מדוע פטריות יכולות להחזיק את המפתח למבנים ידידותיים לסביבה ועמידים בפני אש - עולם הפיזיקה

רוב האנשים שואפים להרחיק פטריות מבתיהם. אולם כעת, שתי קבוצות של חוקרי חומרים בודקות דרכים לשזור אותו לתוך המרקם של הבניינים.

הקבוצה הראשונה, בראשות מדען טקסטיל ג'יין סקוט באוניברסיטת ניוקאסל בבריטניה, יצרו מבנים סרוגים שמחזיקים במקומם גדילי פטריות הנקראים תפטיר בזמן שהפטרייה גדלה. התוצאה היא חומר מרוכב קל משקל שיכול לשמש לבניית מבנים חזקים וידידותיים לסביבה.

הקבוצה השנייה, בראשות ננו מהנדס אברסון קנדאר וביוטכנולוגיה טיין הוין מאוניברסיטת RMIT במלבורן, אוסטרליה, השתמש בתפטיר כדי ליצור יריעות דחוסות של חומר מעכב אש. התקווה היא שיריעות כאלה יוכלו להחליף לוחות חיפוי דליקים כמו אלו שתרמו לקטלניים שריפה במגדל גרנפל, שהרגה 72 תושבי לונדון ב-2017.

לפטרייה צרובה יש אפקט מגן

עבור Kandare, Huynh ועמיתיו, מקור המשיכה של התפטיר טמון באופן שבו הוא מתנהג כאשר הוא נחשף לאש ולמקורות אחרים של חום קורן. במקום לעלות בלהבות, כפי שעשו חיפוי Grenfell, משטח חשוף העשוי מתפטיר מתפרק ליצירת חומר שחור גס הנקרא char. לשכבה זו של פחם יש אפקט מגן דו-חלקי. בנוסף להאטת העברת החום, הוא מונע מחומרים נדיפים בשכבות שמתחתיו לברוח לאזור הבעירה.

יתרון נוסף הוא שכאשר התפטיר אכן נשרף, הוא מייצר רק פחמן דו חמצני ומים. זה בניגוד מוחלט למעכבי אש מסחריים, אומר הוין עולם הפיזיקה. "כיום ישנם מעכבי אש הלוגנים ולא הלוגנים בעלי דאגות בריאותיות וסביבתיות", היא מסבירה. "אלה כוללים מעכבי אש המבוססים על ברומיד וכלור (הלוגן) או זרחן וחנקן (לא הלוגן, וכאשר הם שורפים הם מייצרים רעלים."

עבודה עם תעשיית הפטריות

במחקר האחרון, שמתפרסם בכתב העת פירוק ויציבות פולימרים, צוות RMIT עבד עם עמיתים באוניברסיטת ניו סאות' ויילס ובאוניברסיטה הפוליטכנית של הונג קונג כדי לפתח דרך לגדל יריעות של תפטיר טהור. התוצאות דומות לקרטון בצבע טוסט, והוין אומר שהדרך הקלה ביותר לשילוב בבניינים תהיה להוסיף אותו לחומרים קיימים כמו טפט. "זה קל, גמיש ורב-תכליתי ולכן יתאים ליישומים מרובים המשמשים בתעשיית הבנייה", היא אומרת.

בעוד שצוות RMIT גידל את יריעות התפטיר שלו מתרבות של פטריית סוגר בלתי אכילה, גאנודרמה אוסטרלי, Huynh אומר שצריך להיות אפשרי גם לייצר את היריעות מפסולת שנוצרת על ידי מגדלי פטריות מסחריים. "ליצור מוצרים פטרייתיים אלה נעשה שימוש במולסה, שהיא פסולת חקלאית מתעשיית קני הסוכר", היא מסבירה. "בהתחשב בכך [העולם] הפיק 177 ​​מיליון טונות מטריות של סוכר בשנים 2022-2023 זו תרומה משמעותית לצמצום הפסולת".

תומכי סריגה למבני תפטיר

קיימות והפחתת פסולת הם גם גורמים מניעים עבור סקוט ועמיתיה בניוקאסל ובאוניברסיטת Vrije University Brussel בבלגיה. כתיבה ביומן גבולות בתחום ההנדסה הביולוגית והביוטכנולוגיה, הם מציינים כי התכונות התרמיות והאקוסטיות המצוינות של חומרים מרוכבים של תפטיר מעניקים להם "פוטנציאל עצום" כתחליף לא יקר לקצף, עץ ופלסטיק בפנים הבניין. האתגר, הם כותבים, הוא לגדל את החומרים המרוכבים הללו באופן שניתן להרחבה ומאפשר צורות מורכבות, תוך עמידה בדרישות למבנה ויציבות.

כדי ליצור חומרים מרוכבים של תפטיר, מדענים מתחילים בדרך כלל בערבוב נבגי פטריות עם דגנים (מקור מזון) וחומרים כגון נסורת ותאית (מצע לפטרייה לצמוח עליו). השלב הבא הוא לארוז את התערובת לתבנית ולהניח אותה בסביבה חמימה, חשוכה ולחה. בתנאים אלו, התפטיר גדל במהירות יחסית, קושר את המצע יחד עם מבניו החוטים, דמויי השורשים. ברגע שהקומפוזיט מגיע לצפיפות הרצויה, תהליך הגידול נעצר והחומר מתייבש כך שלא יפיקו פטריות.

הבעיה עם זה היא שתפטיר זקוק לחמצן כדי לגדול, והדרישה הזו מגבילה את גודל וצורת העובשים (במובן הייצור של המילה, לא הפטרייתית) שהוא יכול לגדול בתוכם. או לפחות, היא עושה זאת אם תבניות מוצקות. כחלופה, סקוט השתמשה בהכשרתה בטקסטיל לעיצוב מערכת ערבוב וייצור תפטיר המבוססת על תבניות סרוגות מצמר מרינו חזק אך חדיר לאוויר.

"אנחנו קבוצה בינתחומית של חוקרים הכוללת מומחיות בתכנות וייצור של סריגת תלת מימד, כך שהצלחנו להפגיש ערכות מיומנויות די ייחודיות כדי לייצר את העבודה הזו", היא אומרת. עולם הפיזיקה. "היתרון העיקרי של טכנולוגיית הסריגה בהשוואה לתהליכי טקסטיל אחרים הוא היכולת לסרוג מבנים וצורות תלת ממדיות ללא תפרים וללא פסולת".

לאחר השלמת התבניות הסרוגות, סקוט ועמיתיו עיקרו אותן והצמידו אותן למבנה קשיח כדי לתמוך בבטון התפטיר, או המיוקרט, ככל שהוא גדל. לאחר מכן הם השתמשו באקדח הזרקה כדי למלא את התבניות במשחה חלקה וצמיגה המכילה אבקת נייר, גושי סיבי נייר, מים, גליצרין וקסנטן מסטיק וכן נבגי פטריות. "עקביות זו נדרשת כאשר עובדים עם טפסות סרוגות תלת-ממדיות, שהיא רב-תכליתית ויעילה מבחינה מבנית", אומר סקוט. "הקושי הוא לחבר את שני הרכיבים יחד לאב טיפוס בקנה מידה אדריכלי."

חומרים עובשים של העתיד

אב הטיפוס הראשון של הצוות, שנוצר בשנת 2022, מספק הדגמה חיה של היכולות של Myocrete (ראה תמונה). ידוע כ BioKnit, המבנה העצמאי הזה בגובה 1.8 מ' ובקוטר 2 מ' עשוי כולו מיוקרט וגודל כיחידה, כלומר הוא אינו מכיל חיבורים שעלולים להפוך לנקודות תורפה. אב טיפוס שני, בשם הסלון, מכיל תערובת של נבגי תפטיר, צמר מכבשי הרדוויק קשוחים, ותערובת של נסורת ונייר פסולת ממפעלים מקומיים.

עץ מעובד יכול להיות יצוק למבנים תלת מימדיים מורכבים

עבור צרכנים שונאי עובש, הצבעים של BioKnit ו-The Living Room עשויים להיות קצת מזעזעים - המשטחים דומים מאוד למשהו שאתה יכול לרסס באקונומיקה - אבל סקוט מציין שצבעים וגימורים שונים יכולים לשנות את המראה של המיוקרט. בכל מקרה, היא מאמינה שיתרונות החומר יכולים להתגבר על כל התנגדות. "האסתטיקה היא חדשה ושונה, אבל מה שאנחנו מוצאים משכנע בתהליך הזה הוא היכולת לייצר צורות וצורות חדשות שיכולות לעזור לנו לשנות חללים פנימיים", היא אומרת. "העבודה שלנו כוללת כמה מהחומרים והתהליכים הנפוצים ביותר, כמו צמר וסריגה, ואני חושב שזה מציע לצרכנים דרך להבין את התפטיר דרך העדשה של משהו מוכר כמו טקסטיל."

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. רכב / רכבים חשמליים, פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• BlockOffsets. מודרניזציה של בעלות על קיזוז סביבתי. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/