Naukowcy finansowani przez UE hodują grzyby jako materiały budowlane, które potrafią dostosować się do otoczenia, a nawet samodzielnie się naprawiać
Samonaprawiające się materiały opracowane na bazie grzybów, zaprezentowane na Biennale w Wenecji.Fungateria / Marjan De Mey
W swoim gabinecie w Holandii profesor Han Wösten pokazuje nam twardy przedmiot podobny do gąbki. Jest to materiał, który stworzył w 2012 roku na bazie skomplikowanej sieci korzeni grzybów. Jego przewidywania dotyczące potencjału tego materiału są dość śmiałe.
„Za dziesięć lat powinniśmy mieć pierwsze budynki zbudowane z grzybów” – zauważa Wösten, profesor biologii molekularnej na Uniwersytecie w Utrechcie.
Wösten nie mówi o spleśniałych ścianach, ale o czymś znacznie bardziej fascynującym: żywych, zrównoważonych materiałach o niesamowitym potencjale.
Profesor bada różne grzyby, aby obserwować zachowanie grzybni, którą można uznać za internet natury: żywą sieć strzępek, która odżywia grzyby i łączy rośliny między sobą, umożliwiając im wymianę zasobów i informacji.
Jego obecna praca polega na tworzeniu grzybowych „włókien”, które mają stanowić zrównoważoną i biodegradowalną alternatywę dla plastiku, drewna i skóry – materiałów, które już teraz znajdują nowe zastosowania w modzie, meblarstwie i budownictwie.
Materiał budowlany powstały w wyniku połączenia grzybni z bakteriami.Simon Vanderlook
Wösten jest członkiem zespołu badawczego, w skład którego wchodzą naukowcy z Belgii, Danii, Grecji, Holandii, Norwegii i Wielkiej Brytanii, który bada radykalną koncepcję: co by się stało, gdyby materiały używane w budownictwie mogły rosnąć, samodzielnie się naprawiać, a nawet postrzegać otoczenie?
Ta finansowana przez UE inicjatywa badawcza, nazwana Fungateria, tworzy sztuczne materiały żywe (engineered living materials, ELM) poprzez połączenie grzybni z bakteriami. Wynikiem tego połączenia są materiały adaptacyjne i samoodnawialne, które mogą przezwyciężyć niedoskonałości innych konwencjonalnych produktów.
W przeciwieństwie do wielu tradycyjnych materiałów, takich jak beton lub tworzywa sztuczne, ELM mogą rosnąć, naprawiać się, wyczuwać zmiany w otoczeniu, a czasem nawet dostosowywać się w miarę upływu czasu.
Badacze chcą połączyć w tych materiałach odporność organizmów żywych z funkcjonalnością produktów opracowanych przez inżynierów. Mówi się na przykład o ścianach, które same naprawiają pęknięcia, cegłach pochłaniających CO₂ lub powierzchniach, które mogą oczyszczać powietrze.
Celem jest stworzenie materiałów zrównoważonych, które wytwarzają niewiele odpadów i działają w zgodzie z naturą, a nie wbrew niej, otwierając tym samym drzwi do bardziej inteligentnej i ekologicznej architektury oraz produktów.
Budynki, które rosną jak organizmy
„Wiemy już, jak wytwarzać materiały podobne do skóry i panele izolacyjne z tych rozległych sieci grzybowych” – wyjaśnia Wösten. „Teraz chcemy pójść o krok dalej i stworzyć budynki, które rosną jak żywe organizmy, ale w kontrolowany sposób”.
Korzyści, jakie może to przynieść, są znaczne. Należy pamiętać, że sektor budowlany generuje ponad jedną trzecią całkowitej ilości odpadów w UE.
Szacuje się, że emisje gazów cieplarnianych pochodzące z wydobycia materiałów i produkcji wyrobów budowlanych, a także z budowy i renowacji budynków stanowią od 5% do 12% całkowitej emisji krajowej państw członkowskich UE. Zatem większa wydajność materiałów mogłaby zmniejszyć te emisje o 80%.
Kolejną dużą zaletą jest to, że podczas gdy produkcja betonu powoduje emisję ogromnych ilości CO₂ do atmosfery i pogłębia zmiany klimatyczne, budynki zbudowane z kompozytów grzybowych mogłyby przetwarzać odpady rolnicze i przekształcać je w materiały budowlane, przyczyniając się w ten sposób do zmniejszenia emisji dwutlenku węgla.
Pomysł, że w budynkach znajdują się żywe organizmy, może niepokoić niektórych ludzi. Jednak według profesora Phila Ayresa, pioniera w dziedzinie architektury biohybrydowej z Królewskiej Duńskiej Akademii Architektury, Projektowania i Konserwacji w Kopenhadze, zmiana społeczna będzie następować stopniowo.
Materiał pochodzący z grzybów.Simon Vanderlook
„Od setek lat spożywamy żywność zawierającą żywe organizmy. Jednak dopiero od 20 lat badamy potencjalne zastosowania tych organizmów w sektorze budowlanym”.
Ayres, który koordynuje pracę zespołu badawczego Fungateria, chce obalić dogmat swoich kolegów architektów, że materiały są kontrolowane i mają stałe właściwości.
„Wszystkie konstrukcje zmieniają się z czasem w dość dramatyczny sposób. Jeśli zaczniemy postrzegać budynki jako żywe, nieustannie zmieniające się organizmy, być może uda nam się stworzyć nową architekturę, bardziej powiązaną ze środowiskiem naturalnym” – twierdzi.
Łącząc dyscypliny od mikrobiologii po architekturę i etykę, naukowcy starają się również dotrzeć do opinii publicznej poprzez wystawy, takie jak Biennale w Wenecji, oraz warsztaty, podczas których podważają tradycyjne koncepcje dotyczące istoty budynków.
Kontrolowany wzrost
Każdy grzyb w lesie stanowi jedynie wierzchołek góry lodowej: pod nim kryje się rozległa sieć grzybni, która może ważyć nawet kilka ton.
W budownictwie te grzybowe strzępki (nitkowate włókna) można skłonić do odżywiania się odpadami rolniczymi, aby przekształcić je w wytrzymały, lekki i izolacyjny materiał. Jednak aby wytworzyć bezpieczne i trwałe konstrukcje, konieczne jest kontrolowanie ich wzrostu.
Gatunek grzyba wykorzystywany przez tych naukowców to grzyb szczelinowy lub Schizophyllum commune. Rośnie głównie na martwym drewnie, co stanowi potencjalne zagrożenie. Wzrost grzybni musi zostać przerwany po ukończeniu konstrukcji, aby zapobiec rozpoczęciu konsumpcji drewnianych elementów konstrukcyjnych.
Jedna z metod stosowanych w tym celu wykorzystuje sygnały pochodzące z natury: za pomocą światła i temperatury można wskazać grzybom, kiedy mają rosnąć, a kiedy przestać. Druga strategia polega na wykorzystaniu genetycznie zmodyfikowanych bakterii na Uniwersytecie w Gandawie w Belgii.
Bakterie te dostarczają grzybom niezbędnych składników odżywczych, więc ich zniszczenie powoduje zatrzymanie wzrostu grzybów. Dodatkowo, jako dodatkową ochronę, można je zaprogramować tak, aby na żądanie uwalniały związki przeciwgrzybicze.
Materiały przygotowane na przyszłość
Mimo że prace nie zakończą się przed końcem 2026 r., naukowcy z Fungateria już udowodnili, że grzyb może rosnąć i przetrwać w niekorzystnych warunkach, takich jak susza lub wysokie temperatury. Odkrycie to oznacza, że grzyb jest odporny na potencjalne skutki zmian klimatycznych.
Zespół badawczy zaczyna dostrzegać perspektywę, w której budynki będą budowane z drewna i grzybów hodowanych na odpadach rolniczych w ramach procesu budownictwa żywego.
„Wyobrażam sobie, że w przyszłości będziemy tworzyć całe budynki z głównej konstrukcji drewnianej, a grzyby będą rosły wokół i wewnątrz drewnianych ram” – twierdzi Wösten.
W obliczu rosnącego globalnego zapotrzebowania na zrównoważone rozwiązania badania te wskazują na przyszłość, w której architektura nie tylko czerpie inspirację z natury, ale także składa się z niej: architektura żywa, elastyczna i powiązana z otaczającymi ją ekosystemami.
Badania opisane w tym artykule zostały sfinansowane ze środków programu UE „Horyzont”. Opinie osób udzielających wywiadów niekoniecznie odzwierciedlają stanowisko Komisji Europejskiej.
Artykuł pierwotnie opublikowany w Horizon, magazynie poświęconym badaniom i innowacjom Unii Europejskiej.
