Miért a gombák rejthetik a kulcsot a környezetbarát, tűzálló épületekhez – Fizika világa

A legtöbb ember arra törekszik, hogy a gombát távol tartsa otthonából. Most azonban az anyagkutatók két csoportja azt kutatja, hogyan lehet beleszőni az épületek szövetébe.

Az első csoport textiltudós vezetésével Jane Scott a Newcastle Egyetemen (Egyesült Királyság) olyan kötött szerkezeteket hozott létre, amelyek a gomba növekedése közben a micéliumnak nevezett gombaszálakat a helyükön tartják. Az eredmény egy könnyű kompozit anyag, amely erős, környezetbarát szerkezetek építésére használható.

A második csoport a nanomérnök vezetésével Everson Kandare és biotechnológus Tien Huynh Az ausztráliai Melbourne-i RMIT Egyetemen micéliumot használtak tűzálló anyagból összenyomott lemezek létrehozására. A remény az, hogy az ilyen lapok helyettesíthetik az olyan gyúlékony burkolópaneleket, amelyek hozzájárultak a halálos kimenetelhez Grenfell Tower tűz, amely 72-ben 2017 londoni lakost ölt meg.

Az elszenesedett gomba védő hatású

Kandare, Huynh és munkatársai szerint a micélium vonzereje abban rejlik, ahogyan tűznek vagy más sugárzó hőforrásnak van kitéve. Ahelyett, hogy lángra lobbanna, ahogy a Grenfell burkolat tette, a micéliumból készült, szabaddá tett felület lebomlik, és homokos fekete anyag keletkezik, amelyet szenesedésnek neveznek. Ez a szenes réteg kétrészes védőhatású. A hőátadás lassítása mellett megakadályozza, hogy az alatta lévő rétegekben lévő illékony anyagok az égési zónába kerüljenek.

További előnye, hogy amikor a micélium ég, csak szén-dioxidot és vizet termel. Ez éles ellentétben áll a kereskedelmi forgalomban kapható tűzgátlókkal, mondja Huynh Fizika világ. „Jelenleg léteznek halogénezett és nem halogénezett tűzgátló anyagok, amelyek egészségügyi és környezeti aggályokat hordoznak magukban” – magyarázza. Ezek közé tartoznak a bromid és a klór (halogénezett) vagy a foszfor és nitrogén (nem halogénezett) alapú tűzgátlók, és amikor égnek, méreganyagokat termelnek.

Együttműködés a gombaiparral

A folyóiratban megjelent legújabb tanulmányban A polimer lebomlása és stabilitása, az RMIT csapata az Új-Dél-Walesi Egyetem és a Hongkongi Polytechnic University munkatársaival együtt dolgozott ki egy módszert a tiszta micélium lemezek termesztésére. Az eredmények pirítós színű kartonpapírra emlékeztetnek, és Huynh szerint az épületekbe való beépítés legegyszerűbb módja, ha meglévő anyagokhoz, például tapétához adják. „Könnyű, rugalmas és sokoldalú, így az építőiparban használt többféle alkalmazáshoz is megfelel” – mondja.

Míg az RMIT csapata micéliumlemezeit ehetetlen gombakultúrából növesztette, Ganoderma australe, Huynh szerint lehetővé kell tenni a lapok előállítását a kereskedelmi gombatermesztők által termelt hulladékból is. „Ezeknek a gombás termékeknek a létrehozásához melaszt használnak, amely a cukornádipar mezőgazdasági hulladéka” – magyarázza. „Tekintettel arra, hogy [a világ] ~177 millió tonna cukrot termelt 2022-2023-ban ez jelentős hozzájárulás a hulladékcsökkentéshez.”

Kötőtartók a micéliumszerkezetekhez

A fenntarthatóság és a hulladékcsökkentés szintén motiváló tényezők Scott és munkatársai számára a Newcastle-ben és a Vrije Universiteit Brusselben Belgiumban. Írás a naplóba A biomérnöki és biotechnológiai határokMegjegyzik, hogy a micélium-kompozitok kiváló termikus és akusztikai tulajdonságai „hatalmas potenciált” biztosítanak bennük a habok, faanyagok és műanyagok olcsó helyettesítésére az épületek belső tereiben. Azt írják, hogy a kihívás az, hogy ezeket a kompozitokat méretezhető és bonyolult formák kialakítását lehetővé tevő módon termesztjük, miközben megfelelnek a szerkezeti és stabilitási követelményeknek.

A micélium-kompozitok előállításához a tudósok általában a gombaspórák gabonával (élelmiszerforrás) és olyan anyagokkal, mint a fűrészpor és a cellulóz (a gomba növekedésének szubsztrátja) összekeverésével kezdik. A következő lépés az, hogy a keveréket öntőformába csomagoljuk, és meleg, sötét és nedves környezetbe helyezzük. Ilyen körülmények között a micélium viszonylag gyorsan növekszik, és megköti a szubsztrátot fonalas, gyökérszerű struktúráival. Amikor a kompozit eléri a kívánt sűrűséget, a növekedési folyamat leáll, és az anyag kiszárad, hogy ne teremjen gomba.

Ezzel az a probléma, hogy a micéliumnak oxigénre van szüksége a növekedéshez, és ez a követelmény korlátozza a penészgombák méretét és alakját (a szó gyártási értelmében, nem a gombás). Vagy legalábbis akkor van, ha a a formák szilárdak. Alternatív megoldásként Scott a textilipari képzésére támaszkodott, hogy micéliumkeverő és -gyártó rendszert tervezett, amely erős, de légáteresztő merinógyapjúból kötött formákon alapul.

„Mi egy interdiszciplináris kutatócsoport vagyunk, akik a 3D-s kötött programozásban és gyártásban jártasak, így egészen egyedi készségeket sikerült összehoznunk a munka elkészítéséhez” – mondja. Fizika világ. "A kötéstechnológia fő előnye más textilipari eljárásokhoz képest az, hogy 3D-s struktúrákat és formákat köthet varrás és hulladék nélkül."

Miután elkészültek a kötött formák, Scott és munkatársai sterilizálták őket, és egy merev szerkezethez rögzítették, hogy megtámasztsák a micéliumbetont vagy a miocretet, ahogy az növekedett. Ezután egy injekciós pisztollyal töltötték meg a formákat sima, viszkózus pasztával, amely papírport, papírrost-rögöket, vizet, glicerint és xantángumit, valamint gombaspórákot tartalmazott. „Erre a következetességre van szükség, ha 3D kötött zsaluzattal dolgozunk, amely sokoldalú és szerkezetileg hatékony” – mondja Scott. „A nehézséget az jelenti, hogy a két komponenst össze kell hozni egy építészeti léptékű prototípushoz.”

A jövő penészes anyagai

A csapat első prototípusa, amelyet 2022-ben készítettek, élénken demonstrálja a myocrete képességeit (lásd a fotót). Ismert, mint BioKnit, ez az 1.8 m magas, 2 m átmérőjű szabadon álló szerkezet teljes egészében izombetonból készült, és egységként termesztették, vagyis nem tartalmaz olyan csatlakozásokat, amelyek gyenge pontokká válhatnak. A második prototípus, a címe A Living Room, micélium spórák keverékét, szívós Herdwick juhok gyapját, valamint helyi malomokból származó fűrészpor és hulladékpapír keverékét tartalmazza.

A feldolgozott fa összetett 3D-s szerkezetekké formázható

A penésztől idegenkedő fogyasztók számára a BioKnit és a The Living Room színei kissé kiábrándítóak lehetnek – a felületek erősen hasonlítanak valamire, amit esetleg fehérítővel lehet befújni –, de Scott megjegyzi, hogy a különböző színek és felületek megváltoztathatják a miocrete megjelenését. Mindenesetre úgy véli, hogy az anyag előnyei legyőzhetik az ellenállást. „Az esztétika új és más, [de] amit ebben a folyamatban lenyűgözőnek találunk, az az a képesség, hogy új formákat és formákat hozzunk létre, amelyek segíthetnek átalakítani a belső tereket” – mondja. „Munkánkban a leggyakoribb anyagok és eljárások, például a gyapjú és a kötés, és úgy gondolom, hogy ez lehetőséget kínál a fogyasztóknak arra, hogy a micéliumot valami ismerős, például textíliák lencséjén keresztül értsék meg.”

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Autóipar / elektromos járművek, Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• BlockOffsets. A környezetvédelmi ellentételezési tulajdon korszerűsítése. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/