Строителни материали с мицели – как еукариотните организми помагат за по-добра огнеупорност и здравина на сградите по екологичен начин

Гъбите – тези уникални еукариотни организми, са незаменима част от природата. Въпреки че сме свикнали или да им се наслаждаваме в кулинарията или да се борим с тях по различни причини, истината е, че те, заедно с бактериите, имат способността да затворят хранителната верига. Благодарение на свойствата си, гъбите и техните мицели намират огромно приложение в индустрията, а през изминалата година стана ясно, че учените са открили още един възможен начин да ги използват в помощ на съвременния човек. В строителните материали! Екип от университета RMIT в Мелбърн, Австралия, създава специални мицелни платна, които са в състояние да придадат огнеупорност на сградите, при това по екологичен метод. Същевременно, Центърът за строителни биотехнологии (The Hub for Biotechnology in the Built Environment) във Великобритания разработва mycocrete – бетон с мицели, който се отличава с високо ниво на здравина и гъвкавост.

Огнеупорни мицелни платна от Австралия

Мицелът представлява мрежа от гъбични нишки, които могат да виреят върху органични отпадъци и в тъмнина. Но изследователите от RMIT манипулират химически неговия състав, за да използват огнеупорните му свойства. Използвайки различни условия на растеж и химикали, те отглеждат чисти мицелни листове, които могат да се наслояват, създавайки плоски еднородни и огнеупорни панели за различни приложения – както за строителната индустрия, така и за направата на подобен на кожа материал за модната индустрия.

„Най-важното при мицела е, че той образува термозащитен овъглен слой, когато е изложен на огън или лъчиста топлина. Колкото по-дълго и при по-висока температура оцелява мицелът, толкова по-добре се използва като огнеупорен материал“, посочва доц. Еверсън Кандаре, експерт по запалимост и термични свойства на биоматериалите.

Освен това мицелните платна могат да бъдат произведени от възобновяеми органични отпадъци и не са вредни за околната среда при изгаряне. „Когато се използват композитни панели за облицовка, те обикновено съдържат пластмаси, които произвеждат токсични изпарения и силен дим, когато горят. Съдържащите бромид, йодид, фосфор и азот забавители на горенето са ефективни, но имат неблагоприятни последици за здравето и околната среда, тъй като канцерогените и невротоксините, които могат да излязат и да се задържат в околната среда, причиняват вреда на растителния и животинския свят“, обяснява още той.

Целта на изследването е да доведе до подобрена и екологична облицовка на сградите.

Изследователският екип на RMIT включва Натанан (Беки) Чуликавит (Nattanan (Becky) Chulikavit) (вляво), доц. Тиен Хуин (Tien Huynh) (в средата) и доц. Еверсън Кандаре (вдясно).

Проектът се провежда в сътрудничество между университета RMIT, университета на Нов Южен Уелс, политехническия университет в Хонг Конг и Центъра за обучение на Австралийския изследователски съвет по огнезащитни материали и технологии за безопасност. 

Статията „Огнеупорни запалими композити с помощта на мицел: Изследване на ефекта от деацетилирането върху термичната стабилност и противопожарните свойства на мицела“, с водещ автор Натанан Чуликавит, е публикувана в списанието Polymer Degradation and Stability. Тя се основава на предварителни изследвания, публикувани от експерти в международни списания, като Polymer Degradation and Stability и Nature’s Scientific Reports.

Mycocrete – бетон с мицели

При правилни условия мицелът може да се отглежда и събира, за да се използва за направата на здрав материал с различни приложения – от веганска кожа до звукоизолиращ материал. Най-новото приложение обаче е в областта на строителството, където мицелът се използва за създаване на бетон.

Учените от Hub for Biotechnology in the Built Environment създават mycocrete – паста, съставена от спори на мицел, зърна за хранене на спорите и други съставки, като хартиен прах, бучки хартиени влакна, вода, глицерин и ксантанова гума. Пастата се инжектира в пропусклива на кислород плетена текстилна форма и се поставя в топла, тъмна и влажна среда – каквато е идеална за растеж на мицел. Докато спорите растат в мицел, плътно опакованите хифи трансформират пастата в твърда триизмерна матрица. След това бетонната структура се отстранява от средата на отглеждане и се изсушава, спирайки растежа, преди да покълнат гъби.

За да докажат приложимостта на своя иновативен материал, изследователите конструират свободностоящ купол, наречен BioKnit. Той е съставен само от едно парче бетон без никакви фуги, като материалът демонстрира значително по-голяма здравина в сравнение с други експериментални строителни материали на основата на мицел, както и по-малко свиване в процеса на съхнене.

Използването на подобен плетен текстил като калъп предлага няколко предимства, сред които са пропускливост на кислород, което способства растежа на мицела, и възможност за създаване на многостранни триизмерни структури, които са гъвкави и леки, без „шевове“ и без отпадъци.

Mycocrete бележи значителна стъпка към използването на мицели и текстилни биохибриди в строителството, като предлага обещаваща алтернатива на традиционните строителни материали в контекста на въздействието върху околната среда.

Автори на разработката са Роми Кайсер (Romy Kaiser), Бен Бриджънс (Ben Bridgens), Елис Елсакър (Elise Elsacker) и Джейн Скот (Jane Scott) от Hub for Biotechnology in the Built Environment – център за биотехнологии в строителството, койт обединява учени от университета Нортумбрия и архитекти, дизайнери и инженери от университета в Нюкасъл.

За да подготвим този материал, използвахме информация от: Университета RMIT (Австралия), Hub for Biotechnology in the Built Environment (Великобритания), borntoengineer.com.

Източник на снимковия материал: ©RMIT University, © Hub for Biotechnology in the Built Environment