Les scientifiques qui espèrent réduire l’impact environnemental de l’industrie de la construction ont mis au point un moyen de faire pousser des matériaux de construction à l’aide de moules tricotés et du réseau racinaire de champignons. Bien que les chercheurs aient déjà expérimenté des composites similaires, les contraintes de forme et de croissance du matériau organique ont rendu difficile le développement d’applications diverses qui réalisent son potentiel.
En utilisant les moules tricotés comme cadre flexible ou «coffrage», les scientifiques ont créé un composite appelé «mycocrete» qui est plus solide et plus polyvalent en termes de forme et de forme, permettant aux scientifiques de cultiver des matériaux de construction légers et relativement respectueux de l’environnement.
« Notre ambition est de transformer l’apparence, la sensation et le bien-être des espaces architecturaux en utilisant du mycélium en combinaison avec des matériaux biosourcés tels que la laine, la sciure de bois et la cellulose », a déclaré le Dr Jane Scott de l’Université de Newcastle, auteur correspondant de l’article dans Frontières en bioingénierie et biotechnologie. La recherche a été menée par une équipe de designers, d’ingénieurs et de scientifiques du Living Textiles Research Group, qui fait partie du Hub for Biotechnology in the Built Environment de l’Université de Newcastle.
Réseaux racine
Pour fabriquer des composites à partir de mycélium, qui fait partie du réseau racinaire des champignons, les scientifiques mélangent des spores de mycélium avec des grains dont ils peuvent se nourrir et des matériaux sur lesquels ils peuvent se développer. Ce mélange est emballé dans un moule et placé dans un environnement sombre, humide et chaud afin que le mycélium puisse se développer, liant étroitement le substrat.
Une fois qu’il a atteint la bonne densité, mais avant qu’il ne commence à produire les fructifications que nous appelons champignons, il est séché. Ce processus pourrait fournir un remplacement bon marché et durable de la mousse, du bois et du plastique. Mais le mycélium a besoin d’oxygène pour se développer, ce qui limite la taille et la forme des moules rigides conventionnels et limite les applications actuelles.
Les textiles tricotés offrent une solution possible : des moules perméables à l’oxygène qui pourraient passer de souples à rigides avec la croissance du mycélium. Mais les textiles peuvent être trop souples et il est difficile d’emballer les moules de manière cohérente. Scott et ses collègues ont entrepris de concevoir un mélange de mycélium et un système de production qui pourraient exploiter le potentiel des formes tricotées.
« Le tricot est un système de fabrication 3D incroyablement polyvalent », a déclaré Scott. « Il est léger, flexible et formable. Le principal avantage de la technologie de tricotage par rapport aux autres procédés textiles est la possibilité de tricoter des structures et des formes 3D sans coutures ni déchets. »
Des échantillons de composite de mycélium conventionnel ont été préparés par les scientifiques comme témoins et cultivés à côté d’échantillons de mycocrete, qui contenaient également de la poudre de papier, des amas de fibres de papier, de l’eau, de la glycérine et de la gomme de xanthane. Cette pâte a été conçue pour être livrée dans le coffrage tricoté avec un pistolet d’injection pour améliorer la consistance de l’emballage : la pâte devait être suffisamment liquide pour le système de livraison, mais pas si liquide qu’elle ne conserve pas sa forme.
Les tubes pour leur structure de test prévue ont été tricotés à partir de fil mérinos, stérilisés et fixés à une structure rigide pendant qu’ils étaient remplis de pâte, de sorte que les changements de tension du tissu n’affectent pas les performances du mycocrete.
Construire l’avenir
Une fois séchés, les échantillons ont été soumis à des tests de résistance en traction, compression et flexion. Les échantillons de mycocrète se sont avérés plus résistants que les échantillons composites de mycélium conventionnels et ont surpassé les composites de mycélium cultivés sans coffrage tricoté. De plus, le tricot poreux du coffrage offrait une meilleure disponibilité en oxygène et les échantillons qui y étaient cultivés rétrécissaient moins que la plupart des matériaux composites de mycélium lorsqu’ils sont séchés, ce qui suggère que des résultats de fabrication plus prévisibles et cohérents pourraient être obtenus.
L’équipe a également pu construire une structure prototype de preuve de concept plus grande appelée BioKnit – un dôme autoportant complexe construit en une seule pièce sans joints qui pourraient s’avérer être des points faibles, grâce à la forme tricotée flexible.
« La performance mécanique du mycocrete utilisé en combinaison avec un coffrage tricoté permanent est un résultat significatif et un pas vers l’utilisation de mycélium et de biohybrides textiles dans la construction », a déclaré Scott. « Dans cet article, nous avons spécifié des fils, des substrats et du mycélium particuliers nécessaires pour atteindre un objectif spécifique. Cependant, il existe de nombreuses possibilités d’adapter cette formulation à différentes applications. L’architecture biofabriquée peut nécessiter une nouvelle technologie de machine pour faire entrer les textiles dans le secteur de la construction. »
Plus d’information:
Romy Kaiser et al, BioKnit : développement d’une pâte de mycélium pour une utilisation avec des coffrages textiles permanents, Frontières en bioingénierie et biotechnologie (2023). DOI : 10.3389/fbioe.2023.1229693