Τις τελευταίες δεκαετίες περιβαλλοντικές προκλήσεις όπως η κλιματική κρίση, η αλόγιστη χρήση φυσικών πόρων, η απώλεια φυσικών για τη ζωή ενδιαιτημάτων, η ατμοσφαιρική - εδαφική και υδάτινη ρύπανση, έχουν αλλάξει την ισορροπία και έχουν οδηγήσει στην επιτακτική ανάγκη επαναπροσδιορισμού των ενεργειακών, καταναλωτικών και ερευνητικά εστιασμένων επιλογών και την ανάπτυξη νέων προσεγγίσεων.
Στο πλαίσιο της τρέχουσας μετάβασης από μια γραμμική σε μια κυκλική οικονομία, οικολογικά φιλικές ανανεώσιμες λύσεις καταλαμβάνουν συνεχώς περισσότερο έδαφος.
Οι μύκητες ως ένα μακράν παραμελημένο βασίλειο για το μεγαλύτερο μέρος της επιστημονικής ιστορίας είναι ζωτικής σημασίας για σχεδόν κάθε πτυχή της καθημερινότητάς μας, δίνοντάς μας τον αέρα που αναπνέουμε, τροφή, φάρμακα, ρούχα. Το βασίλειο των μυκήτων είναι το κεντρικό στοιχείο του συστήματος υποστήριξης της ζωής της Γης. Είναι σε μεγάλο βαθμό αόρατοι αλλά απαραίτητοι για τη ζωή στη γη καθώς το ζωικό βασίλειο εξαρτάται από το φυτικό για συνέχιση της ύπαρξης ενώ σε ποσοστό από 70 έως και πάνω από 90%, τα χερσαία φυτά εξαρτώνται από τις συμβιωτικές σχέσεις που αναπτύσσουν με τους μύκητες στις ρίζες αυτών (μυκόρριζες) για επαρκή επιβίωση και ανάπτυξη τους (Behie & Bidochka, 2014).
Επίσης, ως ανακυκλωτές των θρεπτικών, διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στη διατήρηση της γονιμότητας του εδάφους. Τα τελευταία χρόνια, τόσο ο ευέλικτος μεταβολισμός τους όσο και η ιδιότητα του μυκηλίου να δρα ως αποτελεσματικό συνδετικό υλικό, έχει προσελκύσει την προσοχή της βιομηχανίας και της ακαδημίας
προς μία κατεύθυνση ανάπτυξης βιοσύνθετων υλικών με χαμηλό ανθρακικό αποτύπωμα.
Η μυκητιακή βιοτεχνολογία, ως σύγχρονο παρακλάδι της βιοτεχνολογίας, αποτελεί ένα μοχλό καινοτομίας για τη βιοοικονομία σύμφωνα με τις αρχές της κυκλικής οικονομίας και της αειφορίας.
Στο φως αυτών των διαπιστώσεων, τα φυσικά βιο-σύνθετα υλικά είναι ένας αναδυόμενος και πολλά υποσχόμενος τομέας στην επιστήμη των υλικών και της φυσικής δόμησης (sensu lato) με τις φυσικές ίνες να αποτελούσαν τη βασική πρώτη ύλη για την παραγωγή εμπορευμάτων και πολλών τεχνικών προϊόντων μέχρι πριν κάποια χρόνια. Τα φιλικά προς το περιβάλλον βιοσύνθετα με βάση μύκητες έχουν τη δυνατότητα να αναχαιτίσουν δραστικά το περιβαλλοντικό κόστος του κατασκευαστικού - κυρίως αλλά όχι μόνο - τομέα και να αποτελέσουν μια καινοτόμα εναλλακτική βιώσιμη λύση στη σύγχρονη οικιστική και ανάπτυξη.
Η ανάπτυξη των μυκητο-υλικών (myco-materials) της παρούσας εργασίας βασίστηκε στην τεχνική της παραδοσιακής ύφανσης η οποία αποτέλεσε τη βάση ώστε να σχεδιαστούν υποστηρικτικές δομές που επέτρεπαν τη δημιουργία τρισδιάστατα δομημένων όγκων. Κατά τη χρήση της παρούσας τεχνικής της τρισδιάστατης πλέξης, πολλαπλές δισδιάστατες επιφάνειες χειρίζονται με τέτοιο τρόπο που τα διάφορα
επίπεδα των ινών συνδέονται παράγοντας μία τρισδιάστατη ενιαία δομή. Με βάση τις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν, επιλέχθηκαν οι ίνες κλωστικής κάνναβης ως το κυρίαρχο υπόστρωμα για το μυκήλιο.
Οι πρώτες ύλες – φυσικές ίνες και μυκήλιο βασιδιομυκήτων (βιοκαταλύτης) - και οι ιδιότητες τους καθόρισαν - περιορίζοντας ή διευρύνοντας - τις μορφές των, τη διαδικασία ανάπτυξης τους, τις τελικές εφαρμογές τους.
Αυτό περιγράφει μία μέθοδο που εισήχθη πρόσφατα, τη “σχεδίαση οδηγούμενη απ΄τα υλικά, material driven design”.
Έγιναν επίσης τρεις έλεγχοι απόκρισης των βιο-δομών σε μία μηχανική καταπόνηση - δοκιμή συμπίεσης, όπως επίσης και σε δοκιμή βιο-αποικοδόμησης σε φυσικό περιβάλλον και σε ημι-ελεγχόμενες συνθήκες και σε δοκιμή αντίστασης σε καύση.
Στόχος ήταν να δημιουργηθούν βιοδιασπώμενα, self-grown, περιβαλλοντικά αποτελεσματικά, βιοσύνθετα κατασκευαστικά υλικά με την προσαρμοσμένη μέθοδο ανάπτυξης που χρησιμοποιήθηκε στα πλαίσια της παρούσας εργασίας. Σίγουρα απαιτείται περαιτέρω έρευνα που θα βασιστεί στην παρούσα έτσι ώστε να είμαστε σε θέση να δημιουργήσουμε πρωτότυπα βιο-σύνθετα εφαρμόσιμα σε ρεαλιστικά σενάρια.
(EL)
The last decades have been marked by serious environmental challenges such as climate crisis, the improvident use of natural resources, the natural habitat loss, the atmospheric, soil and water pollution - among others - have disrupted the harmony and have led to an urgent need to redefine energy, consumer and research-focused options and develop new approaches.
In the context of the current transition from a linear to a circular economy, ecologically friendly renewable solutions are increasingly gaining ground.
Fungi, though a largely neglected kingdom for most of scientific history, are vital to almost every aspect of our daily lives, providing us with the air we breathe, the food we eat, the medicine we take, the clothes we are wearing. The fungal kingdom is the centerpiece of Earth’s life support system.
They are largely invisible but essential to life on earth as the animal kingdom depends on the plant kingdom to keep their survival while 70 to over 90% of land plants depend on the symbiotic relationships they develop with fungi in their roots (mycorrhizae) for their adequate survival and growth (Behie & Bidochka, 2014).
Also, as nutrient recyclers, they play a decisive role in maintaining soil fertility. In recent years, their highly versatile metabolism as well as the property of acting as an effective binding material, has attracted the attention of industry and academia towards the development of biocomposites with a low carbon footprint.
Fungal biotechnology, as a modern branch of biotechnology, is an innovation driver for the bioeconomy according to the principles of circular economy and sustainability.
In light of these findings, natural bio-composites are an emerging and promising field in materials science and physical construction (sensu lato) with natural fibers being the key raw material for the production of commodities and many technical products until some years before.
Fungal-based eco-friendly biocomposites have the potential to drastically curb the environmental costs of the construction - mainly but not only - sector and provide an innovative alternative sustainable solution to modern housing and development.
The development of myco-materials of this work was based on the technique of traditional weaving which worked as the basis for designing supporting structures allowing the generation of three-dimensionally developed blocks. While using the technique of 3 dimensional (3D) knitting, multiple two-dimensional surfaces are being manipulated in such a way that the various layers of fibers are interlaced to produce a three-dimensional single structure. Based on the tests performed, hemp fiber was selected as the dominant substrate for the mycelium. The raw materials - natural fibers and mycelium of basidiomycetes (biocatalyst) - and their properties determined - limiting or expanding - their development process, their final applications.
This describes a recently introduced method, “material driven design”.
We also tested the bio-structures regarding their response to three stress situations: a mechanical stress - in this case a compression test, as well as a biodegradation test in natural environment and in semi-controlled conditions as well as a fire resistance and reaction to fire test.
The goal was to create biodegradable, self-grown, environmentally efficient, bio-composite building materials using the development method that was introduced in this postgraduate thesis which can perform as a groundwork for further exploration and transformation (if not only contribution) to the construction industry.
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
