Waarom schimmels de sleutel kunnen zijn tot milieuvriendelijke, brandwerende gebouwen - Physics World

De meeste mensen streven ernaar om schimmels uit hun huis te houden. Nu onderzoeken twee groepen materiaalonderzoekers echter manieren om het in de structuur van gebouwen te verweven.

De eerste groep, geleid door textielwetenschappers Jane Scott aan de Universiteit van Newcastle in Groot-Brittannië, creëerden gebreide structuren die schimmelstrengen, mycelium genaamd, op hun plaats houden terwijl de schimmel groeit. Het resultaat is een lichtgewicht composietmateriaal dat kan worden gebruikt om sterke, milieuvriendelijke constructies te bouwen.

De tweede groep, geleid door nanoengineer Everson Kandaré en biotechnoloog Tien Huynh van de RMIT Universiteit in Melbourne, Australië, gebruikte mycelium om samengeperste platen van brandvertragend materiaal te maken. De hoop is dat dergelijke platen brandbare bekledingspanelen kunnen vervangen, zoals degene die hebben bijgedragen aan de dodelijke gevolgen Brand in de Grenfell-toren, waarbij in 72 2017 Londenaren omkwamen.

Verkolende schimmel heeft een beschermend effect

Voor Kandare, Huynh en collega's ligt de bron van de aantrekkingskracht van mycelium in de manier waarop het zich gedraagt ​​bij blootstelling aan vuur en andere bronnen van stralingswarmte. In plaats van in vlammen op te gaan, zoals de Grenfell-bekleding deed, ontleedt een blootliggend oppervlak gemaakt van mycelium en vormt een korrelige zwarte substantie die char wordt genoemd. Deze laag verkoling heeft een tweedelige beschermende werking. Het vertraagt ​​niet alleen de warmteoverdracht, maar voorkomt ook dat vluchtige materialen in de onderliggende lagen naar de verbrandingszone ontsnappen.

Een ander voordeel is dat wanneer mycelium verbrandt, het alleen kooldioxide en water produceert. Dit staat in schril contrast met commerciële brandvertragers, vertelt Huynh Natuurkunde wereld. “Momenteel zijn er gehalogeneerde en niet-gehalogeneerde brandvertragers die gezondheids- en milieuproblemen opleveren”, legt ze uit. “Deze omvatten brandvertragers op basis van bromide en chloor (gehalogeneerd) of fosfor en stikstof (niet-gehalogeneerd), en wanneer ze verbranden, produceren ze gifstoffen.”

Werken met de champignonindustrie

In de nieuwste studie, die in het tijdschrift is gepubliceerd Polymeerafbraak en stabiliteit, Het RMIT-team werkte samen met collega's van de Universiteit van New South Wales en de Hong Kong Polytechnic University om een ​​manier te ontwikkelen om vellen puur mycelium te kweken. De resultaten lijken op toastkleurig karton, en volgens Huynh is de eenvoudigste manier om het in gebouwen te verwerken het toevoegen ervan aan bestaande materialen zoals behang. "Het is licht, flexibel en veelzijdig en dus geschikt voor meerdere toepassingen in de bouwsector", zegt ze.

Terwijl het RMIT-team zijn myceliumvellen liet groeien uit een cultuur van oneetbare beugelschimmel, Ganoderma Australië, Huynh zegt dat het ook mogelijk moet zijn om de vellen te produceren uit afval van commerciële champignonkwekers. “Bij het maken van deze schimmelproducten wordt melasse gebruikt, een landbouwafval uit de suikerrietindustrie”, legt ze uit. “Gezien het feit dat [de wereld] produceerde ~177 miljoen ton suiker in 2022-2023 is dit een belangrijke bijdrage aan de afvalreductie.”

Breisteunen voor myceliumstructuren

Duurzaamheid en afvalvermindering zijn ook motiverende factoren voor Scott en haar collega's van Newcastle en de Vrije Universiteit Brussel in België. Schrijven in het dagboek Grenzen in bio-engineering en biotechnologiemerken ze op dat de uitstekende thermische en akoestische eigenschappen van myceliumcomposieten hen een ‘enorm potentieel’ geven als goedkope vervangingen voor schuim, hout en plastic in het interieur van gebouwen. De uitdaging, zo schrijven ze, is om deze composieten te laten groeien op een manier die schaalbaar is en complexe vormen mogelijk maakt, terwijl toch wordt voldaan aan de vereisten voor structuur en stabiliteit.

Om myceliumcomposieten te maken, beginnen wetenschappers doorgaans met het mengen van schimmelsporen met graan (een voedselbron) en materialen zoals zaagsel en cellulose (een substraat waarop de schimmel kan groeien). De volgende stap is om het mengsel in een mal te verpakken en in een warme, donkere en vochtige omgeving te plaatsen. Onder deze omstandigheden groeit het mycelium relatief snel en bindt het substraat samen met zijn draadvormige, wortelachtige structuren. Zodra het composiet de gewenste dichtheid heeft bereikt, wordt het groeiproces gestopt en droogt het materiaal uit, zodat er geen paddenstoelen meer ontstaan.

Het probleem hiermee is dat mycelium zuurstof nodig heeft om te groeien, en deze vereiste beperkt de grootte en vorm van de schimmels (in de productiezin van het woord, niet de schimmelvorm) waarin het kan groeien. Of tenminste, dat doet het als de schimmel mallen zijn stevig. Als alternatief gebruikte Scott haar textielopleiding om een ​​myceliummeng- en productiesysteem te ontwerpen op basis van mallen gebreid van sterke maar luchtdoorlatende merinowol.

“We zijn een interdisciplinaire groep onderzoekers met expertise op het gebied van het programmeren en vervaardigen van 3D-breien, dus we hebben vrij unieke vaardigheden kunnen samenbrengen om dit werk te produceren”, vertelt ze. Natuurkunde wereld. “Het grote voordeel van de breitechnologie ten opzichte van andere textielprocessen is de mogelijkheid om 3D-structuren en vormen te breien zonder naden en zonder afval.”

Toen de gebreide mallen klaar waren, steriliseerden Scott en collega's ze en bevestigden ze aan een stijve structuur om het myceliumbeton, of myocrete, te ondersteunen terwijl het groeide. Vervolgens gebruikten ze een injectiepistool om de mallen te vullen met een gladde, stroperige pasta die papierpoeder, klontjes papiervezels, water, glycerine en xanthaangom en schimmelsporen bevatte. “Deze consistentie is vereist bij het werken met 3D-gebreide bekistingen, die veelzijdig en structureel efficiënt zijn”, zegt Scott. “De moeilijkheid is om beide componenten samen te brengen tot een prototype op architectonische schaal.”

Beschimmelde materialen van de toekomst

Het eerste prototype van het team, gemaakt in 2022, biedt een levendige demonstratie van de mogelijkheden van myocrete (zie foto). Bekend als BioKnit, is deze vrijstaande structuur van 1.8 m hoog en 2 m diameter volledig gemaakt van myocrete en als een geheel gegroeid, wat betekent dat er geen verbindingen zijn die zwakke punten zouden kunnen worden. Een tweede prototype, getiteld The Living Room, bevat een mengsel van myceliumsporen, wol van sterke Herdwick-schapen en een mix van zaagsel en oud papier van lokale fabrieken.

Verwerkt hout kan tot complexe 3D-structuren worden gegoten

Voor consumenten die niet van schimmel houden, kunnen de kleuren van BioKnit en The Living Room een ​​beetje onaangenaam zijn – de oppervlakken lijken sterk op iets dat je met bleekmiddel zou kunnen spuiten – maar Scott merkt op dat verschillende kleuren en afwerkingen het uiterlijk van het myocrete kunnen veranderen. Ze is er in ieder geval van overtuigd dat de voordelen van het materiaal elke weerstand kunnen overwinnen. "De esthetiek is nieuw en anders, [maar] wat we boeiend vinden aan dit proces is het vermogen om nieuwe vormen en vormen te produceren die ons kunnen helpen binnenruimtes te transformeren", zegt ze. “Ons werk omvat enkele van de meest voorkomende materialen en processen, zoals wol en breiwerk, en ik denk dat dit consumenten een manier biedt om mycelium te begrijpen door de lens van iets bekends als textiel.”

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/