Varför svamp kan hålla nyckeln till miljövänliga, brandsäkra byggnader – Physics World

De flesta strävar efter att hålla svamp borta från sina hem. Nu undersöker dock två grupper av materialforskare sätt att väva in det i själva strukturen av byggnader.

Den första gruppen, ledd av textilforskare Jane Scott vid Newcastle University i Storbritannien, skapade stickade strukturer som håller svamptrådar som kallas mycel på plats medan svampen växer. Resultatet är ett lätt kompositmaterial som kan användas för att bygga starka, miljövänliga strukturer.

Den andra gruppen, ledd av nanoingenjör Everson Kandare och bioteknolog Tien Huynh vid RMIT University i Melbourne, Australien, använde mycel för att skapa komprimerade ark av brandhämmande material. Förhoppningen är att sådana plåtar skulle kunna ersätta brandfarliga beklädnadspaneler som de som bidrog till det dödliga Grenfell Tower brand, som dödade 72 Londonbor 2017.

Kolande svamp har en skyddande effekt

För Kandare, Huynh och kollegor ligger källan till mycelets attraktionskraft i hur det beter sig när det utsätts för eld och andra strålningsvärmekällor. Istället för att brinna i lågor, som Grenfell-beklädnaden gjorde, en exponerad yta gjord av mycel sönderdelas för att bilda en grynig svart substans som kallas röding. Detta lager av röding har en tvådelad skyddande effekt. Förutom att bromsa värmeöverföringen förhindrar den att flyktiga material i skikten under det kommer ut i förbränningszonen.

En ytterligare fördel är att när mycelet brinner, producerar det bara koldioxid och vatten. Detta står i skarp kontrast till kommersiella brandskyddsmedel, berättar Huynh Fysik värld. "För närvarande finns det halogenerade och icke-halogenerade brandskyddsmedel som har hälso- och miljöproblem", förklarar hon. "Dessa inkluderar bromid och klor (halogenerade) eller fosfor och kväve (icke-halogenerade) baserade brandskyddsmedel, och när de brinner producerar de toxiner."

Jobbar med svampindustrin

I den senaste studien, som publiceras i tidskriften Polymernedbrytning och stabilitet, RMIT-teamet arbetade med kollegor vid University of New South Wales och Hong Kong Polytechnic University för att utveckla ett sätt att odla ark av rent mycel. Resultaten liknar toastfärgad kartong, och Huynh säger att det enklaste sättet att införliva i byggnader skulle vara att lägga till det i befintliga material som en tapet. "Det är lätt, flexibelt och mångsidigt så det skulle passa flera applikationer som används inom byggbranschen", säger hon.

Medan RMIT-teamet odlade sina mycelieblad från en kultur av oätlig konsolsvamp, Ganoderma australien, Huynh säger att det också borde vara möjligt att producera arken från avfall som genereras av kommersiella svampodlare. "Skapandet av dessa svampprodukter använder melass, som är ett jordbruksavfall från sockerrörsindustrin", förklarar hon. "Med tanke på att [världen] producerade ~177 miljoner ton socker 2022-2023 är detta ett betydande bidrag för att minska avfallet.”

Stickstöd för mycelstrukturer

Hållbarhet och avfallsminskning är också motiverande faktorer för Scott och hennes kollegor vid Newcastle och Vrije Universiteit Brussel i Belgien. Skriver i journalen Gränser inom bioteknik och bioteknik, noterar de att de utmärkta termiska och akustiska egenskaperna hos myceliumkompositer ger dem "stor potential" som billiga ersättningar för skum, timmer och plast i byggnadsinteriörer. Utmaningen, skriver de, är att odla dessa kompositer på ett sätt som är skalbart och möjliggör komplexa former, samtidigt som de uppfyller kraven på struktur och stabilitet.

För att göra mycelkompositer börjar forskare vanligtvis med att blanda svampsporer med spannmål (en matkälla) och material som sågspån och cellulosa (ett substrat för svampen att växa på). Nästa steg är att packa blandningen i en form och placera den i en varm, mörk och fuktig miljö. Under dessa förhållanden växer mycelet relativt snabbt och binder samman substratet med dess filamentösa, rotliknande strukturer. När kompositen når önskad densitet stoppas tillväxtprocessen och materialet torkas ut så att det inte producerar svamp.

Problemet med detta är att mycel behöver syre för att växa, och detta krav begränsar storleken och formen på mögelsvamparna (i ordets tillverkningsbemärkelse, inte svampen) det kan växa i. Eller åtminstone gör det det om formar är fasta. Som ett alternativ drog Scott på sin textilutbildning för att designa ett mycelblandnings- och produktionssystem baserat på formar stickade av stark men luftgenomsläpplig merinoull.

"Vi är en tvärvetenskaplig grupp av forskare som inkluderar expertis inom 3D stickat programmering och tillverkning, så vi har kunnat sammanföra ganska unika färdigheter för att producera detta arbete," säger hon Fysik värld. "Den stora fördelen med stickteknik jämfört med andra textila processer är förmågan att sticka 3D-strukturer och former utan sömmar och inget spill."

När de stickade formarna var färdiga steriliserade Scott och kollegor dem och fäste dem på en styv struktur för att stödja mycelbetongen, eller myokreten, när den växte. De använde sedan en injektionspistol för att fylla formarna med en slät, trögflytande pasta innehållande papperspulver, pappersfiberklumpar, vatten, glycerin och xantangummi samt svampsporer. "Denna konsistens krävs när man arbetar med stickad 3D-form, som är mångsidig och strukturellt effektiv", säger Scott. "Svårigheten är att sammanföra båda komponenterna till en prototyp i arkitektonisk skala."

Framtidens mögliga material

Teamets första prototyp, skapad 2022, ger en levande demonstration av myocretes kapacitet (se bild). Känd som BioKnit, denna 1.8 m höga fristående struktur med 2 m diameter är helt gjord av myokret och odlades som en enhet, vilket innebär att den inte innehåller några fogar som kan bli svaga punkter. En andra prototyp, med titeln The Living Room, innehåller en blandning av myceliumsporer, ull från tåliga Herdwick-får och en blandning av sågspån och avfallspapper från lokala bruk.

Bearbetat trä kan gjutas till komplexa 3D-strukturer

För mögelskygga konsumenter kan färgerna på BioKnit och The Living Room vara lite avskräckande – ytorna påminner starkt om något du kan spraya med blekmedel – men Scott noterar att olika färger och ytbehandlingar kan förändra myokretens utseende. Hon tror i alla fall att materialets fördelar kan övervinna alla motstånd. "Estetiken är ny och annorlunda, [men] det vi finner övertygande med den här processen är förmågan att producera nya former och former som kan hjälpa oss att förvandla inre utrymmen", säger hon. "Vårt arbete inkluderar några av de vanligaste materialen och processerna, som ull och stickning, och jag tror att detta erbjuder konsumenter ett sätt att förstå mycel genom linsen av något bekant som textilier."

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Fordon / elbilar, Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• BlockOffsets. Modernisera miljökompensation ägande. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/