Zakaj so lahko glive ključ do okolju prijaznih, ognjevarnih zgradb – Svet fizike

Večina ljudi si prizadeva preprečiti glivice v svojih domovih. Zdaj pa dve skupini raziskovalcev materialov raziskujeta načine, kako bi ga vtkali v samo strukturo zgradb.

Prva skupina, ki jo je vodil tekstilni znanstvenik Jane Scott na univerzi Newcastle v Združenem kraljestvu ustvaril pletene strukture, ki držijo glivične niti, imenovane micelij, na mestu, medtem ko gliva raste. Rezultat je lahek kompozitni material, ki bi ga lahko uporabili za gradnjo močnih, okolju prijaznih struktur.

Druga skupina, ki jo vodi nanoinženir Everson Kandare in biotehnologinja Tien Huynh z univerze RMIT v Melbournu v Avstraliji je uporabil micelij za izdelavo stisnjenih listov ognjevarnega materiala. Upamo, da bi takšne plošče lahko nadomestile vnetljive obloge, kot so tiste, ki so prispevale k smrtonosnim posledicam Požar v stolpnici Grenfell, ki je leta 72 ubil 2017 Londončanov.

Ognjenec ima zaščitni učinek

Za Kandareja, Huynha in sodelavce je vir privlačnosti micelija v tem, kako se obnaša, ko je izpostavljen ognju in drugim virom sevalne toplote. Namesto, da bi planil v ogenj, kot je storila obloga Grenfell, izpostavljena površina iz micelija razpade in tvori zrnato črno snov, imenovano oglje. Ta plast zoglenca ima dvodelni zaščitni učinek. Poleg upočasnitve prenosa toplote preprečuje, da bi hlapne snovi v plasteh pod seboj ušle v območje zgorevanja.

Nadaljnja prednost je, da ko micelij gori, proizvaja le ogljikov dioksid in vodo. To je v popolnem nasprotju s komercialnimi zaviralci ognja, pravi Huynh Svet fizike. »Trenutno obstajajo halogenirani in nehalogenirani zaviralci ognja, ki so škodljivi za zdravje in okolje,« pojasnjuje. "Ti vključujejo zaviralce ognja na osnovi bromida in klora (halogeniranega) ali fosforja in dušika (nehalogeniranega), in ko gorijo, proizvajajo toksine."

Sodelovanje z gobarsko industrijo

V najnovejši študiji, ki je objavljena v žurnalu Razgradnja in stabilnost polimera, skupina RMIT je sodelovala s kolegi na Univerzi v Novem Južnem Walesu in Politehnični univerzi v Hongkongu, da bi razvila način gojenja listov čistega micelija. Rezultati so podobni kartonu v barvi toasta in Huynh pravi, da bi bil najlažji način za vgradnjo v zgradbe, če bi ga dodali obstoječim materialom, kot je ozadje. »Je lahka, prilagodljiva in vsestranska, zato bi ustrezala številnim aplikacijam v gradbeništvu,« pravi.

Medtem ko je ekipa RMIT gojila liste micelija iz kulture neužitnih gob, Ganoderma australe, Huynh pravi, da bi moralo biti mogoče izdelati liste tudi iz odpadkov, ki jih ustvarijo komercialni pridelovalci gob. »Pri izdelavi teh glivičnih izdelkov se uporablja melasa, ki je kmetijski odpadek iz industrije sladkornega trsa,« pojasnjuje. »Glede na to [svet] proizvedel ~177 milijonov metričnih ton sladkorja v letih 2022–2023 je to pomemben prispevek k zmanjšanju količine odpadkov.”

Pletilne podpore za strukture micelija

Trajnost in zmanjševanje količine odpadkov sta tudi motivacijska dejavnika za Scott in njene kolege v Newcastlu in Vrije Universiteit Brussel v Belgiji. Pisanje v dnevnik Meje v bioinženiringu in biotehnologijiugotavljajo, da jim odlične toplotne in zvočne lastnosti micelijskih kompozitov dajejo "velik potencial" kot poceni zamenjava za pene, les in plastiko v notranjosti stavb. Izziv, pišejo, je gojiti te kompozite na način, ki je razširljiv in omogoča kompleksne oblike, hkrati pa izpolnjuje zahteve glede strukture in stabilnosti.

Pri izdelavi micelijskih kompozitov znanstveniki običajno začnejo z mešanjem spor gliv z žitom (vir hrane) in materiali, kot sta žagovina in celuloza (substrat za rast gliv). Naslednji korak je, da zmes zapakirate v model in postavite v toplo, temno in vlažno okolje. V teh pogojih micelij relativno hitro raste in veže substrat skupaj s svojimi nitastimi koreninami podobnimi strukturami. Ko kompozit doseže želeno gostoto, se proces rasti ustavi, material pa se posuši, tako da ne dela gob.

Težava pri tem je, da micelij za rast potrebuje kisik, ta zahteva pa omejuje velikost in obliko plesni (v proizvodnem pomenu besede, ne v glivičnem), v katerih lahko raste. Ali pa se vsaj zgodi, če kalupi so trdni. Kot alternativo se je Scott oprla na svoje usposabljanje na področju tekstila, da bi oblikovala sistem za mešanje in proizvodnjo micelija, ki temelji na kalupih, pletenih iz močne, a za zrak prepustne merino volne.

»Smo interdisciplinarna skupina raziskovalcev, vključno s strokovnim znanjem in izkušnjami na področju programiranja in izdelave 3D pletenin, zato nam je uspelo združiti precej edinstvene nabore veščin za izdelavo tega dela,« pravi. Svet fizike. "Glavna prednost tehnologije pletenja v primerjavi z drugimi tekstilnimi postopki je zmožnost pletenja 3D struktur in oblik brez šivov in odpadkov."

Ko so bili pleteni kalupi končani, so jih Scott in njegovi sodelavci sterilizirali in pritrdili na togo strukturo, ki je podpirala beton micelija ali miokret, ko je rasel. Nato so s pištolo za brizganje napolnili kalupe z gladko, viskozno pasto, ki je vsebovala papirni prah, kepe papirnih vlaken, vodo, glicerin in ksantan gumi ter spore gliv. "Ta doslednost je potrebna pri delu s 3D pletenimi opaži, ki so vsestranski in strukturno učinkoviti," pravi Scott. "Težava je združiti obe komponenti v prototip v arhitekturnem merilu."

Plesnivi materiali prihodnosti

Prvi prototip ekipe, ustvarjen leta 2022, zagotavlja nazoren prikaz zmogljivosti myocrete (glej fotografijo). Poznan kot BioKnit, ta 1.8 m visoka in 2 m premera samostoječa struktura je v celoti narejena iz miokreta in je bila gojena kot enota, kar pomeni, da ne vsebuje spojev, ki bi lahko postali šibke točke. Drugi prototip z naslovom Dnevna soba, vsebuje mešanico spor micelija, volno trdožive ovce pasme Herdwick ter mešanico žagovine in starega papirja iz lokalnih mlinov.

Predelan les je mogoče oblikovati v kompleksne 3D strukture

Za potrošnike, ki nimajo nagnjenosti k plesni, bodo barve BioKnita in The Living Room morda nekoliko odvračajoče – površine so zelo podobne nečemu, kar bi lahko poškropili z belilom – vendar Scott ugotavlja, da bi lahko različne barve in zaključki spremenili videz myocrete. Vsekakor pa verjame, da prednosti materiala lahko premagajo vse odpore. »Estetika je nova in drugačna, [vendar] tisto, kar se nam zdi prepričljivo pri tem procesu, je sposobnost ustvarjanja novih oblik in oblik, ki bi nam lahko pomagale preoblikovati notranje prostore,« pravi. "Naše delo vključuje nekatere najpogostejše materiale in postopke, kot sta volna in pletenje, in mislim, da to potrošnikom ponuja način razumevanja micelija skozi lečo nečesa znanega, kot je tekstil."

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Avtomobili/EV, Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• BlockOffsets. Posodobitev okoljskega offset lastništva. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/