Modułowy bioreaktor, który hoduje materiały 3D za pomocą bakterii, tworząc wysokowydajne produkty biodegradowalne, takie jak opatrunki, biokompozyty i biotekstylia z odpadów.
• Modułowy bioreaktor, który hoduje materiały 3D za pomocą bakterii.
• Zastępuje zanieczyszczające środowisko tworzywa sztuczne i tekstylia biodegradowalnymi biotekstylami.
• Działa na bazie odpadów organicznych jako surowca.
• Zastosowania w medycynie, modzie, projektowaniu i nie tylko.
• Projekt opracowany w Royal College of Art, wciąż rozwijany.
Do czego służy
Hydra to platforma biofabrykacji, która łączy wzrost mikroorganizmów z zaawansowanymi procesami projektowania i produkcji w celu hodowli biodegradowalnych materiałów 3D. Wykorzystuje do tego bakterie jako czynniki budulcowe i odpady organiczne jako źródło pożywienia, eliminując w ten sposób zależność od materiałów kopalnych lub syntetycznych.
W przeciwieństwie do innych systemów, Hydra nie ogranicza się do płaskich arkuszy. Umożliwia wzrost objętościowy złożonych struktur, takich jak rękawiczki terapeutyczne, obuwie lub powłoki tekstylne, bez konieczności cięcia, szycia lub klejenia. Znacznie zmniejsza to ilość odpadów i zużycie energii związane z tradycyjnymi procesami.
Jego wpływ jest szczególnie widoczny w sektorach powodujących duże zanieczyszczenie, takich jak tekstylny lub medyczny, gdzie codziennie wyrzuca się tony produktów jednorazowego użytku wytworzonych z pochodnych ropy naftowej.
Projekt ten powstał w odpowiedzi na powszechną frustrację w świecie biodesignu: rozbieżność między obietnicą materiałów żywych a brakiem narzędzi umożliwiających ich skalowanie. Większość innowacji w zakresie biofabrykacji pozostaje w fazie laboratoryjnej, ograniczona przez obecne ograniczenia branży.
Pilna potrzeba wynikała również z ogromnych ilości odpadów w sektorach takich jak moda i opieka nad ranami. Przemysł tekstylny generuje około 92 milionów ton odpadów rocznie, z których większość nie nadaje się do recyklingu. Jednorazowe bandaże i opatrunki często trafiają na wysypiska śmieci po jednokrotnym użyciu. Hydra oferuje realną drogę do materiałów regeneracyjnych, o wysokiej wydajności i niskim wpływie na środowisko.
Jak to działa
Hydra działa jako platforma biofabrykacji, łącząca funkcje bioreaktora z zaawansowanymi technologiami produkcyjnymi. Wykorzystuje pięć różnych metod — między innymi rotację wewnętrzną i zewnętrzną, wzrost pływowy, zgrzewanie bakteryjne — do hodowania materiałów wokół niestandardowych form, nawet w złożonych trójwymiarowych kształtach.
Kluczowe cechy:
- Elastyczność: umożliwia hodowlę różnych rodzajów mikroorganizmów, kontrolując temperaturę, wilgotność i pH.
- Mobilność: przenośna konstrukcja pozwala na wykorzystanie urządzenia w laboratoriach, odległych obszarach lub środowiskach po kryzysie.
- Modułowość: można je łatwo konfigurować do różnych zastosowań naukowych, kreatywnych lub przemysłowych.
- Skalowalność: łączy skalę eksperymentalną laboratorium z produkcją przemysłową.
Obecne zastosowania:
- Opieka nad ranami: oddychające i antybakteryjne opatrunki, z wstępnymi wynikami przyspieszenia gojenia nawet o 75%.
- Tekstylia cyrkularne: recyklingowana biokóra wytwarzana poprzez wzmocnienie celulozy bakteryjnej zużytą bawełną.
- Projektowanie produktów i obuwia: przedmioty bez szwów i klejów, hodowane bezpośrednio w swojej ostatecznej formie.
Proces projektowania
Hydra została opracowana przez interdyscyplinarny zespół w Royal College of Art, łączący projektowanie, biotechnologię i materiałoznawstwo. Proces rozpoczął się od przeprowadzenia ponad 15 wywiadów z ekspertami i przemysłowcami w celu zrozumienia obecnych ograniczeń biofabrykacji.
Pierwsze testy zakończyły się niepowodzeniem z powodu kluczowego problemu technicznego: większość bakterii rośnie tylko na styku powietrza i cieczy. Ograniczenie to skłoniło do eksperymentowania z dynamicznymi środowiskami. Przełom nastąpił wraz z koncepcją fermentacji w ruchu, która poprawiła transport składników odżywczych i przyspieszyła wzrost.
Kolejne iteracje obejmowały ruch kontrolowany przez Arduino, systemy ogrzewania, filtry HEPA zapobiegające zanieczyszczeniom, światło UV do sterylizacji oraz modułowe formy umożliwiające uzyskanie różnych kształtów.
Wynikiem była nie tylko maszyna, ale elastyczna platforma, udoskonalona w wielu cyklach testowych, sprawdzona w rzeczywistych warunkach i zaprojektowana tak, aby rozwijać się wraz z potrzebami użytkownika.
Co ją wyróżnia
To, co wyróżnia Hydrę, to nie tylko to, co robi, ale jak to robi. Hodowla materiałów bezpośrednio w 3D stanowi radykalną zmianę w stosunku do obecnych metod, które opierają się na cięciu i łączeniu płaskich elementów.Hydra jest pierwszym systemem modułowym, który łączy wzrost mikroorganizmów z wieloma technikami formowania trójwymiarowego, umożliwiając produkcję struktur czystszych, szybszych i generujących mniej odpadów niż tradycyjne procesy przemysłowe.
Jest kompatybilny z różnymi formami życia: bakteriami, grzybami i organizmami funkcjonalnymi. Ponadto może być zasilany organicznymi odpadami rolniczymi, co jeszcze bardziej zmniejsza jego wpływ na środowisko.W przeciwieństwie do innych bioreaktorów ograniczonych do laboratorium, Hydra została zaprojektowana jako mobilna, konfigurowalna i współdzielona, z myślą zarówno o naukowcach, jak i projektantach, inżynierach czy przedsiębiorcach. Zamiast ograniczać innowacyjność, wzmacnia ją.Plany na przyszłość
Hydra osiągnęła TRL 3 (poziom dojrzałości technologicznej) i obecnie znajduje się w fazie optymalizacji. Badane są nowe zastosowania w takich sektorach jak:
Moda regeneracyjna i luksusowe biotekstylia.
Sztuczna skóra i tkaniny do implantów.
Wykładziny wewnętrzne do samochodów.
Biodegradowalne opakowania jednorazowego użytku.Poza konkretnymi produktami Hydra reprezentuje nowy model produkcji: przejście od wytwarzania statycznych przedmiotów do hodowli żywych systemów, w których projektowanie łączy się z inteligencją biologiczną.
Opracowywana jest wersja komercyjna jako bioreaktor laboratoryjny oraz platforma licencyjna, a w perspektywie średnioterminowej planowane jest stworzenie zdecentralizowanych fabryk, zdolnych do produkcji materiałów regeneracyjnych na żądanie i z lokalnych odpadów.PotencjałHydra nie tylko proponuje nowy sposób wytwarzania materiałów: oferuje realną alternatywę dla gospodarki linearnej, w której produkcja i utylizacja nie są już jedyną drogą.
Wykorzystując odpady organiczne jako surowiec, Hydra zamienia problem środowiskowy w zasób. Zamiast wydobywać więcej z planety, proponuje dać drugie życie temu, co już istnieje.Jej materiały są biodegradowalne, regeneracyjne i mają niewielki wpływ na środowisko, co pomaga zmniejszyć zależność od polimerów syntetycznych, zwłaszcza w sektorach o wysokim poziomie odpadów. Możliwość decentralizacji produkcji pozwoliłaby społecznościom, spółdzielniom lub małym warsztatom uprawiać własne materiały, zmniejszając emisje związane z transportem i wzmacniając lokalną gospodarkę.Ponadto wszechstronność systemu mogłaby umożliwić zastosowania humanitarne: od bandaży hodowanych na miejscu w obszarach kryzysowych, po zrównoważone opakowania hodowane na obszarach wiejskich bez dostępu do infrastruktury przemysłowej.
Hydra przedstawia wizję przyszłości, w której produkcja staje się bardziej biologiczna, lokalna, wydajna i etyczna. Jest to niezbędny krok, jeśli chcemy zmienić sposób produkcji w świecie, który już przekroczył swoje granice.
