پژوهشگران دانشگاه عبری اورشلیم ماده زیستی جدیدی به نام بایوپایکریت (Biopykrete) ساختهاند که مقاومت آن تا ۱۰ برابر بیشتر از یخ خالص است.
این ماده با ترکیب یخ، نانوذرات سلولزی و یک پروتئین مهندسیشده ساخته شده و میتواند روزی برای ساخت سازه در مناطق قطبی زمین یا حتی محیطهای بسیار سرد خارج از زمین مورد استفاده قرار بگیرد.
ایده ساخت بایوپایکریت از مادهای به نام پایکریت (Pykrete) گرفته شده. ترکیبی از یخ و الیاف چوب که در جریان جنگ جهانی دوم بهعنوان راهکاری برای ساخت ناوهای هواپیمابر و جبران کمبود فلزات مطرح شد.
مشکل پایکریت این بود که الیاف چوب بهشکل نامنظم درون یخ پخش میشدند و کنترل ساختار نهایی چندان ساده نبود. محققان حالا با کوچکتر کردن ابعاد الیاف سلولزی و ایجاد یک شبکه سهبعدی منسجم، تلاش کردهاند این ضعف را برطرف کنند.
اما بخش جالبتر ماجرا به پروتئین مورد استفاده در این ماده مربوط میشود. پژوهشگران یک پروتئین طبیعی متصلشونده به یخ را که در برخی ماهیها وجود دارد، با مهندسی ژنتیک تغییر دادهاند تا بتواند به کربوهیدراتها نیز متصل شود.
ترکیب این پروتئین با نانوذرات سلولزی و سپس انجماد، ساختاری ایجاد میکند که در مقیاس مولکولی انعطافپذیرتر از یخ معمولی است و میتواند انرژی بیشتری را پیش از شکستن جذب کند.
نتایج آزمایشها نشان میدهد استوانههای ساختهشده از بایوپایکریت پیش از ترک خوردن میتوانند حدود ۷۰ برابر بیشتر از یخ معمولی انرژی جذب کنند.
به گفته ایدو براسلاوسکی، نویسنده ارشد پژوهش، هدف تیم صرفاً مخلوط کردن چند ماده با یخ نبوده، بلکه آنها تلاش کردهاند نحوه اتصال این مواد را در سطح مولکولی کنترل کنند. در نتیجه، یخ بهجای خرد شدن ناگهانی، میتواند انرژی واردشده را جذب کرده و بهتدریج تغییر شکل دهد.
همین ویژگی باعث شده بایوپایکریت بهعنوان یک گزینه احتمالی برای ساختوساز در محیطهای دورافتاده مطرح شود.
در مناطقی که حمل مصالح ساختمانی دشوار است و آب بهصورت یخ در دسترس قرار دارد، استفاده از یک ماده مقاوم بر پایه یخ میتواند از نظر تئوری جذاب باشد. حتی ساخت سازه در محیطهای بسیار سرد مریخ یا برخی قمرهای منظومه شمسی نیز بهعنوان کاربرد احتمالی این فناوری مطرح شده است.
البته فاصله زیادی میان یک نمونه آزمایشگاهی و یک ماده ساختمانی قابل استفاده در مقیاس واقعی وجود دارد.
تولید پروتئین موردنیاز در حجم بالا یکی از چالشهای اصلی است و یکی از راهکارهای احتمالی، استفاده از باکتریهای مهندسیشدهای مانند E. coli برای تولید آن خواهد بود.
چنین فرایندی به تأسیسات گسترده نیاز دارد و مصرف انرژی، انتشار کربن و ایمنی زیستی نیز باید پیش از هرگونه استفاده صنعتی بهدقت بررسی شود. بنابراین بایوپایکریت فعلاً بیشتر یک ایده جایگزین برای بتن و مصالح ساختمانی.
