Rosnąca świadomość ekologiczna i konieczność ochrony naszych ekosystemów, prowadzi do przełomowych rozwiązań technologicznych i materiałowych. Takim jest projekt EkoMush Bio Isolation – lekki i ekologiczny materiał kompozytowy z grzybni realizowany przez zespół naukowców Sieci Badawczej Łukasiewicz – Łódzkiego Instytutu Technologicznego.
Liderzy zielonej transformacji
„Wzrost świadomości ekologicznej wśród konsumentów instytucjonalnych oraz zmieniające się przepisy dotyczące ochrony środowiska w Unii Europejskiej generują zapotrzebowanie na zrównoważone produkty, a rozwiązanie EkoMush Bio Isolation to propozycja Łukasiewicz-ŁIT w tym zakresie” – zwraca uwagę prof. dr hab. inż. Piotr Dziugan, Dyrektor Instytutu.
Prace w ramach projektu są realizowane w Centrum Materiałów Obuwniczych, Produktów Barwionych i Spożywczych w Łukasiewicz – ŁIT, a ich koordynacją zajmuje się dr hab. inż. Katarzyna Ławińska, Dyrektor Centrum. „Stawiamy na zrównoważony rozwój i zielone technologie, a projekt jest jednym z licznych działań naszego zespołu, które są odpowiedzią na wyzwania klimatyczne oraz wpisują się w zakres niskoemisyjnej gospodarki” – mówi Dyrektor Ławińska.
„EkoMush to nowatorskie rozwiązanie o dużych możliwościach zastosowania w gospodarce. Dla naszego instytutu bardzo ważna jest jego efektywna komercjalizacja, dlatego też obecnie poszukujemy inwestora, partnera w celu dalszego rozwoju oraz wdrożenia na rynek” – podkreśla Jarosław Berger, Zastępca Dyrektora ds. Komercjalizacji w Łukasiewicz – ŁIT.
„Grzyby mają unikalne właściwości, które sprawiają, że są idealne do zastosowania w wielu dziedzinach naszej gospodarki. Jednym z nich może być ich wykorzystanie np. w architekturze oraz budownictwie. Grzyby to jedne z najstarszych organizmów na naszej planecie. Bez nich życie prawdopodobnie nigdy nie mogłoby się przenieść z oceanów na lądy. Podczas wypraw do lasu zbieramy owocniki, czyli tę część grzyba, która wystaje nad ziemię. Mało osób zdaje sobie jednak sprawę, że największa część grzyba kryje się pod ziemią, może zajmować wiele hektarów i ważyć nawet setki ton. Właśnie ta część tzw. grzybnia stała się przedmiotem naszych badań” – mówi Katarzyna Miśkiewicz, starszy specjalista B+R w Łukasiewicz – ŁIT.
„Co ważne, hodujemy ją na odpadach z przemysłu rolno-spożywczego. Efektem tych prac jest lekki i ekologiczny materiał kompozytowy z grzybni. Dzięki tej technologii będziemy mogli dosłownie wyhodować np. ścianę domu” – dodaje mgr inż. Magdalena Lasoń-Rydel, główny specjalista B+R w Łukasiewicz – ŁIT.
Zrównoważony rozwój dzięki grzybom i odpadom
W odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie na tanie i ekologiczne materiały kompozytowe, zespół z Łukasiewicz-ŁIT opracował całkowicie biodegradowalne produkty wytworzone z grzybni wyhodowanej na różnego rodzaju odpadach rolniczych i przemysłowych. Rozwiązanie opracowane w projekcie EkoMush Bio Isolation polega na wykorzystaniu wybranych gatunków grzybów wyższych, które wiążą materię organiczną z odpadów poprzez sieć włókien w naturalnym procesie biologicznym, a następnie odpowiednie ich uformowanie, dzięki czemu powstaje lekki i elastyczny kompozyt o właściwościach konstrukcyjnych.
Technologia EkoMush skupia się na funkcjonalizacji materiałów na bazie grzybni grzybów wyższych w celu zastosowania ich m.in. w budownictwie modułowym. Pomysł wytworzenia takiego produktu opiera się na niskich wymaganiach bytowych grzybów, łatwości zasiedlania przez nie dowolnej powierzchni, ich dużej szybkości wzrostu oraz prostocie hodowli. Grzybnia rozrasta się, wypełniając dowolną formę, co pozwala na formowanie różnych konstrukcji – nawet tych o skomplikowanym kształcie. Najważniejszym elementem było opracowanie prototypów materiałów budowlanych wytworzonych z grzybni, które będą całkowicie biodegradowalne oraz będą miały bardzo dobre właściwości izolacyjne. W efekcie prowadzonych prac otrzymano elementy wykonane z grzybni oraz z użyciem, co należy podkreślić, biomasy rolniczej i odpadów przemysłowych, które są jednolite, odporne na działanie pojedynczego płomienia, mają bardzo dobre właściwości hydrofobowe oraz doskonałą wytrzymałość – 10-krotnie większą niż styropian. Prefabrykaty na bazie grzybni mają więc ogromny potencjał, by w przyszłości zastąpić materiały nieulegające biodegradacji w budownictwie modułowym.
Prace nad wytworzeniem nowych, innowacyjnych materiałów konstrukcyjnych w Łukasiewicz – ŁIT rozpoczęły się już na początku 2022 roku. Pierwszym krokiem w tym kierunku był wybór odpowiednich szczepów grzybów. W kolejnych etapach wyselekcjonowano najlepsze dla wybranych grzybów substraty pokarmowe, czyli mówiąc kolokwialnie ich pokarm, a także opracowano optymalne warunki wzrostu. Następnie uformowaną już grzybnię przeniesiono na wybrane wcześniej podłoże, na którym mogła rosnąć.
Wyhodowana w ten sposób grzybnia została przeniesiona do form o prostokątnym kształcie, w celu jej uformowania w strukturę ściany. Materiały następnie unieszkodliwiano w wysokiej temperaturze i prasowano w odpowiednich warunkach. Gotowe elementy pokrywano naturalnymi substancjami celem wzmocnienia ich struktury. Prace nad prototypem zakończyły się pod koniec 2022 roku.
Materiały kompozytowe przyszłości
Materiały pochodzące z grzybni mają kilka kluczowych zalet przewyższających tradycyjne materiały syntetyczne: niski koszt, niewielkie wymagania technologiczne (hodowla grzybów), niskie zużycie energii niezbędnej do produkcji, mały wpływ na środowisko, a także minimalny ślad węglowy, co ma szczególne znaczenie w dążeniu do osiągnięcia neutralności klimatycznej.
Zastosowanie nowego kompozytu to również oszczędność energii w porównaniu do obecnie wykorzystywanych procesów technologicznych przy produkcji tradycyjnych materiałów budowlanych. Niewątpliwą korzyścią proponowanego rozwiązania jest także częściowe wyeliminowanie środków chemicznych potrzebnych do wyprodukowania materiałów budowlanych.
W związku z wykorzystaniem do hodowli materiałów odpadowych, proponowany produkt doskonale wpisuje się w koncepcję zrównoważonego rozwoju i neutralności klimatycznej. Wszystkie powyższe zalety i przede wszystkim ogromna różnorodność możliwych zastosowań wytworzonego produktu stanowi innowację na skalę europejską.
Proponowane rozwiązanie pozwoli na wytworzenie m.in. materiałów izolacyjnych całkowicie biodegradowalnych, które będą mogły zastąpić np. powszechnie stosowany styropian. Dodatkową korzyścią jest możliwość formulacji plechy grzybni tj. siatkowatej konstrukcji mocnych nitek, które następnie unieszkodliwione, sprasowane i odpowiednio utrwalone dadzą kształt o dowolnych wymiarach – w efekcie można uzyskać materiał będący zamiennikiem popularnych płyt MDF.
Możliwość wytworzenia produktu o dowolnych parametrach przestrzennych sprawia, że produkt może znaleźć zastosowanie również w budowie hal produkcyjnych, magazynów, tymczasowych domów, a w przyszłości nawet domów całorocznych. Wytworzone elementy cechują się stabilnością termiczną, mają właściwości hydrofobowe i dużą wytrzymałość mechaniczną. Właściwości te powodują, że produkt idealnie nadaje się do zastąpienia materiałów nieulegających biodegradacji, które są powszechnie stosowane w opakowaniach, panelach ściennych i filtracji toksycznych odpadów, a także do produkcji mebli i materiałów dźwiękochłonnych.
Zastosowania opracowanego rozwiązania nie ograniczają się jednak tylko do sektora budowlanego. Inne możliwości to np. szkielet konstrukcyjny ściany lub podłoże ułatwiające uprawę zielonych ścian. Ponadto w ramach projektu z sukcesem udało się uzyskać prototypy biodegradowalnych materiałów takich jak opakowania, czy też doniczki. Możliwe jest również wykorzystanie kompozytu z grzybni jako materiałów dekoracyjnych w postaci przedmiotów codziennego użytku (lampy, misy) czy nawet mebli. „Nasz nowy materiał może znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebna jest alternatywa m.in. dla produktów nieulegających biodegradacji stosowanych, chociażby przy produkcji opakowań lub różnych materiałów opakowaniowych” – podsumowuje dr inż. Iwona Masłowska – Lipowicz, lider obszaru w Łukasiewicz – ŁIT oraz wykonawca w projekcie.
Warto zaznaczyć, że pomysł został laureatem (nagroda główna) 3 edycji konkursu Akcelerator (2023) organizowanym przez Sieć Badawczą Łukasiewicz, a prace finansowane są w ramach polecenia Prezesa Centrum Łukasiewicz umowa nr 2/Ł-ŁIT/ZP/2023. Akcelerator Łukasiewicza to jeden z instrumentów wspomagających komercjalizację, którego celem jest przekuć ideę w biznes oferując m.in. wsparcie w opracowaniu strategii biznesowej oraz pomoc w założeniu spółki.
Prototypy rozwiązania w formie cegieł zostały zaprezentowane w czerwcu 2024 r. w ramach międzynarodowej konferencji „Architektura Wyzwań – Materiały dla Przyszłości”. Można je oglądać na wystawie Pawilon Przyszłości w Muzeum Łazienki Królewskie dzięki współpracy Łukasiewicz – ŁIT z Wydziałem Architektury Politechniki Warszawskiej.
Zespół naukowców jako jeden z niewielu w Polsce i Europie podjął wyzwanie wytworzenia materiałów na bazie grzybni. W związku z wykorzystaniem materiałów odpadowych do hodowli, proponowany produkt doskonale wpisuje się w obowiązujące trendy gospodarki obiegu zamkniętego. Zachęcamy więc do współpracy z zespołem z Łukasiewicz-ŁIT, przy rozwoju i wdrożeniu na rynek tego przełomowego produktu.
