Jäst kan bli nästa steg för cirkulär arkitektur

Från bakning och bryggning till väggpaneler och solavskärmning. Forskare har tagit fram ett helt biobaserat material som kan formas med 3D-printning och brytas ned efter användning.

Forskare vid Chalmers tekniska högskola har utvecklat ett nytt 3D-printbart material med en ovanlig huvudingrediens: jäst. Materialet är helt biobaserat och kan på sikt användas i arkitektur- och inredningsdetaljer som i dag ofta tillverkas av gips, plast eller syntetiska textilier. Exempel på möjliga användningsområden är ljus- och solavskärmning, enklare rumsavdelare och väggsystem.

Biobaserat recept för digital tillverkning

Materialet består av bakjäst, cellulosafibrer från trä, alginat från alger, glycerol från växter och vatten. Tillsammans bildar ingredienserna en hydrogel, ett mjukt och formbart material som kan 3D-printas i rumstemperatur. Tillverkningen kräver varken energikrävande uppvärmning eller extra stödstrukturer.

Forskningsledaren Malgorzata Zboinska, professor vid institutionen för arkitektur och samhällsbyggnadsteknik på Chalmers, beskriver arbetet som ett sätt att förena arkitektur, biomaterial och digital produktion.

– Jag har alltid varit intresserad av kombinationen arkitektur och levande material, och i grunden handlar denna forskning om att skapa ett arkitekturmaterial helt av organiska och förnybara ingredienser. Genom att kombinera biomaterial med digital tillverkning kan vi tänka nytt både kring hur vi designar och producerar arkitektoniska komponenter, säger hon.

Form, färg och transparens kan styras

Genom mindre justeringar i receptet kan forskarna påverka materialets transparens, färg och ytstruktur. Den naturliga färgskalan rör sig mellan gula och bruna toner, men kan också förändras med naturliga pigment eller pigmentproducerande jästarter. Det gör materialet intressant för interiöra byggdelar där både funktion och uttryck är viktiga.

3D-printningen gör det möjligt att skapa komplexa geometrier med hög kontroll över form, textur och materialfördelning. Samtidigt minskar materialspillet, vilket är en central fråga för byggsektorn där resursanvändning och klimatpåverkan är stora utmaningar.

Restströmmar kan bli arkitektur

En viktig del av forskningen är möjligheten att använda biprodukter från exempelvis bryggeri- och jordbruksindustrin. Jästen används inte för jäsning, utan som biomassa som ger materialet volym, stadga och hållfasthet. Restprodukter som inte lämpar sig för livsmedel eller djurfoder skulle därmed kunna få ett nytt användningsområde inom arkitektur och byggteknik.

Nästa steg: brand, fukt och hållfasthet

Materialet är biologiskt nedbrytbart och utmanar den traditionella synen på att byggmaterial alltid ska ha så lång livslängd som möjligt. I stället öppnar det för komponenter med kortare livscykler, där nedbrytning kan ingå i designstrategin.

– Framtiden för så kallade arkitektoniska ELMs, ”Engineered living materials”, är väldigt spännande med stor potential att skräddarsy olika typer av funktioner. Det skulle till exempel kunna handla om självläkande material eller material som renar luften från skadliga ämnen och föroreningar. Det vi åstadkommit hittills är ett första viktigt steg mot att etablera en helt ny typ av arkitekturmaterial. Man kan säga att vi lägger grunden för framtida utveckling som kombinerar förnybarhet, funktionalitet och design på helt nya sätt, säger Malgorzata Zboinska.

Innan materialet kan användas brett i byggnader krävs dock mer forskning. Kommande studier ska bland annat utvärdera hållfasthet, brandsäkerhet och fuktprestanda samt möjligheten att skala upp produktionen till mer robusta strukturer. På längre sikt ser forskarna även potential i självläkande material eller material som kan rena luft från skadliga ämnen.

Källa: Chalmers tekniska höskola