Сложно представить себе более универсальное сырье, чем грибы. Да-да, еда, лекарства, яды – это мы уже проходили. Да, древесные грибы – трутовики – шли на трут, воспламенитель пороха и бездымный «табак». Но даже это еще не все. Чего только из грибов не делают!
Главное, чтобы костюмчик сидел
Не хотите ли примерить шляпу из натуральной замши? Да непростой, а грибной! До начала XX века на хозяйственных выставках можно было увидеть разнообразные изделия из грибной кожи. Чтобы изготовить такой материал, с дерева срезали большой трутовик, не тронутый насекомыми, и соскабливали с него твердый внешний слой. Верхнюю мякоть сразу разрезали на тонкие пластины, а нижнюю трубчатую часть предварительно вымачивали в щелоке – растворе древесной золы. Затем кусочки будущей ткани отбивали молотком или киянкой, разминали и растягивали. Из полученной материи шили головные уборы, рукавицы, тапочки, кроили куртки и подкладки для утепления верхней одежды.
Столь необычное ремесло было распространено со Средних веков во многих европейских странах и потеряло актуальность с развитием легкой промышленности. Но в начале третьего тысячелетия искусство выделки грибной кожи переживает своеобразное возрождение. Сейчас умельцы делают из нее украшения, кошельки, шкатулки, чехлы, обложки для книг и другие вещички – этим в 2017 году прославилась Нина Фаберт, дизайнер из Германии, назвавшая свою технологию ZVNDER. Итальянцы не отстают – компания Grado Zero Espace делает экозамшу Muskin из крупных грибов Phellinus ellipsoideus, которые паразитируют на деревьях в субтропиках. Из этого хорошо «дышащего» материала делают сумки, головные уборы, стельки и ремешки.
У американского художника Фила Росса, основателя компании Mycoworks, грибная кожа «растет» сама – из мицелия. То есть кошелек можно сшить без ниток и клея, просто прикладывая застежки или молнии к нужному краю. При этом по текстуре дубленую грибную кожу можно сделать похожей на змеиную, коровью и даже страусиную. Благодаря хитину, который содержится в клетках грибов, она портится гораздо медленнее, чем кожа животных.
Пополнить свой гардероб грибными обновками смогла и Сьюзен Ли, английский дизайнер и создатель проекта Biocouture. Если кофточка вам разонравилась, вы можете «растворить» ее и «вырастить» себе новую – на дрожжах, считает она. Это почти алхимия. Примерно 30 литров зеленого чая, два килограмма сахара, капелька уксусной кислоты, армия микроорганизмов – и через три дня жидкость начинает пузыриться, то есть бродить. Дрожжи и бактерии в такой среде размножаются и плетут волокна целлюлозы – на поверхности образуется слой толщиной 2,5 см, похожий на тесто. Его нужно вытащить, вымыть в холодной воде и высушить на деревянной доске до тонкой полупрозрачной пленки. Отдельные «лоскуты» можно сращивать между собой, получать сплошную «ткань», а затем заворачивать в нее манекен, отрезая лишнее, – и вуаля, жакетик готов! Только у такой одежды есть один минус: она слишком хорошо впитывает влагу и становится тяжелой, а невидимые швы расходятся. (Зато бактериальную целлюлозу можно использовать для замены костной ткани и создания искусственных кровеносных сосудов.)
Невероятно, но даже уснуть вечным сном можно в пижаме из грибов. Сторонникам экологичного захоронения (к ним относятся, например, участники движения Death Positive) есть что сказать по этому поводу. В наших телах слишком много «химического мусора», чтобы возвращать их матушке-земле такими, какие они есть. Ведь судя по многочисленным исследованиям, тело человека накапливает чуть ли не 220 токсичных соединений, включая бисфенол А, консерванты, пестициды и даже тяжелые металлы – ртуть и свинец. Джэ Рим Ли, художница из Южной Кореи, придумала похоронный костюм Coeio. В нем живут споры «грибов бесконечности», которые постепенно «съедят» своего владельца. Перед погребением тело нужно поместить во «вкусное» для грибов желе и вставить туда капсулы – со спорами и другими ускоряющими разложение агентами. Они будут расщеплять токсины, обогащая почву и корни растений питательными веществами. Правда, откладывать на похороны все равно придется – стоит такой «костюм-невидимка» $1500. Для домашних питомцев тоже есть модели.
Заиграть новыми красками
Еще итальянские краснодеревщики эпохи Возрождения знали, что растущие на гнилых стволах изумрудные или бирюзовые «уши» могут подарить им редкое сырье. Это грибы хлороцибории – благодаря пигменту ксилиндеину они окрашивают мертвую древесину в цвет зеленки. Такое их свойство очень ценили мастера, которые занимались инкрустациями, декором посуды и внутренней отделкой соборов.
Вообще грибные пигменты издавна использовали в качестве красителей для шерсти или шелка. Например, азулен, содержащийся в голубых грибах, придает материалу темно-синий цвет. Норбадион А, пигмент гриба пизолитус красильный, окрашивает пряжу в желто-коричневые оттенки. А паутинник кроваво-красный – в малиновый и вишневый.
Сейчас стало модно красить нитки и делать печать по ткани с помощью цветков, плодов, листьев и даже корней – это называется экопринт. Что касается грибного окрашивания, то его основоположницей считается американка Мириам Райс. Будучи художником и гравером, в 60-е годы она работала с детьми в Центре искусств в Калифорнии и искала натуральные красители для ксилографии. Однажды миколог Гарри Тьер предложил ей вместе сходить по грибы, заодно узнать больше о местных видах. После прогулки Мириам ради эксперимента добавила в красильную емкость к шерстяной пряже кусочки серно-желтого ложноопенка Naematoloma fasciculare – и получила ярко-лимонный цвет. С этого момента она стала собирать красильную коллекцию и в 1974 году совместно с иллюстратором Дороти Биби издала книгу «Let's Try Mushrooms for Color». За ней в 1980-м последовала книга «Mushrooms for Color», дополненная ее собственными микробиологическими изысканиями, а также химическими исследованиями Эрика Сандстрёма о красящих пигментах грибов. Крашение грибами стало настолько популярным, что в 1985 году в Швеции даже образовалось некоммерческое общество Международный институт грибного крашения. Позже Мириам увлеклась экопроектами и разлагаемыми материалами, придумала бумагу из грибов и грибные акварельные краски – со своими разработками она участвовала в «грибном симпозиуме» 1999 года в Норвегии. Последней ее книгой стала «Mushrooms for Dyes, Paper, Pigments & Myco-Stix». Идеями Мириам Райс вдохновляются многие художники, ткачи и дизайнеры.
Грибами даже красят еду. Пигмент гриба Monascus используется в странах Азии как пищевой краситель – для получения красного риса, для мяса, рыбы, специй, соусов и алкогольных напитков.
Живой клей
Как за пять дней из отходов сельского хозяйства сделать экологичный строительный материал, способный заменить пенопласт и пластик? Ведь на изготовление одной пенопластовой упаковки для телевизора уходит полтора литра бензина и уйма энергии. Эбен Байер и Гэвин Макинтайр, выпускники американского политехнического института Ренсселера и создатели компанииEcovative, знают как. Однажды Эбен Байер гулял в лесу и заметил, что растущие на древесных щепках грибы прочно скрепляют их между собой. Ему пришла в голову идея, что грибной мицелий можно использовать вместо клея в производстве строительных материалов. Идея пустила корни.
Упаковка от Ecovative www.ecovativedesign.com
В качестве сырья подойдут любые фермерские отходы – сухие стебли кукурузы, рисовая шелуха, кожура хлопковых семян или овса. Их укладывают в форму, которую нужно получить в итоге, и добавляют споры грибов. Всю дальнейшую работу проделывает мицелий, выстраивая хитиновую полимерную матрицу, – продукт «собирается» сам. Важно только контролировать уровень влажности и кислотности, а чтобы грибы не отрастили шляпки, полученный продукт нужно «испечь». При этом можно создавать материал с различными свойствами: огнеупорный, влагонепроницаемый, пароустойчивый, звукопоглощающий. Его не пробивает пуля, и растет он в тысячу раз быстрее дерева. А самое главное, разлагается за пару месяцев. Делать из него можно одежду и обувь, мебель, обшивку для салонов автомобилей, доски для серфинга и даже кирпичи – в Нью-Йоркском музее современного искусства из них на одно лето построили гигантскую башню.
Похожую технологию разработал голландский дизайнер Маурицио Монтальти, соучредитель компании MOGU. Используя солому, сено или опилки, он делает с помощью мицелия не только одежду и обувь, но также посуду, мебель и упаковку. У тапочек, стульев и абажуров, изготовленных из альтернативного – грибного – материала, много преимуществ: они легкие, водостойкие, долговечные и при этом биоразлагаемые.
В Иркутском государственном университете предложили усовершенствовать технологию изготовления ДСП – вместо токсичных смол, содержащих формальдегид, добавлять в панели грибную биомассу. Автор идеи, выпускница биолого-почвенного факультета Зинаида Ефременко, уверена, что грибы могут соединить частички древесины не хуже клея. К тому же экологическое ДСП не привлекает насекомых и грызунов.
Штаммы грибов культивируют в лабораторных условиях – в специальных ферментерах. Вырастить одну партию сырья для производства эко-ДСП можно всего за две недели. И по желанию заказчика можно даже изменить характеристики материала: уменьшить или увеличить его прочность и пластичность.
Неиссякаемая энергия
Современные технологии не могут обойтись без аккумуляторов – они нужны для ноутбуков, планшетов, смартфонов, бытовой техники, электрического транспорта и много чего еще. Только вот цена их производства слишком высока: токсичные отходы наносят очевидный вред окружающей среде. Как сделать производство дешевле и экологичнее? В Калифорнийском университете в Риверсайде придумали батарейки… из шампиньонов!
Литий-ионные аккумуляторы состоят из катода, анода и электролита – твердого или жидкого разделителя. Анодом обычно служит синтетический графит, для обработки которого нужна серная кислота и другие агрессивные химические вещества. Очистка и подготовка графита для производства аккумуляторов в промышленных масштабах – процесс дорогостоящий и опасный. Например, чтобы выпустить миллион электромобилей, нужно 150 000 тонн графита и соответствующий объем кислоты, – несложно представить себе последствия.
Так вот, оказалось, что шампиньон двуспоровый, или гриб Портобелло, вполне может заменить графит. Во-первых, пористая структура анода сделает аккумулятор производительнее, так как большое количество отверстий для газов и жидкости позволит накапливать и передавать больше энергии. Во-вторых, благодаря высокому содержанию калиевых солей «грибной» аккумулятор станет работать дольше. Со временем он будет не «садиться», а, наоборот, заряжаться: концентрированный раствор щелочи начнет открывать новые и новые поры.
Как проходил эксперимент? Очищенные грибы нарезали бритвенным лезвием, уложили на кремниевую пластину и просушили при температуре 80 °С. Затем их накрыли второй кремниевой пластиной, поставили в печь и обработали аргоном при температуре 500 °С. После дополнительного пиролиза в условиях 1100 °С ученые исследовали полученный материал. Они обнаружили, что кожица гриба превратилась в сеть углеродных нанолент с порами разных размеров. При этом во время нагрева от 900 до 1100 °С пористость только улучшалась – благодаря калию. Кто знает, может быть, вскоре мы перейдем на «грибные» батарейки.
А что делать со старыми литий-ионными аккумуляторами? В 2016 году на собрании Американского химического общества (ACS) ученые предложили новую технологию утилизации – с помощью трех плесневых грибов: аспергилл черный (Aspergillus niger), пеницилл простой (Penicillium simplicissimum) и пеницилл золотистый (Penicillium chrysogenum). Слив электролит, катод аккумулятора размельчают до кусочков пластика и металла. Полученную массу покрывают спорами плесени, которая вырабатывает щавелевую и лимонную кислоты, – они «восстанавливают» 85% использованного лития и половину кобальта из каждой батареи. Остается только придумать, как извлечь литий и кобальт из кислотного раствора.
Пластиковая диета
Выяснилось, что грибы могут перерабатывать не только аккумуляторы. Студенты-биохимики из Йельского университета ежегодно отправляются изучать экосистемы в тропические леса Амазонии – регион, который поражает биологическим разнообразием. В 2011 году в Эквадоре участники экспедиции обнаружили несколько микроорганизмов, способных разлагать пластик. Самым «прожорливым» из них оказался гриб Pestalotiopsis microspora – он согласен питаться исключительно полиуретаном, причем даже в анаэробных условиях, то есть без кислорода. Гриб относится к эндофитам – организмам, живущим в симбиозе с растениями. Чтобы растворить внешнюю пленку стеблей и листьев и проникнуть в ткани растения, гриб выделяет фермент серин-гидролазу – именно он позволяет расщеплять полиуретан, который в природе не разлагается веками.
Похожую способность китайские специалисты недавно нашли у плесени Aspergillus tubingensis, которая с помощью особого фермента разрушает связи между молекулами синтетических полимеров.
Российские исследователи тоже знают, как переработать пластиковый мусор. Анна Каширская, аспирантка Астраханского государственного технического университета, начала ставить собственные опыты на микроорганизмах с 2006 года. Тогда она училась в девятом классе и занималась в университетском кружке «Юный микробиолог», который теперь возглавляет. Анна поместила кусок полиэтиленового пакета – размером четыре на четыре сантиметра – в дистиллированную воду, добавила немного почвы с пустыря неподалеку и 2% неорганических солей. Спустя месяц вода покрылась зеленой пленкой из водорослей. Девушка подливала воды по мере испарения и брала образцы с поверхности пакета – вскоре она обнаружила плесневые грибы, которые на нем жили и размножались. При этом грибы «поедали» полиэтилен, найдя в нем источник углерода. Через 8 лет прочность пакета уменьшилась на 96%, а структура синтетических соединений нарушилась. Анна «выращивает» 18 видов таких микроорганизмов. Выходит, грибы могут стать безопасной альтернативой мусоросжигательным заводам – можно разработать биопрепарат на основе грибов-деструкторов, чтобы распылять его над полигонами. Правда, в отличие от латиноамериканских собратьев, эти грибы довольно капризны: для «переваривания» полимеров им нужны воздух и комнатная температура.
Топливо из плесени
Вдруг мы и ездить «на грибах» научимся? Генетикам из Американского института биоэнергии уже удавалось получить биотопливо из дрожжей. Но международная группа исследователей из Государственного университета Вашингтона и Ольборгского университета выяснила, что плесневые грибы Aspergillus carbonarius тоже вырабатывают углеводороды. Причем «производительность» грибов зависит от пищи и повышается, если кормить их овсом и пшеничной соломой. Грибы при помощи ферментов перерабатывают любую древесно-целлюлозную массу в газ, и получаемые углеводороды пригодны для создания топлива. Узнаем, какие гены отвечают у плесени за такой полезный навык, – сможем наладить производство и заправлять машины на грибных заправках.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
