Wissenschaftler züchten nachhaltige Gebäude aus Pilzen

Nachhaltige Gebäude aus Pilzen: Wissenschaftler können aus einer einzigen, flexiblen, gestrickten Form, die Myzel, die unterirdischen Wurzeln von Pilzen, enthält, eine komplexe Struktur wachsen lassen.

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Das Zeitalter des Energie saugenden und Kohlenstoff emittierenden Betons steht noch bevor, aber nachhaltigere Baumaterialien zeichnen sich ab. Pilze gehören dazu. Die neueste Entwicklung auf diesem Gebiet ist Mycocrete, eine Pilzpaste, die in Textilformen injiziert werden kann. Das hört sich vielleicht nicht besonders appetitlich an, ist aber auch nicht konkret. Schließlich sind Gebäude dazu da, genutzt und nicht gegessen zu werden.

Pilze sind als potenzielle Biokraftstoffressource, als Verpackungs- und Isoliermaterial und als pflanzliche Alternative zu tierischem Leder ins Visier von CleanTechnica geraten. Auch die Idee, nachhaltige Betonsteine ​​aus Pilzen herzustellen, kursiert seit einigen Jahren.

Im Januar veröffentlichte die NASA beispielsweise einen Vorschlag der University of Nebraska, der beschreibt, wie nachhaltige Gebäude auf dem Mars entstehen könnten, indem die Mauerwerksfähigkeiten von Pilzen und Cyanobakterien kombiniert werden.

„Diese Forschung legt nahe, dass die Habitatausstattung durch In-situ-Konstruktion unter Verwendung von Cyanobakterien und Pilzen als Baustoffe realisiert werden kann, anstatt vorgefertigte Ausstattungselemente zum Mars zu transportieren“, erklärt Congrui Grace Jin, Assistenzprofessorin am College of Engineering der Schule, mit in situ Dies bedeutet, dass die Blöcke auf der Baustelle hergestellt würden.

Das selbstreparierende Biomaterial würde einheimischen Boden, auch Regolith genannt, von der Planetenoberfläche einbinden, um selbstgemachte Bausteine ​​zu züchten.

„Werkzeugsätze der synthetischen Biologie werden eingesetzt, um ein synthetisches Flechtensystem zu schaffen, das aus diazotrophen Cyanobakterien und Fadenpilzen besteht, um reichlich Biomineralien (Kalziumcarbonat) und Biopolymere zu produzieren, die den Mars-Regolith zu konsolidierten Bausteinen verkleben“, fügte Jin hinzu.

Bausteine ​​und andere auf Pilzen basierende Formen werden typischerweise in Formen hergestellt. Bei diesem Prozess werden Sporen aus dem Myzel, der unterirdischen Struktur, aus der Pilze sprießen, mit Getreide oder anderen Nahrungsquellen vermischt. Nach dem Aufenthalt in einer dunklen, pilzfreundlichen Umgebung wird die Form mit einem dichten, fest gebundenen Material gefüllt, das freigesetzt und zu einem harten Block oder einer anderen Form getrocknet werden kann.

Mycocrete verläuft in einer Freiformrichtung. Es entsteht auf einer flexiblen, gestrickten Plattform, die von der Living Textiles Research Group unter dem Dach des Hub for Biotechnology and the Built Environment an der britischen University of Newcastle entwickelt wurde.

Der Prozess wird ausführlich in dem Artikel „BioKnit: Entwicklung einer Myzelpaste zur Verwendung mit permanenten textilen Schalungen“ beschrieben, der in der Zeitschrift Frontiers in Bioengineering and Biotechnology veröffentlicht wurde. Newcastle stellt auf seiner Website und in einer Pressemitteilung auch hilfreiches Hintergrundmaterial zur Verfügung.

„Unser Ziel ist es, das Aussehen, die Haptik und das Wohlbefinden architektonischer Räume zu verändern, indem wir Myzel in Kombination mit biobasierten Materialien wie Wolle, Sägemehl und Zellulose verwenden“, erklärt Dr. Jane Scott von der Newcastle University, die korrespondierende Autorin des Papiers.

Wie von Dr. Scott beschrieben, schöpfen pilzbasierte Blöcke kaum das Potenzial für die Schaffung nachhaltiger Gebäude mit Myzel aus.

Eine Einschränkung bei starren Blockformen besteht darin, dass genügend Sauerstoff für das Myzelwachstum bereitgestellt wird. Eine Textilform kann dieses Problem lösen, indem sie eine flexible, sauerstoffdurchlässige Oberfläche bietet, aber das führt zu anderen Problemen. Es ist schwierig, einem flexiblen Textil die gewünschte Form beizubehalten, während das Myzel es füllt. Aufgrund der Flexibilität ist es auch schwierig, eine Textilform zu verpacken.

Um zur Lösung der neuen Probleme beizutragen, beschloss das Team, gestrickte Formen in Form von Schläuchen herzustellen, die an einen Rahmen gehängt werden können, um beim Befüllen ihre Form beizubehalten.

Wenn Sie sich fragen, warum Stricken und nicht Weben, ist das eine gute Frage. „Stricken ist ein unglaublich vielseitiges 3D-Fertigungssystem“, erklärte Dr. Scott. „Der große Vorteil der Stricktechnologie im Vergleich zu anderen textilen Verfahren ist die Möglichkeit, 3D-Strukturen und Formen ohne Nähte und ohne Abfall zu stricken.“

Das Team beschloss, seine Myzelpaste mit einer Injektionspistole in die gestrickten Schläuche zu injizieren, um eine gleichmäßige Packung zu erreichen. Daraus ergab sich eine weitere Herausforderung. Die Paste sollte fließfähig, aber nicht zu wässrig sein. Sie entschieden sich für eine Kombination aus Myzel, Papierpulver, Papierfaserklumpen, Wasser, Glycerin und Xanthangummi, einem Verdickungsmittel, das unter anderem in der Lebensmittelproduktion häufig verwendet wird.

Das Team testete seine Methode an aus Merinowolle gestrickten Schläuchen und verglich die Ergebnisse mit anderen Myzel-Komposit-Ansätzen. Sie fanden heraus, dass ihre Proben andere Verbundwerkstoffe bei Stresstests übertrafen und beim Trocknen weniger schrumpften. Das ist wichtig, da Schrumpfung das Potenzial für eine Massenproduktion beeinträchtigen könnte.

Warten Sie noch nicht auf die nachhaltigen Gebäude der Zukunft, die aus Pilzen bestehen. Dr. Scott weist darauf hin, dass die Integration einer pilzfreundlichen Textilherstellung in die nachhaltige Bauindustrie nicht nur eine Frage der Entwicklung der richtigen Myzelverbindung ist. Es bedeutet auch, Fabriken umzurüsten und die notwendige Ausrüstung für große Bauprojekte zu entwickeln.

Möglicherweise wird Mycocrete jedoch bald in Demonstrationsprojekten auftauchen. Die „BioKnit“-Prototypstruktur des Teams veranschaulicht, wie nachhaltiges Gebäudedesign alternative Materialien einsetzen kann, die herkömmliche Bauprobleme lösen. Sie haben BioKnit als einteiliges, freistehendes Projekt entwickelt, das keine Verbindung erfordert, wodurch die Möglichkeit von Schwachstellen, die bei herkömmlichen Konstruktionen auftreten können, ausgeschlossen ist.

Um die Einsatzbereitschaft zu demonstrieren, ist BioKnit keine im Labor hergestellte Treibhausblume. Das Team ließ es als Einzelstück im „OME“, einem experimentellen Haus auf dem Campus von Newcastle, wachsen und verwendete dabei eine gestrickte Form aus Wolle und Leinen.

Mit einer Höhe von 1,8 Metern und einem Durchmesser von 2 Metern ist BioKnit eine relativ kleine Struktur, die jedoch einige wichtige Merkmale von Mykobeton veranschaulicht.

„Der Prototyp zeigt, dass der Myzel-Strick-Verbundwerkstoff über eine ausreichende Druckfestigkeit verfügt, um ein freistehendes, schlankes Gewölbe zu tragen“, erklärt die University of Newcastle.

Wenn Sie darüber nachdenken, eines davon zu Hause selbst zu bauen, müssen Sie darüber nachdenken, wie Sie die Krümmung des Gewölbes optimieren können. Dazu gehört die Analyse, wie sich Textilien unter Spannung verhalten. Das ist vielleicht einfacher, als es sich anhört. Alles, was Sie tun müssen, ist, die Struktur im weichen Zustand zusammenzubauen und aufzuhängen, sodass eine Art Hängehängematte entsteht.

„Dieser Ansatz basiert auf dem in vielen Architektursprachen verbreiteten Verständnis, dass die Krümmung eines hängenden Kabels, wenn es umgedreht wird, eine optimale Bogenstruktur ergibt, die vollständig unter Druck funktioniert“, erklärt Newcastle.

Andererseits erfordert der Übergang zum Schritt der weichen Struktur möglicherweise zusätzliches Fachwissen. Das Team setzte vor dem Spiel für BioKnit eine Computermodellierung ein, die Feinabstimmungen zur Berücksichtigung von Variationen in den Materialien sowie physikalische Simulationen umfasste.

Positiv zu vermerken ist, dass auf dem Markt für Lernspielzeug nachhaltige Gebäude zum Selberbauen als Bausätze auftauchen. Hier ist ein Beispiel. Wenn Sie andere finden, hinterlassen Sie uns eine Nachricht im Kommentarthread.

Wenn man es sich überlegt, hat LEGO nach nachhaltigen Baumaterialien gesucht, um seine CO2-Neutralitätsziele und sein nachhaltiges Geschäftsprofil zu unterstützen. Recycelter Kunststoff scheint bisher die Nase vorn zu haben, doch letztes Jahr präsentierte das Unternehmen im Rahmen seiner LEGO Ideas-Initiative ein aufwendiges, von Fans erstelltes Pilzhaus-Projekt. Können Pilz-LEGO-Blöcke weit zurückliegen?

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Foto: Das BioKnit-Projekt zeigt das Potenzial von Pilzen, zur Bewegung für nachhaltige Gebäude beizutragen (Foto mit freundlicher Genehmigung der University of Newcastle).

Tina ist spezialisiert auf militärische und unternehmerische Nachhaltigkeit, fortschrittliche Technologie, neue Materialien, Biokraftstoffe sowie Wasser- und Abwasserfragen. Die geäußerten Ansichten sind ihre eigenen. Folgen Sie ihr auf Twitter @TinaMCasey und Spoutible.

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