ინოვაციური Mycelium ტექნოლოგია მდგრად ბიოეკონომიკაში
ბუნებრივია, ზოგს დაებადება შეკითხვა, თუ რა არის მიცელიუმი? და რა არის მასში განსაკუთრებული.
სოკო ძირითადად შედგება მიცელიუმისგან. მიცელიუმი სოკოს ფესვის ნაწილია. სინამდვილეში კი პლანეტაზე ყველაზე დიდი ორგანიზმია.
იგი შედგება ძაფის მსგავსი უჯრედებისგან (ჰიფები), რომლებიც გავრცელებულია ნიადაგში განშტოებული სოკოვანი ქსელის სახით, მცენარის ქსოვილებში (ენდომიკორიზა) ან სხვა საკვებ სუბსტრატებში.
სურათი 1. სოკოს აგებულება
ჰიფები ჩვეულებრივ ადამიანის თვალისთვის, მათი მცირე ზომის გამო, (მიკრომეტრის დიაპაზონში) უხილავია. ზოგიერთი მრავალუჯრედოვანი სოკო ქმნის ნაყოფიერ სხეულებს, რომლებიც მიწის ზემოთ იზრდება და შედგება ჰიფებისგან, მაგრამ მისი ნაყოფი სოკოვანი ორგანიზმის მხოლოდ მცირე ნაწილს წარმოადგენს.
სოკოს ზოგიერთი სახეობის მიწისქვეშა მიცელიუმი მოცულობით ერთ კვადრატულ კილომეტრზე მეტს აღწევს. აქამდე ნაპოვნი ყველაზე დიდი ნიმუში მუქი თაფლის სოკოა (Armillaria ostoyae), რომლის მიცელიუმის ფართობიც ცხრა კვადრატულ კილომეტრზეა გავრცელებული და სავარაუდო საერთო წონა, დაახლოებით, 7 500 ტონაა. ეს ახლა დედამიწაზე ყველაზე დიდ ცოცხალ არსებად ითვლება. მისი სავარაუდო ასაკი, სულ მცირე, 1 900 წელია, თუმცა ის შესაძლოა 8 000 წელზე მეტსაც კი იყოს.
სურათი: 2. სოკოები და მათი მიცელიუმები
ამჟამად მთელ მსოფლიოში მიმდინარეობს კვლევები წყალმცენარეების, სიმინდის, ხილის, შაქრის ჭარხლის, კარტოფილის სახამებლების, მწერების ქიტინისა და ზღვის ცხოველებისგან პლასტმასის ეკოლოგიურად სუფთა ალტერნატივის – ბიო დეგრადირებადი პლასტმასის შესაქმნელად. მაგალითად, ერთი კილოგრამი კრევეტების ნაჭუჭიდან უკვე შესაძლებელია 15 ტომარა ბიოდეგრადირებადი პლასტმასის მიღება.
ასეთ კვლევას დიდი ბრიტანეთის ,,ლიდს ბეკეტის“ უნივერსიტეტის მეცნიერებიც აწარმოებენ: კვლევა მიმდინარეობს ისეთი სასოფლო-სამეურნეო მასალების გადამუშავებით, როგორებიცაა: მარცვლეული, პარკოსნები, კანაფი, ზეთის, სპირტის, ბიოდიზელის წარმოება. ხშირად მათი წარმოების ნარჩენებს ფერმერები აღარ იყენებენ, უკონტროლოდ ყრიან და რეალურად გარემოს აბინძურებენ. სოკოს წარმოების დროს მიცელიუმი თავის საქმეს აკეთებს, საკვები მიიღება ბოჭკოების დაშლით და ერთმანეთთან შეკავშირებით. ამ პროცესის დროს სოკოს მიცელიუმები ქმნიან ძაფის მსგავს ქსელებს – ბუნებრივ ქსოვილებს. ეს ბუნებრივი ქსოვილები წარმოადგენს მდგრად ალტერნატივას ერთჯერადი გამოყენების პლასტმასის, სხვადასხვა სახის ქსოვილების, ტყავის შემცვლელი მასალების, საყოფაცხოვრებო ნივთების და სხვა ნედლეულის წარმოებისათვის. მიცელიუმიდან დამზადებული მასალები და ნივთები 100%-ით ბიოდეგრადირებადია. ნიადაგში მოხვედრისას ის დაახლოებით 30-45 დღეში კომპოსტირდება და ორგანულ სასუქად გარდაიქმნება.
სურათი 3. ქიმიური პლასტმასისა და მიცელიუმების უტილიზაციის პერიოდები.
უფრო მეტიც, ასეთი სოკოს მიცელიუმის კომპოზიტები სიძლიერით არ ჩამოუვარდება ბეტონს და სწორ ტემპერატურაზე და მოცემულ პირობებში იღებს სხვადასხვა – კონსტრუქციისთვის შესაფერის, თუნდაც აგურის, აბაჟურის, ფეხსაცმლის და ასე შემდეგ სხვადასხვა ნივთების ფორმას. იხილეთ სურათი 4.
სურათი: 4. სოკოს მიცელიუმებიდან დამზადებული ფეხსაცმელი და სანათური.
სამწუხაროდ ჯერ-ჯერობით ფართო საწარმოო მასშტაბებით პლასტმასის ეკონომიკურად ხელმისაწვდომი და უსაფრთხო ბიოალტერნატივა ჯერჯერობით ვერ მოიძებნა – ის თავის აღმომჩენს ელოდება და კვლევები ინტენსიურად მიმდინარეობს. თუმცა 2023 წელს, სიდნეისა და მორატუვას უნივერსიტეტის მკვლევრებმა კუნძულ შრი-ლანკაზე საზოგადოებას შესთავაზეს გამოსავალი. ეს გამოსავალი იყო საკმად მარტივი, ელეგანტური და ეფექტიანი. აღსანიშნავია, რომ როდესაც სოკო ნარჩენებზე იზრდება, მისი მიცელიუმი სუბსტრატს გარდაქმნის კომპოსტად. ეს კომპოსტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც „მელანი“ 3D პრინტერისთვის. ამრიგად, მეცნიერებმა შეძლეს სოკოს მიცელიუმოსაგან სხვადასხვა სახის პროდუქტების დაბეჭდვა, რომლებიც არაფრით განსხვავდება პლასტმასისგან. ამასთან აღმოჩნდა, რომ მათი გადამუშავება ბევრად უფრო ადვილი იყო და გაცილებით ნაკლები ენერგია იხარჯებოდა.
აღსანიშნავია ისიც, რომ მიცელიუმის თანდაყოლილი სტრუქტურა მას შესანიშნავ საიზოლაციო და სამშენებლო მასალად აქცევს. სოფლის მეურნეობის ნარჩენებზე ან სხვა ბუნებრივ სუბსტრატებზე მიცელიუმის გაზრდით, ის ქმნის მკვრივ და მსუბუქ მასალას, რომელიც იჭერს ჰაერს ამასთან უზრუნველყოფს განსაკუთრებულ ტენ და თბოიზოლაციას. იხილეთ სურათი 5.
სურათი 5. მიცელიუმიდან მიღებული საიზოლაციო და სამშენებლო მასალები.
მიცელიუმის უნიკალურმა უნარმა დაშალოს დამაბინძურებლები, გამოყენება ჰპოვა ბიოფილტრაციის სისტემებში. მიცელიუმზე დაფუძნებული ბიოფილტრების, მიცელიუმზე დაფუძნებული პროდუქტების, როგორიცაა მიკორიზული სოკოების ინოკულანტები, გამოყენება გარემოს აღდგენის პროექტებში შეიძლება წყლისა და ჰაერის გასაწმენდად. იხილეთ სურათი 6.
სურათი 6. მიკორიზა ორგანული პროდუქტების საწარმოებლად.
მიკორიზული სოკოები მეგობარი სოკოებია, რომლებიც ურთიერთობენ მცენარის ფესვთა სისტემასთან და მათი დახმარებით:
- იზრდება მცენარის უნარი ნიადაგიდან უკეთესად შეითვისოს წყალი და სხვა საკვები ელემენტები;
- მცირდება სასუქის მიწოდებისა და რწყვის რაოდენობა;
- იზრდება მცენარის გვალვაგამძლეობა;
- უმჯობესდება თესლის აღმოცენების პროცესი;
- ვითარდება ფესვთა სისტემა;
- გადარგული მცენარე ადვილად ეგუება ახალ გარემოს;
- უმჯობესდება ფიტოდაცვა.
დღეს მიკორიზა ინტენსიურად გამოიყენება გარემოსდაცვით პროექტებში ნიადაგის ჯანმრთელობისა და ნაყოფიერების გასაუმჯობესებლად. მიკორიზა ხელს უწყობს ნიადაგის ნახშირბადის სეკვესტრს, ხელს უწყობს მდგრადი სოფლის მეურნეობის პრაქტიკას.
აი, კიდევ რა უნდა ვიცოდეთ სოკოს მიცელიუმის შესახებ: სოკოს მიცელიუმები ანადგურებენ ისეთ ტოქსინებს, როგორებიცაა პლასტმასა ან ზეთები. აი კონკრეტული მაგალითი: კელანიას უნივერსიტეტისა და პერადენიას (შრი-ლანკა) უნივერსიტეტის მეცნიერთა ჯგუფმა აღმოაჩინა სოკოების სახეობები, რომელთა მიცელიუმსაც შეუძლია არა მხოლოდ ფოთლოვანი ხეების დაშლა, არამედ პოლიეთილენის დაშლა და საკვებად გამოიყენება. კვლევის შედეგები გამოქვეყნდა ჟურნალში PLOS ONE. ჩატარებულმა სამუშაოებმა გამოავლინეს სოკოების და ბაქტერიების 430 სახეობა, რომლებსაც შეუძლიათ სხვადასხვა სახის პლასტმასის დეგრადირება. პლასტიკური მასალები უკვე დიდი ხანია, რაც განიხილება “დროის ბომბად” და ,,გარემოს მკვლელად“ . მისი უხილავი მიკრო, ნანო ტოქსიკური ნაწილაკები თითქმის ყველგან აღწევენ. ისინი გვხვდება ოკეანის ფსკერზე, ოკეანის ზედაპირზე ქმნიან დიდ კუნძულებს. ტოქსიკური პლასტმსაები დაფიქსირებულია ადამიანის სხეულში, კერძოდ სისხლშიც კი. პლასტმასის შესაფუთი მასალები და ერთჯერადი ჭურჭელი ანაგვიანებს, განსაკუთრებულად მძიმე ზიანს აყენებს გარემოს. უკიდურესად რთულია პლასტმასის სასმლის მილაკების ან თეფშების დაშლა დეგრადაცია და ისინი არიან სწორედ ის ძირითადი დამაბინძურებელი ნივთები, რომლების ყველაზე უფრო ხშირად ხვდებიან ზღვაში მსოფლიოს პლაჟებიდან, რესტორნებიდან, ტურისტული ცენტრებიდან და დიდი თუ მცირე დასახლებებიდან.
დასკვნა
სოკოს მიცელიუმის პროდუქტების მრავალფეროვნებამ, მისგან წარმოებული მეგობრული პროდუქტების ეფექტიანობამ გარდაქმნა წარმოებები, გამოიწვია ეკომეგობრული რევოლუცია და თითქმის ყველა სფეროში, ორგანული წარმოებები განავითარა. დღეს ეკოლოგიურად სუფთა შესაფუთი მასალებიდან დაწყებული მრავალი ეკომეგობრული ორგანული პროდუქტი და საქონელი იწარმოება:
- ბიოკომპოზიტები
მიცელიუმისა და სოფლის მეურნეობის ისეთი ნარჩენებისაგან, როგორიცაა სიმინდის ჩალა, მარცვლეულთა ნამჯა, თივა , კანაფის ღეროები ზეთის. სპირტის და სვა წარმოების მასალებისაგან მზადდება ბიოკომპოზიტები. ამ მასალებს აქვთ განსაკუთრებული ძალა, სიმტკიცე, სიმსუბუქე და შეიძლება მათ მიეცეთ სხვადასხვა ფორმები. ისინი იდეალურია საავტომობილო ინდუსტრიაში, შეფუთვაში და მშენებლობაში გამოსაყენებლად
- ტყავის ორგანული შემცვლელი
მიცელიუმიდან შეიძლება ტყავის შემცვლელი მასალების წარმოება , რომელიც წააგავს ცხოველის ტყავი ტექსტურით და გარეგნობით. ეს არის ბიოდეგრადირებადი და იაფი ,,მსუნთქავი“ ტყავი, რომელმაც ღირსეულად დაიპყრო მოდის დიზაინერებისა და მომხმარებელთა ყურადღება. მას იყენებენ ისეთი ბრენდები, როგორიცაა MycoWorks და Bolt Threads.
- საიზოლაციო ორგანული მასალები.
ტექნოლოგები ქმნიან მკვრივ და მსუბუქ მასალას, რომელიც იჭერს ჰაერს, ტემპერატურას ამასთან უზრუნველყოფს განსაკუთრებულ თბოიზოლაციას. მათ აწარმოებენ ისეთი კომპანიები, როგორიცაა Ecovative Design და Mycofoam.
მიცელიუმზე დაფუძნებული იზოლაცია ინტენსიურად გამოიყენება თანამედროვე სამშენებლო ბიზნესში. დამტკიცებულია, რომ ის, ამცირებს ნახშირბადის კვალს შენობებში და გარემოში.
- შესაფუთი ორგანული მასალა
მიცელიუმზე დაფუძნებული შეფუთვა, თავის მხრივ, არა მხოლოდ ბიოდეგრადირებადია, არამედ გამძლე და დამცავი. ეს შესაფუთი მასალები შეიძლება გამოყენებული იყოს სპეციფიკურ სასურსათო პროდუქტებისათვისაც .
- ორგანული ქსოვილები
მიცელიუმის ძაფები შეიძლება დამუშავდეს და მოქსოვილი იქნეს ჩვეულებრივი ქსოვილის მსგავს მასალად. ასეთი ქსოვილები არა მხოლოდ ბიოდეგრადირებადია, არამედ ასევე ფლობენ ჰაეგანთარობის – სუნთქვის„ და ტენიანობის გამოდევნის მახასიათებლებს, რაც იდეალურია მდგრადი მოდის წარმოებისთვის.
ვენის უნივერსიტეტის მკვლევრები იკვლევდნენ ს მიცელიუმის ტექსტილის პოტენციალ. ისინი ითვალისწინებს ეკოლოგიურად შეგნებული მომხმარებლების მოთხოვნილებებს.
- მიცელიუმის ბიოპლასტიკა Mycelium bioplastics
მიცელიუმის გამოყენება შესაძლებელია ბიოპლასტიკის წარმოებისთვის,
Mycelium bioplastics არის განახლებადი, ბიოდეგრადირებადი. მას აქვს ნიადაგის ნაყოფიერებაზე გამაუმჯობესებელი მოქმედების უნარი. იგი შეუცვლელია მისგან დამზადებული ერთჯერადი ჭურჭლის წარმოება გამოყენებისთვის.
- მიცელიუმის ორგანული ძაფები
მიცელიუმის ძაფებიდან იწარმოება სპეციალური მელანი რომელმაც აჩვენა დიდი და მრავალმხრივი პოტენციალი 3D ბეჭდვაში. ამგვარად წარმოებული პროდუქტები და საქონელი საშუალებას აძლევს შეიქმნას მდგრადი და ბიოდეგრადირებადი
ობიექტები. მიცელიუმზე დაფუძნებულ 3D ბეჭდვას აქვს დამატებითი უპირატესობა
არის დაბალი ენერგიისა და უნარჩენო წარმოების შესაძლებლობა.
- ორგანული წებო.
მიცელიუმიდან აწარმოებენ ბიო წებოს, რომელიც გამოირჩევა არა მარტო წებოვანებით არამედ ორგანიზმზე უსაფრთხო, არატოქსიკური მოქმედებით და ბიოდეგრადირებადი. წებო გამოიყენება როგორც ხის დამუშავებაში, ასევე მიეწილადება მცენარეთა ორგანულ დაცვაში, მედიცინაში და ა.შ.
- მიცელიუმის ორგანული ფილტრები
მიცელიუმის უნიკალურმა უნარმა დაშალოს დამაბინძურებლები იპოვა გამოყენება ბიოფილტრაციის სისტემებში. მიცელიუმზე დაფუძნებული ბიოფილტრები შეიძლება გამოყენებულ იქნას წყლისა და ჰაერის გასაწმენდად გარემოს აღდგენის პროექტებში.
- მიცელიუმი – ნიადაგის გამაძლიერებლები.
მიცელიუმზე დაფუძნებული ისეთი პროდუქტები, როგორიცაა მიკორიზული სოკოების ინოკულანტები, რომლებიც გამოყენებულია ნიადაგის ჯანმრთელობის, ნაყოფიერების გასაუმჯობესებლად და ორგანული პროდუქტების საწარმოებლად. ეს პროდუქტები ხელს უწყობენ მცენარეებში საკვები ნივთიერებების შეწოვა-შეთვისებას, აძლიერებენ, აუმჯობესებენ ნიადაგის სტრუქტურას, ასევე ხელს უწყობენ ნიადაგის ნახშირბადის სეკვესტრს და ორგანული სოფლის მეურნეობის წარმოების მდგრად განვითარებას.
კობა კობალაძე და ნოე ხოზრევანიძე,
საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის მთის მდგრადი განვითარების ფაკულტეტის პროფესორები