Разработка композитных биоматериалов на основе мицелия вызвала появление новой практики дизайна на пересечении с материаловедением, биологией, искусством и ремеслами. Она радикально меняет роль дизайнера, превращая его из пассивного потребителя в активного создателя материалов. Этот подход, часто называемый Growing Design, заключается в выращивании материалов из живых организмов. Он обеспечивает достижение уникальной функциональности, выразительности и экологической безопасности получаемых изделий/артефактов.
Как создается Growing Design?
В нашей недавней статье мы рассказывали о том, что такое Growing Design. Направление берет свое начало в достижениях биотехнологии, которые первоначально были использованы для изготовления биологических тканей, таких как кожа и органы для медицинских целей. Увлекательная возможность сотворчества с природой, разнообразные формы выражения идей автора и возможность переосмыслить парадигмы производства в сторону более экологичных решений мотивируют сотрудничество биологии с искусством, архитектурой и дизайном. В Growing Design дизайнеры объединяют усилия с биологическими организмами, направляя их рост и формируя условия, в которых создается материал/продукт.
В большинстве случаев дизайнеры фокусируются на разработке новых биоматериалов, используя следующие подходы:
- исследуют диапазон свойств путем управления ростом организма (например, полученная биофабрикацией кожи, произведенная Modern Meadow [6]);
- экспериментирую с различными формами путем прямого выращивания материалов с получением конечного продукта в качестве реализованного замысла (например, проект Interwoven Дианы Шерер [7]);
- тестируют манипуляции с геномами, как в случае с дополненной биологией [1];
- используют цифровую биофабрикацию, которая объединяет передовые компьютерные технологии в проектировании с живыми организмами (см., например, работу группы Mediated Matter в MIT Media Lab) [2]:
- манипулируют с провокативным далеким будущим, как в случае с фантастикой биодизайна [3] — абсолютно новаторские решения.
Растущее число выставок дизайна, таких как Fungal Futures, 2016 [8], This is Alive, 2013 [9], симпозиум Bio-fabricate [10], а также онлайн-сообщества, например, Growing Materials [11] и биолаборатории (например, Open WetLab в Waag Society) являются явными признаками интереса дизайнерских/исследовательских сообществ к производству материалов и продуктов из живых организмов [4].
В сравнении с приведенными подходами практика Growing Design на современном этапе ближе к ремеслу. В основном она заключается в ручном манипулировании и изготовлении и ориентирована большей частью на создание потребительских продуктов.
В Growing Design результаты творчества ориентируются в основном на концепции применения продукта. Они могут быть гипотетические, как, бутылка из водорослей А. Йонссона, которую невозможно использовать в качестве потребительского продукта в текущем состоянии разработки. Или архетипические — например, чаши и вазы на основе мицелия М. Монтальти, имеющие типичные формы, которые сразу ассоциируются с вазой/чашей. А могут заключаться в использовании выращенного материала в качестве заменителя традиционного. Пример такого подхода — обувь из бактериальной целлюлозы Сюзанны Ли, где материал используется в качестве альтернативы коже [4].
Выращивание материалов на основе мицелия
Среди прочих биоматериалов мицелий представляет собой сеть переплетенных похожих на нити гиф, которые составляют вегетативную часть грибов. Гифа — основная единица развития нитчатых грибов, растущая путем удлинения и ветвления в субстрате. Промышленный потенциал грибов давно изучен и представлен в диапазоне от производства продуктов питания до медицинских биотехнологий. В качестве альтернативных ресурсов биоматериалов для артефактов грибы стали рассматривать и исследовать сравнительно недавно [5].
Материалы на основе мицелия выращивают твердофазным методом с получением объемного материала (мицелиальный композит) либо жидкофазным методом с получением чистого мицелия. Растущий мицелий разлагает органический субстрат и использует продукты разложения в качестве питательных элементов для расширения сети гиф. Субстрат должен обеспечивать мицелий необходимыми для роста питательными веществами, такими как углерод (например, глюкоза или фруктоза), азот, минералы и витамины, а также водой. Подходящий материал для субстрата можно получить из отходов сельского хозяйства, например, из пшеничной или рисовой соломы, из древесных опилок или из других волокон, например, льна или хлопка. Тип выбранного субстрата существенно влияет на технические и экспериментальные качества получаемого материала.
Чистые мицелиальные материалы получают из жидкой культуры мицелия, при выращивании в которой нитчатые грибы образуют гифы на поверхности жидкости. При высушивании полученный материал может отличаться по свойствам и напоминать кожу, бумагу или пластик. В зависимости от добавок, вносимых в мицелий в процессе культивирования (например, глицерина или этанола), результат может отличаться по цвету, прозрачности и жесткости.
Расширение возможностей Growing Design
В 2014 году компания Ecovative, США, разработала комплект Grow It Yourself, GIY — «сделай/вырасти сам»), чтобы сделать творческий процесс общедоступным. Комплект GIY открыл новые возможности, которые немедленно были использованы для экспериментов с новыми материалами такими школами дизайна, как Миланский политехнический институт и Технический университет в городе Делфт, Нидерланды. В ходе экспериментов сложились направления творчества, в соответствии с которыми мицелиальные материалы используют для замены традиционных при изготовлении привычной утвари, а также для новаторских решений, раскрывающих уникальные возможности материала, вплоть до выращивания «грибных» домов.
Статья подготовлена с использованием материалов Михаила Владимировича Вишневского.
Источники:
- Agapakis C. M. Designing synthetic biology. ACS Synthetic Biology, 2013, v. 3(3), pp. 121-128.
- Bader C., Patrick W. G., Kolb D. et al. Grown, printed, and biologically augmented: An additively manufactured microfluidic warable, functionally template for synthetic microbes. 3D Printing and Additive Manufacturing, 2016, v. 3(2), pp. 79-89.
- Congdon A. Biological atelier: SS 2082 ‘extinct’ Collection, 2013. http://www.amycongdon.com/biological-atelier-ss-2082-extinct/
- Karana E., Blauwhoff D., Hultink E., Camere S. When the material grows: a case study on designing (with) mycelium-based materials. International Journal of Design, 2018, v. 12 (2), pp. 119–136.
- Holt G. A., Mcintyre G., Flagg D. et al. Fungal mycelium and cotton plant materials in the manufacture of biodegradable molded packaging material: Evaluation study of select blends of cotton byproducts. Journal of Biobased Materials and Bioenergy, 2012, v.6(4), pp. 431-439.
- http://www.modernmeadow.com/press-release/modern-meadowlaunches-zoa-the-first-ever-biofabricated-leather-materialbrand
- http://dianascherer.nl
- http://www.fungal-futures.com
- http://thisisalive.com/
- http://www.biofabricate.com
- https://plus.google.com/communities/116984929618483037920