В составе гидрогеля пять компонентов: 3-процентный раствор пекарских дрожжей, 13-процентный раствор микрофибриллированной целлюлозы из древесины, 1% альгината натрия из водорослей, 5% растительного глицерина и вода. Смесь образует мягкий желеобразный материал, который при комнатной температуре продавливается через сопло принтера и удерживает форму после нанесения.
Принципиально важный момент: дрожжи в материале не живые. Клетки предварительно дезактивируются нагревом и работают исключительно как биомасса. Целые клетки выступают наполнителем, гомогенизированные — связующим. Это первое в истории применение дрожжей не как сбраживающего агента, а как структурного биоматериала.
Готовые образцы демонстрируют предел прочности на растяжение до 2,7 МПа и удлинение при разрыве 25,2% — достаточно для лёгких ненесущих конструкций в интерьере. Термогравиметрический анализ показал, что материал не разлагается полностью вплоть до 330°C: дрожжи совместно с глицерином препятствуют полному сгоранию, чего не наблюдается у чистой целлюлозы. Авторы расценивают это как потенциальное преимущество с точки зрения пожарной безопасности для применения в помещениях.
Цвет панелей варьируется от жёлтого до коричневого в зависимости от состава; прозрачность, фактура поверхности и пористость регулируются изменением рецептуры. Тестовые плитки форматом 20 × 50 сантиметров напечатаны с помощью промышленного робота-манипулятора методом экструзии под давлением. Исследование опубликовано в журнале Frontiers of Architectural Research.
Строительный сектор формирует около 30% мирового потребления сырья и треть всех твёрдых отходов. Гипс, пластик и синтетические ткани — стандартные материалы для перегородок, светозащитных экранов и отделки — производятся из ископаемого или невозобновляемого сырья. Биоматериал из Чалмерса бросает им прямой вызов: все компоненты возобновляемы, дрожжевое сырьё доступно как побочный продукт пищевой и пивоваренной промышленности, а сам материал полностью разложится по окончании срока службы.
«Меня всегда привлекала идея архитектуры из живых материалов. По существу, эта работа о том, чтобы создать архитектурный материал целиком из органических возобновляемых компонентов. Объединяя биоматериалы с цифровым производством, мы открываем новый подход к проектированию и изготовлению архитектурных элементов», — говорит профессор Малгожата Збоинска, руководитель исследования.
Самовосстанавливающиеся версии с живыми клетками обозначены командой как следующая цель, однако пока остаются перспективой. Тем не менее уже достигнутый результат закрывает важный пробел в биоматериаловедении: прежде исследования в области экологичного строительства фокусировались преимущественно на массивных несущих конструкциях, оставляя лёгкие листовые решения для интерьера практически без внимания.
