VUB-onderzoek naar zelfhelende bouwmaterialen: schimmels als gatenvullers
Schimmels en gebouwen: wie beide hoort noemen in éénzelfde zin denkt maar aan één ding: saneren. Toch kunnen schimmels ook oplossingen bieden voor heel wat problemen die in de bouwpraktijk opduiken. Ingenieur-architect Aurélie Van Wylick onderzoekt in de laboratoria van de VUB hoe ze schimmels op een duurzame manier kan inzetten om de levensduur van klassieke bouwmaterialen op te krikken en ze zelfs zelfhelend te maken. Kunnen schimmels onze toekomstige gebouwen op eigen kracht repareren en hoe kunnen architecten en aannemers het zelfhelend karakter van bouwmaterialen anticiperen.
De VUB heeft een lange traditie in het onderzoek naar composietmaterialen waarin de structuur van de myceliumdraden van schimmels het bindende element zijn, onderzoek dat plaatsvindt binnen een interdisciplinair consortium van de onderzoeksgroepen ‘Architectural engineering’ (ARCH), ‘Microbiology’ (MICR) en ‘Physical Chemistry and Polymer Science’ (FYSC). Hoewel de vergelijking niet helemaal opgaat zou je, om het simpel te stellen, die myceliumdraden kunnen vergelijken met de wortels van planten. Ze vormen een dicht, complex en zeer fijnmazig netwerk dat zich voedt met een natuurlijke voedingsbron (zoals vezels). De myceliumdraden vormen een soort lijm dat een materiaal samen houdt.
“Het voordeel van die composietmaterialen is dat ze licht zijn en dat er op vele vlakken toepassingen voor te vinden zijn”, zegt Van Wylick. “Daarnaast bestaan er ook pure mycelium-materialen. Mijn VUB-collega, Simon Vandelook, doet bijvoorbeeld onderzoek naar een niet dierlijk maar wel biologisch afbreekbaar alternatief voor leer.”
Zelf is Van Wylick veeleer bezig met zelfhelende bouwmaterialen. Ze doet dat onder leiding van de professoren Lars De Laet (ARCH), Eveline Peeters (MICR) en Hubert Rahier (FYSC). “Schimmels lenen zich goed voor het repareren van beton op plekken waar je er normaal moeilijk bij kan”, zegt ze. “Schimmeldraden kunnen groeien in scheurtjes en spleten die overal in beton aanwezig zijn en die al ontstaan tijdens het uitharden van het beton. Schimmels zijn in staat die microscheurtjes dicht te maken door een structuur op te bouwen van calciumcarbonaat, hetzelfde materiaal waaruit stalactieten zijn gemaakt. Daarmee wordt de wapening beschermd tegen vocht en zuurstof zodat corrosie minder kans krijgt."
Om dit waar te maken, moeten van bij de productie van het beton al voorzorgen worden genomen. “We experimenteren momenteel op laboratoriumschaal met cement waarin we capsules verwerken waar een bepaalde concentratie aan sporen in aanwezig is van de schimmelsoorten die in staat zijn om gebeurlijke scheurtjes te gaan vullen”, aldus Van Wylick. “In de capsules wordt gezorgd voor de nodige additieven en nutriënten die een eerste groei van de schimmeldraden mogelijk maakt. De sporen in de capsule bevinden zich in een slaaptoestand en kunnen heel lang in die toestand blijven overleven. Ze worden pas terug actief van zodra ze bloot worden gesteld aan lucht en vocht en dat gebeurt pas op het ogenblik dat er barsten in het beton ontstaan. Als ze geactiveerd worden zullen de sporen ontkiemen en een groot en dicht netwerk van myceliumdraden weven, waarop calciumcarbonaat zal neerslaan, waarna het beton weer hermetisch dicht is. Hierna zullen de sporen weer in slaaptoestand gaan tot ze weer wakker worden door vocht en lucht.”
De belangrijkste bottleneck voor de schimmelgroei is de basische omgeving die beton eigenlijk is en waarin schimmels moeilijk gedijen. Schimmels houden van een min of meer gemiddelde zuurtegraad: niet te zuur, maar ook niet basisch. “We zoeken nog een manier om die hindernis te nemen”, zegt Van Wylick, die hoopt dat ze over enkele jaren de labofase van haar onderzoek achter de rug zal hebben. “We geloven sterk in biologische oplossingen voor architectuurproblemen: ze zijn per definitie circulair, ecologisch en goed voor het milieu.”
Foto boven: electronenmicroscoop-opname van een netwerk van myceliumdraden (foto VUB)
Meer info:
Aurélie Van Wylick
Onderzoeksgroepen Architectural Engineering, Microbiology en Physical Chemistry and Polymer Science
+32 497 74 31 98
FWO-gefinancierd project (Grant Number 1SA9721N) - Fungi-mediated self-healing concrete: increasing lifespan and durability of concrete structures by inducing self-healing of cracks
