Lab-odlat trä kan vara en game-changer för planeten

"Mycket av det du ser här är en konvergens av ingenjörsvetenskap och biologi på sätt som folk inte föreställde sig ens för bara några år sedan," sa Jeffrey Borenstein, teknisk chef för Biomedical Engineering Center vid Charles Stark Draper Laboratory.

Beläget i Cambridge, Massachusetts, bara ett stenkast från det världsberömda Massachusetts Institute of Teknikcampus, det icke-vinstdrivande Draper Laboratory har utfört spetsforskning för årtionden. På 1960-talet hjälpte det till att designa Apollo Guidance Computer som placerade Apollo-astronauterna på månen och sedan återlämnade dem säkert.

Projektet Borenstein pratar om ovan är helt och hållet mer jordbundet, även om det inte är mindre imponerande. Faktum är att om allt går enligt planerna är det inte en överdrift att säga att det kan vara en planeträddare. Den stora idén: Att odla växtvävnader i ett labb för att producera den veganska motsvarigheten till labbodlat kött.

Om det låter imponerande, men av nischintresse, föreställ dig de potentiella tillämpningarna: Istället för att behöva hugga ned skog för att producera trä - att ge en exempel på en växtvävnad — man skulle istället kunna odla materialet snabbt genom en kemisk process på ett sätt som har betydligt mindre planetarisk påverkan. Du kan till och med justera dess mekaniska egenskaper eller dess geometri. Föreställ dig till exempel att odla ett starkare träbord i ett rejält stycke. Ingen trädplantering, fräsning, transport, jord eller solljus behövs.

"Vi har denna ökande efterfrågan på produkter och livsmedel när befolkningen fortsätter att växa," Ashley Beckwith, en Draper Fellow och Ph. D. kandidat vid MIT som arbetar med projektet, berättade för Digital Trends. "I slutändan är det mycket mer konkurrens om åkermark än vad det brukade vara. Vid någon tidpunkt kan det hända att de landområden som är tillgängliga för oss inte kan ge allt vi begär av dem. Vi måste börja hitta alternativa och mer strategiska sätt att producera dessa växtbaserade material.”

Liknar labbodlat kött

Just nu skapar teamet inte fullt utformade tabeller. Den skriver ut små, proof-of-concept materialprover i petriskålar, och använder för närvarande zinnia-växten, ett släkte av växter inom prästkragfamiljen.

För sina tidiga proof-of-concept-demonstrationer extraherade forskarna levande celler från en zinnia-växts blad och odlade sedan dessa celler i ett flytande tillväxtmedium. De överfördes sedan till en gel, varigenom de kan induceras, ungefär som stamceller, till en mängd olika celltyper. Den stela, träliknande struktur som de har lyckats få dem att bli kan i ett fall modifieras i sin fasthet genom att kontrollera dess produktion av en organisk polymer som kallas lignin.

Den cellulära köttjämförelsen är en lämplig sådan. Under de senaste åren har antalet företag som utforskar detta utrymme exploderat. Från Mosa Meat till Memphis Meats till en uppsjö av andra, mindre alliterativa startups som inte lutar sig så mycket mot bokstaven M, det finns ingen brist på riskkapitaldollar tillägnad drömmen om att odla kött i ett laboratorium utan att en enda ko eller gris behöver förlora sin liv. Kan växter bli nästa?

"Jag tycker att analogin i allmänhet är ganska bra," sa Beckwith till Digital Trends. "Vad vi tittar på är i huvudsak att göra vävnadsteknik i växter. Vi vill odla en isolerad vävnad utan att odla resten av växten, på samma sätt som människor som arbetar i industrin för odlat kött vill odla en viss vävnad i en ko snarare än att odla hela kon."

"Att arbeta med växtceller är lite annorlunda än att arbeta med djurceller," fortsatte hon. "För det första tenderar de att växa långsammare, men de har mycket mer utvecklingspotential än många vuxna djurceller. Vi har mycket mer flexibilitet för att kunna kontrollera utvecklingen av dessa cellkulturer — även om tidsmässigt tar dessa kulturer lite längre tid än djurcellskulturer för att producera den slutliga produkt. Men när du jämför dem med det naturliga fallet, där det kan ta 20 år att odla ved i ett träd innan det är av ekonomiskt värde, om vi pratar om ett par månader, är det fortfarande mycket förbättrats.”

Nya möjligheter

Den största likheten finns dock i det bredare, planet-nyttiga målet. Precis som cellulärt kött innebär mindre mark som krävs för boskap, färre metanutsläpp och mer, kommer cellulära växter att föra med sig nya miljövänliga fördelar.

"Jag tror [att vi är i början av] en verklig push för att ha biologiskt nedbrytbara produkter," Luis Fernando Velásquez-García, en principiell forskare vid MIT: s Microsystems Technology Laboratories som också arbetar med projektet, berättade för Digital Trends. "Världen har kommit till ett stadium där vi måste spendera betydande resurser och ansträngningar för att hantera det avfall som vi har att göra med, med de saker som du inte längre behöver."

Borenstein sa till Digital Trends att detta arbete öppnar för nya tillverkningsmöjligheter inom den domänen – inte bara enklare sätt att göra föremål vi redan tillverkar av växtbaserade material, men skapar föremål som vi för närvarande inte gör av dessa material som väl. Detta kan inkludera att etablera typer av smarta material, kunna självreparera eller anpassa sig till föränderliga miljöer som, ja, en växt.

"Du kan göra något som vanligtvis är tillverkat av syntetiska material, och du kan göra det av naturliga, levande material," sa han. "Det kan ha enorma fördelar för miljön, eller hur? Idén att konstruera ett levande material för att ersätta något syntetiskt som kanske inte är nedbrytbart, som kan ligga på en soptipp i tusentals år. Du kan konstruera något som har egenskaperna som ersätter det konstgjorda materialet och få det att vara ett levande material."

Det finns fortfarande mycket mer att göra, men löftet är betydande. "Vi är förmodligen fortfarande en bit bort, men förhoppningsvis inte i decenniers skala," sa Beckwith. "Vi skulle kunna se några betydande utvecklingar om [det här området får den uppmärksamhet det förtjänar]. Jag tror att man kan se utvecklingen under decenniet som är väldigt, väldigt betydelsefull.”

Ett papper som beskrev arbetet var nyligen publicerad i Journal of Cleaner Production.