Hvorfor svampe kunne holde nøglen til miljøvenlige, brandsikre bygninger - Physics World

De fleste mennesker stræber efter at holde svamp ude af deres hjem. Nu er to grupper af materialeforskere imidlertid ved at udforske måder at væve det ind i selve bygningens struktur.

Den første gruppe, ledet af tekstilforsker Jane Scott ved Newcastle University i Storbritannien, skabt strikkede strukturer, der holder svampetråde kaldet mycelium på plads, mens svampen vokser. Resultatet er et let kompositmateriale, der kan bruges til at bygge stærke, miljøvenlige strukturer.

Den anden gruppe, ledet af nanoingeniør Everson Kandare og bioteknolog Tien Huynh fra RMIT University i Melbourne, Australien, brugte mycelium til at skabe komprimerede plader af brandhæmmende materiale. Håbet er, at sådanne plader kan erstatte brændbare beklædningspaneler som dem, der bidrog til de dødelige Grenfell Tower brand, som dræbte 72 londonere i 2017.

Forkullende svamp har en beskyttende virkning

For Kandare, Huynh og kolleger ligger kilden til myceliets appel i den måde, det opfører sig på, når det udsættes for ild og andre strålevarmekilder. I stedet for at bryde i flammer, som Grenfell-beklædningen gjorde, nedbrydes en blotlagt overflade lavet af mycelium og danner et grynet sort stof kaldet char. Dette lag af char har en todelt beskyttende effekt. Ud over at bremse overførslen af ​​varme forhindrer det flygtige materialer i lagene under det i at undslippe ind i forbrændingszonen.

En yderligere fordel er, at når myceliet brænder, producerer det kun kuldioxid og vand. Det står i skarp kontrast til kommercielle brandhæmmere, fortæller Huynh Fysik verden. "I øjeblikket er der halogenerede og ikke-halogenerede brandhæmmere, der har sundheds- og miljøproblemer," forklarer hun. "Disse inkluderer bromid og klor (halogeneret) eller fosfor og nitrogen (ikke-halogeneret) baserede brandhæmmere, og når de brænder, producerer de toksiner."

Arbejder med svampeindustrien

I den seneste undersøgelse, som er publiceret i tidsskriftet Polymer nedbrydning og stabilitet, RMIT-teamet arbejdede sammen med kolleger ved University of New South Wales og Hong Kong Polytechnic University for at udvikle en måde at dyrke ark af rent mycelium på. Resultaterne ligner toastfarvet pap, og Huynh siger, at den nemmeste måde at inkorporere i bygninger ville være at tilføje det til eksisterende materialer som et tapet. "Det er let, fleksibelt og alsidigt, så det passer til flere applikationer, der bruges i byggeindustrien," siger hun.

Mens RMIT-teamet dyrkede sine myceliumplader fra en kultur af uspiselig beslagsvamp, Ganoderma australsk, Huynh siger, at det også burde være muligt at producere pladerne fra affald fra kommercielle svampeavlere. "Oprettelse af disse svampeprodukter bruger melasse, som er et landbrugsaffald fra sukkerrørindustrien," forklarer hun. "I betragtning af at [verden] produceret ~177 millioner tons sukker i 2022-2023 er dette et væsentligt bidrag til affaldsreduktion.”

Strikkestøtter til myceliumstrukturer

Bæredygtighed og affaldsreduktion er også motiverende faktorer for Scott og hendes kolleger ved Newcastle og Vrije Universiteit Brussel i Belgien. Skrivning i journalen Grænser inden for bioteknik og bioteknologi, bemærker de, at de fremragende termiske og akustiske egenskaber af mycelium-kompositter giver dem "enormt potentiale" som billige erstatninger for skum, tømmer og plast i bygningsinteriør. Udfordringen, skriver de, er at dyrke disse kompositter på en måde, der er skalerbar og muliggør komplekse former, samtidig med at kravene til struktur og stabilitet opfyldes.

For at lave myceliumkompositter begynder forskerne typisk med at blande svampesporer med korn (en fødekilde) og materialer som savsmuld og cellulose (et substrat for svampen at vokse på). Det næste trin er at pakke blandingen i en form og placere den i et varmt, mørkt og fugtigt miljø. Under disse forhold vokser myceliet relativt hurtigt og binder substratet sammen med dets filamentøse, rodlignende strukturer. Når kompositten når den ønskede tæthed, standses vækstprocessen, og materialet tørres ud, så det ikke producerer svampe.

Problemet med dette er, at myceliet har brug for ilt for at vokse, og dette krav begrænser størrelsen og formen af ​​skimmelsvampene (i ordets fremstillingsforstand, ikke svampen), det kan vokse i. Eller i det mindste gør det, hvis forme er faste. Som et alternativ trak Scott på sin tekstiluddannelse til at designe et myceliumblandings- og produktionssystem baseret på forme strikket af stærk, men luftgennemtrængelig merinould.

"Vi er en tværfaglig gruppe af forskere, der inkluderer ekspertise i 3D strik programmering og fremstilling, så vi har været i stand til at samle helt unikke færdigheder til at producere dette arbejde," fortæller hun Fysik verden. "Den største fordel ved strikketeknologi sammenlignet med andre tekstilprocesser er evnen til at strikke 3D strukturer og former uden sømme og uden spild."

Da de strikkede forme var færdige, steriliserede Scott og kolleger dem og fastgjorde dem til en stiv struktur for at understøtte myceliumbetonen eller myokreten, mens den voksede. De brugte derefter en sprøjtepistol til at fylde formene med en glat, tyktflydende pasta indeholdende papirpulver, papirfiberklumper, vand, glycerin og xanthangummi samt svampesporer. "Denne konsistens er påkrævet, når du arbejder med 3D-strikket forskalling, som er alsidig og strukturelt effektiv," siger Scott. "Vanskeligheden er at bringe begge komponenter sammen til prototype i arkitektonisk skala."

Fremtidens mugne materialer

Holdets første prototype, skabt i 2022, giver en levende demonstration af myocretes evner (se billede). Kendt som BioKnit, denne 1.8 m høje fritstående struktur med en diameter på 2 m er lavet udelukkende af myokret og blev dyrket som en enhed, hvilket betyder, at den ikke indeholder sammenføjninger, der kan blive svage punkter. En anden prototype med titlen The Living Room, indeholder en blanding af myceliumsporer, uld fra hårdføre Herdwick-får og en blanding af savsmuld og affaldspapir fra lokale møller.

Forarbejdet træ kan støbes til komplekse 3D-strukturer

For forbrugere, der ikke er skimmelsvampe, kan farverne på BioKnit og The Living Room måske være lidt afskrækkende – overfladerne minder stærkt om noget, man kan sprøjte med blegemiddel – men Scott bemærker, at forskellige farver og finish kan forvandle myokretens udseende. Under alle omstændigheder mener hun, at materialets fordele kan overvinde enhver modstand. "Æstetikken er ny og anderledes, [men] det, vi finder overbevisende ved denne proces, er evnen til at producere nye former og former, der kan hjælpe os med at transformere indvendige rum," siger hun. "Vores arbejde omfatter nogle af de mest almindelige materialer og processer, såsom uld og strik, og jeg tror, ​​det giver forbrugerne en måde at forstå mycelium gennem linsen af ​​noget velkendt som tekstiler."

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
• PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
• PlatoESG. Automotive/elbiler, Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
• BlockOffsets. Modernisering af miljømæssig offset-ejerskab. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/