De ce ciupercile ar putea deține cheia către clădiri ecologice, rezistente la foc – Physics World

Majoritatea oamenilor se străduiesc să țină ciupercile departe de casele lor. Acum, totuși, două grupuri de cercetători ai materialelor explorează modalități de a le țese în structura clădirilor.

Primul grup, condus de un om de știință din domeniul textilelor Jane Scott la Universitatea Newcastle din Marea Britanie, a creat structuri tricotate care țin în loc firele fungice numite miceliu în timp ce ciuperca crește. Rezultatul este un material compozit ușor care ar putea fi folosit pentru a construi structuri puternice, ecologice.

Al doilea grup, condus de nanoinginer Everson Kandare și biotehnolog Tien Huynh de la Universitatea RMIT din Melbourne, Australia, a folosit miceliu pentru a crea foi comprimate de material ignifug. Speranța este că astfel de foi ar putea înlocui panourile de placare inflamabile precum cele care au contribuit la moartea Incendiul turnului Grenfell, care a ucis 72 de londonezi în 2017.

Ciuperca carbonizată are un efect protector

Pentru Kandare, Huynh și colegii săi, sursa atractivității miceliului constă în modul în care se comportă atunci când este expus la foc și alte surse de căldură radiantă. În loc să izbucnească în flăcări, la fel ca placarea Grenfell, o suprafață expusă făcută din miceliu se descompune pentru a forma o substanță neagră și granuloasă numită carbon. Acest strat de carbon are un efect de protecție în două părți. Pe lângă încetinirea transferului de căldură, împiedică materialele volatile din straturile de dedesubt să scape în zona de ardere.

Un alt beneficiu este că atunci când miceliul arde, produce doar dioxid de carbon și apă. Acest lucru este în contrast puternic cu ignifugenții comerciali, spune Huynh Lumea fizicii. „În prezent, există substanțe ignifuge halogenate și nehalogenate care au probleme de sănătate și de mediu”, explică ea. „Aceștia includ ignifuge pe bază de bromură și clor (halogenați) sau fosfor și azot (nehalogenați), iar atunci când ard [ei] produc toxine.”

Lucrul cu industria ciupercilor

În cel mai recent studiu, care este publicat în jurnal Degradarea și stabilitatea polimerului, echipa RMIT a lucrat cu colegii de la Universitatea din New South Wales și de la Universitatea Politehnică din Hong Kong pentru a dezvolta o modalitate de creștere a foilor de miceliu pur. Rezultatele seamănă cu cartonul de culoarea pâinei prăjite, iar Huynh spune că cea mai ușoară modalitate de a încorpora în clădiri ar fi să-l adăugați la materialele existente, cum ar fi un tapet. „Este ușor, flexibil și versatil, așa că s-ar potrivi cu multiple aplicații utilizate în industria construcțiilor”, spune ea.

În timp ce echipa RMIT și-a crescut foile de miceliu dintr-o cultură de ciuperci de bracket necomestibile, Ganoderma australe, Huynh spune că ar trebui să fie posibilă producerea foilor din deșeurile generate de cultivatorii comerciali de ciuperci. „Crearea acestor produse fungice folosește melasă, care este un deșeu agricol din industria trestiei de zahăr”, explică ea. „Având în vedere că [lumea] a produs ~177 milioane de tone metrice de zahăr în 2022-2023, aceasta este o contribuție semnificativă pentru reducerea deșeurilor.”

Suporturi de tricotat pentru structurile miceliului

Durabilitatea și reducerea deșeurilor sunt, de asemenea, factori motivatori pentru Scott și colegii ei de la Newcastle și Vrije Universiteit Brussel din Belgia. Scrierea în jurnal Frontiere în bioinginerie și biotehnologie, ei observă că proprietățile termice și acustice excelente ale compozitelor de miceliu le oferă un „potențial imens” ca înlocuitori ieftini pentru spume, cherestea și materiale plastice în interioarele clădirilor. Provocarea, scriu ei, este de a crește aceste compozite într-un mod care să fie scalabil și care să facă posibile forme complexe, îndeplinind în același timp cerințele de structură și stabilitate.

Pentru a face compozite cu miceliu, oamenii de știință încep de obicei prin a amesteca sporii fungici cu cereale (o sursă de hrană) și materiale precum rumegușul și celuloza (un substrat pe care să crească ciuperca). Următorul pas este să împachetați amestecul într-o formă și să îl puneți într-un mediu cald, întunecat și umed. În aceste condiții, miceliul crește relativ rapid, legând substratul împreună cu structurile sale filamentoase, asemănătoare rădăcinilor. Odată ce compozitul atinge densitatea dorită, procesul de creștere este oprit și materialul se usucă astfel încât să nu producă ciuperci.

Problema cu aceasta este că miceliul are nevoie de oxigen pentru a crește, iar această cerință limitează dimensiunea și forma matrițelor (în sensul de fabricație al cuvântului, nu cel fungic) în care poate crește. Sau cel puțin, o face dacă matritele sunt solide. Ca alternativă, Scott s-a bazat pe pregătirea ei în domeniul textilelor pentru a proiecta un sistem de amestecare și producție a miceliului bazat pe matrițe tricotate din lână merinos puternică, dar permeabilă la aer.

„Suntem un grup interdisciplinar de cercetători care include experiență în programarea și fabricarea tricoturilor 3D, așa că am reușit să reunim seturi de abilități destul de unice pentru a produce această lucrare”, spune ea. Lumea fizicii. „Avantajul major al tehnologiei de tricotat în comparație cu alte procese textile este capacitatea de a tricota structuri și forme 3D fără cusături și fără deșeuri.”

Odată ce matrițele tricotate au fost complete, Scott și colegii le-au sterilizat și le-au atașat la o structură rigidă pentru a susține betonul de miceliu, sau miocretul, pe măsură ce creștea. Apoi au folosit un pistol de injecție pentru a umple formele cu o pastă netedă, vâscoasă, care conținea pulbere de hârtie, aglomerări de fibre de hârtie, apă, glicerină și gumă xantană, precum și spori fungici. „Această consistență este necesară atunci când lucrați cu cofraje tricotate 3D, care este versatil și eficient din punct de vedere structural”, spune Scott. „Dificultatea constă în aducerea ambelor componente împreună pentru a prototipa la scară arhitecturală.”

Materiale mucegăite ale viitorului

Primul prototip al echipei, creat în 2022, oferă o demonstrație vie a capacităților myocrete (vezi fotografia). Cunoscut ca BioKnit, această structură independentă de 1.8 m înălțime și 2 m diametru este realizată în întregime din miocret și a fost crescută ca unitate, ceea ce înseamnă că nu conține îmbinări care ar putea deveni puncte slabe. Un al doilea prototip, intitulat Living Room, conține un amestec de spori de miceliu, lână de la oile rezistente Herdwick și un amestec de rumeguș și deșeuri de hârtie de la mori locale.

Lemnul prelucrat poate fi turnat în structuri 3D complexe

Pentru consumatorii care nu fac mucegai, culorile BioKnit și The Living Room pot fi puțin dezamăgitoare – suprafețele se aseamănă foarte mult cu ceva ce ai putea pulveriza cu înălbitor – dar Scott observă că diferite culori și finisaje ar putea transforma aspectul miocretului. În orice caz, ea crede că avantajele materialului pot depăși orice rezistență. „Estetica este nouă și diferită, [dar] ceea ce ni se pare convingător la acest proces este capacitatea de a produce noi forme și forme care ne-ar putea ajuta să transformăm spațiile interioare”, spune ea. „Munca noastră include unele dintre cele mai comune materiale și procese, cum ar fi lâna și tricotat, și cred că acest lucru oferă consumatorilor o modalitate de a înțelege miceliul prin lentila a ceva familiar precum textilele.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. Automobile/VE-uri, carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• BlockOffsets. Modernizarea proprietății de compensare a mediului. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/