Miks seened võiksid olla keskkonnasõbralike ja tulekindlate hoonete võti – Physics World

Enamik inimesi püüab seeni oma kodudest eemal hoida. Nüüd aga uurivad kaks materjaliuurijate rühma võimalusi, kuidas seda hoonete kangasse põimida.

Esimene rühm, mida juhtis tekstiiliteadlane Jane Scott Ühendkuningriigis Newcastle'i ülikoolis lõi silmkoelised struktuurid, mis hoiavad seente kasvu ajal paigal seeneahelaid, mida nimetatakse mütseeliks. Tulemuseks on kerge komposiitmaterjal, mida saab kasutada tugevate ja keskkonnasõbralike konstruktsioonide ehitamiseks.

Teine rühm, mida juhib nanoinsener Everson Kandare ja biotehnoloog Tien Huynh Austraalias Melbourne'is asuvas RMIT ülikoolis kasutas mütseeli, et luua kokkusurutud tulekindlast materjalist lehti. Loodetavasti võivad sellised lehed asendada kergestisüttivaid voodripaneele, nagu need, mis põhjustasid surmava surma Grenfelli torni tulekahju, mis tappis 72. aastal 2017 londonlast.

Söestunud seenel on kaitsev toime

Kandare, Huynhi ja kolleegide jaoks on seeneniidistiku atraktiivsuse allikas see, kuidas see tule ja muude kiirgava soojuse allikatega kokku puutudes käitub. Selle asemel, et leekidesse plahvatada, nagu seda tegi Grenfelli vooder, seeneniidistikust koosnev paljastunud pind laguneb ja moodustub sõmer must aine, mida nimetatakse söeks. Sellel söekihil on kaheosaline kaitsev toime. Lisaks soojusülekande aeglustamisele takistab see selle all olevates kihtides lenduvate materjalide pääsemist põlemistsooni.

Veel üks eelis on see, et kui seeneniidistik põleb, toodab see ainult süsinikdioksiidi ja vett. See on teravas vastuolus kaubanduslike tuleaeglustitega, ütleb Huynh Füüsika maailm. "Praegu on olemas halogeenitud ja halogeenimata tuleaeglustid, millel on tervise- ja keskkonnaprobleemid," selgitab ta. "Nende hulka kuuluvad bromiidi ja kloori (halogeenitud) või fosfori- ja lämmastikupõhised (halogeenimata) tuleaeglustid ning põlemisel tekivad toksiinid."

Töö seenetööstusega

Viimases uuringus, mis on avaldatud ajakirjas Polümeeri lagunemine ja stabiilsus, RMIT-i meeskond töötas koos kolleegidega New South Walesi ülikoolist ja Hongkongi polütehnilisest ülikoolist, et töötada välja viis puhta mütseeli lehtede kasvatamiseks. Tulemused meenutavad röstsaia värvi pappi ja Huynh ütleb, et lihtsaim viis hoonetesse integreerimiseks oleks lisada see olemasolevatele materjalidele, näiteks tapeedile. "See on kerge, paindlik ja mitmekülgne, nii et see sobiks paljudele ehitustööstuses kasutatavatele rakendustele," ütleb ta.

Samal ajal kui RMIT-i meeskond kasvatas oma seeneniidistiku lehed mittesöödava sulgseene kultuurist, Ganoderma australe, Huynh ütleb, et lehti peaks olema võimalik toota ka seenekasvatajate tekitatud jäätmetest. "Nende seenetoodete loomisel kasutatakse melassi, mis on suhkrurootööstuse põllumajandusjäätmed," selgitab ta. "Arvestades, et [maailm] tootis ~177 miljonit tonni suhkrut aastatel 2022–2023 on see märkimisväärne panus jäätmetekke vähendamisesse.

Mütseeli struktuuride kudumistoed

Jätkusuutlikkus ja jäätmetekke vähendamine motiveerivad ka Scotti ja tema kolleege Newcastle'is ja Vrije Universiteit Brusselis Belgias. Ajakirjas kirjutamine Bioinseneri ja biotehnoloogia piirid, märgivad nad, et seeneniidistiku komposiitide suurepärased termilised ja akustilised omadused annavad neile "tohutu potentsiaali" vahu, puidu ja plasti odavate asendajatena hoonete siseruumides. Nad kirjutavad, et väljakutse seisneb nende komposiitide kasvatamises viisil, mis on skaleeritav ja võimaldab keerukaid kujundeid, täites samal ajal struktuuri ja stabiilsuse nõudeid.

Mütseeli komposiitide valmistamiseks alustavad teadlased tavaliselt seente eoste segamisest teraviljaga (toiduallikas) ja materjalidega, nagu saepuru ja tselluloos (seene kasvusubstraat). Järgmise sammuna tuleb segu pakkida vormi ja asetada sooja, pimedasse ja niiskesse keskkonda. Nendes tingimustes kasvab seeneniidistik suhteliselt kiiresti, sidudes substraadi oma niitjate juuretaoliste struktuuridega. Kui komposiit saavutab soovitud tiheduse, peatatakse kasvuprotsess ja materjal kuivatatakse, et seeni ei tekiks.

Selle probleemiks on see, et seeneniidistik vajab kasvamiseks hapnikku ja see nõue piirab hallitusseente suurust ja kuju (selle sõna valmistamise tähenduses, mitte seenekujulises mõttes), milles see võib kasvada. Või vähemalt on see nii, kui vormid on tahked. Alternatiivina kasutas Scott oma tekstiilikoolitust, et kujundada tugevast, kuid õhku läbilaskvast meriinovillast kootud vormidel põhinev seeneniidistiku segamis- ja tootmissüsteem.

"Oleme interdistsiplinaarne teadlaste rühm, kes omab teadmisi 3D-kudumite programmeerimise ja valmistamise alal, nii et oleme suutnud selle töö tegemiseks koondada üsna ainulaadsed oskused," räägib ta. Füüsika maailm. "Kudumistehnoloogia peamine eelis võrreldes teiste tekstiiliprotsessidega on võimalus kududa 3D-struktuure ja vorme ilma õmblusteta ja jäätmeteta."

Kui silmkoelised vormid olid valmis, steriliseerisid Scott ja kolleegid need ja kinnitasid jäiga konstruktsiooni külge, et toetada seeneniidistiku betooni ehk müokreeti, kui see kasvas. Seejärel kasutasid nad süstimispüstoli, et täita vormid sileda viskoosse pastaga, mis sisaldas paberipulbrit, paberikiu tükke, vett, glütseriini ja ksantaankummi ning seente eoseid. "Seda järjepidevust on vaja 3D-kootud raketisega töötamisel, mis on mitmekülgne ja struktuurselt tõhus," ütleb Scott. "Raskus seisneb mõlema komponendi ühendamisel prototüübiks arhitektuursel skaalal."

Hallitanud tulevikumaterjalid

Meeskonna esimene prototüüp, mis loodi 2022. aastal, demonstreerib ilmekalt müokreetide võimeid (vt fotot). Tuntud kui BioKnit, see 1.8 m kõrgune ja 2 m läbimõõduga eraldiseisev konstruktsioon on valmistatud täielikult müokreetist ja seda kasvatati üksusena, mis tähendab, et see ei sisalda ühenduskohti, mis võiksid muutuda nõrkadeks kohtadeks. Teine prototüüp, pealkirjaga Elutuba, sisaldab segu seeneniidistiku eostest, vastupidavate Herdwicki lammaste villast ning kohalike veskite saepuru ja vanapaberi segust.

Töödeldud puitu saab vormida keerukateks 3D-struktuurideks

Hallituskartlike tarbijate jaoks võivad BioKniti ja The Living Roomi värvid olla pisut tõrksad – pinnad sarnanevad tugevalt millegagi, mida võiks pleegitajaga pihustada –, kuid Scott märgib, et erinevad värvid ja viimistlused võivad müokreeti välimust muuta. Igal juhul usub ta, et materjali eelised võivad ületada igasuguse vastupanu. "Esteetika on uus ja erinev, [kuid] see, mida me selle protsessi juures kaalume, on võime luua uusi kujundeid ja vorme, mis võiksid aidata meil siseruume muuta, " ütleb ta. "Meie töö hõlmab mõningaid levinumaid materjale ja protsesse, nagu vill ja kudumine, ning ma arvan, et see annab tarbijatele võimaluse mõista seeneniidistikku läbi millegi tuttava, näiteks tekstiili objektiivi."

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/