Dlaczego grzyby mogą być kluczem do ekologicznych, ognioodpornych budynków – Physics World

Większość ludzi stara się trzymać grzyby z dala od swoich domów. Teraz jednak dwie grupy badaczy materiałów badają sposoby wplecenia go w samą strukturę budynków.

Pierwsza grupa, prowadzona przez naukowca zajmującego się tekstyliami Jane Scott na Uniwersytecie w Newcastle w Wielkiej Brytanii stworzyli dzianinowe struktury, które utrzymują na miejscu pasma grzybów zwane grzybnią, podczas gdy grzyb rośnie. Rezultatem jest lekki materiał kompozytowy, który można wykorzystać do budowy mocnych, przyjaznych dla środowiska konstrukcji.

Druga grupa, prowadzona przez nanoinżyniera Eversona Kandare i biotechnolog Tien Huynha z RMIT University w Melbourne w Australii użyli grzybni do stworzenia skompresowanych arkuszy materiału ognioodpornego. Istnieje nadzieja, że ​​takie arkusze mogłyby zastąpić łatwopalne panele okładzinowe, takie jak te, które przyczyniły się do śmierci Pożar wieży Grenfell, w którym w 72 roku zginęło 2017 londyńczyków.

Zwęglacz ma działanie ochronne

Dla Kandare, Huynh i współpracowników źródłem atrakcyjności grzybni jest sposób, w jaki zachowuje się ona pod wpływem ognia i innych źródeł promieniowania cieplnego. Zamiast stanąć w płomieniach, podobnie jak okładzina Grenfell, odsłonięta powierzchnia wykonana z grzybni rozkłada się, tworząc ziarnistą czarną substancję zwaną zwęgleniem. Ta warstwa zwęglenia ma dwuczęściowy efekt ochronny. Oprócz spowolnienia przenoszenia ciepła zapobiega przedostawaniu się substancji lotnych z warstw znajdujących się poniżej do strefy spalania.

Kolejną korzyścią jest to, że kiedy grzybnia się pali, wytwarza tylko dwutlenek węgla i wodę. Stoi to w wyraźnej sprzeczności z komercyjnymi środkami zmniejszającymi palność, mówi Huynh Fizyka Świat. „Obecnie istnieją fluorowcowane i niehalogenowane środki zmniejszające palność, które mają problemy zdrowotne i środowiskowe”, wyjaśnia. „Należą do nich środki zmniejszające palność na bazie bromku i chloru (halogenowane) lub fosforu i azotu (niehalogenowane), a kiedy się palą, wytwarzają toksyny”.

Współpraca z branżą pieczarkową

W najnowszym badaniu, które zostało opublikowane w czasopiśmie Degradacja i stabilność polimeru, zespół RMIT współpracował z kolegami z University of New South Wales i Hong Kong Polytechnic University nad opracowaniem sposobu uprawy arkuszy czystej grzybni. Rezultaty przypominają karton w kolorze tostowym, a Huynh twierdzi, że najłatwiejszym sposobem włączenia go do budynków byłoby dodanie go do istniejących materiałów, takich jak tapeta. „Jest lekki, elastyczny i wszechstronny, więc nadawałby się do wielu zastosowań w budownictwie” — mówi.

Podczas gdy zespół RMIT wyhodował płaty grzybni z kultury niejadalnego grzyba wspornikowego, Ganoderma australijska, Huynh twierdzi, że powinno być również możliwe wytwarzanie arkuszy z odpadów wytwarzanych przez komercyjnych hodowców grzybów. „Tworzenie tych produktów grzybowych wykorzystuje melasę, która jest odpadem rolniczym z przemysłu trzciny cukrowej” – wyjaśnia. „Biorąc pod uwagę, że [świat] wyprodukowała ~ 177 milionów ton metrycznych cukru w latach 2022-2023 to znaczący wkład w redukcję odpadów.”

Podpory dziewiarskie dla struktur grzybni

Zrównoważony rozwój i redukcja odpadów są również czynnikami motywującymi Scotta i jej współpracowników z Newcastle i Vrije Universiteit Brussel w Belgii. Pisanie w dzienniku Granice w bioinżynierii i biotechnologii, zauważają, że doskonałe właściwości termiczne i akustyczne kompozytów grzybni dają im „ogromny potencjał” jako niedrogich zamienników pianek, drewna i tworzyw sztucznych we wnętrzach budynków. Wyzwaniem, jak piszą, jest wyhodowanie tych kompozytów w sposób, który jest skalowalny i umożliwia tworzenie złożonych kształtów, jednocześnie spełniając wymagania dotyczące struktury i stabilności.

Aby wytworzyć kompozyty z grzybni, naukowcy zazwyczaj zaczynają od zmieszania zarodników grzybów ze ziarnem (źródłem pożywienia) i materiałami takimi jak trociny i celuloza (substrat dla wzrostu grzyba). Następnym krokiem jest zapakowanie mieszanki do formy i umieszczenie jej w ciepłym, ciemnym i wilgotnym otoczeniu. W tych warunkach grzybnia rośnie stosunkowo szybko, wiążąc podłoże z jego nitkowatymi, przypominającymi korzenie strukturami. Gdy kompozyt osiągnie pożądaną gęstość, proces wzrostu zostaje zatrzymany, a materiał wysuszony, aby nie tworzył grzybów.

Problem polega na tym, że grzybnia potrzebuje tlenu do wzrostu, a to wymaganie ogranicza rozmiar i kształt pleśni (w sensie produkcyjnym, a nie grzybowym), w których może rosnąć. A przynajmniej tak jest, jeśli foremki są solidne. Jako alternatywę Scott skorzystała ze swojego szkolenia w zakresie tekstyliów, aby zaprojektować system mieszania i produkcji grzybni oparty na formach dzianych z mocnej, ale przepuszczającej powietrze wełny merynosów.

„Jesteśmy interdyscyplinarną grupą badaczy posiadających doświadczenie w programowaniu i wytwarzaniu dzianin 3D, więc udało nam się zebrać całkiem unikalne umiejętności, aby stworzyć tę pracę” — mówi. Fizyka Świat. „Główną zaletą technologii dziania w porównaniu z innymi procesami tekstylnymi jest możliwość dziania struktur i form 3D bez szwów i bez odpadów”.

Kiedy gotowe formy były gotowe, Scott i współpracownicy wysterylizowali je i przymocowali do sztywnej konstrukcji, aby wspierać beton grzybni lub miokret, gdy rósł. Następnie użyli pistoletu wtryskowego do wypełnienia form gładką, lepką pastą zawierającą proszek papierowy, grudki włókien papierowych, wodę, glicerynę i gumę ksantanową, a także zarodniki grzybów. „Ta spójność jest wymagana podczas pracy z szalunkami dzianymi 3D, które są wszechstronne i wydajne pod względem konstrukcyjnym” — mówi Scott. „Trudność polega na połączeniu obu komponentów w celu stworzenia prototypu w skali architektonicznej”.

Spleśniałe materiały przyszłości

Pierwszy prototyp zespołu, stworzony w 2022 r., stanowi żywą demonstrację możliwości myocrete (patrz zdjęcie). Znany jako BioDzianina, ta wolnostojąca konstrukcja o wysokości 1.8 m i średnicy 2 m jest wykonana w całości z miobetonu i została wyhodowana jako całość, co oznacza, że ​​nie zawiera połączeń, które mogłyby stać się słabymi punktami. Drugi prototyp, pt Salon, zawiera mieszankę zarodników grzybni, wełny z odpornych owiec rasy Herdwick oraz mieszankę trocin i makulatury z lokalnych młynów.

Obrobione drewno można formować w złożone struktury 3D

Dla konsumentów niechętnych pleśni kolory BioKnit i The Living Room mogą być nieco odpychające – powierzchnie bardzo przypominają coś, co można spryskać wybielaczem – ale Scott zauważa, że ​​różne kolory i wykończenia mogą zmienić wygląd miokretu. W każdym razie wierzy, że zalety tego materiału pokonają każdy opór. „Estetyka jest nowa i inna, ale to, co uważamy za fascynujące w tym procesie, to możliwość tworzenia nowych kształtów i form, które mogą pomóc nam przekształcić wnętrza” – mówi. „Nasza praca obejmuje niektóre z najczęstszych materiałów i procesów, takich jak wełna i dzianie, i myślę, że oferuje to konsumentom sposób na zrozumienie grzybni przez pryzmat czegoś znajomego, takiego jak tekstylia”.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Motoryzacja / pojazdy elektryczne, Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Przesunięcia bloków. Modernizacja własności offsetu środowiskowego. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/