Fremtidens huse er levende

Beton belaster klimaet mere end kulkraft. Derfor bruger forskere nu svampes spirende rodnet til at udvikle nye byggematerialer, der kan vokse ud af kompostbunken og blive til levende huse i fremtidens gr√łnne byer.

© www.PhilRoss.org

Hans‚Äô mor smider b√łnnerne ud ad vinduet, men morgenen efter er noget utroligt sket: B√łnnerne er spiret og vokset til et t√•rn p√• flere hundrede meter, der kan b√¶re over tusind kg.

Den mirakul√łse bygning i folkeeventyret om ‚ÄúHans og b√łnnestagen‚ÄĚ har l√¶nge v√¶ret lige s√• usandsynlig som hundrede √•rs s√łvn. Ikke desto mindre arbejder ingeni√łrer i dag faktisk p√• bygninger, der ikke best√•r af st√•l og beton, men af naturlige materialer, som vokser op helt af sig selv p√• byggepladsen.

M√•let er huse, der er billige, enkle at bygge ‚Äď eller rettere dyrke ‚Äď og som igen og igen kan genbruges. Forskere taler endda om en fremtid med hele byer af levende bygninger, som vokser, vedligeholder sig selv og regulerer alt fra elregningen til indeklimaet ved hj√¶lp af deres biologiske egenskaber.

Beton er en klimasynder

Da historien om b√łnnestagen blev nedf√¶ldet f√łrste gang for 300 √•r siden, var de fleste byggematerialer hentet direkte i naturen: marksten til fundamenter, t√łmmer til b√¶rende konstruktioner og tagbekl√¶dning af str√•, gr√¶s eller tr√¶.

Når huset var udtjent, kunne det skilles ad og mange af delene bruges igen til et andet hus. I dag ser det anderledes ud.

Moderne bygninger skal være tætte, velisolerede, stærke og vedligeholdelsesfrie, og derfor er strå og marksten udfaset. I stedet foretrækker byggebranchen fabriksfremstillede, ensartede materialer som mineraluld, plast og beton, som nok lever op til bygningsreglementet, men som har andre ulemper.

Den helt store synder er beton, som best√•r af grus og cement og i dag bruges i n√¶sten alle bygninger. Cement er kalksten og ler, som er knust og br√¶ndt ved 1400 ¬įC ‚Äď en proces, der udleder enorme m√¶ngder af drivhusgasser.

©

Træ og svamp holder på drivhusgassen

Produktion af materialer som st√•l og beton kr√¶ver h√łj varme med stor CO2-udledning til f√łlge. Et ton beton f√łrer til en udledning p√• ca. 200 kg CO2. Produktionen af √©t ton t√łmmer udleder ca. 50 kg, og derudover har tr√¶et optaget ca. 1200 kg CO2, da det voksede. Mycelium er endnu bedre for klimaet. Kun ca. 20 kg udledes i produktion, og et ton af svampematerialet optager hen ved 2000 kg.

I alt 1500 millioner tons kuldioxid hvert år, eller omkring otte procent af menneskehedens samlede udledning, stammer fra cementproduktion, som dermed bidrager væsentligt til klimaforandringerne. Det er mere end udledningen fra samtlige af klodens kulkraftværker.

Og når betonen én gang har været brugt, kan den reelt kun bruges som fyld under asfalten, når nye veje anlægges. Og det kræver endda enormt meget tid og energi at knuse betonen til formålet.

For andre udbredte byggematerialer ser milj√łregnskabet ikke meget bedre ud: Mens fremstillingen af 1 ton cement udleder omkring 200-400 kg CO2, s√• kan det koste 2-3 tons af gassen at fremstille 1 ton st√•l og op til 3-4 tons for 1 ton isolering af flamingo.

Bygninger er ofte konstrueret til at skulle holde i 100 √•r, og for at kunne opf√łre et hus med s√• lang en levetid hurtigt og billigt v√¶lger arkitekter og ingeni√łrer oftest netop disse kendte syntetiske materialer. Men nu er nye og mere milj√łvenlige organiske materialer p√• vej ind i byggebranchen.

Træ gemmer på kuldioxid

Et oplagt f√łrste skridt for bygningsingeni√łrerne er at puste nyt liv i de materialer, som blev udkonkurreret af beton ‚Äď fx tr√¶. For det f√łrste udleder fremstilling af byggematerialer i tr√¶ kun minimale m√¶ngder CO2. Og mens tr√¶et vokser i skoven, optager det kuldioxiden, der f√łrst frigives, n√•r tr√¶et br√¶ndes eller r√•dner.

En limtræsbjælke på 1 ton koster eksempelvis 100 kg CO2 at fremstille, men træet har undervejs optaget hele 1700 kg af det klimaskadelige kulstof. Til sammenligning koster det omkring 2-3 tons CO2 at fremstille en stålbjælke på 1 ton, og den optager ikke noget. Dermed er forskellen på at bruge en 1-tons bjælke af limtræ og en tilsvarende bjælke bestående af stål omkring 4 tons drivhusgasser.

Samtidig er tr√¶ fleksibelt, nemt at arbejde med og meget st√¶rkt i forhold til sin v√¶gt, og disse egenskaber har f√•et ingeni√łrer til at erstatte beton med tr√¶ i moderne bygninger.

Mycelium er genbrugets vidunderbarn

Tung, forurenende beton scorer bundkarakterer i genbrug. Træ har i årtusinder vist sit værd, men mycelium kan vokse frem igen og igen og når dermed hele genbrugscirklen rundt.

© Shutterstock

Beton kan ikke genbruges

  • Fremstilling: Cementproduktion kr√¶ver enorme m√¶ngder energi, og beton er et tungt materiale, s√• transport kr√¶ver ogs√• meget energi.
  • Vedligeholdelse: N√•r det er bygget, kr√¶ver beton minimal vedligeholdelse. Levetiden er typisk mindst 100 √•r.
  • Genbrug: Betonblokke kan kun i sj√¶ldne tilf√¶lde genbruges direkte.
  • Genanvendelse: Knust beton kan fx bruges til nye betonblokke, men som regel sker det ikke. Knust beton kan dog fx bruges til at skabe et stabilt underlag under nye veje.
© Shutterstock

Træ får nyt liv igen og igen

  • Fremstilling: Tr√¶ er let tilg√¶ngeligt, men kr√¶ver en del energi at omdanne til fx krydsfiner.
  • Vedligeholdelse: Hvis tr√¶ vedligeholdes l√łbende, kan det leve i mange hundrede √•r.
  • Genbrug: T√łmmer og br√¶dder kan uden videre genbruges, hvis en bygning kasseres.
  • Genanvendelse: Brugt tr√¶ kan omdannes til fx m√łbler eller facade-bekl√¶dning. Tr√¶rester og kasseret tr√¶ kan granuleres og bruges til sp√•nplader eller br√¶nde til boligopvarmning.
© www.PhilRoss.org

Mycelium fuldender genbrugskæden

  • Fremstilling: Materialet vokser selv frem til pr√¶cis den √łnskede form.
  • Vedligeholdelse: Levetiden forventes at v√¶re lang, og myceliet kan selv udbedre skader.
  • Genbrug: Paneler og byggeklodser kan nedtages og vokse sammen til nye bygninger et andet sted.
  • Genanvendelse: Myceliet kan let tages ud og bruges til nye form√•l. D√łdt mycelium kan komposteres og bruges som v√¶kstmateriale for nyt mycelium eller afbr√¶ndes til opvarmning.

Et eksempel er kollegiebyggeriet Brock Commons Tallwood House i Vancouver, Canada. Den 18 etager h√łje bygning indeholder st√•l i tagkonstruktionen og beton i fundamentet samt trappe- og elevatorskakter, men konstruktionen er prim√¶rt af tr√¶.

Etageadskillelserne er fremstillet af krydslamineret t√łmmer, alts√• kraftige sammenlimede bj√¶lker. S√łjlerne mellem etagerne er af limtr√¶, som er lettere og st√¶rkere end st√•l, og alt i alt har valget af tr√¶ frem for beton sparet en CO2-udledning p√• ca. 2400 tons.

Som en sidegevinst giver træet en god akustik og et behageligt indeklima, fordi det kan optage og afgive fugt.

Kollegiebyggeriet var verdens h√łjeste hus af tr√¶, da det blev indviet i 2017, men siden er rekorden sl√•et af det 85 meter h√łje Mj√łst√•rnet i Brumunddal i Norge, hvor tr√¶ ligeledes er det prim√¶re byggemateriale.

Svamp i byggeriet

Med etagebyggerier som det canadiske og det norske har ingeni√łrer bevist, at tr√¶ kan erstatte beton, men endnu er bygningerne langt fra Hans‚Äô b√łnnestage. Det koster stadig energi at transportere tr√¶et fra skoven til storbyen, og stammerne skal stadig bearbejdes til t√łmmer eller finer, s√• forskere arbejder p√• at tage skridtet videre: De vil f√• byggematerialer til at vokse frem helt af sig selv.

Og byggematerialet er noget, de fleste husejere for alt i verden normalt vil undg√•: svamp. Ikke frugten ‚Äď paddehatten ‚Äď men myceliet, svampens ‚Äústamme‚ÄĚ og ‚Äúr√łdder‚ÄĚ, som almindeligvis vokser nede i jorden eller inde i v√¶ggen hos den ulykkelige husejer.

Byggeklodser vokser i m√łrke

Svampe lever af at nedbryde organisk materiale og optage n√¶ring gennem deres rodnetv√¶rk kaldet mycelium. Tr√•dene skal blot plantes sammen med landbrugsaffald, og efter f√• dage kan det voksende materiale puttes i en form, varmes op og blive til ‚Äúsvampemursten‚ÄĚ.

© Malene Vinther & Shutterstock

1. Rodnet blandes med biologisk affald

Rodnetværket kaldet mycelium fra fx skinnende lakporesvamp blandes sammen med vækstmateriale, fx træflis eller planterester fra landbruget. Rodnetværket optager næring fra materialet.

© Malene Vinther & Shutterstock

2. Blandingen vokser i fem dage

Rodnettet og v√¶kstmaterialet vokser i to til fem dage. Massen vokser bedst i m√łrke ved temperaturer omkring 30 ¬įC og en luftfugtighed p√• ca. 60 pct. Herefter kan den ‚Äúplantes om‚ÄĚ.

© Malene Vinther & Shutterstock

3. Byggesten bliver bagt færdige

Myceliet vokser f√¶rdigt p√• 1-3 uger i en form, som herefter opvarmes til 80 ¬įC. Den f√¶rdige klods kan bruges som den er eller eksempelvis komprimeres til en plade af mycelium, som fx kan bruges i v√¶gge.

Et mycelium best√•r af et net af lange tr√•de kaldet hyfer, som er helt ned til 1/100 af en millimeter i diameter ‚Äď en tiendedel af et hovedh√•r ‚Äď og som optager n√¶ring fra omgivelserne.

Hos nogle svampearter kan myceliet blive gigantisk. I Canada har biologer fundet et mycelium med en diameter på mere end 3 km.

N√•r mycelier bruges som byggemateriale, begynder processen med blot en lille stump hyfer. F√łrste trin er at f√• det til at vokse. Det kan fx ske ved at fodre det med biologisk affald fra landbrug eller f√łdevareproduktion, som myceliet optager n√¶ring fra.

N√•r rodnettet af hyfer har vokset sig til den √łnskede form og st√łrrelse, bliver det varmet op. Dermed t√łrrer svampen ud og d√łr, ligesom et tr√¶ d√łr, n√•r det f√¶ldes, og n√łjagtig ligesom tr√¶v√¶rk skal svampematerialet ogs√• behandles for ikke at forvitre.

En f√¶rdig mycelieblok er let ‚Äď den vejer ca. 1/50 af en tilsvarende betonblok ‚Äď uhyre st√¶rk og samtidig varmeisolerende, fordi den indeholder meget luft pr. kubikmeter, s√• den kan b√•de bruges til b√¶rende konstruktioner og som isoleringsmateriale.

50 gange ‚Äď s√• meget tungere er en betonblok i forhold til en blok af mycelium.

Mycelium bruges allerede industrielt i fremstilling af emballage, hvor det kan erstatte fx pap, skumgummi og sp√•nplade. Det st√łdabsorberende materiale kan dyrkes, s√• det passer pr√¶cist til eksempelvis en vinflaske, og n√•r varen er fremme hos modtageren, kan emballagen blot smides p√• kompostbunken.

F√łr vi ser mycelium spire p√• byggepladsen, mangler ingeni√łrerne stadig at overvinde nogle udfordringer. Det d√łde mycelium har fx en tendens til at optage fugt og blive bl√łdt, s√• kemikere fors√łger at udvikle nye overfladebehandlinger. Det er ogs√• usikkert, om materialet √¶ndrer egenskaber, som tiden g√•r, eller om det kan forventes at forblive stort set uforandret gennem 100 √•r.

© Shutterstock

Til geng√¶ld ved forskerne med sikkerhed, at materialet er langt mere milj√łvenligt end huse af beton og isolering af mineraluld, for fremstillingen udleder n√¶sten ingen CO2, og mycelie-byggematerialer er ‚Äď n√łjagtig som vinflaskens emballage ‚Äď fuldst√¶ndig biologisk nedbrydelige.

Huse skal vokse på Mars

Der vil formentlig kun g√• nogle f√• √•r, f√łr mycelium bliver tilg√¶ngeligt i byggemarkedet, for svampematerialerne passer perfekt til behovet for mere milj√łvenligt byggeri.

Det amerikanske forsvars forskningsenhed DARPA udvikler selvhelende myceliestrukturer. Samtidig har den statslige amerikanske National Science Foundation udpeget levende materialer som et af de fire vigtige indsatsområder for videnskaben i de kommende år.

Det mest udbredte certifikat på bygningers brug af bæredygtige, levende og genbrugelige materialer hedder Living Building Challenge.

The Growing Pavilion

The Growing Pavilion blev byg­get i 2019 og be­står bl.a. af paneler af mycelium.

Antallet af bygninger, som deltager, er g√•et fra ca. 50 i 2010 til over 500 i 2019, og virksomheder fra den svenske byggegigant Skanska til techfirmaet Google st√łtter projektet. For de virksomheder, som f√łrst lancerer konkurrencedygtigt svampemateriale, venter alts√• et voksende marked.

De f√łrste produkter, som vi kommer til at se i nye huse, bliver milj√łvenlige isoleringsplader, der kan erstatte mineraluld. Og selvom byggebranchen er konservativ, kan mycelie-byggesten om 10-15 √•r v√¶re lige s√• udbredte, som mursten og beton er i dag.

© Ecovative Design & Shutterstock

Isoleringen vokser af sig selv

Engang i fremtiden kan biologiske byggematerialer meget vel blive de mest udbredte p√• Jorden ‚Äď og m√•ske mere end det. NASA har f√•et √łjnene op for, at materialet kan bruges til baser p√• M√•nen eller Mars, og netop det skal en gruppe forskere p√• NASA Ames Research Center virkeligg√łre.

Planen er, at astronauter skal medbringe en lille smule mycelium ombord p√• rumskibet. N√•r de kommer frem til en fjern klode, kan myceliet n√¶res af medbragte cyanobakterier, der via fotosyntese vokser hurtigt ved hj√¶lp af lys. P√• kort tid kan de rumrejsende dermed skabe b√•de mursten og m√łbler p√• destinationen i stedet for at sl√¶be tungt udstyr med hjemme fra Jorden.

Mens ingeni√łrer rundtomkring i verden arbejder p√• ‚Äúd√łde‚ÄĚ materialer, som er skabt af mycelium, s√• tager en forskergruppe fra bl.a. Holland, Danmark og England skridtet videre. I december 2019 fremsatte de en vision for, hvordan fremtidens byer ikke blot kan best√• af statiske svampemursten, men udg√łres af materialer, som altid vokser, forandres, vedligeholder sig selv og tilpasser sig beboernes behov.

Mycelier kan l√łse en lang r√¶kke opgaver, fordi de fx kan v√¶re stive, fleksible, bl√łde, h√•rde, elektrisk ledende eller isolerende alt efter behov. Hvis en bygning bliver beskadiget, kan den reparere sig selv, og tilbygninger kan klares ved, at myceliet aktiveres og vokser videre.

Svampemateriale kan if√łlge forskerne ogs√• bruges til tekniske installationer som eksempelvis selvreparerende vandforsyning, og dermed vil ut√¶tte vandr√łr h√łre fortiden til.

S√•dan en levende by af svampe vil kunne forhindre udledningen af millioner af tons CO2. Snart mangler vi blot en k√¶mpe og en guldskat, f√łr fort√¶llingen om Hans og b√łnnestagen kan blive til virkelighed.