TREND FAST TRACK: Biophilic Materials นวัตกรรมวัสดุเลียนแบบธรรมชาติ

ปัญหาสิ่งแวดล้อมนั้นยิ่งทวีคูณความรุนแรงมากขึ้นเรื่อยๆ มันกลายเป็นเรื่องที่ทุกฝ่ายต้องให้ความสำคัญ แม้แต่ในวงการวัสดุเองก็มีการคิดค้นนวัตกรรมใหม่ๆ มาเพื่อแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้น และวิธีการหนึ่งที่นักเหล่านักวิทยาศาสตร์ใช้แก้ปัญหาธรรมชาตินี้ก็คือการสร้างวัสดุที่เลียนแบบธรรมชาติขึ้นมาใหม่ให้ดีกว่า ทนทานกว่า เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมยิ่งกว่า ทดแทนวัสดุดั้งเดิมที่มีกระบวนการผลิตและขนส่งที่สร้างมลภาวะอย่างมาก Trend Fast track ประจำสัปดาห์นี้จึงขอนำเสนอนวัตกรรมด้านวัสดุใหม่ๆ ที่ถูกคิดค้นโดยนักวิจัยและนักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกมาเล่าสู่กันฟัง

[อเมริกา] ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดคิดค้น “คอนกรีตมีชีวิต” งอกเพิ่มปริมาณในตัวเองได้

คอนกรีต (Concrete) เป็นวัสดุที่มนุษย์ใช้หมดเปลืองไปมากที่สุดเป็นอันดับสองรองจากน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานก่อสร้าง การผลิตคอนกรีตนั้นต้องใช้ทรัพยากรและพลังงานมหาศาล จึงมีความพยายามจากนักวิทยาศาสตร์ที่จะคิดค้นวัสดุซึ่งมีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน แต่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมยิ่งกว่ามาทดแทน

ต้นแบบของ "คอนกรีตมีชีวิต" ในห้องทดลอง
ล่าสุดทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโด วิทยาเขตโบลเดอร์ (CU Boulder) ของสหรัฐฯ เผยถึงความสำเร็จในการคิดค้น “คอนกรีตมีชีวิต” (Living concrete) ซึ่งสามารถขยายตัวเพิ่มปริมาณเนื้อคอนกรีตเองได้ โดยใช้แบคทีเรียชนิดไซเนโคค็อกคัส (Synechococcus) มาเป็นส่วนผสมของเนื้อคอนกรีตด้วย อันที่จริงแล้ว “คอนกรีตมีชีวิต” นั้นไม่เหมือนกับคอนกรีตโดยทั่วไปเสียทีเดียว โดยมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับปูนทราย (Mortar) ที่ใช้ในงานก่ออิฐถือปูนหรืองานฉาบมากกว่า ซึ่งปูนทรายนั้นไม่แข็งแกร่งเท่ากับคอนกรีต อย่างไรก็ตาม ข้อดีของคอนกรีตมีชีวิตนั้นก็คือ สามารถเพิ่มปริมาณเนื้อคอนกรีตขึ้นมาเองได้หลายเท่า หากยังไม่อยู่ในสภาพที่ความชื้นระเหยแห้งไปหมด และแบคทีเรียในคอนกรีตยังคงมีชีวิตอยู่ จากการพิสูจน์ในห้องทดลอง ทีมผู้วิจัยพบว่าอิฐบล็อกที่ทำจากคอนกรีตมีชีวิตเพียงก้อนเดียว สามารถแบ่งตัวเพิ่มจนกลายเป็นอิฐถึง 8 ก้อนได้ เมื่อเติมน้ำและสารอาหารให้แบคทีเรียที่อยู่ในเนื้อคอนกรีตอีกนิดหน่อย การที่แบคทีเรียสามารถมีชีวิตอยู่ในเนื้อคอนกรีตได้หลายสัปดาห์ ทำให้สะดวกต่อการนำไปเป็นวัสดุก่อสร้างสำหรับพื้นที่ห่างไกลทุรกันดาร หรือแม้แต่ในห้วงอวกาศนอกโลก เนื่องจากไม่ต้องเปลืองแรงขนย้ายวัสดุจำนวนมากที่หนักอึ้งไปยังจุดก่อสร้างตั้งแต่แรก แต่สามารถจัดการให้มันขยายตัวเพิ่มจำนวนขึ้นเองภายหลังได้
Credit : bbc.com

[อเมริกา] นาซ่าพัฒนาวิธีใช้เส้นใยเห็ดรา สร้างฐานที่มั่นบนดวงจันทร์-ดาวอังคาร
ทีมนักวิทยาศาสตร์จากศูนย์วิจัยเอเมส (ARC) ขององค์การนาซา เผยถึงความคืบหน้าในการคิดค้นพัฒนาวิธีใช้กลุ่มเส้นใยของเห็ดราหรือไมซีเลียม (Mycelium) มาทำเป็นวัสดุสำหรับก่อสร้างฐานที่มั่นของมนุษย์บนดวงจันทร์หรือดาวอังคาร ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานและอำนวยความสะดวกได้อย่างมาก เพราะไม่ต้องขนย้ายวัสดุที่มีน้ำหนักมหาศาลมาจากโลก โครงการวิจัยนี้เริ่มขึ้นตั้งแต่ปี 2018 โดยถือเป็นกลยุทธ์หนึ่งในการพัฒนาวัสดุที่เหมาะสมกับการสำรวจอวกาศในอนาคตอันใกล้ ซึ่งนักวิจัยของนาซามองว่า เราสามารถนำหัวเชื้อเห็ดราที่มีราคาถูกและมีน้ำหนักเบาในปริมาณเพียงน้อยนิดไปยังสถานที่ตั้งอาณานิคมต่างดาว แล้วเพาะให้มันขยายตัวเพิ่มเป็นวัสดุรูปทรงต่าง ๆ ได้ในภายหลัง ทีมผู้วิจัยระบุว่า วัสดุก่อสร้างที่ทำจากเส้นใยของเห็ดราจะมีความทนทานสูง แต่มีความยืดหยุ่นมากกว่าคอนกรีต สามารถเติบโตซ่อมแซมตัวเองได้ มีคุณสมบัติเป็นฉนวนกันความร้อนและทนไฟ ขณะนี้กำลังมีการทดสอบว่า เชื้อเห็ดราจะสามารถเติบโตในสภาพดินของดาวอังคารได้ดีเพียงใด หากมีการให้น้ำในปริมาณจำกัดและมีการเพิ่มแบคทีเรียชนิดที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงลงไป เพื่อช่วยเพิ่มสารอาหารให้เห็ดราอีกทางหนึ่ง
Credit : bbc.com

ตัวอย่างไมซีเลียมหรือกลุ่มเส้นใยของเห็ดรา ซึ่งประกอบไปด้วยเชื้อราและแบคทีเรียอาศัยอยู่ร่วมกันอิฐที่ทำจากไมซีเลียมของเห็ดราผสมกับเศษไม้

[ฟินแลนด์] นักวิทย์ฟินแลนด์พัฒนาวัสดุชีวภาพใยไม้-ใยแมงมุม พร้อมใช้แทนพลาสติก
นักวิทยาศาสตร์ชาวฟินแลนด์จากศูนย์วิจัยทางเทคนิควีทีที (VTT Technical Research Centre) ได้พัฒนาวัสดุชีวภาพชนิดใหม่ที่ผสมผสานระหว่างเส้นใยไม้และใยแมงมุม เพื่อใช้ทดแทนพลาสติกในอนาคต เป็นนวัตกรรมใหม่ชนิดนี้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าวัสดุธรรมชาติและวัสดุสังเคราะห์ที่มีในปัจจุบันมาก ทั้งด้านความแข็งแกร่งและความทนทาน ด้วยการผสานเส้นใยเซลลูโลสของไม้และโปรตีนจากใยแมงมุมเข้าด้วยกัน เกิดเป็นวัสดุชนิดใหม่ สามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติ ทั้งยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ต่างจากพลาสติก ซึ่งทำมาจากปิโตรเลียมและโพลิเมอร์ ที่มีส่วนประกอบของคาร์บอน ใยแมงมุมที่ใช้ในการวิจัยมิใช่ใยแมงมุมจริง แต่เป็นวัสดุที่นักวิจัยผลิตขึ้นจากแบคทีเรียนและดีเอ็นเอสังเคราะห์ นักวิจัยรู้จักโครงสร้างของดีเอ็นเอ จึงสามารถสร้างเลียนแบบขึ้นเพื่อใช้ผลิตโมเลกุลโปรตีนใยแมงมุมเทียม ที่มีความคล้ายคลึงทางเคมีกับใยแมงมุมจริง
Credit : www.xinhuathai.com
The end result.Silk is a natural protein that can also be produced synthetically. It has good abilities and versatile possibilities (photo courtesy Eeva Suorlahti).
[อังกฤษ] พลาสติกจากเกล็ดปลา MarinaTex คว้ารางวัลชนะเลิศการประกวดออกแบบ James Dyson Award ในปีนี้
นักศึกษาจาก University of Sussex สหราชอาณาจักร ชนะเลิศการประกวดออกแบบ James Dyson Award ในปีนี้ นำโดย Lucy Hughes ซึ่งทำการทดลองกับวัสดุนับร้อยชนิด แล้วมาจบลงที่การใช้เกล็ดปลาในการเปลี่ยนรูปให้เป็นพลาสติก ซึ่งมีความแข็งแรงกว่าพลาสติกจากปิโตรเลียม และสามารถย่อยสลายได้ในธรรมชาติ พลาสติกชนิดนี้มีชื่อว่า MarinaTex มีความโปร่งแสง ยืดหยุ่นได้ดี ใช้วัสดุหลักคือเกล็ดปลาเหลือทิ้งและมีตัวเชื่อมประสานคือสาหร่ายทะเลสีแดง สามารถย่อยสลายได้ในธรรมชาติภายใน 4-6 สัปดาห์อ นอกจากนี้ MarinaTex ยังทนทานต่อแรงดึงมากกว่าพลาสติกจากปิโตรเลียม และขั้นตอนการผลิตทั้งหมดยังทำภายใต้อุณหภูมิน้อยกว่า 100 องศาเซลเซียส จึงใช้พลังงานน้อยมาก
Credit : dezeen

อย่างไรก็ตามวัสดุที่เพิ่งถูกคิดค้นขึ้นมาใหม่นี้ยังอยู่ในขั้นทดลองใช้ หากมีการพัฒนาให้สามารถนำไปใช้ได้อย่างแพร่หลายในอนาคตจนสามารถใช้ในเชิงพาณิชย์ทดแทนวัสดุดั้งเดิมได้ เจ้าวัสดุเหล่านี้ก็จะกลายเป็นส่วนหนึ่งที่ช่วยเหลือโลกของเราในอนาคต

🔥 Trend Fast Track เทรนด์สดใหม่เสิร์ฟร้อน 🔥 โดย Baramizi Lab ศูนย์วิจัยเทรนด์และคอนเซปต์แห่งอนาคต เราได้ทำการ Spot กรณีศึกษา (Case Study) จากข่าวสารแหล่งต่างๆ และศึกษาเทรนด์การออกแบบประสบการณ์เด็ดๆ อะไรที่แบรนด์พร้อมใจกันสร้าง และ Launch ออกมาทั่วโลกในแต่ละสัปดาห์

#FutureLabResearch #ResearchForBusiness #FutureTrendResearch#TrendFastTrack2019 #WisdomDrivetheFuture