Miksi sienet voisivat olla avain ympäristöystävällisiin, palonkestäviin rakennuksiin – Physics World

Useimmat ihmiset pyrkivät pitämään sienen poissa kodeistaan. Nyt kuitenkin kaksi materiaalitutkijoiden ryhmää tutkivat tapoja kutoa se rakennusten kankaaseen.

Ensimmäinen ryhmä, jota johti tekstiilitutkija Jane Scott Newcastlen yliopistossa Isossa-Britanniassa loi neulottuja rakenteita, jotka pitävät sienirihmastot paikoillaan sienen kasvaessa. Tuloksena on kevyt komposiittimateriaali, jota voidaan käyttää vahvojen, ympäristöystävällisten rakenteiden rakentamiseen.

Toinen ryhmä, jota johti nanoinsinööri Everson Kandare ja bioteknikko Tien Huynh RMIT-yliopiston Melbournessa, Australiassa, käytti rihmastoa luodakseen puristettuja paloja hidastavia materiaaleja. Toivotaan, että tällaiset levyt voisivat korvata syttyvät verhouspaneelit, kuten ne, jotka aiheuttivat tappavan Grenfell Towerin tulipalo, joka tappoi 72 lontoolaista vuonna 2017.

Hiiltymällä sienellä on suojaava vaikutus

Kandarelle, Huynhille ja työtovereilleen rihmaston vetovoiman lähde on tavassa, jolla se käyttäytyy altistuessaan tulelle ja muille säteilylämmön lähteille. Sen sijaan, että syttyisi liekkeihin, kuten Grenfell-verhous teki, paljas pinta, joka on tehty rihmastosta hajoaa muodostaen karkeaa mustaa ainetta, nimeltään hiilty. Tällä hiiltykerroksella on kaksiosainen suojaava vaikutus. Sen lisäksi, että se hidastaa lämmön siirtymistä, se estää sen alla olevien kerrosten haihtuvien aineiden karkaamisen palamisalueelle.

Lisäetuna on, että kun rihmasto palaa, se tuottaa vain hiilidioksidia ja vettä. Tämä on jyrkässä ristiriidassa kaupallisten palonestoaineiden kanssa, Huynh kertoo Fysiikan maailma. "Tällä hetkellä on olemassa halogenoituja ja halogenoimattomia palonestoaineita, joilla on terveys- ja ympäristöongelmia", hän selittää. "Näitä ovat bromidi ja kloori (halogenoitu) tai fosfori- ja typpipohjaiset (halogenoimattomat) palonestoaineet, ja palaessaan [ne] tuottavat myrkkyjä."

Työskentely sieniteollisuuden kanssa

Uusimmassa tutkimuksessa, joka on julkaistu lehdessä Polymeerin hajoaminen ja stabiilisuus, RMIT-tiimi työskenteli kollegoidensa kanssa New South Walesin yliopistossa ja Hongkongin ammattikorkeakoulussa kehittääkseen tavan kasvattaa puhtaan rihmaston levyjä. Tulokset muistuttavat paahdettua pahvia, ja Huynhin mukaan helpoin tapa liittää rakennuksiin olisi lisätä se olemassa oleviin materiaaleihin, kuten taustakuvaan. "Se on kevyt, joustava ja monipuolinen, joten se sopisi useisiin rakennusalan sovelluksiin", hän sanoo.

Samalla kun RMIT-tiimi kasvatti myseelilevyjä syötäväksi kelpaavasta sieniviljelmästä, Ganoderma australe, Huynhin mukaan levyt pitäisi olla mahdollista valmistaa myös kaupallisten sieniviljelijöiden jätteistä. "Näiden sienituotteiden luomisessa käytetään melassia, joka on sokeriruokoteollisuuden maatalouden jätettä", hän selittää. "Koska [maailma] tuotti ~177 miljoonaa tonnia sokeria Vuosina 2022-2023 tämä on merkittävä panos jätteiden vähentämiseen.

Neuletuet myseelirakenteille

Kestävyys ja jätteiden vähentäminen ovat myös motivoivia tekijöitä Scottille ja hänen kollegoilleen Newcastlessa ja Vrije Universiteit Brusselissa Belgiassa. Kirjoittaminen päiväkirjaan Biotekniikan ja biotekniikan rajat, he huomauttavat, että rihmastokomposiittien erinomaiset lämpö- ja akustiset ominaisuudet antavat niille "valtavan potentiaalin" edullisina korvaavina vaahtomuovin, puun ja muovin rakennusten sisätiloissa. He kirjoittavat, että haasteena on kasvattaa näitä komposiitteja tavalla, joka on skaalautuva ja mahdollistaa monimutkaiset muodot täyttäen samalla rakenteen ja vakauden vaatimukset.

Rihmastokomposiittien valmistamiseksi tiedemiehet aloittavat tavallisesti sekoittamalla sieni-itiöitä viljaan (ravintolähde) ja materiaaleihin, kuten sahanpuruun ja selluloosaan (sienen kasvualusta). Seuraava vaihe on pakata seos muottiin ja sijoittaa se lämpimään, pimeään ja kosteaan ympäristöön. Näissä olosuhteissa rihmasto kasvaa suhteellisen nopeasti ja sitoo substraatin yhteen rihmamaisten, juurimaisten rakenteidensa kanssa. Kun komposiitti saavuttaa halutun tiheyden, kasvuprosessi pysähtyy ja materiaali kuivuu, jotta se ei tuota sieniä.

Ongelma tässä on se, että rihmasto tarvitsee happea kasvaakseen, ja tämä vaatimus rajoittaa homeiden kokoa ja muotoa (sanan valmistustarkoituksessa, ei sienimäisessä merkityksessä), joissa se voi kasvaa. Tai ainakin se tekee, jos muotit ovat kiinteitä. Vaihtoehtona Scott hyödynsi tekstiilikoulutustaan ​​suunnitellakseen rihmaston sekoitus- ja tuotantojärjestelmän, joka perustuu vahvasta, mutta ilmaa läpäisevästä merinovillasta neulottuihin muotteisiin.

"Olemme poikkitieteellinen tutkijaryhmä, jolla on asiantuntemusta 3D-neuleohjelmointiin ja -valmistukseen, joten olemme pystyneet kokoamaan yhteen varsin ainutlaatuisia taitoja tämän työn tuottamiseksi", hän kertoo. Fysiikan maailma. "Neuletekniikan suurin etu muihin tekstiiliprosesseihin verrattuna on kyky neuloa 3D-rakenteita ja -muotoja ilman saumoja ja jätettä."

Kun neulotut muotit olivat valmiit, Scott ja kollegat steriloivat ne ja kiinnittivät ne jäykkääseen rakenteeseen tukemaan rihmastobetonia tai myokrettia sen kasvaessa. Sitten he täyttivät muotit ruiskupistoolilla sileällä, viskoosilla tahnalla, joka sisälsi paperijauhetta, paperikuitupaakkuja, vettä, glyseriiniä ja ksantaanikumia sekä sieni-itiöitä. "Tätä johdonmukaisuutta vaaditaan työskennellessä 3D-neulotun muotin kanssa, joka on monipuolinen ja rakenteellisesti tehokas", Scott sanoo. "Vaikeus on yhdistää molemmat komponentit prototyypeiksi arkkitehtonisessa mittakaavassa."

Tulevaisuuden homeiset materiaalit

Ryhmän ensimmäinen prototyyppi, joka luotiin vuonna 2022, tarjoaa elävän esittelyn myocreten kyvyistä (katso kuva). Tunnetaan BioKnitTämä 1.8 m korkea, halkaisijaltaan 2 m vapaasti seisova rakenne on valmistettu kokonaan myokretista ja kasvatettu yhtenä kokonaisuutena, mikä tarkoittaa, että siinä ei ole liitoksia, joista voisi tulla heikkoja kohtia. Toinen prototyyppi, nimeltään Olohuone, sisältää seoksen myseeli-itiöitä, kestävien Herdwick-lampaiden villaa sekä sahanpurua ja paikallisten tehtaiden jätepaperia.

Käsitellystä puusta voidaan muotoilla monimutkaisia ​​3D-rakenteita

Homea pidättäville kuluttajille BioKnitin ja The Living Roomin värit saattavat olla hieman epämiellyttäviä – pinnat muistuttavat vahvasti jotain, jota saatat ruiskuttaa valkaisuaineella – mutta Scott huomauttaa, että erilaiset värit ja viimeistelyt voivat muuttaa myokretin ulkonäköä. Joka tapauksessa hän uskoo, että materiaalin edut voivat voittaa kaiken vastustuksen. "Estetiikka on uutta ja erilaista, [mutta] tämä prosessi on meille vakuuttava kyky tuottaa uusia muotoja ja muotoja, jotka voivat auttaa meitä muuttamaan sisätiloja", hän sanoo. "Työmme sisältää joitain yleisimmistä materiaaleista ja prosesseista, kuten villasta ja neulosta, ja uskon, että tämä tarjoaa kuluttajille tavan ymmärtää sienirihmastoa jonkin tutun, kuten tekstiilien, linssin kautta."

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. Autot / sähköautot, hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• BlockOffsets. Ympäristövastuun omistuksen nykyaikaistaminen. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/