MYC-CET. Bio-fabrication : a negotiation of materiality between alive and inert

Construction has utilized over 50% of all non-renewable resources consumed by humanity, making it one of the least sustainable businesses on the planet [110]. The EU was responsible for 9.3% of global GHG emissions but the cycle of carbon emission and greenhouse gases does not just stop here, as materials like concrete keep generating carbon emissions throughout their existence. The current panorama faces multiple challenges related to the available resources. The traditional construction industry has an endless and linear usage (make, usage, disposal) of raw materials resulting in waste: 25-30% of all waste generated in the European Union originates from the building sector [98] which highlights the relevance of the recognition of the limited nature of earth resources and in turn the need of recirculating the materials [55] to create materiality closed-loop or keep resources in use for as long as possible. Focusing on materiality as the premise of the contemporary design process can highlight the limitations and abilities of the catalog of available materials [16]. The root of architectural evolution is found in the re-interpretation of existing materials or the implementation of new ones [107]. By definition, waste is something that is not useful or valuable, therefore something to get rid of or forget, our consumerism culture has made us careless about what we get rid of, it is assumed waste will be dealt with by a third party. Can waste be considered a source of raw material? This research aims to rediscover the value of common -waste- such as cigarette butts by creating a dialogue with an alive component: mycelium. According to the World Health Organization, around 6 trillion cigarettes are produced globally per year; in 2012 it was estimated that 6.25 trillion cigarettes were consumed during a year [78]. Smoked and unsmoked cigarettes have proven to produce rapid metal contamination of the immediate environment even more so if they are in contact with water [85]. The project is carried out in a multiphase experimentation approach, in order to create a compatible substrate using cigarette butts for the fungal root network to grow in that in turn can become an extrudable paste. Several ratios are explored to provide the needed nutrients, furthermore, additional components such as clay and polysaccharides are included in the substrate composition to provide the mix with stability and buildability. The main goal of the present research is to observe cultivated building materials based on mycelium to produce several prototypes that can become a more complex architectural system or element. The obtained paste is tested both for growth compatibility and additive manufacturing fabrication of prototypes. In order to bring organic shapes and nature’s patterns back into the interior spaces, multiple screens are developed following the biomimicry principles, replicating the behavior of Macrotermes Bellicosus’ mounds. An algorithm is developed using reaction-diffusion model and recursive growth in order to replicate the termites’ behavior. Finally, a 1:1 prototype is developed to understand the tactile and spatial capacities of the model and simultaneously observe the emergent properties of the developed paste after extrusion using a 3d clay printer. The research utilizes the obtained properties of the mycelium-based structures to explore further architectural applications and structures to 3D print optimized complex organic geometries and structures, addressing the potential of alternative natural, recovered, or cultivated materials, and their relevance to a circular economy approach [45].

L’edilizia ha utilizzato oltre il 50% di tutte le risorse non rinnovabili consumate dall’umanità, rendendola una delle imprese meno sostenibili del pianeta [110]. L’UE è responsabile del 9,3% delle emissioni globali di gas a effetto serra, ma il ciclo delle emissioni di carbonio e dei gas serra non si ferma qui, in quanto materiali come il cemento continuano a generare emissioni di carbonio per tutta la loro esistenza. Il panorama attuale si trova di fronte a molteplici sfide legate alle risorse disponibili. L’industria dell’edilizia tradizionale ha un uso infinito e lineare delle materie prime (fabbricazione, utilizzo, smaltimento): il 25-30% di tutti i rifiuti prodotti nell’Unione europea proviene dal settore edilizio [98], il che evidenzia l’importanza del riconoscimento della limitatezza delle risorse terrestri e, a sua volta, la necessità di riciclare i materiali [55] per creare materialità a ciclo chiuso o mantenere le risorse in uso per un tempo il più possibile. Concentrarsi sulla materialità come premessa del processo progettuale contemporaneo può evidenziare i limiti e le capacità del catalogo dei materiali disponibili [16]. La radice dell’evoluzione architettonica si trova nella reinterpretazione di materiali esistenti o nell’implementazione di nuovi [107]. Per definizione, i rifiuti sono qualcosa di inutile o di valore, quindi qualcosa da eliminare o dimenticare, la nostra cultura consumistica ci ha reso poco attenti a ciò di cui ci liberiamo, si presume che i rifiuti vengano trattati da terzi. I rifiuti possono essere considerati una fonte di materia prima? Questa ricerca mira a riscoprire il valore dei comuni -rifiuti- come i mozziconi di sigaretta creando un dialogo con una componente viva: il micelio. Secondo l’Organizzazione mondiale della sanità, a livello mondiale si producono circa 6 trilioni di sigarette all’anno; nel 2012 si stima che ne siano stati consumati 6,25 trilioni in un anno [78]. Le sigarette fumate e non fumate hanno dimostrato di provocare una rapida contaminazione metallica dell’ambiente circostante, ancor più se sono a contatto con l’acqua [85]. Il progetto viene realizzato secondo un approccio sperimentale multifase, al fine di creare un substrato compatibile utilizzando mozziconi di sigaretta per far crescere la rete radicale fungina che a sua volta può diventare una pasta estrusabile. Vengono studiati diversi rapporti per fornire le sostanze nutritive necessarie, inoltre nella composizione del substrato vengono inclusi componenti aggiuntivi come argilla e polisaccaridi per fornire stabilità e costruibilità alla miscela. L’obiettivo principale della presente ricerca è quello di osservare materiali edilizi coltivati a base di micelio per produrre diversi prototipi che possono diventare un sistema o un elemento architettonico più complesso. La pasta ottenuta viene testata sia per la compatibilità di crescita che per la fabbricazione additiva di prototipi. Per riportare forme organiche e pattern naturali negli spazi interni, vengono sviluppati schermi multipli secondo i principi della biomimetica, replicando il comportamento dei tumuli di Macrotermes Bellicosus. Un algoritmo viene sviluppato utilizzando il modello di reazione-diffusione e la crescita ricorsiva per replicare il comportamento delle termiti. Infine, viene sviluppato un prototipo 1:1 per comprendere le capacità tattili e spaziali del modello e contemporaneamente osservare le proprietà emergenti della pasta sviluppata dopo estrusione utilizzando una stampante 3d in argilla. La ricerca utilizza le proprietà ottenute dalle strutture basate sul micelio per esplorare ulteriori applicazioni architettoniche e strutture per la stampa 3D di geometrie e strutture organiche complesse ottimizzate, affrontando il potenziale dei materiali naturali, recuperati o coltivati alternativi e la loro rilevanza per un approccio all’economia circolare [45].