Cellulose is een van de meest voorkomende en meest verspreide organische verbindingen en industriële bijproducten op aarde. Nog, ondanks tientallen jaren van uitgebreid onderzoek, het bottom-up gebruik van cellulose om 3D-objecten te fabriceren wordt nog steeds geplaagd door problemen die de praktische toepassingen ervan beperken:derivaten met enorme vervuilende effecten, gebruikt in combinatie met kunststoffen, gebrek aan schaalbaarheid en hoge productiekosten.

Echter, onderzoekers van de Singapore University of Technology and Design (SUTD) hebben onlangs het gebruik van cellulose aangetoond om grote 3D-objecten duurzaam te vervaardigen/fabriceren. Hun benadering wijkt af van de gebruikelijke associatie van cellulose met groene planten en is geïnspireerd op de wand van de schimmelachtige oomyceten, die wordt gereproduceerd door kleine hoeveelheden chitine tussen cellulosevezels te introduceren. De resulterende schimmelachtige kleefstof(fen) (FLAM) zijn sterk, lichtgewicht en goedkoop, en kan worden gevormd of verwerkt met behulp van houtbewerkingstechnieken.

Dit materiaal is volledig ecologisch duurzaam omdat er geen organische oplosmiddelen of synthetische kunststoffen zijn gebruikt om het te vervaardigen. Het is schaalbaar en kan overal worden gereproduceerd zonder gespecialiseerde faciliteiten. FLAM is ook volledig biologisch afbreekbaar in natuurlijke omstandigheden en buiten composteringsfaciliteiten. De kosten van FLAM liggen in het bereik van gewone kunststoffen en 10 keer lager dan de kosten van gewone filamenten voor 3D-printen, zoals PLA (polymelkzuur) en ABS (acrylonitril-butadieen-styreen), waardoor het niet alleen duurzamer, maar ook een kosteneffectiever alternatief is. De onderzoekers hebben bovendien een additieve fabricagetechniek ontwikkeld die specifiek is voor het materiaal.

Mede-leider van dit onderzoek, SUTD-assistent prof Javier Gomez Fernandez, ook bekend om de ontwikkeling van Srilk, zei, "Wij geloven dat dit eerste grootschalige additieve productieproces met de meest alomtegenwoordige biologische polymeren op aarde de katalysator zal zijn voor de overgang naar milieuvriendelijke en circulaire productiemodellen, waar materialen worden geproduceerd, gebruikt, en afgebroken in gesloten regionale systemen. Deze reproductie en fabricage met de materiaalsamenstelling gevonden in de oomycete muur, namelijk ongemodificeerde cellulose, kleine hoeveelheden chitosan — het op één na meest voorkomende organische molecuul op aarde — en laag geconcentreerd azijnzuur, is waarschijnlijk een van de meest succesvolle technologische prestaties op het gebied van bio-geïnspireerde materialen."

Co-lead SUTD Assistent Prof Stylianos Dritsas, toegevoegd, "We zijn van mening dat de hier gerapporteerde resultaten een keerpunt vormen voor wereldwijde productie met een bredere impact op meerdere gebieden, variërend van materiaalwetenschap, milieutechniek, automatisering en economie. Tot nu toe hebben we ons gericht op fundamentele technologische ontwikkeling, en er is weinig tijd geïnvesteerd in specifieke doeltoepassingen. We zijn nu in het stadium van het zoeken naar industriële medewerkers om deze technologie van het laboratorium naar de wereld te brengen."

Met de toename van afval en vervuiling, de urgentie voor duurzamere productieprocessen groeit. De totstandbrenging van een technologie op basis van ongemodificeerde composteerbare polymeren van grote overvloed waarvoor geen akkerland of bosbronnen nodig zijn, zal de overgang naar milieuvriendelijke productie en een duurzame samenleving bevorderen.

Dit onderzoek is gepubliceerd in de 5 juni-editie van het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .