Mycofluid: Hvordan 3D‑printet sopp kan erstatte plastavfall

En gruppe kreative ingeniører fra University of Washington introduserte nylig et plastalternativ som bruker en blanding av brukt kaffebasert og 3D‑printet mycelium‑biokompositter for å lage intrikate, vannavstøtende emballasjer. Forskningen kan bidra til å redusere avfall og tilby en bærekraftig løsning på dagens plastproblemer. Her er alt du trenger å vite.

Plastavfall

Plastavfall er en stor bekymring som fortsatt er hovedfokus for miljøforkjempere og forskere. Det finnes for øyeblikket millioner av tonn plastavfall i verden og i havet. Det verste er at studier forutsier en årlig økning i plastavfall i overskuelig fremtid.
Når disse skadelige produktene brytes ned, danner de makro‑plast som kommer inn i næringskjeden og til slutt deg. Mikroplast er ikke skadelig i små mengder. Men etter hvert som volumet øker, gjør også bivirkningene det.

Bioprinting‑løsninger

Begrepet ‘bioprinting’ refererer til additiv produksjon ved bruk av levende organismer. Denne 3D‑print‑sektoren fortsetter å vokse på tvers av flere industrier. I fremtiden kan bioprintere brukes til å hjelpe romreisende med å helbrede organer og andre vitale kroppsdeler. For nå kan de være nøkkelen til å redusere avfall.

Detaljer om studien

Etter å ha erkjent behovet for levedyktige, bærekraftige plastalternativer, publiserte et team av ingeniører studien “3D‑Printed Mycelium Biocomposites: Method for 3D Printing and Growing Fungi-Based Composites in 3D Printing and Additive Manufacturing.”¹ Studien undersøker bruk av matavfall, spesifikt kaffebasert, for å skape et ideelt miljø for soppvekst.

Kaffebasert ble valgt av flere viktige grunner. For det første blir milliarder av pund kaffebasert kastet hvert år, ettersom mesteparten av kaffen ikke absorberes under bryggingen. Merk at mens kaffebasert avfall inneholder mange næringsstoffer som sopp som sopp kan bruke til vekst, er de ikke naturlig sterile til tross for lav risiko for forurensning.  For å sikre sterilitet behandlet forskerne substratet med alkoholservietter og opprettholdt rene håndteringsprotokoller for å forhindre uønsket mikrobielt vekst.

Huddannelse

Det første trinnet sopp tar når de vokser på et nytt stoff er å danne mycelium‑hud. Denne huden fungerer som et rotsystem, som binder soppene til overflaten og til hverandre.

Mycelium er fullt biologisk nedbrytbart og skader ikke miljøet. Imponerende nok vokser det raskt og gir betydelig vannavstøtning uten å vise tegn på deformasjon. Når riktig mycelium var valgt, fant ingeniørene ut hvordan de kunne forme mycelium til former.

Mycelium‑hud er et levende materiale som forskere har bevist kan oppfatte både lys- og berøringsstimuli. Det har blitt brukt til å lage elektriske komponenter og modulære arkitektoniske design, og har blitt undersøkt i selv‑voksende roboter tidligere. Nå kan det bidra til å redusere plastavfall.

Mycofluid

Beslutningen ble tatt om å lage en pasta kalt mycofluid. Mycofluid‑formuleringen består av:

• 54.9% spent coffee grounds – som fungerer som den primære resirkulerte biomassen
• 13.7% brown rice flour – gir karbohydrater for soppvekst
• 5.5% ground grain spawn – introduserer soppens sporer
• 1.1% xanthan gum – fungerer som en viskositetsmodifikator og bindemiddel
• 24.7% water – opprettholder fuktighet for mycelium‑utvikling

Den inokulerte blandingen piskes sammen til den er jevn nok til å bli presset gjennom en spesiell 3D‑printer‑ekstruder.

Formålsbygde dyser

Ingeniører laget en formålsbygget 3D‑printerdyse som integrerte en lag‑ekstruderdyse spesielt designet for å håndtere den tykke pastaen. Det nye 3D‑printerhodet ble spesielt designet for å utnytte Jubilee‑3D‑printeren som også ble laget ved UW’s Machine Agency‑lab.
Det nye systemet inkluderte et oppgradert pastalagringssystem. Dette systemet kan holde en liter pasta og kan utvides for større anvendelser ved behov. Merk at lagringen og dysen ble bygget for å håndtere ulike materialtyper, noe som gjenspeiler ingeniørenes mål om å tilby flere løsninger på plastavfallsproblemet.

Testfase

Det nye systemet ble testet ved å printe flere gjenstander, inkludert en Moai-statue, pakkematerialer, tre deler av en vase og andre gjenstander. Noen av gjenstandene, som sommerfugl‑kisten, besto av flere deler som ble koblet sammen.

Ingeniørene printet designene med en proprietær printer. Formene ble deretter lagt i et sterilt kammer i 10 dager. Denne tilnærmingen gjorde at sporene dannet sterkt mycelium. Etter ti dager ble objektene fjernet, og deres holdbarhet ble testet.

Merk at hvis gjenstandene hadde blitt i sterilisasjonskammeret lenger, ville de fortsatt ha spiret til sopp. For å hindre videre vekst ble de mycelium‑dekkede delene fjernet og fullstendig tørket.

Testresultater

Resultatene fra eksperimentet viste lovende tegn. For det første klarte mycelium å smelte sammen separat printede deler, noe som demonstrerer at emballasjematerialet kan produseres i modulære seksjoner og fortsatt oppnå sterk strukturell integritet. Dette betyr at materialet kan brukes til intrikate design og kort‑seriebearbeiding. Testene viste at mycelium‑biokompositten hadde mekaniske egenskaper lik ekspandert polystyren‑skum, som ofte brukes i emballasje. Selv om det ikke nødvendigvis er sterkere enn Styrofoam, gir det sammenlignbar holdbarhet samtidig som det er fullt biologisk nedbrytbar. Ifølge forskningsdokumentasjonen viste den en tetthet som var lik høy‑kvalitets papp.

Vannmotstand

Forskere gjennomførte en 24‑timers vannabsorpsjonstest, der de sammenlignet koloniserte og ukoloniserte mycelium‑biokompositter. De koloniserte prøvene viste kun 7 % absorpsjon, beholdt formen og strukturell integritet, mens ukoloniserte kaffebaserte kompositter fullstendig desintegrerte i vann.
Den ga også lovende nivåer av holdbarhet samtidig som den er fullt biologisk nedbrytbar. I tillegg kan den formes lettere og med lavere kostnader.

Potensielle markedsfordeler

Denne forskningen gir mange fordeler til markedet. For det første er det et sterkt behov for å finne plastalternativer. Forurensningen forårsaket av dette avfallet har nådd farlige nivåer. For å hindre skade på økosystemer som er utenfor reparasjon, må en løsning dukke opp. Dette plastalternativet er miljøvennlig og rimelig.
I tillegg gir det mer enn bare et alternativ til plast. Forskere ønsker å utvide teknologien for også å lage alternativer til styrofoam. Samlet kan disse emballasjematerialene bidra til å redusere global forurensning og inspirere til ytterligere former for bærekraft.

Intrikate design

En av hovedfordelene med denne typen emballasje er dens fleksibilitet. Mycelium smelter sammen separat printede deler, og skaper en holdbar emballasje som tåler støt og fuktighet. I tillegg kan den støtte komplekse og tilpassede engangsbehov uten å måtte utvide produksjonsprosesser.

Produksjon i små serier

3D‑print‑prosessen for mycelium‑biokompositter er godt egnet for tilpasset produksjon i små serier, spesielt for emballasje av skjøre eller unikt formede produkter. I motsetning til tradisjonelle støpte mycelium‑produkter, gjør denne metoden det mulig for bedrifter å produsere skreddersydde design uten behov for støpemaler.

Hindre som må overvinnes

Det finnes flere hindringer som ingeniørene fortsatt må takle for at deres nye emballasjemetode skal bli en mainstream‑løsning. For det første krever det grunnleggende sterilisering av matavfall for å støtte veksten av mycelium som brukes til å lage Mycofluid. Dette kravet vil begrense storskala bruk av metoden.
Imidlertid, etter hvert som forskerne utvider materialet de bruker til å inkludere alle typer matavfall, håper de å finne en løsning som både er lett tilgjengelig og må fjernes fra miljøet. Å kombinere disse kravene sikrer at dette alternativet ikke skaper mer avfall samtidig som det bidrar til å løse plastproblemet.

Selskaper som leder bioprint‑markedet

Bioprint‑sektoren fortsetter å vokse etter hvert som flere materialer og printmetoder dukker opp. Dagens bioprintere kan lage hele hus ved bruk av jord og andre materialer.
I tillegg kan noen bioprintere lage menneskelige organer og andre vitale behandlinger for å redde liv. Disse enhetene fortsetter å utvide sine evner og bruksområder. Her er ett selskap som har etablert et rykte for innovative løsninger i bioprint‑sektoren.

United Therapeutics

United Therapeutics (UTHR ) gikk inn i markedet i 1996. Grunnleggeren, Martine Rothblatt, er en kjent entreprenør som startet flere selskaper, inkludert SiriusXM. Merk at selskapet ble opprettet etter at datteren hans ble terminalt syk.

År senere er United Therapeutics en leder innen behandling av lungesykdommer og organproduksjon. Nylig gikk selskapet inn i bioprint‑arenaen med oppkjøpet av Miromatrix.

United Therapeutics kan lett dra nytte av en økning i etterspørselen innen bioprint‑sektoren på grunn av nye anvendelser som emballasjekrav. Selskapet tilbyr allerede anerkjente bioprint‑produkter og regnes som en bransjeleder. Derfor bør de som leter etter en etablert bioprint‑aksje foreta ytterligere undersøkelser av UTHR.

3D‑printede mycelium‑biokompositter – uendelige muligheter

Konseptet med å bruke ting som kaffebasert avfall og sopp for å lage holdbare emballasjer fortjener ros. Dette konseptet, selv om det fortsatt er i sine tidlige faser, kan en dag føre til organiske emballasjematerialer. Menneskeheten trenger plastalternativer, og det kan vise seg at mer enn én løsning er svaret. Som sådan kan denne forskningen sees på som et verdifullt stykke av puslespillet.

Lær om andre kule Additive Manufacturing‑prosjekter nå.

Studierreferanse:

^{1. Luo, D., Yang, J., & Peek, N. (2025). 3D-printed mycelium biocomposites: Method for 3D printing and growing fungi-based composites. 3D Printing and Additive Manufacturing. https://doi.org/10.1089/3dp.2023.0342}