Framtidens hus är levande

Betong är en klimatbov

När historien om bönstjälken för första gången nedtecknades för 300 år sedan var de flesta byggmaterial hämtade direkt från naturen: Sten för grunden, virke för bärande konstruktioner och takbeklädnad av halm, gräs eller trä.

När huset skulle rivas kunde många delar återanvändas i ett nytt hus. I dag ser det annorlunda ut.

Moderna byggnader ska vara täta, välisolerade, starka och underhållsfria, och därför har halm och sten fasats ut. I stället väljer byggbranschen fabrikstillverkade, likartade material som mineralull, plast och betong, som förvisso uppfyller byggnadsföreskrifter men har andra nackdelar.

Den stora boven är betong som består av grus och cement och i dag används i nästan alla byggnader. Cement är kalksten och lera som krossats och bränts vid 1 400 grader – en process som släpper ut enorma mängder växthusgaser.

Totalt 1 500 miljoner ton koldioxid varje år, eller cirka åtta procent av mänsklighetens totala utsläpp, orsakas av cementproduktion som därmed i stor utsträckning bidrar till klimatförändringarna. Det är mer än utsläppen från alla kolkraftverk i världen.

När betongen väl är använd kan den i princip bara användas som fyllnad under asfalten när nya vägar anläggs. Då krävs ändå enormt mycket tid och energi för att krossa betongen.

För andra vanliga byggmaterial ser miljöräkenskaperna inte mycket bättre ut. Medan tillverkning av ett ton cement släpper ut cirka 200–400 kilo koldioxid så kan det kosta två–tre ton av gasen att framställa ett ton stål och upp till tre–fyra ton för ett ton isolering av cellplast.

Byggnader är ofta konstruerade för att hålla i 100 år, och för att kunna uppföra ett hus med så lång livslängd snabbt och billigt väljer arkitekter och ingenjörer oftast just de vanliga syntetiska materialen. Nu är nya och mer miljövänliga organiska material dock på väg in i byggbranschen.

Trä lagrar koldioxid

Byggnadsingenjörernas självklara första steg är att blåsa nytt liv i de material som konkurrerades ut av betong – som trä. För det första släpper tillverkning av byggmaterial i trä bara ut minimala mängder koldioxid. Och medan trädet växer i skogen tar det upp koldioxid som inte frigörs förrän virket förbränns eller ruttnar.

En limträbalk på ett ton kostar till exempel 100 kilo koldioxid att framställa, men det har tagit upp hela 1 700 kilo av den klimatskadliga gasen. Som en jämförelse kostar det cirka två–tre ton koldioxid att framställa en stålbalk på ett ton och den tar inte upp något. Därmed är skillnaden på att använda en balk av limträ och motsvarande balk av stål ungefär fyra ton växthusgas.

Samtidigt är trä flexibelt, enkelt att arbeta med och mycket starkt i förhållande till sin vikt; egenskaper som har fått ingenjörer att ersätta betong med trä i moderna byggnader.

Ett exempel är bostadshuset Brock Commons Tallwood House i Vancouver, Kanada. Den 18 våningar höga byggnaden har stål i tak-konstruktionen och betong i grunden samt trapp- och hisschakt, men konstruktionen är huvudsakligen av trä.

Valven är tillverkade av korslaminerat trä, vilket är kraftiga, ihoplimmade balkar. Pelarna mellan våningarna är av limträ som är lättare och starkare än stål, och totalt har valet av trä i stället för betong sparat 2 400 ton koldioxid.

En bonus är att trä ger bra akustik och ett behagligt inomhusklimat eftersom det kan ta upp och avge fukt.

Det var världens högsta hus av trä när det invigdes 2017, men sedan dess har rekordet slagits av 85 meter höga Mjøstornet i norska Brumunddal, där trä också är det primära byggmaterialet.

Svamp i huset

Med höghus som det kanadensiska och det norska har ingenjörer bevisat att trä kan ersätta betong, men fortfarande har husen långt kvar till Jacks bönstjälk. Det kostar fortfarande energi att transportera träd från skogen till staden och stammarna ska fortfarande bearbetas till virke eller plywood så forskare arbetar på att ta nästa steg: De vill få byggmaterial att växa fram på egen hand.

Byggmaterialet är något som de flesta husägare normalt gör allt för att undvika – svamp. Och då inte hatten utan mycelet, svampens ”stammar” och ”rötter”, som normal växer under jorden eller inne i väggen hos den olycklige husägaren.

Mycel består av ett nät av långa trådar som kallas hyfer med en diameter på bara en hundradels millimeter – en tiondel av ett hårstrå – och som tar upp näring från omgivningen.

Vissa svamparter kan ha ett enormt mycel. I Kanada har biologer hittat ett över tre kilometer stort mycel.

Processen för att använda mycel som byggmaterial inleds med bara en liten bit hyfer. Första steget är att få det att växa. Det kan till exempel ske genom att man matar det med biologiskt avfall från lantbruk eller livsmedelsproduktion, som mycelet tar upp näring från.

När rotnätet av hyfer har växt till önskad form och storlek hettas det upp. Därmed torkar svampen ut och dör på samma sätt som ett trä dör när det fälls, och precis som virke ska svampmaterialet också behandlas för att hålla.

Ett färdigt block av mycel är lätt – det väger en femtiondedel så mycket som motsvarande betongblock – det är enormt starkt och är värmeisolerande eftersom det innehåller mycket luft per kubikmeter. Det kan därför användas både för bärkonstruktionen och som isolering.

Mycel används redan industriellt i tillverkning av emballage där det kan ersätta papp, skumgummi och spånplattor. Det stötdämpande materialet kan anpassas exakt efter till exempel en vinflaska, och när varan nått fram till mottagaren kan emballaget kastas i komposthögen.

Innan vi ser mycel spira på några byggplatser står ingenjörerna fortfarande inför en del utmaningar. Det döda mycelet har till exempel en tendens att ta upp fukt och bli mjukt så kemister försöker utveckla nya ytbehandlingar. Det är också osäkert om materialets egenskaper förändras efter hand eller om det kan förväntas förbli i princip oförändrat i 100 år.

I gengäld vet forskarna med säkerhet att materialet är betydligt mer miljövänligt än hus av betong och isolering av mineralull eftersom det nästan inte blir några koldioxidutsläpp
i tillverkningen, och byggmaterial av mycel är – liksom vinflaskans emballage – fullständigt biologiskt nedbrytbara.

Hus ska växa på Mars

Det kommer sannolikt bara att ta några år innan mycel blir tillgängligt som ett byggmaterial eftersom svampmaterial lämpar sig perfekt för att lösa behovet av mer miljövänligt byggande.

DARPA, det amerikanska försvarets forskningsenhet, utvecklar självläkande strukturer av mycel. Samtidigt har det statliga amerikanska National Science Foundation pekat ut levande material som ett av fyra viktiga fokusområden för vetenskapen under kommande år.

Living Building Challenge är det vanligaste certifikatet för byggnaders användning av hållbara, levande och återanvändbara material.

Antalet byggnader som deltar har gått från cirka 50 stycken år 2010 till över 500 stycken år 2019, och massor av företag – som den svenska byggjätten Skanska och it-giganten Google – stöder projektet. För de företag som först lanserar konkurrenskraftigt svampmaterial väntar alltså en växande marknad.

De första produkter som vi kommer att se i nya hus blir miljövänlig isolering som kan ersätta lösull. Trots att byggbranschen är konservativ kan murstenar av mycel om mellan tio och 15 år vara lika vanliga som tegelstenar och betong är i dag.

Någon gång i framtiden kan biologiska byggmaterial mycket väl bli vanligast på jorden – och kanske mer än så. Nasa har fått upp ögonen för att materialet kan användas för baser på månen eller på Mars, och just det ska en grupp forskare på Nasa Ames Research Center förverkliga.

Planen är att astronauter ska ha med sig lite mycel ombord på sin rymdfarkost. När de kommer till en fjärran planet kan mycelet få näring av cyanobakterier som via fotosyntes växer snabbt med hjälp av ljus. På kort tid kan de därmed få fram både byggstenar och möbler på plats i stället för att släpa med sig tung utrustning från jorden.

Medan ingenjörer i hela världen arbetar på ”döda” material skapade av mycel så tar en forskargrupp från bland annat Holland, Danmark och England nästa steg. I december 2019 presenterade de en vision om hur framtidens städer inte bara kan bestå av statiska svampstenar utan utgöras av material som alltid växer, förändras, underhåller sig självt och anpassar sig efter de boendes behov.

Mycel kan lösa en lång rad uppgifter eftersom det kan vara stelt, flexibelt, mjukt, hårt, elektriskt ledande eller isolerande efter behov. Om en byggnad skadas kan den reparera sig själv och tillbyggnader görs genom aktivering av mycelet som växer vidare.

Enligt forskarna kan svampmaterial också användas för tekniska installationer som till exempel självreparerande vattenförsörjning, vilket skulle förpassa läckor från otäta vattenrör till historien.

En levande stad av svampar skulle kunna förhindra utsläpp av miljontals ton koldioxid. Snart saknar vi bara en jätte och en guldskatt för att sagan om Jack och bönstjälken skulle kunna bli verklighet.