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Jul 29, 2023

Costruire il futuro con i funghi

The quest for renewable construction materials leads professors in civil

La ricerca di materiali da costruzione rinnovabili porta i professori di ingegneria civile e architettura nell'inaspettato mondo dei funghi.

Il professor Zhao Qin (al centro) lavora con studenti laureati e universitari per creare un modello olistico del micelio dei funghi a livello molecolare, fornendo informazioni sul potenziale del micelio per usi architettonici su larga scala.

Quando Zhao Qin e Nina Sharifi arrivarono alla Syracuse University come nuovi docenti, sapevano entrambi che la collaborazione interdisciplinare sarebbe stata essenziale per raggiungere i loro obiettivi. Sharifi, professore alla Facoltà di Architettura, era entusiasta della possibilità di utilizzare materiali rinnovabili nella costruzione di edifici. Qin, professore di ingegneria civile e ambientale, voleva esplorare gli usi strutturali dei materiali prodotti da animali, piante o funghi.

"Continuavo a pensare: 'Che tipo di biomateriali possono permetterci di passare dallo studio dei materiali su scala nanometrica alle applicazioni di ingegneria civile, come infrastrutture o progetti su larga scala?'", afferma Qin, che è arrivato al College of Engineering and Computer Science di Syracuse nel 2019 dopo conseguendo un dottorato e lavorando come ricercatore al MIT studiando la meccanica delle reti proteiche microscopiche.

Qin e Sharifi hanno trovato un terreno comune nel micelio, un biomateriale fungino simile a una radice prodotto durante la crescita dei funghi. Il micelio forma una rete fibrosa sotto il suolo ed è essenziale per la crescita e la salute delle piante. I suoi fili si legano ai rifiuti vegetali, creando un composito che si dimostra estremamente promettente come materiale da costruzione sostenibile che può assumere la forma di schiuma, pannelli o mattoni pieni, con proprietà isolanti.

Il micelio è un legante, ma possiede anche questa resilienza e forza. Se cambi il modo in cui viene coltivato, può essere incredibilmente denso oppure leggero, schiumoso e diafano.

I materiali da costruzione convenzionali come l’acciaio e il cemento richiedono molta energia per la produzione e il trasporto, mentre la plastica sintetica è ricavata dal petrolio greggio e gli adesivi utilizzati nei pannelli di fibra possono rilasciare tossine nel tempo. Il micelio dei funghi, al contrario, è leggero, biodegradabile e non tossico, oltre che forte, durevole e veloce da rigenerare.

La ricerca sul micelio è agli inizi, quindi il campo è maturo per la scoperta. All'inizio del 2020, il professore di architettura Daekwon Park ha formato un gruppo di ricerca sul micelio con Sharifi, aprendo le porte alla collaborazione di Sharifi con Qin. Il gruppo comprendeva il professore di biologia di Syracuse Scott Erdman e il professore di ingegneria meccanica e aerospaziale Jeongmin Ahn, anch'essi ansiosi di scoprire le possibilità del micelio. Qin si è unito al team, con l'intento di fornire una comprensione più profonda attraverso la ricerca a livello microscopico.

Nel 2022, Qin ha vinto il premio CAREER della National Science Foundation (NSF), che premia i docenti all'inizio della loro carriera per la ricerca eccezionale. Con una sovvenzione di 600.000 dollari, sta conducendo una ricerca fondamentale che potrebbe informare gli usi del micelio da parte degli architetti.

L'obiettivo di Qin è sviluppare un modello olistico del micelio e della sua funzione, partendo dalla comprensione delle proprietà a livello molecolare. "Vogliamo generare conoscenze dalla scala fondamentale in su, in grado di fornire informazioni multiscala e una 'ricetta' affidabile per consentire a chiunque di produrre biomateriali in grado di risolvere requisiti su larga scala", afferma.

I campioni di micelio crescono su uno strato di detriti legnosi e i ricercatori manipolano le condizioni di crescita in una camera climatica per produrre le caratteristiche desiderate.

La sua ricerca coinvolge sia esperimenti fisici di laboratorio che modellizzazione computazionale. "Ci sono molte variabili", spiega Qin, il cui laboratorio ospita una camera climatica per la coltivazione di campioni di micelio su uno strato di detriti legnosi. All'interno della camera, manipola le variabili per produrre le caratteristiche desiderate: temperatura, umidità e livelli di anidride carbonica; diverse specie di micelio; e vari tipi di legno che possono influenzare la crescita del micelio e le proprietà meccaniche del prodotto finito, come densità, leggerezza o resistenza.