Почему грибы могут стать ключом к созданию экологически чистых и огнестойких зданий?

Большинство людей стараются не допустить появления грибка в своем доме. Однако теперь две группы исследователей материалов изучают способы вплести его в саму ткань зданий.

Первая группа под руководством ученого-текстильщика Джейн Скотт в Университете Ньюкасла в Великобритании создали вязаные структуры, которые удерживают грибковые нити, называемые мицелием, на месте, пока гриб растет. В результате получается легкий композитный материал, который можно использовать для создания прочных, экологически чистых конструкций.

Вторая группа под руководством наноинженера Эверсон Кандаре и биотехнолог Тиен Хюинь из Университета RMIT в Мельбурне, Австралия, использовали мицелий для создания сжатых листов огнестойкого материала. Есть надежда, что такие листы смогут заменить легковоспламеняющиеся облицовочные панели, подобные тем, которые способствовали смертельному исходу. Пожар в башне Гренфелл, в результате которого в 72 году погибли 2017 лондонца.

Обугленный грибок оказывает защитное действие

Для Кандаре, Хьюн и их коллег источник привлекательности мицелия заключается в том, как он ведет себя при воздействии огня и других источников лучистого тепла. Вместо того, чтобы загореться, как это сделала оболочка Grenfell, открытая поверхность, состоящая из мицелия, разлагается, образуя песчанистое черное вещество, называемое угольком. Этот слой угля имеет двухкомпонентный защитный эффект. Помимо замедления передачи тепла, он предотвращает попадание летучих материалов из нижних слоев в зону горения.

Еще одним преимуществом является то, что когда мицелий горит, он производит только углекислый газ и воду. Это резко контрастирует с коммерческими антипиренами, говорит Хюинь. Мир физики. «В настоящее время существуют галогенированные и негалогенированные антипирены, которые опасны для здоровья и окружающей среды», — объясняет она. «К ним относятся антипирены на основе бромида и хлора (галогенированные) или фосфора и азота (негалогенированные), и когда они горят, [они] выделяют токсины».

Работа с грибной промышленностью

В последнем исследовании, опубликованном в журнале Деструкция и стабильность полимера, Команда RMIT работала с коллегами из Университета Нового Южного Уэльса и Гонконгского политехнического университета, чтобы разработать способ выращивания листов чистого мицелия. Результаты напоминают картон поджаренного цвета, и Хьюн говорит, что самый простой способ внедрить его в здания — это добавить его к существующим материалам, таким как обои. «Он легкий, гибкий и универсальный, поэтому подходит для множества приложений, используемых в строительной отрасли», — говорит она.

В то время как команда RMIT выращивала листы мицелия из культуры несъедобного трутовика, Ганодерма южная, Хьюн говорит, что также должна быть возможность производить листы из отходов, производимых коммерческими производителями грибов. «Для создания этих грибковых продуктов используется патока, которая является сельскохозяйственными отходами производства сахарного тростника», — объясняет она. «Учитывая, что [мир] произведено ~ 177 миллионов метрических тонн сахара в 2022-2023 годах это значительный вклад в сокращение отходов».

Вязание опор для мицелиевых конструкций

Устойчивое развитие и сокращение отходов также являются мотивирующими факторами для Скотта и ее коллег в Ньюкасле и Брюссельском свободном университете в Бельгии. Пишу в журнале Границы биоинженерии и биотехнологии, они отмечают, что превосходные тепловые и акустические свойства мицелиевых композитов дают им «огромный потенциал» в качестве недорогой замены пенопласта, дерева и пластика в интерьерах зданий. Они пишут, что задача состоит в том, чтобы выращивать эти композиты таким образом, чтобы они были масштабируемыми и позволяли создавать сложные формы, при этом удовлетворяя требованиям к структуре и стабильности.

Чтобы сделать композиты из мицелия, ученые обычно начинают со смешивания грибковых спор с зерном (источником пищи) и такими материалами, как опилки и целлюлоза (субстрат для роста грибка). Следующим шагом будет упаковка смеси в форму и помещение ее в теплую, темную и влажную среду. В этих условиях мицелий растет относительно быстро, связывая субстрат своими нитевидными корневидными структурами. Как только композит достигает желаемой плотности, процесс роста останавливается, а материал высушивается, чтобы не образовывались грибы.

Проблема здесь в том, что мицелию для роста нужен кислород, а это требование ограничивает размер и форму плесени (в производственном, а не в грибковом смысле слова), в которой он может расти. формы твердые. В качестве альтернативы Скотт использовала свое обучение текстильной промышленности для разработки системы смешивания и производства мицелия, основанной на формах, связанных из прочной, но воздухопроницаемой мериносовой шерсти.

«Мы — междисциплинарная группа исследователей, обладающая опытом программирования и производства 3D-трикотажа, поэтому нам удалось объединить совершенно уникальные навыки для создания этой работы», — говорит она. Мир физики. «Основным преимуществом технологии вязания по сравнению с другими текстильными процессами является возможность вязать трехмерные структуры и формы без швов и без отходов».

Как только вязаные формы были готовы, Скотт и его коллеги стерилизовали их и прикрепили к жесткой конструкции, чтобы поддерживать мицелиальный бетон или миокрит по мере его роста. Затем они использовали инъекционный пистолет для заполнения форм однородной вязкой пастой, содержащей бумажный порошок, комки бумажных волокон, воду, глицерин и ксантановую камедь, а также споры грибов. «Эта постоянство требуется при работе с трехмерной вязаной опалубкой, которая универсальна и структурно эффективна», — говорит Скотт. «Сложность заключается в объединении обоих компонентов в прототип в архитектурном масштабе».

Заплесневелые материалы будущего

Первый прототип команды, созданный в 2022 году, наглядно демонстрирует возможности миокрита (см. фото). Известный как БиоКнит, эта отдельно стоящая конструкция высотой 1.8 м и диаметром 2 м полностью сделана из миокрита и выращена как единое целое, что означает отсутствие соединений, которые могли бы стать слабыми местами. Второй прототип под названием Гостиная, содержит смесь спор мицелия, шерсти выносливых овец породы Хердвик, а также смесь опилок и макулатуры с местных фабрик.

Из обработанной древесины можно формовать сложные трехмерные структуры.

Для потребителей, не склонных к плесени, цвета BioKnit и The Living Room могут немного оттолкнуть — поверхности сильно напоминают что-то, что можно опрыскать отбеливателем, — но Скотт отмечает, что разные цвета и отделка могут изменить внешний вид миокрита. В любом случае, она считает, что преимущества материала могут преодолеть любое сопротивление. «Эстетика нова и отличается, [но] то, что мы находим привлекательным в этом процессе, — это способность создавать новые формы и формы, которые могут помочь нам преобразовать внутренние пространства», — говорит она. «Наша работа включает в себя некоторые из наиболее распространенных материалов и процессов, таких как шерсть и вязание, и я думаю, что это дает потребителям способ понять мицелий через призму чего-то знакомого, такого как текстиль».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Автомобили / электромобили, Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• Смещения блоков. Модернизация права собственности на экологические компенсации. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/