Warum Pilze der Schlüssel zu umweltfreundlichen, feuerfesten Gebäuden sein könnten – Physics World

Die meisten Menschen bemühen sich, Pilze aus ihren Häusern fernzuhalten. Jetzt erforschen jedoch zwei Gruppen von Materialforschern Möglichkeiten, es in die Bausubstanz von Gebäuden einzubinden.

Die erste Gruppe unter der Leitung eines Textilwissenschaftlers Jane Scott an der Universität Newcastle im Vereinigten Königreich schufen gestrickte Strukturen, die Pilzstränge namens Myzel an Ort und Stelle halten, während der Pilz wächst. Das Ergebnis ist ein leichter Verbundwerkstoff, der zum Bau starker, umweltfreundlicher Strukturen verwendet werden könnte.

Die zweite Gruppe unter der Leitung von Nanoengineer Everson Kandare und Biotechnologe Tien Hünh von der RMIT University in Melbourne, Australien, verwendeten Myzel, um komprimierte Platten aus feuerhemmendem Material herzustellen. Die Hoffnung besteht darin, dass solche Platten brennbare Verkleidungsplatten ersetzen könnten, wie sie zum Tod beigetragen haben Feuer im Grenfell-Turm, bei dem im Jahr 72 2017 Londoner ums Leben kamen.

Verkohlungspilze haben eine schützende Wirkung

Für Kandare, Huynh und Kollegen liegt der Reiz des Myzels in der Art und Weise, wie es sich verhält, wenn es Feuer und anderen Strahlungswärmequellen ausgesetzt wird. Anstatt in Flammen aufzugehen, wie es bei der Grenfell-Verkleidung der Fall war, zersetzt sich eine freiliegende Oberfläche aus Myzel und bildet eine körnige schwarze Substanz namens Holzkohle. Diese Kohleschicht hat eine zweiteilige Schutzwirkung. Es verlangsamt nicht nur die Wärmeübertragung, sondern verhindert auch, dass flüchtige Stoffe in den darunter liegenden Schichten in die Verbrennungszone entweichen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Myzel beim Verbrennen nur Kohlendioxid und Wasser produziert. Dies stehe im krassen Gegensatz zu handelsüblichen Flammschutzmitteln, sagt Huynh Welt der Physik. „Derzeit gibt es halogenierte und nichthalogenierte Flammschutzmittel, die gesundheitliche und ökologische Bedenken haben“, erklärt sie. „Dazu gehören Flammschutzmittel auf der Basis von Bromid und Chlor (halogeniert) oder Phosphor und Stickstoff (nicht halogeniert), und wenn sie verbrennen, produzieren sie Giftstoffe.“

Zusammenarbeit mit der Pilzindustrie

In der neuesten Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wird Polymerabbau und -stabilität, Das RMIT-Team arbeitete mit Kollegen an der University of New South Wales und der Hong Kong Polytechnic University zusammen, um eine Methode zum Züchten von Blättern aus reinem Myzel zu entwickeln. Die Ergebnisse ähneln toastfarbenem Karton, und Huynh sagt, der einfachste Weg, ihn in Gebäude zu integrieren, bestünde darin, ihn wie eine Tapete mit vorhandenen Materialien zu verbinden. „Es ist leicht, flexibel und vielseitig und eignet sich daher für zahlreiche Anwendungen in der Bauindustrie“, sagt sie.

Während das RMIT-Team seine Myzelblätter aus einer Kultur ungenießbarer Klammerpilze züchtete, Ganoderma australe, Huynh sagt, dass es auch möglich sein sollte, die Blätter aus Abfällen herzustellen, die von kommerziellen Pilzzüchtern anfallen. „Für die Herstellung dieser Pilzprodukte wird Melasse verwendet, ein landwirtschaftlicher Abfall der Zuckerrohrindustrie“, erklärt sie. „Da [die Welt] produzierte etwa 177 Millionen Tonnen Zucker im Zeitraum 2022–2023 ist dies ein wesentlicher Beitrag zur Abfallreduzierung.“

Strickstützen für Myzelstrukturen

Nachhaltigkeit und Abfallreduzierung sind auch motivierende Faktoren für Scott und ihre Kollegen in Newcastle und an der Vrije Universiteit Brussel in Belgien. Schreiben im Tagebuch Grenzen in Bioengineering und BiotechnologieSie stellen fest, dass die hervorragenden thermischen und akustischen Eigenschaften von Myzel-Verbundwerkstoffen ihnen ein „großes Potenzial“ als kostengünstiger Ersatz für Schaumstoffe, Holz und Kunststoffe in Gebäudeinnenräumen verleihen. Die Herausforderung, schreiben sie, bestehe darin, diese Verbundwerkstoffe auf eine Weise wachsen zu lassen, die skalierbar ist und komplexe Formen ermöglicht, während gleichzeitig die Anforderungen an Struktur und Stabilität erfüllt werden.

Um Myzel-Verbundstoffe herzustellen, mischen Wissenschaftler typischerweise zunächst Pilzsporen mit Getreide (einer Nahrungsquelle) und Materialien wie Sägemehl und Zellulose (einem Substrat, auf dem der Pilz wachsen kann). Der nächste Schritt besteht darin, die Mischung in eine Form zu füllen und sie in eine warme, dunkle und feuchte Umgebung zu stellen. Unter diesen Bedingungen wächst das Myzel relativ schnell und bindet das Substrat mit seinen fadenförmigen, wurzelartigen Strukturen zusammen. Sobald der Verbundwerkstoff die gewünschte Dichte erreicht hat, wird der Wachstumsprozess gestoppt und das Material ausgetrocknet, sodass keine Pilze entstehen.

Das Problem dabei ist, dass Myzel zum Wachstum Sauerstoff benötigt und dieser Bedarf die Größe und Form der Schimmelpilze einschränkt (im Sinne der Herstellung des Wortes, nicht im Sinne von Pilzen), in denen es wachsen kann. Zumindest ist dies der Fall, wenn die Schimmelpilze wachsen Formen sind solide. Als Alternative nutzte Scott ihre Textilausbildung, um ein Myzel-Misch- und Produktionssystem zu entwickeln, das auf Formen basiert, die aus starker, aber luftdurchlässiger Merinowolle gestrickt sind.

„Wir sind eine interdisziplinäre Gruppe von Forschern, die über Fachkenntnisse in der Programmierung und Herstellung von 3D-Strickstoffen verfügen, sodass wir in der Lage waren, ganz einzigartige Fähigkeiten zusammenzubringen, um diese Arbeit zu produzieren“, erzählt sie Welt der Physik. „Der große Vorteil der Stricktechnologie im Vergleich zu anderen textilen Verfahren ist die Möglichkeit, 3D-Strukturen und Formen ohne Nähte und ohne Abfall zu stricken.“

Sobald die gestrickten Formen fertig waren, sterilisierten Scott und Kollegen sie und befestigten sie an einer starren Struktur, um den Myzelbeton oder Myocrete während seines Wachstums zu stützen. Anschließend füllten sie die Formen mit einer Injektionspistole mit einer glatten, viskosen Paste, die Papierpulver, Papierfaserklumpen, Wasser, Glycerin und Xanthangummi sowie Pilzsporen enthielt. „Diese Konsistenz ist bei der Arbeit mit 3D-Strickschalungen erforderlich, die vielseitig und strukturell effizient sind“, sagt Scott. „Die Schwierigkeit besteht darin, beide Komponenten zu einem Prototyp im architektonischen Maßstab zusammenzuführen.“

Schimmelige Materialien der Zukunft

Der erste Prototyp des Teams, der 2022 erstellt wurde, ist eine anschauliche Demonstration der Fähigkeiten von Myocrete (siehe Foto). Bekannt als BioKnitDiese 1.8 m hohe, freistehende Struktur mit einem Durchmesser von 2 m besteht vollständig aus Myocrete und wurde als Einheit gewachsen, was bedeutet, dass sie keine Verbindungen enthält, die zu Schwachstellen werden könnten. Ein zweiter Prototyp mit dem Titel The Living Room, enthält eine Mischung aus Myzelsporen, Wolle von robusten Herdwick-Schafen und eine Mischung aus Sägemehl und Altpapier aus örtlichen Mühlen.

Verarbeitetes Holz kann zu komplexen 3D-Strukturen geformt werden

Für schimmelfeindliche Verbraucher mögen die Farben von BioKnit und The Living Room etwas abstoßend sein – die Oberflächen ähneln stark etwas, das man mit Bleichmittel besprühen könnte – aber Scott weist darauf hin, dass unterschiedliche Farben und Oberflächen das Aussehen des Myokrets verändern könnten. Sie ist jedenfalls davon überzeugt, dass die Vorteile des Materials jeden Widerstand überwinden können. „Die Ästhetik ist neu und anders, aber was uns an diesem Prozess fasziniert, ist die Fähigkeit, neue Formen und Gestalten zu schaffen, die uns dabei helfen könnten, Innenräume zu verändern“, sagt sie. „Unsere Arbeit umfasst einige der gängigsten Materialien und Prozesse, wie Wolle und Stricken, und ich denke, dass dies den Verbrauchern eine Möglichkeit bietet, Myzel aus der Perspektive von etwas Vertrautem wie Textilien zu verstehen.“

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• Quelle: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/