Madeira de laboratório
Já pensou em usar a versátil madeira em todas as suas aplicações atuais - e até abrir novos usos - sem precisar cortar nenhuma árvore?
Em um esforço para fornecer uma alternativa ecologicamente correta ao cultivo de árvores, que ocupa grandes áreas agricultáveis, pesquisadores estão trabalhando em uma técnica para gerar em laboratório material vegetal semelhante à madeira.
Isso permitiria "cultivar" um produto de madeira, como uma mesa ou as placas para construir uma casa, sem precisar cortar árvores, serrar, aplainar, processar a madeira, etc, etapas que geram desperdício, com montanhas de serragem.
"A ideia é que você possa cultivar esses materiais vegetais exatamente na forma que você precisa, então você não precisa fazer nenhuma fabricação subtrativa após o fato, o que reduz a quantidade de energia e de desperdício. Há muito potencial para expandir isso e fazer crescer estruturas tridimensionais," disse Ashley Beckwith, do MIT, principal idealizador da "madeira de laboratório".
Madeira com características sob demanda
Beckwith e seus colegas demonstraram que, ajustando certos produtos químicos usados durante o processo de crescimento, é possível controlar com precisão as propriedades físicas e mecânicas do material vegetal resultante, incluindo sua rigidez e sua densidade.
Os experimentos também mostraram que, usando técnicas de bioimpressão 3D, é possível cultivar material vegetal em tamanhos e formas que não são encontradas na natureza e que não podem ser facilmente produzidas usando métodos tradicionais.
O processo é muito semelhante ao cultivo de células-tronco para que elas se diferenciem em células de tecidos específicos.
Embora tudo esteja ainda nos primeiros estágios de demonstração de conceito, a pesquisa comprovou que os materiais vegetais cultivados em laboratório podem ser ajustados para ter características específicas, o que poderá um dia permitir cultivar produtos de madeira com as características exatas necessárias para uma aplicação específica, como alta resistência para suportar as paredes de uma casa ou mais leveza para fazer uma cadeira que não precise ser arrastada de tão pesada.
Etapas do cultivo e processamento da madeira, que chega ao formato desejado por extrusão - sem serras e sem serragem.
[Imagem: Ashley L. Beckwith et al. - 10.1016/j.mattod.2022.02.012]
Como cultivar madeira em laboratório
O processo de cultivo de material vegetal em laboratório começou com a coleta e separação de células das folhas de plantas jovens de zínia (Zinnia elegans). As células foram cultivadas em meio líquido por dois dias, depois transferidas para um meio à base de gel, que contém nutrientes e dois hormônios.
Foi ajustando os níveis desses dois hormônios nesta fase inicial do cultivo que permitiu ajustar as propriedades físicas e mecânicas das células vegetais que cresceram nesse caldo rico em nutrientes.
"No corpo humano, você tem hormônios que determinam como suas células se desenvolvem e como emergem certas características. Da mesma forma, alterando as concentrações de hormônios no caldo nutriente, as células vegetais respondem de maneira diferente. Apenas manipulando essas pequenas quantidades químicas, podemos provocar mudanças bastante dramáticas em termos de resultados físicos," disse Beckwith.
Finalmente, a equipe usou uma impressora 3D para extrudar a solução de gel de cultura de células em uma estrutura específica em uma placa de Petri e deixá-la incubar no escuro por três meses. Mesmo com esse período de incubação, o processo é cerca de duas ordens de magnitude mais rápido do que o tempo que leva para uma árvore crescer até a maturidade, disse o professor Luis Velásquez-García, coordenador da equipe.
A equipe agora pretende trabalhar com células de plantas cultivadas para extração de madeira, já que a zínia é um arbusto de pequeno porte cultivado por causa de suas belas flores.
