Ước mơ về nguyên liệu gỗ từ nấm

Hiện nay có nhiều hy vọng đối với vật liệu gỗ từ nấm, chủ yếu có chức năng chống ồn, phụ gia và “gạch tái sinh”. Các nhà nghiên cứu đang mày mò, thử nghiệm với hy vọng chất liệu này có thể thay thế bê tông.

Khi ban nhạc ăn khách Die Doofen năm 1995 hát bài “I’ll build you a house from pig head brawn” (tạm dịch “Anh sẽ xây một căn nhà làm bằng thịt thủ lợn cho em”) tưởng chừng ngốc nghếch nhưng hóa ra họ đã vô tình trở thành những kẻ nhìn xa trông rộng. Các chuyên gia cho rằng, vật liệu xây dựng sinh học hiện còn xa lạ nhưng trong tương lai sẽ thay thế bê tông, vì cát ngày một khan hiếm và việc sản xuất xi măng ảnh hưởng đến khí hậu. Khi chúng ta nói về vật liệu xây dựng tái tạo thì chúng ta đang nói về gỗ, rơm rạ hoặc sợi gai, đay… nhưng ngay cả việc dùng phế liệu từ rác thải sinh hoạt cũng không phải là chuyện quá vô lý. Để có thể sử dụng chúng, trước tiên cần phải trải qua quá trình chuyển đổi. Đây có thể là quá trình chuyển hóa sinh khối, ví dụ từ thức ăn thừa hoặc chất béo cũ, thông qua chất xúc tác sinh học là vi khuẩn hoặc nấm.

Một chất xúc tác sinh học tuyệt vời là loài nấm có tên khoa học là Ganoderma lucidum. Loài nấm này phổ biến trong các khu rừng ở Đức và thường xuất hiện vào mùa thu. Chúng sống dựa vào những cây lá rộng và phân hủy chúng. Y học Trung Quốc sử dụng loại nấm này để điều trị bệnh thần kinh nhưng chún cũng có thể đóng góp vào nền kinh tế sinh học.

Nhà khoa học Dirk Hebel ở Karlsruhe nghiên cứu loài nấm này. Ông nói: “Chúng tôi muốn tạo ra một loại vật liệu xây dựng mới có thể thay thế kim loại và khoáng chất”. Kiến trúc sư kiêm giáo sư xây dựng bền vững tại Học viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) từ lâu đã nghiên cứu về tre nứa như một vật liệu xây dựng có thể tái tạo và gần đây ông đi sâu nghiên cứu về nấm Ganoderma. Ngôi nhà mơ ước của ông khi hết niên hạn sử dụng có thể được phân hủy để làm phân bón, do đó, ông mong muốn ngôi nhà tương lai phải nhẹ, gồm nhiều lớp và không có tường chỉ bằng khoáng chất.

Nấm sò và một số loại nấm khác được quảng bá là có thể được sử dụng để làm vật liệu xây dựng. Mùn cưa và các phụ phẩm khác từ nông nghiệp như ngô hoặc rơm rạ ngũ cốc được dùng làm chất dinh dưỡng để nuôi nấm. Chúng chứa cellulose, hemicellulose và lignin. Nấm sẽ phân hủy các chất này bằng các enzym.

Mỗi loại nấm yêu cầu một loại thức ăn đặc biệt. Điều này giải thích sự xuất hiện của các loại nấm khác nhau trong rừng, mỗi loài có yêu cầu riêng về nhiệt độ và độ ẩm. Phòng thí nghiệm phải đáp ứng các yêu cầu này của nấm, đồng thời phải vô trùng để tránh sự pha tạp.

Vật liệu xây dựng dựa trên cellulose và nấm có các đặc tính tương tự như gỗ dán nhưng nó không sử dụng bất kỳ chất kết dính độc hại nào. Loại gỗ mới này được tạo nên từ các sợi nấm được nuôi trồng trên chất thải nông nghiệp hữu cơ, sau đó được làm khô từ đó thành vật liệu chết và trở nên cứng rắn. Quá trình sản xuất loại gỗ mới này không sản sinh CO₂.

Sau nhiều năm nghiên cứu cơ bản, nay người ta đã tiến gần tới giai đoạn tạo ra các sản phẩm đầu tiên.  Giáo sư Hebel nói “Ước mơ của chúng tôi là vài năm nữa người ta có thể lựa chọn trên thị trường vật liệu xây dựng giữa các loại gỗ tổng hợp được kết dính và vật liệu xây dựng được chế biến từ nấm”. Một vấn đề then chốt cần giải quyết là loại gỗ từ nấm có độ cứng thấp, khả năng chịu lực kém. Để tăng lực kéo, người ta phải học hỏi từ bê tông. Bê tông cũng có lực kéo thấp do đó phải gia cố nên từ 100 năm nay người ta đã gia cố bằng cốt thép. Vấn đề là sau này khi phá dỡ thì mất rất nhiều công sức, thậm chí không phá nổi các chất kết nối này. Tại KIT cũng có nghiên cứu sử dụng các chất hữu cơ để gia cố vật liệu xây dựng làm từ nấm thí dụ như dùng sợi lanh hoặc bông vải.

Nhóm nghiên cứu do kỹ sư xây dựng Martin Trautz phụ trách ở Đại học  RWTH Aachen cũng tìm kiếm nguyên vật liệu nhằm gia cố loại gỗ làm từ sợi nấm này. Loại vật liệu tổng hợp dựa trên sợi nấm của  RWTH do có trộn thêm mùn cưa, các mảnh gỗ lớn hơn hoặc gỗ nhiều lớp nên có độ chịu lực lớn hơn. Có thử nghiệm trộn cát sỏi. Những chất liệu này có thể tách khỏi sinh khối khá dễ dàng. Chuyên gia Trautz tin rằng đến một lúc nào đó, người ta cũng sẽ tạo ra được loại vật liệu xây dựng làm từ sợi nấm , tuy nhiên độ chịu lực của chúng sẽ không bao giờ đạt được như gạch, ngói. Do đó các nhà khoa học sẽ tiếp tục nghiên cứu chế tác từ các loại nấm khác  để thử nghiệm trong thực tế.

Các loại nấm có hàm lượng chitin cao có thể làm tăng rõ rệt độ chịu lực của vật liệu.

Đối với vật liệu cách âm, cách nhiệt làm từ sợi nấm thì việc đưa vào ứng dụng trong thực tế sẽ sớm trở thành hiện thực,  thậm chí có thể thêm cả ở dạng bọt. Đầu tiên, người ta sẽ dùng chúng để thay thế loại xốp- Polyurethan. Vật liệu bọt xốp này từ lâu được dùng khá phổ biến  làm chất trám, vật liệu cách nhiệt, chất thay thế vữa hoặc chất kết dính cho các tấm cách nhiệt bằng xốp trong xây dựng. Chúng không chỉ có nguy cơ đối với sức khỏe mà còn là một vấn đề khi phân tách và tái chế các thành phần sau khi phá dỡ. Theo nhà nghiên cứu Hebel, nếu xét đến độ chịu lực của vật liệu xây dựng làm từ sợi nấm thì không thể bỏ qua gỗ. Do đó đang có các thử nghiệm gia cố bằng ván lạng hoặc cây gai.

Hebel cũng tính đến việc gia cố bằng sợi tre nứa, một đề tài ruột của ông. Mới đây ở New York đã trình diễn một công trình có cấu trúc từ chất thải từ cây ngô và sợi nấm mang tên Hy-Fi-Tower. Năm 2019 các kiến trúc sư Hà Lan và các nhà thiết kế vật liệu đã xây dựng một tòa nhà triển lãm ở Eindhoven, được gia cố bằng sợi bông, công trrình này mang tên “Growing Pavillon”.

Xuân Hoài tổng hợp

Nguồn: https://www.welt.de/wissenschaft/plus241034475/Pilzgeflechte-Wie-pilzbasierte-Holzwerkstoffplatten-funktionieren.html

https://rss.latimesnewsfeed.net/der-traum-von-pilzbasierten-holzwerkstoffplatten/