真菌也會蓋房子？科學家研發出會自我修復的生物材料-低碳生活部落格

當「真菌」遇上「建築」，很多人會立即聯想到讓人退避三舍的發霉牆壁。事實上，世界各地的科學家已發現真菌的龐大潛力，試著用它做出環保又高效的建材。

科學家發現了真菌作為永續建材的潛力，也為減碳建築開創新方向。示意圖。照片來源：Ars Electronica／Flickr（CC BY-NC-ND 2.0）

混凝土是當今最主要的建築材料之一，然而生產混凝土需要大量的能源，全球每年生產超過40億公噸的水泥，貢獻了全球二氧化碳排放量的8%。若把混凝土製造業視為一個國家，以2023年的排放量來說，它就是地球的第三大污染國，僅次於中國與美國。

為了減少碳足跡，開發更環保永續的建築材料已然刻不容緩。為了實現這個目標，科學家紛紛把目光放在生物來源材料上。

自我修復的活建築

蒙大拿州州立大學研究人員即開發出一種由菌絲體與細菌製成的建築材料，活細菌可在該材料中存活長達一個月之久，研究發表在今年的《細胞報告：物理科學》（Cell Reports Physical Science）期刊上，為未來製造出具修復能力的「活建築」奠定了基礎。

根據《New Scientist》報導，蒙大拿州州立大學工程生物材料專家賀弗蘭（Chelsea Heveran）與團隊利用一種名為粉色麵包黴菌（Neurospora crassa）的真菌培養出緻密的菌絲體結構，然後加入具生物礦化能力的巴氏芽孢桿菌（Sporosarcina pasteurii ）。當真菌與細菌在培養基中代謝尿素時，會形成一種由碳酸鈣組成的堅硬結構，這種化合物也存在於蛋殼與貝殼中。

賀弗蘭表示，團隊的靈感來自骨骼，骨骼中的生物礦物質是在膠原蛋白與其他蛋白質支架下形成。「儘管骨頭重量輕，卻異常堅固與堅韌，」賀弗蘭指出，更讓人興奮的是在此結構下，生物存活的時間比過往類似研究都長得多，「當活性夠高時，我們就能賦予更持久的生物特性，像是自我修復、自我感測，或是環境修復。」

蒙大拿州州立大學的研究團隊正研究如何利用真菌與細菌設計出更環保的建材。照片來源： Kelly Gorham／Montana State University

降溫迅速的真菌磁磚

在新加坡，南洋理工大學研究人員則是利用真菌，開發出一種不須耗能就可以讓建築物降溫的環保磁磚。

根據研究，菌絲體的低導熱性與傳統的建築隔熱材料（如玻璃纖維與聚苯乙烯）相當，然而後者往往是人工合成，不但不可生物分解，而且生產過程耗費大量能源。

「真菌磁磚是前景光明的替代方案，可將有機廢棄物轉化為有價值的資源，同時重新思考傳統的隔熱材料設計，」該計畫負責人、南洋理工大學副教授勒費朗（Hortense Le Ferrand）表示，菌絲體是天然的黏合劑，可以將生物質黏合在一起，形成重量輕、永續的多孔複合材料。該磁磚是由菌絲體與竹屑、燕麥與水製成，在調節熱能上功效顯著。

南洋理工大學也與當地的仿生設計公司bioSEA合作，在磁磚上添加凹凸不平的皺褶紋理，模仿大象為了抵禦高溫，透過皮膚散熱降溫的機制。

新加坡南洋理工大學的研究人員與當地仿生設計公司合作，開發出真菌瓷磚。照片來源：Nanyang Technological Univerity Singapore

《ZME Science》報導，這個以大象皮膚為靈感的真菌磁磚，不僅降溫速度快，升溫速度慢。而且在模擬降雨下，冷卻速度更是驚人。當水霧淋在紋理表面時，磁磚的冷卻速度躍升至每分鐘7.27°C，足足提高70%，這在炎熱潮溼的熱帶國家尤其適用。

「磁磚表面形成的真菌薄膜具有防水性，能使水滴停留在表面，而非立即滾落，這有助於蒸發冷卻，」該研究主要作者、南洋理工大學研究員蘇（Eugene Soh）指出。
儘管從成本、強度與耐久性各方面考量，真菌建材要走入一般家庭，還有段不小的距離。然而，真菌建材展現的可能性，已經開啟了人們更多的想像。正如賀弗蘭對《CNN》所言，「如果你想在太空中蓋房子，真菌建材可比將水泥與混凝土運送到太空要容易多了！」