Czy grzyby mogą stać się fundamentem inteligentnych i zrównoważonych budynków?
W przyszłości możemy mieszkać w inteligentnych budynkach wykonanych z ekologicznych materiałów, które mogą dostosowywać się do zmian naświetlenia, temperatury i stężeń zanieczyszczeń powietrza. Taką wizję przyszłości proponuje interdyscyplinarne konsorcjum architektów, informatyków, biofizyków, mykologów i specjalistów sektorów przemysłu zajmujących się technologiami opartymi na grzybni w ramach finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu Fungal Architectures lub FUNGAR, w ramach którego powstał zespół mający na celu opracowanie w pełni zintegrowanego strukturalnego i obliczeniowego żywego podłoża z grzybni. Choć to gęste, trwałe i biodegradowalne rusztowanie złożone z wielu włókien było już wykorzystywane do produkcji rozwiązań takich jak panele akustyczne i izolacyjne, omawiany projekt jest pierwszym przypadkiem zastosowania tego materiału w żywej, funkcjonalnej formie.
Ekologiczny materiał budowlany
„Grzyby włókniste mogą rosnąć na pożywkach otrzymywanych z odpadów rolniczych, ogrodniczych i leśnych. Podczas rozwoju, strzępki – nitkowate komórki – łączą włókna strumienia odpadów, tworząc materiał podobny do pianki”, wyjaśnia opisuje Han Wösten, profesor mikrobiologii na Uniwersytecie w Utrechcie. Chłonące dwutlenek węgla materiały kompozytowe powstające w tym procesie mogą być jednym z rozwiązań mającym na celu zmniejszenie wpływu branży budowlanej na środowisko. W celu opracowania tych opartych na grzybni materiałów, badacze połączyli szczepy grzybów z różnymi rodzajami podłoży i technikami bioprzetwarzania. „W ramach prac realizowanych w czasie projektu nie tylko badaliśmy odżywanie grzybów, ale także ich odporność na materiały przewodzące, które mogą być wykorzystane do umożliwienia transportu informacji przez strzępki. Dzięki przeprowadzonym analizom udało się wybrać dwa gatunki, na których skupiły się dalsze prace – Ganoderma resinaceum i Pleurotus ostreatus”, mówi Wösten.
Żywe grzyby w roli inteligentnych czujników
Utrzymanie fragmentów grzybni przy życiu było konieczne do wykorzystania ich w roli czujników i rozwiązań obliczeniowych opracowanych w ramach wizji zastosowania grzybów jako inteligentnego materiału budowlanego. „Grzybnia, która została wysuszona i poddana obróbce, staje się nieaktywna – w efekcie niemożliwe staje się jej wykorzystanie w elektronice, przestaje też reagować na bodźce dotykowe, chemiczne lub optyczne w formie aktywności elektrycznej", wyjaśnia profesor informatyki niekonwencjonalnej Andrew Adamatzky z University of the West of England, uczelni działającej w Bristolu. Badacze projektu FUNGAR zgłębiali podstawowe zasady, na których opierają się procesy komunikacyjne i poznawcze grzybów, wskazując szereg dowodów na występowanie zjawisk takich jak impulsy elektryczne. Jednym z osiągnięć projektu jest przełom w dziedzinie elektroniki i informatyki opartej na grzybach – badacze opracowali czujniki grzybowe i responsywne urządzenia ubieralne, a także prototypy oscylatorów, kondensatorów, memrystorów i filtrów dolnoprzepustowych opartych na tych organizmach. W ramach prac powstał także szereg koncepcji prototypów komputerów grzybowych. „Jesteśmy pionierami w dziedzinie elektroniki i komputerów opartych na grzybach – przyjaznej dla środowiska alternatywy dla współczesnych metod wytwarzania urządzeń elektronicznych, które często wpływają na nie w dość niszczycielski sposób”, podkreśla Adamatzky.
Rusztowania dla grzybów
Opracowanie tego innowacyjnego i zintegrowanego materiału wymagało wykorzystania trójosiowej techniki nazwanej Kagome w celu utkania formy i powierzchni, która mogła zostać skolonizowana przez grzyby. „Wytwarzanie tych obiektów charakteryzuje się wysoką złożonością z punktu widzenia utrzymywania materiałów oraz ich rozmieszczenia, a także ruchów wymaganych w celu uzyskania przeplotu i ciągłych zmian w miarę jego rozbudowy. W rezultacie zautomatyzowane procesy splatania trójosiowego są zazwyczaj ograniczone do wytwarzania płaskich tkanin”, wyjaśnia profesor architektury biohybrydowej Phil Ayres z Królewskiej Duńskiej Akademii Sztuk. Aby sprostać temu wyzwaniu, w ramach projektu opracowano prototyp manipulatora dla przemysłowej platformy robotycznej z wizualnym systemem sprzężenia zwrotnego, który umożliwia modyfikację ścieżki w czasie rzeczywistym. Kolejnym rezultatem projektu było opracowanie cyfrowej metody tworzenia wzorów splotów o docelowej geometrii, która została przetestowana na szeroką skalę dzięki wykonaniu splotu składającego się z ponad 50 000 komórek o łącznej powierzchni około 300 metrów kwadratowych. Konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań, które pozwolą na realizację monolitycznych struktur podłoży, do czego dążył projekt od czasu rozpoczęcia. Osiągnięcie tego celu poza laboratorium zmieni oblicze branży budowlanej.
Słowa kluczowe
FUNGAR, grzybnia, grzyby, architektura, zrównoważony rozwój, zrównoważony budynek, budownictwo, elektronika grzybowa, obliczenia grzybowe
