Biokompozyty z grzybni: hodowla konstrukcyjnego szkieletu
Produkcja standardowych materiałów budowlanych odpowiada za około 11% całkowitej globalnej emisji gazów cieplarnianych, głównie z powodu termicznego kalcynowania wapienia na cement portlandzki oraz energochłonnego wytopu stali konstrukcyjnej. W odpowiedzi biolodzy konstrukcji i pionierskie pracownie architektoniczne sięgają po architekturę organizmów żywych, a konkretnie po wegetatywną strukturę korzeniową grzybów, znaną jako grzybnia.
Cykl hodowlany: od resztek rolniczych do litego muru
Produkcja kompozytów z grzybni to addytywny, samoorganizujący się protokół biologiczny. Strumienie odpadów rolniczych, takie jak zdrewniałe części konopi, pocięte łodygi kukurydzy, włókno lnu czy trociny, są pasteryzowane w celu zneutralizowania rodzimych mikroorganizmów i zaszczepiane czystymi szczepami grzybów, najczęściej Ganoderma lucidum lub Pleurotus ostreatus. Mieszankę umieszcza się w sztywnych, precyzyjnych formach negatywowych.
W ciągu czterech do siedmiu dni, w ciemnych, klimatyzowanych czystych pomieszczeniach fermentacyjnych, mikroskopijne strzępki grzybni rozrastają się wykładniczo, wydzielając enzymy biologiczne, które rozkładają celulozę na przyswajalne cukry, i jednocześnie oplatają włókna rolnicze gęstą, polimeropodobną matrycą. Gdy geometria zostanie w pełni skonsolidowana, blok jest wyjmowany i utwardzany termicznie w temperaturze od 80°C do 110°C. Wypalanie zatrzymuje aktywność biologiczną, trwale neutralizując potencjał owocnikowania grzybów, a jednocześnie utwardza chitynowe ściany komórkowe w sztywny, hydrofobowy, nietoksyczny moduł budowlany.
Właściwości materiału i granice wytrzymałości
Utwardzona grzybnia ma nietypowy profil fizyczny. Jest lżejsza od komórkowego betonu komórkowego, a jednocześnie wykazuje wysokie tłumienie uderzeń, naturalną odporność ogniową i współczynniki pochłaniania dźwięku przekraczające 0,75 NRC.
Profil parametrów: bloki biologiczne z grzybni
• Wytrzymałość na ściskanie: 0,35 MPa do 1,85 MPa (ścianki działowe nienośne i sklepienia ściskane).
• Przewodność cieplna (λ): 0,038–0,045 W/mK (bezpośrednia konkurencja dla styropianu).
• Bilans węglowy: Netto pochłania węgiel; wiąże 1,4 kg CO₂ z atmosfery na każdy 1 kg suchej masy w fazie wzrostu.
• Reakcja na ogień: Naturalnie samogasnące dzięki wysokiemu stężeniu chityny na powierzchni; warstwa zwęglenia zapobiega głębokiemu przeniknięciu ciepła.
Godne uwagi realizacje architektoniczne
Przydatność konstrukcyjna grzybni została po raz pierwszy spektakularnie udowodniona w dużej skali w 2014 roku przez The Living (David Benjamin) w instalacji Hy-Fi w MoMA PS1 w Nowym Jorku. Okrągła, 12-metrowa wieża o kształcie łańcuchowej krzywej (katenoidy) została wzniesiona z 10 000 wyhodowanych cegieł z grzybni, produkowanych bez wypalania w piecu. Przez trzy miesiące, narażona na letnią wilgotność Nowego Jorku i burze wietrzne, wieża zachowywała pełną spójność konstrukcyjną. Po demontażu całą konstrukcję skompostowano na ogrodach społecznościowych, nie pozostawiając żadnych odpadów na wysypisku.
Bieżące badania prowadzone w instytucjach takich jak ETH Zurich oraz Hub for Biotechnology in the Built Environment Uniwersytetu Newcastle rozwijają ciągły druk 3D metodą bioekstruzji, w którym pastopodobne hydrożele z żywej grzybni są robotycznie drukowane w samonośne, żebrowane sklepienia.