुण दिखाए जो विस्तारित पॉलीस्टाइरीन फोम के समान हैं, जो पैकेजिंग में सामान्यतः उपयोग होते हैं। जबकि यह Styrofoam से जरूरी नहीं कि अधिक मजबूत हो, यह पूरी तरह बायोडिग्रेडेबल होने के साथ तुलनीय टिकाऊपन प्रदान करता है। शोध दस्तावेज़ों के अनुसार, इसकी घनत्व उच्च-स्तरीय कार्डबोर्ड के समान थी।

जल प्रतिरोध

शोधकर्ताओं ने 24 घंटे के जल अवशोषण परीक्षण किया, जिसमें कॉलोनाइज़्ड और अनकॉलोनाइज़्ड माइसेलियम बायोकॉम्पोजिट्स की तुलना की गई। कॉलोनाइज़्ड नमूनों ने केवल 7% अवशोषण दिखाया, अपनी आकृति और संरचनात्मक अखंडता को बनाए रखा, जबकि अनकॉलोनाइज़्ड कॉफ़ी-आधारित कॉम्पोजिट्स पूरी तरह पानी में विघटित हो गए।
यह पूरी तरह बायोडिग्रेडेबल होने के साथ-साथ आशाजनक स्तर की टिकाऊपन भी प्रदान करता है। अतिरिक्त रूप से, इसे अधिक आसानी से और कम खर्च में बनाया जा सकता है।

संभावित बाजार लाभ

यह शोध बाजार में कई लाभ लाता है। एक बात यह है कि प्लास्टिक विकल्पों की खोज की तीव्र आवश्यकता है। इस कचरे से उत्पन्न प्रदूषण खतरनाक स्तर तक पहुंच गया है। अपरिवर्तनीय रूप से पारिस्थितिक तंत्र को नुकसान से बचाने के लिए, एक समाधान की आवश्यकता है। प्लास्टिक का यह विकल्प पर्यावरण के लिए सुरक्षित और किफायती है।
इसके अतिरिक्त, यह केवल प्लास्टिक का विकल्प नहीं है। शोधकर्ता इस तकनीक को विस्तारित करके Styrofoam के विकल्प भी बनाने की कोशिश कर रहे हैं। मिलकर, ये पैकेजिंग सामग्री वैश्विक प्रदूषण को कम करने और अतिरिक्त स्थिरता रूपों को प्रेरित करने में मदद कर सकती हैं।

जटिल डिज़ाइन

इस प्रकार की पैकेजिंग का एक मुख्य लाभ इसकी लचीलापन है। माइसेलियम अलग-अलग प्रिंट किए गए टुकड़ों को जोड़ता है, जिससे एक टिकाऊ पैकेजिंग बनती है जो प्रभाव और नमी का सामना कर सकती है। अतिरिक्त रूप से, यह जटिल और कस्टम एकबारगी आवश्यकताओं को समर्थन दे सकता है बिना उत्पादन प्रक्रियाओं को विस्तारित किए।

छोटे बैच निर्माण

माइसेलियम बायोकॉम्पोजिट्स के लिए 3D-प्रिंटिंग प्रक्रिया कस्टम, छोटे बैच उत्पादन के लिए उपयुक्त है, विशेष रूप से नाज़ुक या अनोखे आकार की वस्तुओं की पैकेजिंग के लिए। पारंपरिक मोल्डेड माइसेलियम उत्पादों के विपरीत, यह विधि व्यवसायों को मोल्ड की आवश्यकता के बिना कस्टम-फिट डिज़ाइन बनाने की अनुमति देती है।

परिचालन बाधाएँ

इंजीनियरों को अपने नए पैकेजिंग विधि को मुख्यधारा समाधान बनाने के लिए कई बाधाओं को दूर करना है। एक बात यह है कि इसे Mycofluid बनाने के लिए उपयोग किए गए माइसेलियम की वृद्धि को समर्थन देने हेतु खाद्य कचरे की बुनियादी स्टरलाइज़ेशन की आवश्यकता होती है। यह आवश्यकता इस विधि के बड़े पैमाने पर उपयोग को सीमित करेगी।
हालांकि, जैसे ही शोधकर्ता अपने उपयोग किए जाने वाले सामग्री को सभी प्रकार के खाद्य कचरे तक विस्तारित करते हैं, वे एक ऐसा समाधान खोजने की आशा रखते हैं जो दोनों ही आसानी से उपलब्ध हो और पर्यावरण से हटाने की आवश्यकता हो। इन आवश्यकताओं को मिलाकर यह सुनिश्चित होता है कि यह विकल्प अधिक कचरा नहीं बनाता और प्लास्टिक समस्या को हल करने में मदद करता है।

बायोप्रिंटिंग बाजार में अग्रणी कंपनियाँ

बायो-प्रिंटिंग सेक्टर अधिक सामग्री और प्रिंटिंग विधियों के उभरने के साथ लगातार विस्तार कर रहा है। आज के बायोप्रिंटर मिट्टी और अन्य सामग्री का उपयोग करके पूरे घर बना सकते हैं।
इसके अतिरिक्त, कुछ बायोप्रिंटर मानव अंग और अन्य महत्वपूर्ण उपचार बना सकते हैं जो जीवन बचाते हैं। ये उपकरण अपनी क्षमताओं और उपयोग मामलों में लगातार विस्तार कर रहे हैं। यहाँ एक कंपनी है जिसने बायोप्रिंटिंग सेक्टर में नवाचारी समाधान के लिए प्रतिष्ठा स्थापित की है।

United Therapeutics

United Therapeutics (UTHR ) ने 1996 में बाजार में प्रवेश किया। इसके संस्थापक, मार्टिन रोथब्लैट, एक प्रसिद्ध उद्यमी हैं जिन्होंने कई कंपनियों की स्थापना की, जिसमें SiriusXM भी शामिल है। विशेष रूप से, कंपनी उसकी बेटी के टर्मिनल रूप से बीमार होने के बाद स्थापित हुई।

सालों बाद, United Therapeutics फेफड़े की बीमारी के उपचार और अंग निर्माण में अग्रणी है। हाल ही में, कंपनी ने Miromatrix का अधिग्रहण करके बायोप्रिंटिंग क्षेत्र में प्रवेश किया।

United Therapeutics बायोप्रिंटिंग सेक्टर में नई अनुप्रयोगों जैसे पैकेजिंग आवश्यकताओं के कारण मांग में वृद्धि से आसानी से लाभ उठा सकता है। कंपनी पहले से ही प्रतिष्ठित बायो-प्रिंटिंग उत्पाद प्रदान करती है और उद्योग में अग्रणी मानी जाती है। इसलिए, जो लोग स्थापित बायोप्रिंटिंग स्टॉक की तलाश में हैं उन्हें UTHR पर आगे शोध करना चाहिए।

3D-प्रिंटेड माइसेलियम बायोकॉम्पोजिट्स – अनंत संभावनाएँ

कॉफ़ी कचरा और फंगी जैसी वस्तुओं का उपयोग करके टिकाऊ पैकेजिंग बनाने का विचार सराहनीय है। यह अवधारणा, जबकि अभी अपने शुरुआती चरणों में है, एक दिन जैविक पैकेजिंग सामग्री की ओर ले जा सकती है। मानवता को प्लास्टिक विकल्पों की आवश्यकता है, और यह पता चल सकता है कि एक से अधिक समाधान ही उत्तर है। इस प्रकार, इस शोध को उस पहेली का एक मूल्यवान हिस्सा माना जा सकता है।

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अध्ययन संदर्भ:

^{1. Luo, D., Yang, J., & Peek, N. (2025). 3D-प्रिंटेड माइसेलियम बायोकॉम्पोजिट्स: 3D प्रिंटिंग और फंगी-आधारित कॉम्पोजिट्स को बढ़ाने की विधि. 3D प्रिंटिंग और एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग. https://doi.org/10.1089/3dp.2023.0342}