Строительные материалы из грибов: Будущее устойчивого строительства

Строительная отрасль является значительным источником глобальных выбросов углекислого газа, что обуславливает острую потребность в устойчивых альтернативах. Строительные материалы из грибов, в частности на основе мицелия (корневой структуры грибов), предлагают многообещающий путь к более экологичному и ресурсоэффективному будущему строительства во всем мире. В этой статье рассматривается потенциал строительных материалов из грибов, их свойства, применение и проблемы, с которыми они сталкиваются при широком внедрении.

Что такое строительные материалы из грибов?

Строительные материалы из грибов — это биокомпозиты, изготовленные в основном из мицелия и сельскохозяйственных отходов. Процесс обычно включает:

Выращивание: Мицелий выращивается на субстрате из сельскохозяйственных отходов (например, солома, опилки, костра конопли).
Рост: Мицелий переваривает субстрат, связывая его воедино в твердый композит.
Сушка: Композит высушивается, чтобы убить мицелий и предотвратить дальнейший рост, создавая легкий и прочный материал.

Полученный материал часто называют композитным материалом на основе мицелия (MCM). В отличие от традиционных строительных материалов, таких как бетон и сталь, MCM является биоразлагаемым и возобновляемым, что делает его поистине устойчивым вариантом.

Преимущества строительных материалов из грибов

Строительные материалы из грибов обладают множеством преимуществ перед традиционными материалами:

Устойчивость

Возобновляемый ресурс: Мицелий является быстро возобновляемым ресурсом, а сельскохозяйственные отходы часто легко доступны, что снижает зависимость от невозобновляемых ресурсов, таких как ископаемое топливо и добываемые минералы.

Поглощение углерода: Процесс роста может поглощать углекислый газ из атмосферы, делая его углеродно-отрицательным строительным материалом. Грибы потребляют органическое вещество, преобразуя его в мицелий, который затем становится частью строительного материала, эффективно улавливая углерод.

Биоразлагаемый: По окончании жизненного цикла MCM может быть компостирован, возвращая питательные вещества в почву и минимизируя отходы.

Снижение воздействия на окружающую среду: Производство MCM требует значительно меньше энергии и воды по сравнению с традиционными строительными материалами, снижая его общее воздействие на окружающую среду. Производство цемента, например, является основным источником выбросов CO2. Мицелиальные кирпичи предлагают гораздо более чистую альтернативу.

Эксплуатационные характеристики

Легкий вес: MCM значительно легче бетона или кирпича, что снижает транспортные расходы и нагрузку на конструкцию.

Теплоизоляция: Пористая структура MCM обеспечивает отличную тепло- и звукоизоляцию, снижая энергопотребление на отопление и охлаждение.

Огнестойкость: Некоторые составы MCM обладают хорошей огнестойкостью, что делает их пригодными для различных строительных применений. Исследования огнестойких добавок продолжают улучшать этот аспект.

Настраиваемость: Форма, плотность и свойства MCM могут быть изменены путем корректировки условий роста и материалов субстрата.

Экономические преимущества

Снижение затрат на строительство: Легкие материалы означают более низкие транспортные и погрузочно-разгрузочные расходы. Кроме того, использование сельскохозяйственных отходов в качестве основного ингредиента значительно снижает стоимость материалов.

Местное производство: MCM может производиться на месте с использованием доступных ресурсов, способствуя региональному экономическому развитию и снижая зависимость от глобальных цепочек поставок. Это особенно выгодно в развивающихся странах с изобилием сельскохозяйственных отходов.

Сокращение отходов: Использование потоков сельскохозяйственных отходов превращает проблему (утилизация отходов) в ресурс (строительные материалы), способствуя развитию экономики замкнутого цикла.

Применение строительных материалов из грибов

MCM может использоваться в различных строительных приложениях:

Изоляционные панели

Изоляционные панели из MCM обладают отличными тепло- и звукоизоляционными свойствами для стен, крыш и полов. Их малый вес упрощает монтаж, способствуя более быстрому строительству.

Кирпичи и блоки

Кирпичи и блоки из мицелия могут использоваться в качестве несущих или ненесущих элементов при строительстве стен. Хотя прочность на сжатие может не соответствовать бетону, они подходят для небольших конструкций и внутренних работ.

Упаковка

Хотя это и не является строго строительным материалом, упаковка на основе мицелия уже широко используется как экологичная альтернатива пенополистиролу для защиты хрупких товаров при транспортировке. Это демонстрирует универсальность и рыночную жизнеспособность композитов на основе мицелия.

Мебель

Дизайнеры исследуют использование MCM для создания мебельных компонентов, таких как стулья, столы и лампы. Возможность формования материала позволяет создавать сложные и органичные формы.

Временные сооружения

Благодаря своей биоразлагаемости MCM хорошо подходит для временных сооружений, таких как выставочные павильоны и художественные инсталляции. Эти сооружения могут быть компостированы после использования, минимизируя воздействие на окружающую среду.

Акустические панели

Пористая природа мицелия делает его идеальным материалом для создания акустических панелей. Эти панели могут использоваться в студиях звукозаписи, театрах и других помещениях, где важен контроль звука.

Примеры из практики и образцы

Несколько инновационных проектов по всему миру демонстрируют потенциал строительных материалов из грибов:

The Growing Pavilion (Нидерланды)

Этот павильон, построенный для Dutch Design Week, был изготовлен из мицелиальных панелей, выращенных из сельскохозяйственных отходов. Он продемонстрировал эстетические и структурные возможности материала.

Hy-Fi (MoMA PS1, США)

Эта временная башня, разработанная The Living, была построена из мицелиальных кирпичей. Она продемонстрировала потенциал MCM для создания крупномасштабных биоразлагаемых конструкций. Структура была компостирована после выставки.

MycoTree (Германия)

Этот архитектурный исследовательский проект изучает использование мицелия для создания несущих конструкций. Он направлен на разработку устойчивых и масштабируемых методов строительства.

Различные инициативы в развивающихся странах

В регионах, таких как Африка и Азия, где изобилуют сельскохозяйственные отходы, местные сообщества экспериментируют с MCM для строительства доступного и устойчивого жилья. Эти инициативы часто фокусируются на использовании местных ресурсов и простых производственных технологий.

Проблемы и дальнейшие направления

Несмотря на свой потенциал, строительные материалы из грибов сталкиваются с рядом проблем, которые необходимо решить для их широкого внедрения:

Масштабируемость

Масштабирование производства для удовлетворения потребностей строительной отрасли требует значительных инвестиций в инфраструктуру и технологии. Автоматизированные производственные процессы и оптимизированные условия роста имеют решающее значение для увеличения объемов производства.

Долговечность и срок службы

Хотя MCM обладает хорошей огнестойкостью и теплоизоляционными свойствами, его долгосрочная долговечность, особенно в суровых климатических условиях, требует дальнейшего изучения. Исследования в области влагостойкости, борьбы с вредителями и деградации под воздействием УФ-излучения имеют важное значение.

Стандартизация и регулирование

Отсутствие стандартизированных методов испытаний и строительных норм для MCM препятствует его принятию архитекторами, инженерами и регулирующими органами. Разработка отраслевых стандартов и получение сертификатов имеют решающее значение для укрепления доверия к материалу.

Конкурентоспособность по стоимости

Хотя MCM имеет потенциал быть конкурентоспособным по стоимости в долгосрочной перспективе, первоначальные инвестиции в производственные мощности и исследования могут стать барьером. Государственные стимулы, исследовательские гранты и эффект масштаба необходимы для снижения затрат и обеспечения большей доступности MCM.

Общественное восприятие

Важно преодолеть стигму, связанную с материалами «на основе грибов», и просвещать общественность о преимуществах MCM. Демонстрация успешных проектов и акцентирование внимания на аспектах устойчивости могут помочь изменить восприятие.

Будущее строительных материалов из грибов

Несмотря на эти проблемы, будущее строительных материалов из грибов выглядит многообещающим. Текущие исследования и разработки сосредоточены на:

Улучшение свойств материалов

Ученые исследуют способы повышения прочности, долговечности и огнестойкости MCM посредством генетической модификации грибов, добавления натуральных добавок и передовых методов обработки.

Разработка новых применений

Исследователи изучают использование MCM для создания более сложных архитектурных элементов, таких как несущие стены, крыши и даже целые здания. Это включает разработку новых методов формования и сборки.

Интеграция с другими устойчивыми технологиями

Строительные материалы из грибов могут сочетаться с другими устойчивыми технологиями, такими как солнечные батареи, системы сбора дождевой воды и зеленые крыши, для создания по-настоящему экологичных зданий.

Содействие экономике замкнутого цикла

Используя сельскохозяйственные отходы и создавая биоразлагаемые материалы, MCM способствует развитию экономики замкнутого цикла, минимизируя отходы и повышая эффективность использования ресурсов.

Заключение

Строительные материалы из грибов представляют собой смену парадигмы в строительной отрасли, предлагая устойчивую, ресурсоэффективную и эстетически привлекательную альтернативу традиционным материалам. Хотя проблемы остаются, текущие исследования, технологические достижения и растущая осведомленность прокладывают путь к широкому внедрению. Принимая строительные материалы из грибов, мы можем двигаться к более устойчивому и экологически ответственному будущему строительства во всем мире. Потенциал местного, устойчивого и даже углеродно-отрицательного строительства делает строительные материалы из грибов важной частью будущей застроенной среды. Инвестирование в исследования и разработки, продвижение стандартизации и содействие сотрудничеству между исследователями, профессионалами отрасли и политиками необходимы для раскрытия полного потенциала этого инновационного материала.