Grzybowe płytki z fałdami jak u słonia – nowy pomysł na chłodzenie budynków

Naukowcy z singapurskiego Uniwersytetu Technologicznego Nanyang (NTU) dokonali odkrycia, które może zmienić sposób, w jaki chłodzimy nasze domy i biura. Zespół badawczy opracował innowacyjne „płytki grzybowe” wykonane z grzybni (czyli systemu korzeniowego grzybów) i odpadów organicznych.

Ich zaskakujący wzór, inspirowany pofałdowaną skórą słonia, ma zapewnić lepsze adekwatności chłodzące w porównaniu z gładkimi materiałami.

Skąd pomysł na skórę słonia?

Słonie to jedne z największych zwierząt lądowych na świecie, żyjące w bardzo gorącym i wilgotnym klimacie. Ponieważ nie mają gruczołów potowych, chłodzenie organizmu zapewniają im głębokie fałdy w skórze, w których zatrzymuje się woda odparowująca pod wpływem ciepła. Twórcy grzybowych płytek z NTU, we współpracy z biurem projektowym bioSEA, zdecydowali się zaadaptować ten mechanizm do pasywnego chłodzenia budynków.

Jak powstają płytki grzybowe?

1. Wykorzystanie grzybni i odpadów organicznych

Podstawowym budulcem jest grzybnia z gatunku boczniaka ostrygowatego (Pleurotus ostreatus). Do jej wzrostu używa się trocin bambusowych pozyskiwanych z zakładów stolarskich. Całość miesza się z płatkami owsianymi i wodą, a następnie umieszcza w sześciokątnych formach o specjalnie zaprojektowanej teksturze „skóry słonia”.

2. Proces wzrostu

Mieszanina jest pozostawiana w ciemnym miejscu na około dwa tygodnie, aby grzybnia zdążyła się rozwinąć i związać wszystkie elementy w jednolitą masę. Następnie wyjmuje się materiał z formy i ponownie pozostawia na dwa kolejne tygodnie, aby grzybnia dalej się rozrastała.

3. Suszenie i wykończenie

Płytki poddawane są końcowemu suszeniu w temperaturze 48°C przez około trzy dni. Zabieg ten ma na celu usunięcie resztek wilgoci i zahamowanie dalszego wzrostu grzybni. Efektem jest trwały, ekologiczny materiał o wysokiej porowatości, co przekłada się na doskonałe adekwatności izolacyjne.

Ilustracja graficzna płytek / Źródło: sciencedirect.com

Lepsza izolacja dzięki zróżnicowanej powierzchni

Badania wykazały, iż płytka z fakturą słoniowej skóry nagrzewa się wolniej i szybciej oddaje ciepło niż jej gładki odpowiednik. Analiza przeprowadzona w warunkach laboratoryjnych wykazała, że:

• Chłodzenie: Teksturowane płytki chłodzą się o 25% efektywniej niż płytki całkowicie gładkie.
• Nagrzewanie: Elefanteryjna powierzchnia spowalnia wzrost temperatury choćby o dodatkowe 2% w porównaniu z formą płaską.

Gdy do symulacji wprowadzono czynnik deszczu (w postaci rozpylonej wody), wpływ chłodzący wzrósł aż o 70%. Mycelialna powłoka płytek jest hydrofobowa, dzięki czemu krople wody utrzymują się na powierzchni i odparowują, wzmacniając efekt chłodzenia.

Potencjał ekologiczny w budownictwie

Przemysł budowlany odpowiada za niemal 40% globalnych emisji związanych z energią. najważniejsze staje się więc poszukiwanie materiałów przyjaznych środowisku, które mogą zastąpić tradycyjne izolacje, często wytwarzane z trudnych do utylizacji tworzyw sztucznych.

Do zalet płytek grzybowych można zaliczyć przede wszystkim:

• Biodegradowalność: Po zużyciu mogą wrócić do obiegu przyrody bez szkody dla środowiska.
• Doskonała izolacja: Porowata struktura mycelium sprawia, iż płytki nie tylko zapobiegają utracie ciepła w chłodniejszym klimacie, ale także redukują nagrzewanie się ścian w klimacie tropikalnym.
• Minimalny nakład energii: Choć produkcja zajmuje kilka tygodni, wymaga głównie czasu, a nie wysokiego zużycia energii.

Przyszłość technologii grzybniowej

Obecnie zespół z NTU we współpracy z lokalnym start-upem Mykílio pracuje nad testowaniem większych wersji płytek na elewacjach budynków w rzeczywistych warunkach atmosferycznych. Jednak przed nimi pozostało sporo wyzwań. Wymienić należy tu przede wszystkim czas produkcji, gdyż rozrost grzybni wymaga kilku tygodni, co może wydłużać harmonogram inwestycji.

Wytrzymałość i trwałość, gdyż materiały naturalne mogą być mniej odporne na ekstremalne warunki pogodowe, dlatego naukowcy dążą do wzmocnienia struktury płytek. Oraz przyzwyczajenia firm budowlanych, które dysponują infrastrukturą zaprojektowaną pod tradycyjne materiały, co utrudnia wdrożenie innowacji na szeroką skalę. Mimo to badania pokazują, iż płytki z grzybni zyskują coraz większe zainteresowanie jako ekologiczna alternatywa dla konwencjonalnych izolacji.

Dzięki inspiracji światem natury – w tym wypadku skórą słonia – innowatorzy z NTU pokazują, iż możliwe jest stworzenie materiałów pasywnie regulujących temperaturę. Mycelium jako baza dla zrównoważonej izolacji łączy dwie niezwykłe cechy: wysoką porowatość (dzięki której ogranicza straty ciepła i chroni wnętrza przed przegrzaniem) oraz fakturę czerpiącą z natury (usprawniającą odprowadzanie ciepła poprzez gromadzenie i stopniowe odparowywanie wody).