ミセリウム：キノコによる構造形成

ミマリデ・ミセリウム

ミセルとは何か、そしてどのように成長するのか？

ミセリウムは、植物材料をコロニー化し、緩い繊維を一貫性のある塊に結合する、菌糸の枝分かれした根のようなネットワークです。麻の茎やわらなどの農業廃棄物で満たされた型の中で、菌糸はリグノセルロースを分解し、粒子を軽くて多孔質の複合材として結合します。望ましい形状が得られたら、その部品は乾燥または熱処理によって成長を停止させ、材料を安定化させます。その後、圧縮工程によって密度と強度を調整します。このプロセスにより、低毒性で、リサイクル可能、かつ低エネルギー消費で製造されたパネルやブロックが得られます。

現代建築におけるバイオマテリアルの進化

バイオマテリアルは、地域の伝統から気候に焦点を当てたイノベーションへと進化しています。キノコ、木材、わら、キノコ、ヘンプは、非常に低炭素の選択肢として注目されています。この分野は、抽出や燃焼から栽培や収穫へと移行しつつあります。これにより、建物は栽培可能、利用可能となり、その後、生物学的循環に安全に戻すことが可能になります。最新の設計報告書は、建設業界の脱炭素化と、非再生可能な石油系材料を優先する認証制度の改革の必要性から、他のバイオベースのシステムとともに菌糸体の台頭を強調しています。この文化的変革により、菌糸体はニッチな実験ではなく、より広範な材料エコロジーの一部として位置づけられています。

建築家はなぜキノコベースの材料に目を向けているのか？

ミセリウム複合材は、廃棄物を有用な性能を持つ成分に変換します：断熱のための低熱伝導率、音響吸収、および炭化による適切な火災特性。ライフサイクル研究は、エネルギー投入が管理され、材料選択がカーボン予算と整合された場合、非常に低い、あるいはネット負の炭素排出の可能性を示しています。The Living の Hy-Fi などのプロトタイプは、建築規模での造形の自由度と堆肥化可能性を実証し、実験室での特性を公開の試験環境へと移行させました。これらの特性により、ミセリウムは、循環性と軽量性が重要なパーティション、内装パネル、仮設建築物にとって魅力的な素材となっています。

ミセリンの可能性と現在の制限に関する概要

技術的には、菌糸体パネルは従来のフォーム材と同等の断熱性能を発揮し、報告されている熱伝導率は約0.04～0.06 W·m⁻¹·K⁻¹の範囲であり、保護炭層の形成により火災時の熱放出率が低いという特徴があります。しかし、構造的には、耐圧性は焼成壁を大きく下回り、その主たる荷重支持用途は、加圧された特殊な形状やハイブリッドシステムに限定されます。耐久性が主な注意点です。堆肥化を可能にする生物学的特性は、保護されていない複合材が高湿度や土壌と接触すると、数か月で劣化やカビの発生を引き起こす可能性があることを意味します。そのため、コーティング、密閉、細心の注意を払った詳細設計が必要となります。それでも、Hy-Fi のような建設実験や MycoTree のような研究は、コードや製造方法が成熟するにつれて、内部コンポーネント、仮設作業、循環型組み立てのための合理的な道筋を示しています。

材料特性と構造的潜在能力

ミセリウム複合材料の物理的および機械的特性

ミセリウム複合材はバイオフォームのように振る舞います：菌糸が植物繊維を多孔質の固体材料に固定し、この固体材料の密度は、下層材と加工方法に応じて約25～約950 kg/m³の範囲で変化し、軽量からパーティクルボードのような範囲まで広がります。強度は kPa から低い MPa の範囲であり、密度と繊維の方向性によって増加するため、設計者は、硬さや破壊モードを、エンジニアリングウッドやフォームコアのように調整することができます。この材料の挙動は、実際には二相粒子複合材によって決定されるため、粒子サイズ、異方性、および充填が弾性応答と最終的な強度を決定します。表面が保護されていない場合、気象条件や湿度が性能を損なうため、菌糸体パネルは、その性能を発揮するために、コーティング、細部の仕上げ、および露出の管理が必要なシステムとして枠組みが組まれます。

熱、音、および耐火性能

熱的には、菌糸板は通常0.03～0.07 W/m・Kの範囲にあり、この値は一般的に使用される断熱材と比較可能です。しかし、文献では、応力、下層、密度、試験方法に応じて、0.025～0.105 W/m・Kというより広い範囲が示されています。音響的には、オープンセル吸音材のように振る舞い、通常の吸音係数は中域で 0.8～0.9 程度にピークに達することが多く、室内騒音制御に最適な素材と言えます。火災では、菌糸体-米殻パネル上で実施された円錐熱量測定により、一部の基層における炭化形成および鉱物含有量により、XPS（50 kW/m² の光強度下で PHRR ≈ 133 に対して 536 kW/m²）と比較して、大幅に低いピーク熱放出率および煙が発生することが明らかになりました。これらを総合すると、プロファイル断熱クラスは、熱性能、室内環境に適した音響特性、慎重な配合が評価される、比較的穏やかな火災特性であると言えます。

持続可能性の特徴：カーボンニュートラル、生分解性、循環型経済

LCAは、製造から廃棄までの影響が驚くほど低いことを示しています。EN 15804+A2に準拠した研究では、軽量な麻ベースの菌糸体複合材は1キログラムあたり約0.367 kg CO₂eであり、電力供給と基質栽培が最も問題のある分野であると指摘されています。原材料は農業または林業の副産物であり、結合剤は栽培されているため、この材料は使用中に生物由来の炭素を貯蔵し、廃棄物を地域的に評価する循環フローに適合することができます。生分解性は寿命の終わりに現れる特性ですが、耐用年数を通じて、耐久性と無秩序な腐敗を防ぐ責任ある方法でバランスを取る必要があります。都市規模でのシナリオ研究によると、クリーンエネルギーで生産され、広く使用された場合、菌糸体断熱材は、建築ストックを単なる負荷ではなく、有意義な炭素貯蔵庫に変えることができることが示されています。

課題と制約：規模、認証、耐久性

ギャラリー部品からコード準拠製品へのスケーリングは、標準化に依存しています：種類、下層、成長サイクル間の変動は、予測可能な性能を困難にし、認証を遅らせます。最新の適合性試験では、曲げ、熱、火災に対する反応基準において進歩が見られますが、長期的な湿気反応とカビ耐性は依然として障壁となっており、一部の菌糸体繊維板は、追加処理を行わない限り、依然として従来の EN 基準を満たすことができません。気象条件への暴露試験では、高温多湿の環境下で数週間にわたって保護されていないパネルの強度低下を確認しており、コーティング、バリア、および取り付け時の慎重な配置の必要性を強調しています。政策レビューも同様のテーマを繰り返しています。つまり、統一された試験方法と製品基準がなければ、強力な持続可能性の基盤があるにもかかわらず、市場の採用はニッチな分野にとどまるだろうということです。

建築家向けの設計上の留意点

建築プログラミングと要約に菌糸体材料を統合する

バイオコンポジットの強みが既にニーズに合致している分野から始めましょう：内部仕切り、音響コーティング、軽量性、多孔性、低炭素排出性を活かした仮設または取り外し可能な要素などです。Hy-Fi の堆肥化可能なレンガの塔、そして最近では工場で製造された菌糸体の壁および天井パネルは、展示会、内装、手頃な価格の住宅パイロットプロジェクトにおける現実的な導入事例となっています。目標は、ライフサイクル全体の炭素収支と循環フローに整合させることで、部品がゴミとして処分される代わりに、生物学的に還元または再生可能になることです。湿気への配慮は後付けではなく、設計上の制約であるため、湿気を制御するゾーンと明確な保護戦略を設定してください。

フォーム作成、型設計、および菌糸体を用いたバイオミメティック幾何学

材料が対応できない構造的な作業を行うために幾何学を設計してください：圧縮主体の形状とケーブルカーの原理により、応力面での脆弱な複合材が安全に機能します。MycoTree の成長するノードと竹の支柱は、3D グラフィックスによる静的およびデジタルで生成された型が、脆弱な素材をどのように頑丈な枝分かれしたフレームに変えるかを示しています。継ぎ目のない連続性を実現するため、編まれた恒久的な型枠は、加工後に硬度が向上したモノリシックシェルをペーストベースで成長させます。成長条件と基質の格付けが機械的挙動を直接形作るため、型枠の密度、繊維の向き、表面品質を決定する微小生態系として型枠を評価してください。

建設ロジスティクス：成長、最終工程、組立、およびメンテナンス

供給チェーンは生物学的であり、その後建築学的です：基質を殺菌または滅菌し、接種し、目標密度まで培養し、その後乾燥または加熱で不活化し、その後切断して仕様に従ってプレスします。最終工程は外観上の問題ではありません。熱処理と高温プレスは安定性を高め、熱放出を減少させることが研究で実証されており、湿気反応と火災挙動を決定します。取り付けは、背面通気、ドリップ、および蓋付きの交換可能なカセットとして計画し、バイオコンポジットを大量の水から遠ざけてください。ミセリウム繊維板は、バリアなしではかなりの水分を吸収する可能性があるためです。メンテナンスは、木材のメンテナンスと同様に行います。曝露を管理し、端部を密閉し、継ぎ目を監視し、汚染または損傷したパネルを簡単に交換できる設計にしてください。

菌糸体ベースの建築物に対する規制、ライフサイクルおよび寿命終了戦略

既存の枠組みを通じた適合性：火災に対する反応は、EN 13501-1規格に基づいて分類され、菌糸体断熱材に関する初期のガイドラインは、公式認証が成熟するにつれて目標クラスを示しています。EN 15804に準拠したLCAで影響を証明してください。最新の研究では、低揺りかごからドアまでの CO₂e 値が報告されており、カーボンニュートラル化のために電力と基質栽培が重要なポイントとして強調されています。コーティングやハイブリッドは堆肥化に制限がある可能性があることを考慮し、解体と材料循環を最優先とする循環型プレイブックに従って、初日から廃棄物を設計してください。最終的な使用時には、国の火災規制は材料単体ではなくシステム全体を評価するため、構造全体をテストし、寿命終了時に再利用または安全な生分解を可能にするために、回収可能な固定具を指定してください。