Pourquoi les champignons pourraient détenir la clé des bâtiments écologiques et résistants au feu – Physics World

La plupart des gens s’efforcent d’éloigner les champignons de leur maison. Cependant, deux groupes de chercheurs en matériaux explorent désormais les moyens de les intégrer dans la structure même des bâtiments.

Le premier groupe, dirigé par un scientifique du textile Jane Scott à l'Université de Newcastle au Royaume-Uni, a créé des structures tricotées qui maintiennent en place les brins fongiques appelés mycélium pendant la croissance du champignon. Le résultat est un matériau composite léger qui pourrait être utilisé pour construire des structures solides et respectueuses de l'environnement.

Le deuxième groupe, dirigé par un nanoingénieur Everson Kandaré et biotechnologue Tian Huynh de l'Université RMIT de Melbourne, en Australie, a utilisé du mycélium pour créer des feuilles compressées de matériau ignifuge. L'espoir est que de telles feuilles pourraient remplacer les panneaux de revêtement inflammables comme ceux qui ont contribué à la catastrophe mortelle. Incendie de la tour Grenfell, qui a tué 72 Londoniens en 2017.

Le champignon carbonisé a un effet protecteur

Pour Kandare, Huynh et leurs collègues, la source de l'attrait du mycélium réside dans la façon dont il se comporte lorsqu'il est exposé au feu et à d'autres sources de chaleur radiante. Au lieu de s'enflammer, comme le revêtement Grenfell l'a fait, une surface exposée constituée de mycélium se décompose pour former une substance noire granuleuse appelée charbon. Cette couche de charbon a un double effet protecteur. En plus de ralentir le transfert de chaleur, il empêche les matières volatiles présentes dans les couches situées en dessous de s'échapper dans la zone de combustion.

Un autre avantage est que lorsque le mycélium brûle, il ne produit que du dioxyde de carbone et de l'eau. Cela contraste fortement avec les produits ignifuges commerciaux, explique Huynh. Monde de la physique. « Actuellement, il existe des produits ignifuges halogénés et non halogénés qui posent des problèmes de santé et d'environnement », explique-t-elle. "Ceux-ci incluent des retardateurs de feu à base de bromure et de chlore (halogénés) ou de phosphore et d'azote (non halogénés), et lorsqu'ils brûlent, [ils] produisent des toxines."

Travailler avec l'industrie du champignon

Dans la dernière étude publiée dans la revue Dégradation et stabilité des polymères, l'équipe RMIT a travaillé avec des collègues de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud et de l'Université polytechnique de Hong Kong pour développer une méthode de culture de feuilles de mycélium pur. Les résultats ressemblent à du carton de couleur grillée, et Huynh affirme que le moyen le plus simple de l'incorporer dans les bâtiments serait de l'ajouter à des matériaux existants, comme un papier peint. « Il est léger, flexible et polyvalent et conviendrait donc à de multiples applications utilisées dans l'industrie du bâtiment », dit-elle.

Tandis que l'équipe RMIT cultivait ses feuilles de mycélium à partir d'une culture de champignon non comestible, Ganoderma australe, Huynh dit qu'il devrait également être possible de produire ces feuilles à partir des déchets générés par les producteurs commerciaux de champignons. « La création de ces produits fongiques utilise de la mélasse, qui est un déchet agricole de l'industrie de la canne à sucre », explique-t-elle. «Étant donné que [le monde] produit environ 177 millions de tonnes métriques de sucre en 2022-2023, c’est une contribution significative à la réduction des déchets.

Supports de tricot pour structures mycéliennes

La durabilité et la réduction des déchets sont également des facteurs de motivation pour Scott et ses collègues de Newcastle et de la Vrije Universiteit Brussel en Belgique. Écrire dans le journal Frontières de la bio-ingénierie et de la biotechnologie, ils notent que les excellentes propriétés thermiques et acoustiques des composites de mycélium leur confèrent un « potentiel énorme » en tant que remplacements peu coûteux des mousses, du bois et des plastiques à l’intérieur des bâtiments. Le défi, écrivent-ils, est de développer ces composites de manière évolutive et de rendre possibles des formes complexes, tout en répondant aux exigences de structure et de stabilité.

Pour fabriquer des composites de mycélium, les scientifiques commencent généralement par mélanger des spores fongiques avec des céréales (une source de nourriture) et des matériaux tels que la sciure de bois et la cellulose (un substrat sur lequel le champignon peut se développer). L'étape suivante consiste à emballer le mélange dans un moule et à le placer dans un environnement chaud, sombre et humide. Dans ces conditions, le mycélium se développe relativement rapidement, liant le substrat avec ses structures filamenteuses ressemblant à des racines. Une fois que le composite atteint la densité souhaitée, le processus de croissance est stoppé et le matériau séché afin qu'il ne produise pas de champignons.

Le problème est que le mycélium a besoin d'oxygène pour se développer, et cette exigence restreint la taille et la forme des moisissures (au sens industriel du terme, et non au sens fongique) dans lesquelles il peut se développer. Ou du moins, c'est le cas si le les moules sont solides. Comme alternative, Scott s'est appuyée sur sa formation en textile pour concevoir un système de mélange et de production de mycélium basé sur des moules tricotés à partir de laine mérinos solide mais perméable à l'air.

« Nous sommes un groupe interdisciplinaire de chercheurs possédant une expertise dans la programmation et la fabrication de tricots 3D. Nous avons donc pu rassembler des compétences tout à fait uniques pour produire ce travail », explique-t-elle. Monde de la physique. « Le principal avantage de la technologie de tricotage par rapport aux autres procédés textiles est la possibilité de tricoter des structures et des formes 3D sans coutures ni déchets. »

Une fois les moules tricotés terminés, Scott et ses collègues les ont stérilisés et les ont attachés à une structure rigide pour soutenir le béton de mycélium, ou myocrète, à mesure qu'il se développait. Ils ont ensuite utilisé un pistolet à injection pour remplir les moules avec une pâte lisse et visqueuse contenant de la poudre de papier, des amas de fibres de papier, de l'eau, de la glycérine et de la gomme xanthane ainsi que des spores fongiques. « Cette cohérence est requise lorsque l'on travaille avec des coffrages tricotés 3D, qui sont polyvalents et structurellement efficaces », explique Scott. "La difficulté est de réunir les deux composants pour créer un prototype à l'échelle architecturale."

Les matériaux moisis du futur

Le premier prototype de l'équipe, créé en 2022, offre une démonstration éclatante des capacités du myocrète (voir photo). Connu comme BioKnit, cette structure autoportante de 1.8 m de haut et 2 m de diamètre est entièrement constituée de myocrète et a été cultivée comme une unité, ce qui signifie qu'elle ne contient aucune jointure qui pourrait devenir un point faible. Un deuxième prototype, intitulé The Living Room, contient un mélange de spores de mycélium, de laine de mouton rustique Herdwick et un mélange de sciure et de vieux papiers provenant d'usines locales.

Le bois transformé peut être moulé en structures 3D complexes

Pour les consommateurs réfractaires aux moisissures, les couleurs de BioKnit et The Living Room peuvent être un peu rebutantes – les surfaces ressemblent fortement à quelque chose que vous pourriez vaporiser avec de l'eau de Javel – mais Scott note que différentes couleurs et finitions pourraient transformer l'apparence du myocrète. Quoi qu'il en soit, elle estime que les avantages du matériau peuvent vaincre toute résistance. "L'esthétique est nouvelle et différente, [mais] ce que nous trouvons convaincant dans ce processus, c'est la capacité de produire de nouvelles formes qui pourraient nous aider à transformer les espaces intérieurs", dit-elle. "Notre travail inclut certains des matériaux et procédés les plus courants, tels que la laine et le tricot, et je pense que cela offre aux consommateurs un moyen de comprendre le mycélium à travers le prisme de quelque chose de familier comme les textiles."

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