Kompozyty na bazie grzybni – potencjalnie możliwy do zastosowania w budownictwie biomateriał spełniający wymagania zrównoważonego rozwoju. Część I

• Autorzy: Jurkiewicz Anna , Kubica Jan

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.7214

Warianty tytułu

EN

Mycelium-based composites – a biomaterial potentially applicable in construction that meets the requirements of sustainable development

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem pracy jest ocena potencjału materiałów na bazie grzybni jako nowego, ekologicznego materiału do zastosowań w inżynierii lądowej. Temat biokompozytów został podjęty w związku z potrzebą rozwijania technologii przyjaznych środowisku. Grzybnia jest tematem z innej dziedziny – biologii, a jej użycie jako materiału dla budownictwa nie jest jeszcze powszechnie rozpoznane, ale wydaje się, że może stanowić obiecujące rozwiązanie w zakresie materiałów izolacyjnych i lekkich elementów murowych. Materiały na bazie grzybni mają niską gęstość, są biodegradowalne, a ich produkcja jest stosunkowo tania i nie wymaga zużycia dużej ilości energii. Nie dysponujemy jeszcze odpowiednią liczbą badań ani normami, które umożliwiłyby porównywanie wyników, ale dotychczas przeprowadzone testy i artykuły przeglądowe dają podstawy, żeby brać pod uwagę dalszy rozwój tego typu wyrobów. Aby sprawdzić przebieg procesu uzyskiwania grzybni, jej propagacji na podłożu i możliwości kształtowania takiego materiału, zostały wykonane próbki, które poddano badaniom w celu określenia podstawowych właściwości fizykomechanicznych: wytrzymałości na ściskanie, nasiąkliwości oraz reakcji na ogień. Chociaż uzyskane wyniki parametrów wytrzymałościowych dały porównywalne wyniki do niektórych danych literaturowych, a absorpcja wody była zgodna ze spodziewaną, reakcja na ogień różniła się od oczekiwanej. Uzyskane wyniki potwierdzają, że należy kontynuować badania, aby lepiej rozpoznać wpływ czynników, takich jak dobór gatunku grzyba, podłoża i ewentualnych dodatków, a także warunków rozrostu grzybni: temperatury, wilgotności i czasu trwania.

EN

The main objective of the paper is to assess the potential of mycelium-based materials as a new, ecological material for civil engineering applications. The topic of biocomposites was undertaken due to the need to develop environmentally friendly technologies. Mycelium is a topic from a different field – biology, and its use as a construction material is not yet widely recognized, but it seems that it may be a promising solution as insulation and lightweight masonry elements. Mycelium-based materials are biodegradable, have low density, and their production is cheap and does not require large amounts of energy. We do not yet have an adequate number of performed tests or standards that would enable comparison of results, but the research and review articles carried out so far provide grounds for considering further development of this type of products. In order to check the process of obtaining mycelium, its propagation on the substrate and the possibility of shaping such material, samples were made and tested in order to determine the basic physical and mechanical properties: compressive strength, water absorption and reaction to fire were checked. Although the obtained mechanical properties were comparable to some of the reported ones in literature data, and water absorption was predictable, the response to fire was different from expected. The obtained results confirm that the research should be continued to better recognize the influence of factors such as the selection of fungi species, substrate and possible additives, as well as the conditions of mycelium growth: temperature, humidity and duration.

Słowa kluczowe

PL

biokompozyt; biomateriał; kompozyt na bazie grzybni; grzybnia; badanie wstępne; właściwości fizykomechaniczne; wytrzymałość na ściskanie; nasiąkliwość; reakcja na ogień; zrównoważony rozwój; redukcja CO2

EN

biocomposite; biomaterial; mycelium-based composite; mycelium; preliminary testing; physico-mechanical properties; compressive strength; water absorption; reaction to fire; sustainable development; CO2 reduction

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Przegląd Budowlany
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 95, nr 5
• Strony: 141--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., il.

Twórcy

autor

Jurkiewicz Anna

• https://orcid.org/0000-0001-8700-8897

autor

Kubica Jan

• Wydział Budownictwa, Politechnika Śląska

• https://orcid.org/0000-0003-3905-202X

Bibliografia

• [1] Watts J., Concrete: the most destructive material on earth, The Guardian, 25 02 2019 https://www.theguardian.com/cities/2019/feb/25/concrete-the-most-destructive-material-on-earth (dostęp: 10.05.2024)
• [2] Bitting S., Derme T., Lee J., Van Mele T., Dillenburger B., Block P., Challenges and opportunities in scaling up architectural applications of mycelium-based materials with digital fabrication, Biomimetics 7(2)2022, str. 44, 10.3390/biomimetics7020044
• [3] Antinori M. E., Ceseracciu L., Mancini G., Heredia-Guerrero J., Athanassiou A., Fine-tuning of physicochemical properties and growth dynamics of mycelium-based materials. ACS Applied Bio Materials, XXXX, 1/2020, 10.1021/acsabm.9b01031
• [4] Appels F., Dijksterhuis J., Lukasiewicz C., Jansen K. M. B., Wosten H., Krijgsheld P., Hydrophobin gene deletion and environmental growth conditions impact mechanical properties of mycelium by affecting the density of the material, Scientific Reports 8(1), 3/2018, 10.1038/s41598-018-23171-2
• [5] Jones M., Mautner A., Luenco S., Bismarck A., John S., Engineered mycelium composite construction materials from fungal biorefineries: A critical review. Materials and Design, 187, 2020, 12, 10.1016/j.matdes.2019.108397
• [6] https://thegrowingpavilion.com, dostęp: 10.05.2024
• [7] http://thelivingnewyork.com, dostęp: 10.05.2024
• [8] Di Lonardo P., Van der Wal A., Harkes P., De Boer W., Effect of nitrogen on fungal growth efficiency. Plant Biosystems – An International Journal Dealing with all Aspects of Plant Biology 154, 4/2020, 10.1080/11263504.2020.1779849
• [9] Nashiruddin N., Shin Chua K., Fadziyana A., Rahman R., Jau Choy Lai J. C., Azelee N. I. W., El Enshasy H., Effect of growth factors on the production of mycelium-based biofoam, Clean Technologies and Environmental Policy 24, 1/2022, 10.1007/s10098-021-02146-4
• [10] Attias N., Danai O., Ezov N., Tarazi E., Grobman J., Developing novel applications of mycelium based bio-composite materials for design and architecture, 09 2017. https://www.researchgate.net/publication/319901570_Developing_novel_applications_of_mycelium_based_bio-composite_materials_for_design_and_architecture, dostęp: 10.05.2024
• [11] Tiberius Balaes T., Bianca-Mihaela Radu B-M., Tănase C., Mycelium-composite Materials – a promising alternative to plastics? Journal of Fungi, 9(2)2023, 10.3390/jof9020210
• [12] Sydor M., Cofta G., Doczekalska B., Bonenberg A., Fungi in myceliumbased composites: Usage and recommendations, Materials 15, 9/2022, 10.3390/ma15186283
• [13] Jones M., Huynh T., John S., Inherent species characteristic influence and growth performance assessment for mycelium composite applications, Advanced Materials Letters 9, 1/2018, 10.5185/amlett.2018.1977
• [14] Kavanagh K., Fungi: biology and applications, Wiley-Blackwell, 2018, New Jersey
• [15] Nawawi Wan M. F., Jones M. P., Eero Kontturi E., Mautner A., Bismarck A., Plastic to elastic: Fungi-derived composite nanopapers with tunable tensile properties, Composites Science and Technology 198, 2020, 10.1016/j.compscitech.2020.108327
• [16] Anastopoulos I., Bhatnagar A., Bikiaris D., Kyzas G., Chitin adsorbents for toxic metals: A review, International Journal of Molecular Sciences 18, 1/2017, 10.3390/ijms18010114
• [17] Li P., Wang B., Liu Y. Y., Xu Y.-J., Jiang Z.-M., Chao-Hong Dong Ch.-H., Zhang L., Liu Y., Zhu P., Fully bio-based coating from chitosan and phytate for fire-safety and antibacterial cotton fabrics, Carbohydrate Polymers 237, 2020, 10.1016/j.carbpol.2020.116173
• [18] Houette T., Maurer Ch., Niewiarowski R., Gruber P., Growth and mechanical characterization of mycelium-based composites towards future bioremediation and food production in the material manufacturing cycle. Biomimetics, 7, 3/2022, 10.3390/biomimetics7030103
• [19] Rigobello A., Ayres P., Compressive behaviour of anisotropic myceliumbased composites, Scientific Reports 12/2022, 10.1038/s41598-022-10930-5
• [20] ASTM D1037-12, 2020, Standard Test Methods for Evaluating Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials
• [21] Lelivelt R. J. J., Lindner G., Teuffel P., Lamers H., The production process and compressive strength of mycelium-based materials, [w]: Proceedings of the First International Conference on Bio-Based Building Materials, red. Amziane, S. and Sonebi, M., RILEM Publications SARL, Bagneux 2015, str. 1-6
• [22] Yang K., Investigations of mycelium as a low-carbon building material, 2020
• [23] Yang Z., Zhang F., Still B., White M., Amstislavski P., Physical and mechanical properties of fungal mycelium-based biofoam, Journal of Materials in Civil Engineering 29, 2017, 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001866
• [24] Zimele Z., Irbe I., Grinins J., Bikovens O., Verovkins A., Bajare D., Novel mycelium-based biocomposites (mbb) as building materials. Journal of renewable materials 8/2020, 10.32604/jrm.2020.09646