なぜ菌類が環境に優しく耐火性のある建物の鍵を握るのか – Physics World

ほとんどの人は、家に真菌を入れないよう努めています。 しかし現在、材料研究者の XNUMX つのグループが、それを建物の構造そのものに織り込む方法を模索しています。

繊維科学者が率いる最初のグループ ジェーン・スコット 英国のニューカッスル大学では、真菌が成長する間、菌糸体と呼ばれる真菌の糸を所定の位置に保持するニット構造を作成しました。 その結果、強力で環境に優しい構造を構築するために使用できる軽量の複合材料が誕生しました。

ナノエンジニアが率いる第二グループ エバーソン・カンダレ そしてバイオテクノロジー者 ティエン・フイン オーストラリアのメルボルンにあるRMIT大学の研究者らは、菌糸体を使用して難燃性材料の圧縮シートを作成しました。 このようなシートが、致命的な事故を引き起こしたような可燃性の外装パネルに取って代わることが期待されています。 グレンフェルタワー火災、72年にロンドン市民2017人を殺害した。

焦げ菌には保護効果がある

カンダレ氏、フイン氏らにとって、菌糸体の魅力の源は、火やその他の輻射熱源にさらされたときの挙動にある。 炎上するのではなく、 グレンフェルのクラッディングがそうであったように、菌糸体でできた露出した表面が分解して、チャーと呼ばれるザラザラした黒い物質を形成します。 この炭化層には XNUMX つの部分からなる保護効果があります。 熱の伝達を遅くするだけでなく、その下の層の揮発性物質が燃焼ゾーンに逃げるのを防ぎます。

さらなる利点は、菌糸体が燃焼すると、二酸化炭素と水のみが生成されることです。 これは市販の難燃剤とは全く対照的である、とフイン氏は語る。 フィジックスワールド。 「現在、ハロゲン系難燃剤と非ハロゲン系難燃剤が存在しており、これらは健康と環境への懸念があります」と彼女は説明します。 「これらには臭化物と塩素（ハロゲン化）またはリンと窒素（非ハロゲン化）ベースの難燃剤が含まれており、それらが燃焼すると毒素が生成されます。」

キノコ産業との連携

雑誌に掲載された最新の研究では ポリマーの分解と安定性, RMITチームは、ニューサウスウェールズ大学および香港理工大学の同僚と協力して、純粋な菌糸体のシートを成長させる方法を開発しました。 結果はトースト色のボール紙に似ており、建物に組み込む最も簡単な方法は、それを壁紙などの既存の素材に追加することだとフイン氏は言います。 「軽くて柔軟で多用途なので、建築業界で使用されるさまざまな用途に適しています」と彼女は言います。

RMITチームは、非食用のブラケット真菌の培養から菌糸体シートを成長させましたが、 霊芝オーストラリア、 Huynh氏は、商業的なキノコ栽培者が排出する廃棄物からシートを製造することも可能であるはずだと言う。 「これらの菌類製品の製造には、サトウキビ産業から出る農業廃棄物である糖蜜が使用されます」と彼女は説明します。 「[世界]を考えると、 約177億XNUMX万トンの砂糖を生産 2022 年から 2023 年にかけて、これは廃棄物削減に大きく貢献します。」

菌糸体構造の編みサポート

持続可能性と廃棄物の削減も、スコットとニューカッスル大学とベルギーのブリュッセル自由大学の同僚たちのモチベーションの要因となっています。 日記に書くこと バイオエンジニアリングとバイオテクノロジーのフロンティア、彼らは、菌糸体複合材の優れた熱特性と音響特性により、建物内装の発泡体、木材、プラスチックの安価な代替品として「大きな可能性」を与えると指摘しています。 彼らによると、課題は、構造と安定性の要件を満たしながら、スケーラブルで複雑な形状を可能にする方法でこれらの複合材料を成長させることです。

菌糸体複合材料を作るために、科学者は通常、菌類の胞子を穀物（食料源）およびおがくずやセルロース（菌類が成長するための基質）などの材料と混合することから始めます。 次のステップでは、混合物を型に詰め、暖かく暗く湿気の多い環境に置きます。 これらの条件下では、菌糸体は比較的急速に成長し、その糸状の根のような構造とともに基質を結合します。 複合材料が望ましい密度に達すると、成長プロセスが停止され、キノコが発生しないように材料が乾燥します。

これの問題は、菌糸体の成長には酸素が必要であり、この要件により、菌糸体が成長できるカビ（菌類のことではなく、製造上の意味で）のサイズと形状が制限されることです。少なくとも、金型はしっかりしています。 代替案として、スコットは繊維のトレーニングを活用して、丈夫で通気性のあるメリノウールで編んだ型に基づいた菌糸体混合および生産システムを設計しました。

「私たちは 3D ニットのプログラミングと製造の専門知識を含む学際的な研究者グループであるため、この研究を生み出すために非常にユニークなスキルセットを結集することができました」と彼女は語ります。 フィジックスワールド。 「他の繊維プロセスと比較したニット技術の主な利点は、縫い目や無駄がなく、3D 構造と形状を編むことができることです。」

編み型が完成すると、スコットらはそれを滅菌し、成長する菌糸体コンクリート、つまりミオクリートを支えるための硬い構造物に取り付けた。 次に、射出ガンを使用して、紙粉、紙繊維の塊、水、グリセリン、キサンタンガム、および真菌の胞子を含む滑らかで粘稠なペーストを型に充填しました。 「この一貫性は、多用途で構造的に効率的な 3D ニット型枠を扱うときに必要です」とスコット氏は言います。 「難しいのは、両方のコンポーネントを統合してアーキテクチャ規模でプロトタイプを作成することです。」

カビの生えた未来の素材

2022 年に作成されたチームの最初のプロトタイプは、ミオクリートの機能を鮮やかに示しています (写真を参照)。 として知られている バイオニット、この高さ 1.8 メートル、直径 2 メートルの自立構造は完全にミオクリートで作られ、ユニットとして成長しました。つまり、弱点となる可能性のある接合部が含まれていません。 XNUMX番目のプロトタイプは、 リビング、菌糸胞子の混合物、丈夫なハードウィック羊からの羊毛、地元の工場からのおがくずと古紙の混合物が含まれています。

加工された木材は複雑な 3D 構造に成形可能

カビを嫌う消費者にとって、BioKnit と The Living Room の色は少し不快に感じるかもしれません – 表面は漂白剤をスプレーしたものによく似ています – しかし、スコット氏は、色や仕上げが異なるとミオクリートの外観が変わる可能性があると指摘しています。 いずれにせよ、彼女は素材の利点がどんな抵抗も克服できると信じています。 「美学は新しくてこれまでとは異なりますが、このプロセスで私たちが魅力的だと思うのは、室内空間の変革に役立つ新しい形や形態を作り出す能力です」と彼女は言います。 「私たちの作品には、ウールや編み物などの最も一般的な素材やプロセスが含まれており、これにより消費者に繊維のような身近なもののレンズを通して菌糸体を理解する方法が提供されると思います。」

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