Budynek wyhodowany z grzybów? Naukowcy stworzyli materiał BioKnit

Cegła, beton, stal – z tym kojarzy się budownictwo. A gdyby tak część z tego dało się wyhodować, zamiast wypalać w energochłonnych piecach? Właśnie w tym kierunku idą badacze materiałów z grzybni. W 2023 roku zespół z Wielkiej Brytanii pokazał prototyp konstrukcji, której szkielet w całości wyrósł z grzyba.

Mycocrete i BioKnit – grzybnia w roli spoiwa

Za projektem stoi Hub for Biotechnology in the Built Environment (HBBE), wspólna jednostka uniwersytetów Newcastle i Northumbria. Naukowcy z tamtejszej grupy Living Textiles opracowali mycocrete – pastę z grzybni i trocin, którą wtłacza się do formy z dzianiny, a następnie pozostawia, by strzępki grzyba przerosły całość i związały ją w jednolitą, sztywną strukturę. Efektem jest BioKnit: prototypowa, łukowa konstrukcja wyhodowana bez klasycznych łączeń i szwów. Wyniki opisano w czasopiśmie Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (2023).

Klucz tkwi w połączeniu dwóch pomysłów. Sama grzybnia bywa krucha, ale zamknięta w elastycznej formie z dzianiny rośnie w zaplanowany kształt i tworzy materiał, który – jak podają autorzy – okazał się wytrzymalszy niż typowe „cegły” z samej grzybni i mniej kurczył się podczas wysychania. Forma z tkaniny zostaje na miejscu, pełniąc rolę zbrojenia.

Jak w ogóle „rośnie” taki materiał

Zasada jest prosta i zaskakująco tania. Grzybnia to gęsta sieć nitek (strzępek), która w naturze przerasta drewno i ściółkę, spajając je w zwartą masę. Wykorzystuje się tu dokładnie tę samą zdolność, o której piszemy w tekście o tym, co potrafi grzybnia:

• na podłoże z odpadów rolniczych (trociny, słoma, łuski) wprowadza się grzybnię,
• grzyb przerasta całość, sklejając luźne cząstki w jeden, lekki blok,
• po uzyskaniu pożądanego kształtu materiał suszy się lub podgrzewa, co zatrzymuje wzrost grzyba i utrwala formę.

Powstaje lekki kompozyt o dobrych właściwościach izolacyjnych. Co ciekawe, grzybnia zawiera chitynę – ten sam związek, który tworzy pancerze owadów – dzięki czemu materiał jest trudnozapalny: w kontakcie z ogniem raczej zwęgla się na powierzchni, niż płonie.

Nie tylko budynki

Materiały z grzybni to szersza rodzina rozwiązań, nad którymi pracują firmy i laboratoria na całym świecie:

• opakowania – wyhodowane „na kształt” bloki grzybni bywają testowane jako biodegradowalny zamiennik styropianu,
• materiały przypominające skórę – z przerośniętej grzybni tworzy się elastyczne płaty do zastosowań w modzie i wzornictwie,
• elementy wykończeniowe i akustyczne – lekkie panele izolacyjne i dźwiękochłonne.

Wspólny mianownik jest kuszący: zamiast wytwarzać materiał w wysokiej temperaturze, pozwala się mu wyrosnąć z odpadów w temperaturze pokojowej, a na końcu życia bywa on kompostowalny. To bliski krewny idei, którą opisujemy przy mykoremediacji – wykorzystania grzybów jako sprzymierzeńców w ograniczaniu odpadów.

Cegły, które wciąż żyją

Motywacja jest w dużej mierze klimatyczna. Sama produkcja cementu odpowiada za około 8% światowych emisji dwutlenku węgla – to jeden z najtrudniejszych do „odwęglenia” przemysłów. Materiał, który można wyhodować w temperaturze pokojowej z rolniczych odpadów, a na końcu skompostować, jest w tym kontekście kuszącą alternatywą, przynajmniej dla części zastosowań.

Badacze idą nawet o krok dalej. Zespół z Uniwersytetu Columbia pokazał „żywe” bloki z grzybni, które celowo pozostają aktywne biologicznie po uformowaniu. Dzięki temu potrafią łączyć się ze sobą bez zaprawy, a nawet – przynajmniej w warunkach laboratoryjnych – „zabliźniać” drobne pęknięcia, gdy grzybni dostarczy się pożywki. To wciąż odległa, ale intrygująca wizja materiału budowlanego, który sam się naprawia.

Ostrożny optymizm

Zanim wyobrazimy sobie osiedla z grzybów, warto ostudzić emocje. Prototypy takie jak BioKnit to dowód wykonalności, a nie gotowa technologia. Materiały z grzybni wciąż ustępują betonowi pod względem nośności, są wrażliwe na wilgoć i wymagają ochrony przed ponownym „ożywieniem” grzyba. Realne zastosowania na najbliższe lata to raczej elementy nienośne: izolacje, panele, opakowania, wykończenia.

Mimo to kierunek jest fascynujący. Budownictwo odpowiada za ogromną część światowych emisji, głównie przez produkcję cementu i stali. Jeśli choć część tych materiałów uda się „wyhodować” z odpadów zamiast wypalać – grzyby po raz kolejny okażą się cichym sprzymierzeńcem, tym razem na budowie.

Materiał ma charakter wyłącznie informacyjny i popularnonaukowy. Opisuje badania nad biomateriałami z grzybni; przywołany prototyp BioKnit/mycocrete pochodzi z prac zespołu HBBE (Newcastle i Northumbria) opublikowanych w Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (2023).