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Juin 2019 June 2019

MyConnex Lier l'architecture au vivant Binding architecture to life

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A la mĂŠmoire de Michel Serres (1930-2019) In memory of Michel Serres (1930-2019)

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Introduction

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I. Recherche théorique

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1. Éloge du champignon

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2. L’utilisation du mycélium en architecture et en design

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3. Un écomatériau composite

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De la matière intelligente pour un futur durable

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II. Expérimentations

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4. Démarche

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5. Axes de recherches

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6. Anastomose

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7. Conclusion de la phase expérimentale

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La beauté grotesque d’un mycomatériau

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III. Projet

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8. Programme

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9. Réflexion

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10. Pavillon

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L’histoire d’un mycofutur

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Conclusion

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Glossaire

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Bibliographie

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Iconographie

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Remerciements

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Du matériau au pavillon


From material to pavilion

Introduction

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I. Literature Study

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1. Praising the Mushroom

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2. The Use of Mycelium in Architecture and Design

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3. A Bio-based Material

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Intelligent Matter for a Sustainable Future

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II. Experiments

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4. Approach

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5. Research Axes

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6. Anastomosis

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7. Experimental Phase Conclusion

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The Grotesque Beauty of a Mycomaterial

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III. Project

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8. Program

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9. Reflexion

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10. Pavilion

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A Story of a Mycofuture

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Conclusion

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Glossary

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Bibliography

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Iconography

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Acknowledgements

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Introduction

Introduction

En 1990, le philosophe français Michel Serres a publié son livre «Le contrat naturel1» dans lequel il met en garde son lecteur sur l’impact négatif que peut avoir l’Homme sur la nature et la planète. De manière très simple et facilement compréhensible, le philosophe décrit la manière dont nous traitons la nature ainsi que notre attitude à l’égard de la pollution par le biais de certains exemples qui peuvent parfois sembler absurdes. Selon Serres, l’effort que nous faisons pour réduire l’exploitation d’énergies fossiles est comparable à un navire se dirigeant vers des rochers sur lesquels il va inévitablement s’effondrer et au lieu de changer de cap, le navire continuerait de naviguer dans la même direction mais à une vitesse inférieure. Poussant encore son raisonnement plus loin, il prétend que nous sommes des parasites, que nous prenons constamment à notre hôte sans rien lui rendre en retour, que nous tuons lentement la Terre et notre propre espèce en même temps. En réponse à cela, le philosophe propose une solution dans laquelle l’humain pourrait rendre ce qu’il prend, il imagine une relation symbiotique à la place d’une relation parasitaire. Mais pour y parvenir, il nous est nécessaire de totalement repenser notre mode de vie. En effet, au lieu de continuer à avancer de manière linéaire, nous devrions songer à progresser de manière circulaire.

In 1990 French philosopher Michel Serres published his book “The Natural Contract”1 where he warns about the man-made effects upon nature and Earth. In a very simple and understandable way the philosopher explains how we treat nature and our attitude towards pollution through various comparisons to other seemingly absurd situations. Therefore, according to Serres, the efforts to reduce fossil fuels consumption is equivalent to a ship sailing towards rocks upon which it will inevitably crash and instead of changing course, the ship continues sailing in the same direction but at a lower speed. Going even a step further, he argues that we are parasites that constantly take from the host and give nothing in return, slowly killing the Earth and ourselves in the process. Instead, The Natural Contract proposes a new solution, one where man gives back equally, a symbiotic relationship instead of a parasitic one. However, in order to do that we need to completely rethink our way of life. We keep on going linear when in reality we should go circular.

De nos jours, l’architecture a tendance à vouloir se rapprocher d’une démarche durable. Cependant, la plupart des matériaux généralement utilisés ne le sont pas du tout. De la même manière que Serres, Rachel Armstrong, professeure d’architecture expérimentale au département d’architecture, d’urbanisme et de paysage de l’Université de Newcastle, avance que «des paradigmes qualitativement différents en matière de développement humain […] doivent aller au-delà des modes de pratique établis et doivent rechercher […] de nouveaux modèles qui rendraient obsolètes les modèles existants.»2 Un changement radical de la manière dont nous percevons la ma-

Architecture today tends to be sustainable, however most materials used in construction are not sustainable at all. Similar to Serres, Rachel Armstrong, a professor of Experimental Architecture at the Department of Architecture, Planning and Landscape at Newcastle University, suggests that “qualitatively different paradigms for human development must […] go beyond the established modes of practice and seek […] new models that make existing ones obsolete.”2 Indeed, a drastic shift is needed in the way we perceive materiality. The matter that is used in construction today is perceived as static and unchangeable once the building process is complete. But in truth, all matter is anything but static. Atoms and molecules are in constant vibration and, depending on the amplitude of those vibrational movements, they form solid, liquid or gas matter. Nature is changing constantly and yet it still manages to so effortlessly solve the most complex problems. Can we use this to our advantage and merge life with

1 Serres, Michel, The Natural Contract, The University of Michigan Press, 1995, Originally published in French as Le Contrat Naturel by Editions Francois Bourin, 1992. 2 Armstrong Rachel, Vibrant Architecture: Matter as a CoDesigner of Living Structures, De Gruyter, 2015, p.3.

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térialité semble en effet nécessaire. De nos jours, les matériaux utilisés dans la construction sont perçus comme un ensemble figé et immuable. Pourtant la matière est tout sauf statique, les atomes et les molécules sont en constante vibration et en fonction de l’amplitude de ces mouvements vibratoires, ils prennent des formes solides, liquides ou gazeuses. La nature change constamment, malgré cela elle parvient toujours à résoudre avec peu d’efforts les problèmes les plus complexes. Pouvons-nous utiliser cela à notre avantage afin de lier l’architecture au vivant? Le mycélium est un élément issu du vivant qui depuis quelques années suscite un intérêt croissant dans le domaine de l’architecture. Ce matériau constituant du champignon est très accessible en raison de son abondance sur la planète. En effet, la masse totale des espèces issues du règne fongique est presque 200 fois plus élevée que celle de tous les êtres humains. Ce projet vise un double objectif. Premièrement, nous voulons remettre en question l’aspect durable de la matière. Nous considérons que les matériaux biosourcés sont accessibles, peu coûteux et faciles à mettre en oeuvre. Par ailleurs, leur production et leur utilisation nécessitent beaucoup moins d’énergie que les matériaux de construction habituels. Cela donne l’avantage aux matériaux biosourcés de se présenter comme de bonnes alternatives aux problèmes de pollution. Deuxièmement, nous souhaitons concevoir une architecture vivante. Généralement, les matières organiques sont utilisées à l’état inerte car leur aspect vivant est vu comme une contrainte difficile à maîtriser. Mais nous souhaitons exploiter l’état vivant d’un matériau biosourcé comme un potentiel que nous pourrions combiner avec l’état inerte. Notre projet, qui se présentera sous la forme d’une structure expérimentale exposée au festival d’architecture Bellastock, sera une preuve de concept construite utilisant un matériau vivant à base de mycélium.

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Sur la base des recherches existantes, nous souhaitons nous familiariser avec le matériau en effectuant une série de tests dans notre laboratoire. En partant d’une petite échelle, nous examinerons d’abord la production, la croissance, les propriétés physiques et mécaniques du matériau. Nous passerons ensuite à une plus grande échelle avec la recherche formelle et le prototypage. La phase d’expérimentations nous permettra de déterminer une stratégie de

architecture? Mycelium, for example, has risen interest in architecture recently as a promising bio-material. It comes from mushrooms and it is very accessible. In terms of quantity, the overall mass of mushroom species on Earth is about 200 times bigger than the mass of all humans. The idea behind this project is twofold. We aim to show that it is possible to question materiality in terms of sustainability. Sustainable, biosourced and biodegradable materials are cheap, easy to cultivate and easy to access. At the same time, their cultivation and use in the construction process requires significantly less energy and resources than the production of more classical materials which gives them potential as good alternatives on the condition they possess other properties needed for construction. Additionally, and more importantly, this project endeavors to create living architecture. Normally, organic materials are used in their inert state because their living qualities are regarded as a problem that is hard to control. On the other hand, we would like to use this living potential and combine it with the inert. Our project manifests in the form of an experimental structure, a proof of concept constructed for the architectural festival Bellastock, that uses a mycelium based composite material and takes advantage of both its inert and living states to create architecture that is both organic and alive. Based on existing research, we first want to familiarize ourselves with the material by conducting a series of tests in our lab. Starting from a small scale we look at material production, growth, physical and mechanical properties; we then move to a bigger scale with formal research and prototyping. The experimental phase helps us determine the best strategy for construction informed by the material. As such this project combines architecture and biology and can be regarded as an interdisciplinary experimental approach that focuses on the control and manipulation of a living material as it is being intertwined with its inert counterpart. Instead of building we imagine growing; instead of demolition we think of decomposition; instead of a final object we see an evolving object as part of the natural contract.


construction adaptée aux mycomatériaux. Ainsi ce projet combinant architecture et biologie peut être considéré comme une approche expérimentale interdisciplinaire. Au lieu d’une construction, nous imaginons une croissance. A défaut de la démolition, nous songeons à la décomposition. A la place d’un objet fini, nous croyons en un objet en constante évolution participant au « contrat naturel ».

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I RECHERCHE THEORIQUE

«L’architecture n’est pas une construction artificielle, mais, par l’intégration de tout un monde naturel, elle bouge, elle agit, elle croît et elle est, en elle-même une écologie» Marco Cruz, Renaissance Sauvage

«Architecture is not an artificial construction; instead, by the integration of a whole natural world, it moves, it acts, it grows and it is, in itself an ecology» Marco Cruz, Renaissance Sauvage

«Rien n’est permanent sauf le changement.» Héraclite, Fragments

«There is nothing permanent except change.» Heraclitus, Fragments

I LITERATURE STUDY 12 14


1. Éloge du champignon

1. Praising the Mushroom

Archées 7 Gt C

Virus 0,2 Gt C

Les champignons font souvent l’objet d’un sentiment de dégoût injustifié, c’est ce que le mycologue Paul Stamets nomme la mycophobie3. Cette peur irrationnelle est certainement due au fait que l’espèce est mal connue. Pourtant les mycètes semblent posséder de nombreuses richesses qui mériteraient d’être davantage exploitées. Ce que l’on nomme couramment « champignon » n’est en fait que l’appareil reproducteur de l’organisme, appelé sporophore. Cet organe aérien ne représente pourtant qu’une infime partie de la complexité de cette espèce vivante. En effet, les champignons abritent dans le sol un vaste réseau qui constitue leur appareil végétatif, c’est à dire l’organe avec lequel ils se nourrissent. Les hyphes sont de microscopiques filaments invisibles à l’oeil nu. Lorsqu’ils se ramifient, ces hyphes forment une matière visible que l’on nomme mycélium. Les champignons sont essentiellement constitués de mycélium qui peut prendre une forme aérienne ou souterraine. Le tapis myceliaire de certains fongus peut s’avérer être gigantesque. En Oregon, un Armillaria solidipes vieux de 2500 ans a été découvert, il couvre une surface de 9 km², ce qui en fait le plus grand organisme connu vivant sur Terre. Les champignons ont une typologie bien particulière. Ils ne font ni partie des animaux, ni des végétaux mais ils appartiennent à un règne spécifique nommé le règne fongique. Le règne fongique représente 2,2% de la biomasse de notre planète. Avec son poids de 12 Gigatonnes de carbone (Gt C), il est le troisième taxon le plus important derrière celui des plantes (450 Gt C) et des bactéries (70 Gt C). Les fongus sont les premiers organismes à être arrivés sur Terre et semblent aujourd’hui se démarquer comme des êtres vivants essentiels à l’équilibre de notre monde. Tout d’abord, ils permettent la mycorhization qui apporte aux plantes les nutriments nécessaires à leur développement. Ce phénomène de sym-

Mushrooms are often the subject of a feeling of unjustified disgust, or mycophobia,3 as mycologist Paul Stamets calls it. This irrational fear is certainly due to the fact that the organism is poorly known. Yet it seems to have many riches that deserve to be exploited more. What is commonly called “mushroom” is in fact only the being’s reproductive system called the sporophore. This aerial organ represents only a tiny part of this living entity’s complexity. In fact, fungi have a vast network in the soil that constitutes their vegetative system, i.e. the organ with which they feed (Figure 1).

Plantes 450 Gt C

Bactéries 70 Gt C

Protista 4 Gt C

Fungi 12 Gt C

Animaux 2 Gt C

Fig.1: Répartition de la biomasse sur Terre The biomass distribution on Earth

Hyphae are microscopic filaments invisible to the naked eye. When they branch out, these hyphae form a visible material called mycelium. Fungi are essentially made of mycelium that can take an aerial or underground shape. The mycelium mat of some fungi can prove to be gigantic. In Oregon, a 2,500-year-old Armillaria has been discovered, covering an area of 9 ​​ square kilometers, making it the largest known living organism on Earth. Fungi have a very specific typology. They are neither animals nor plants, but belong to a specific kingdom called the fungi kingdom. It represents 2.2% of the biomass of our planet. With its weight of 12 Gigatonnes of carbon (Gt C), it is the third most important taxon behind plants (450 Gt C) and bacteria (70 Gt C). Fungi are the first organisms to have arrived on Earth and today seem to be known as living beings essential to the balance of our world.

Fig.2: Cellules corticales de racine de lin contenant des arbuscules appariés Flax root cortical cells containing paired arbuscules

Firstly, they allow the mycorrhization which brings nutrients to the plants that are necessary for their development. This phenomenon of symbiosis between the roots of trees and fungi is at the origin of ecosystems, it allows plants to feed and communicate with each other. This vast network is comparable to a form of natural internet scientists call the Wood Wide Web. In 1997, Canadian researcher Suzanne Simard was the first

3 Stamets, Paul. Mycelium Running : How mushrooms can help save the world. New York: Ten Speed Press, 2005.

Fig.3: Mycelium 13


biose entre les racines des arbres et les champignons est à l’origine des écosystèmes, il permet aux plantes de se nourrir et de communiquer entre elles. Ce vaste réseau est comparable à une forme d’internet naturel les scientifiques le nomment le Wood Wide Web. En 1997, la chercheuse canadienne Suzanne Simard est la première à avoir mis en exergue ce phénomène de mycorhization4. Fig.4: Manchons mycorhiziens d’amanite gainant un réseau de radicelles Mycorrhizal mantles of amanita gaining a network of rootlets

De plus, en se nourrissant de lignine et de cellulose, le champignon participe à la décomposition de la nécromasse, essentiel au cycle du carbone. Il constitue un maillon indispensable dans la chaîne de régénération de la matière organique.

to highlight this phenomenon of mycorrhiza4. In addition, by feeding on lignin and cellulose, the fungus participates in the decomposition of the necromass, essential to the carbon cycle. It constitutes an indispensable link in the chain of regeneration of organic matter. Finally, by constantly thickening layers of soil with underground filaments, fungi participate in the mechanical stabilization of soils and allow plant and animal species to flourish. Thanks to the diversity of its abilities, fungi, which constitute 50% of all soil micro-organisms5, can be considered as an essential player in soil life.

Enfin, en créant des couches de terres toujours plus épaisses cet ensemble de filaments souterrains participe à la stabilisation mécanique des sols et permet aux espèces de plantes et d’animaux de prospérer. Grâce à la diversité de ses aptitudes, le champignon, qui constitue 50% de l’ensemble des micro-organismes du sol 5, peut être assimilé à un acteur indispensable à la vie des écosystèmes.

Fig.5: Coupe schématique de racines mycorizées Schematic section of mycorrhizal roots

Fig.6: Mycélium colonisant et décomposant du bois mort Mycelium colonizing and decomposing dead wood 14

4 Suzanne Simard, David A Perry, Melanie D. Jones, David D. Myrold, Net transfer of C between ectomycorrhizal tree species in the field, in Nature, no 6642, 1997, 5 Després, Jean, L’univers des champignons, Les presses de l’université de Montréal, 2012,


Chapeau Hyménium Anneau Stipe Volve

Mycélium aérien

Mycélium souterrain

Fig.7: Schéma de l’anatomie des champignons Schema of fungi anatomy

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Fig.8 Mycelium chair - Erik.Klarenbeek - 2013

Fig.9: MOGU-Home - Mogu

Fig.10: Mycoflex - Ecovative

2. L’utilisation du mycélium en architecture et en design

2. The Use of Mycelium in Architecture and Design

L’utilisation du mycélium comme matériau de construction est relativement récente. La recherche sur ce matériau biosourcé semble donc laisser une place à de nombreuses niches n’ayant pas encore été explorées.

The use of mycelium as a building material is relatively recent. The research on this biomaterial seems to leave room for many niches that have not yet been explored.

Dans le domaine du design, les premiers travaux sur le mycélium ont été réalisés par Elden Bayer et Gavin McIntyre en 2007 avec la création de leur entreprise Ecovative. Cette organisation se définit comme un groupe d’ingénieurs, biologistes, artistes et designers se focalisant sur le développement de ce nouveau matériau. Dans le domaine de l’architecture, c’est Philip Ross qui est à l’origine de l’utilisation de cet écomatériau qu’il développe sous la forme de briques de mycélium en 2009. En créant son entreprise Mycoworks, le designer californien invente le principe de Mycotecture, l’union entre l’architecture et le mycélium. En 2010, le designer Maurizio Montalti crée l’entreprise Officina Corpuscoli, puis co-fonde avec Stefano Babbini l’entreprise Mogu. Ces entreprises évoluant dans le domaine du design et de l’architecture ont pour but de développer l’utilisation des organismes vivants et en particulier celle des champignons. Ces premiers pas ont ouvert la porte a de nombreux architectes et designers dans l’utilisation du mycélium comme matériau de construction. Dans l’ensemble des travaux menés, il est intéressant de remarquer l’utilisation de l’organisme dans 3 états : Actif, passif et inerte.

Fig.11: Clémence Germain - Ecovative - 2018

Fig.12: Melissa Kumpmann - Ecovative - 2018

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En 2014, David Benjamin expose dans l’espace PS1 du MoMA à New York, la Hyfi Tower. Haute de 12 mètres, cette tour constituée de trois gros cylindres formés par de nombreuses briques de mycélium inerte est la première structure à grande échelle réalisée à partir de champignons. En 2017, à l’occasion de la biennale d’architecture de Séoul, Dirk Hebel et Philippe Block conçoivent le Mycotree, une structure arborescente autoportante et comprimée constituée de blocs de mycélium dans un état passif. Ces éléments sont liés entre eux par des plateaux en bambou et comprimés par des tiges métalliques mais c’est le mycélium qui supporte l’ensemble des charges.

In the field of design, the first work with mycelium was done by Elden Bayer and Gavin McIntyre in 2007 with the creation of their company Ecovative. This organization is defining itself as a group of engineers, biologists, artists and designers focusing on the development of this new material. In the field of architecture, it is Philip Ross who initiated the use of this biomaterial which he developed in the form of mycelium bricks in 2009. By creating his company Mycoworks, the Californian designer invents the principle of Mycotecture, the union between architecture and mycelium. In 2010, the designer Maurizio Montalti created the company Officina Corpuscoli, then, with Stefano Babbini, co-founded the company Mogu. These companies operating in the field of design and architecture aim to develop the use of living organisms and in particular mushrooms. These first steps have opened the door for many architects and designers in their use of mycelium as a construction or manufacturing material. In all the studies carried out, it is interesting to note the use of this living organism in three states: active, passive and inert. In 2014, David Benjamin exhibited the Hyfi Tower in the PS1 space of MoMA in New York. 12 meters high, this tower consists of three large cylinders formed by numerous bricks of inert mycelium is the first large-scale structure made from mushrooms. In 2017, at the Seoul Architecture Biennale, Dirk Hebel and Philippe Block design the Mycotree, a self-supporting and compressed tree structure made up of blocks of mycelium in a passive state. These elements are linked together with bamboo and compressed by metal rods, but it is the mycelium that supports all the loads. In 2019, David Benjamin and The Living had the opportunity to design a structure made of blocks of active mycelium for the exhibition La Fabrique du Vivant at the Pompidou Center in Paris. During assembly, the cylindrical modules were ar-


En 2019, à l’occasion de l’exposition La Fabrique du vivant au centre Pompidou, David Benjamin a eu l’opportunité de concevoir The Living, une structure faite de blocs de mycélium vivants et actifs. Lors du montage, les modules cylindriques ont été disposés aléatoirement dans une forme en bois vide. Puis, après quelques jours, le volume en bois a pu être retiré grâce aux liens entre les modules développés par le caractère vivant du mycélium. Certaines pièces ont ensuite été retirées afin d’obtenir une arche posée sur deux socles. Cette arche a malheureusement du être extraite prématurément de l’exposition car, à cause de la formation de moisissures, elle menaçait de s’écrouler.

ranged randomly in an empty wooden form. The wooden volume was eventually removed thanks to the mycelium bonds between the modules. Some pieces of mycelium were then removed to obtain an arch on two pedestals. Unfortunately, it was extracted prematurely from the exhibition because it threatened to collapse due to the formation of mold. Fig.17: Mycotectural Alpha - Philip Ross - 2009

Fig.18: Fungal Corner - Philip Ross - 2009

ETATS

Fig.14: Hyfi Tower - David Benjamin - 2014

VIVANT

INERTE

Fig.15: Mycotree - Dirk Hebel & Philippe Block - 2017

ACTIF

Fig.19: Grown Structures - Aleksi Vesaluoma 2017

Fig.20: Shell Pavillon - BEETLES 3.3 & Yassin Areddia Designs - 2017

PASSIF

Fig.13: Les 3 états du mycélium

Fig.16: The Living - David Benjamin - 2019

Fig.21: The circular garden - Carlo Ratti associati - 2019 17


Liant

Substrat

3. Un écomatériau composite

3. A Bio-based Composite

L’obtention d’un matériau à base de champignons nécessite l’utilisation de deux entités. Un mycomatériau se compose en effet de mycélium et de matière organique d’origine végétale. Les propriétés de chacun de ces deux matériaux se complètent.

Obtaining a mushroom-based material requires the use of two entities. A mycomaterial is composed in fact of mycelium and organic matter of plant origin. The properties of each of these two materials complement each other.

La matière végétale, constituée de cellulose et de lignine, offre une nourriture au mycélium lui permettant de se développer. Elle est le substrat. Le mycélium, grâce à son réseau filamenteux, permet quant à lui d’unir les morceaux de matière végétale entre eux et ainsi de former un matériau dense et compact. Il est le liant. Mycomatériau

Le substrat et le liant interagissent ainsi de manière complémentaire, ce rapport d’interdépendance entre les deux éléments fait du mycomatériau un matériau composite. Le mycomatériau détient la grande qualité d’être entièrement biosourcé. Contrairement à de nombreux autres matériaux de construction, il est ainsi entièrement issu de ressources naturelles renouvelables. La facilité dans la production des deux composants favorise la mise en place d’un circuit court dans la fabrication du mycomatériau. Ce matériau organique s’avère être relativement facile à fabriquer et à mettre en œuvre sans nécessiter d’usage industriel. Il offre aux bâtiments de nombreux avantages, il agit comme un excellent isolant phonique et thermique. En outre, le mycomatériau possède la capacité de croître de manière autonome, son état est voué à se modifier. Son objectif n’est pas d’être figé dans le temps. C’est un matériau éphémère, il vit, se développe et meurt. Cette approche s’oppose à celle adoptée par les méthodes de construction globalisées. Pourtant ce changement d’état prononcé pourrait être exploité comme un atout dans la construction. A la fin de la vie du bâtiment, l’ensemble de sa matière organique se désagrège naturellement et retourne dans les sols.

Fig.22: Complémentarité des mycomatériaux

Complementarity of mycomaterials 18

L’ensemble des étapes de ce cycle vertueux permet d’envisager le matériau depuis sa production jusqu’à sa décomposition et fait du mycomatériau un matériau écologique.

The plant material, consisting of cellulose and lignin, provides food for the mycelium to grow. This is the substrate. Mycelium is able to unite the pieces of vegetable matter between them thanks to its filamentous network and in doing so forms a dense and compact material. This is the binder. The substrate and the binder hence interact in a complementary manner, this interdependence between the two elements makes the mycomaterial a fully bio-based composite material. Unlike many other building materials, it is entirely derived from renewable natural resources. The facility in production of both components promotes the establishment of a short circuit in the manufacturing of mycomaterials. They prove to be relatively easy to produce and are implemented with no additional industrial use, while also acting as excellent sound and heat insulation. In addition, the mycomaterial has the ability to grow autonomously, its state is bound to change. The goal is not to have a material that is frozen in time. It is ephemeral; it lives, grows and dies. This approach is opposed to that adopted in the world of construction globally. Yet this pronounced change of state could be exploited as an asset in construction. At the end of the building’s life, all of its organic matter breaks down naturally and returns to the soil. The mycomaterial is effectively an ecological material as it passes through all the stages of this virtuous cycle allowing us to envision each step from the moment of its production until its final decomposition.


Fig.23: Le cycle vertueux des mycomatĂŠriaux The virtuous cycle of mycomaterials

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Il y a quelque chose de merveilleux dans la notion selon laquelle un matĂŠriau peut avoir son propre esprit et parfois produire des rĂŠactions aussi inattendues que fascinantes There is something marvelous in the notion that a material can have a mind of its own and at times produce creations that are as unexpected as they are fascinating

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De la matiere intelligente pour un futur durable

Intelligent Matter for a Sustainable Future

Les nombreuses avancées technologiques dont nous avons été témoins au cours des deux dernières décennies ont donné naissance à de nouvelles connaissances et par conséquent à de nouvelles disciplines. Au cours de l’histoire, la nature de la connaissance a été étudiée par la branche de la philosophie. Cette forme d’étude est connue sous le nom d’épistémologie. «Il est devenu nécessaire de constituer des critères de scientificité, élaborés en termes d’opposition entre le vrai et le faux, afin de mettre en place un» tri «des méthodes et disciplines en cours de constitution.»6 Cependant, l’épistémologie classique ne peut pas à elle seule expliquer toutes les découvertes récentes dans les divers domaines scientifiques, car ces critères «ne peuvent plus être considérés comme des critères universels de la science»7. Ainsi, Anne-Francoise Schmid appelle à une épistémologie générique qui permettrait de considérer correctement ces nouvelles disciplines. Comme l’explique Schmid, l’épistémologie générique «ne considère pas la science comme une simple machine à créer des preuves et des vérifications, mais comme un créateur d’objets8». Cet objet nouvellement construit s’appelle un objet d’intégration et sa construction repose sur une collaboration entre les disciplines de différents domaines. Semblable à l’idée de Varenne d’un objet simulé pluriformalisé ayant une «épaisseur9», l’objet intégratif est également formé «par la superposition de fragments de différents corps de connaissances, et sa cohérence doit à l’intention individuelle ou collective ou à la« projection »de chercheurs et à l’identité de cette intention avec le réel10. » Il semble tout naturel d’appliquer cette même logique lors de la création d’une matière intelligente. Une seule discipline ne peut à elle seule rendre compte de toutes les fonctionnalités nécessaires pour créer un tel sujet. Créer une matière intelligente revient donc à résoudre un casse-tête, à rassembler de

The numerous technological advances that we were able to witness in the last couple of decades have given birth to new knowledge and consequently new disciplines. The nature of knowledge has historically been studied by the branch of philosophy known as epistemology. “It became necessary to constitute criteria of scientificity, elaborated in terms of the opposition between the true and the false, so as to operate a ‘triage’ of the methods and disciplines that were being constituted.”6However, classical epistemology alone can’t explain all the recent discoveries in various scientific fields as these criteria “can no longer be admitted as universal criteria of science.”7Hence Anne Francoise Schmid calls for a generic epistemology that would allow these new disciplines to be properly regarded. As Schmid explains, generic epistemology “does not consider science merely as a machine that creates proofs and verifications, but as a creator of objects.”8This newly constructed object is called an “integrative object” and its construction relies on a collaboration of multiple disciplines from different fields. Similar to Varenne’s idea of a pluriformalized simulated object that has “thickness”9, the integrative object is also formed “by the superposition of fragments of different bodies of knowledge, and its coherence owes to the individual or collective ‘intention’ or ‘projection’ of researchers and to the identity of this intention with the real.”10 It seems only natural to apply this same logic when creating intelligent matter. One discipline alone cannot account for all the features needed to create such matter. The creation of intelligent matter is therefore like solving a puzzle, getting many fragments from different disciplines and piecing them together in order to create something new. The essence of Intelligent matter must be heterogeneous; it cannot be anything else.

6 Schmid, Anne-Françoise, Hatchuel, Armand, “On Generic Epistemology” in Angelaki: Journal of the Theoretical Humanities, September 2014, p.133. 7 Ibid. p. 133. 8 Ibid. p. 134. 9 Brayer Marie-Ange, Migayrou Frédéric, Naturaliser l’Architecture, Orléans, HYX, 2013, p. 101. 10 Op.cit.. f.note 6, p.135.

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nombreux fragments de disciplines différentes et à les assembler pour créer quelque chose de nouveau. L’essence de la matière intelligente doit être hétérogène, elle ne peut être autre chose. Le philosophe Manuel DeLanda a déclaré qu‘«un important progrès conceptuel en direction d’une matérialité active consiste à caractériser les systèmes matériels non seulement par leurs propriétés, mais aussi par leurs capacités.11» Comme l’explique DeLanda, il existe une différence philosophique entre propriété et capacité. Les propriétés sont toujours réelles, ce qui n’est pas le cas des capacités. Ceci est illustré avec l’exemple du couteau. Sa propriété est qu’il est tranchant, alors que sa capacité est de couper, de tuer un animal ou d’assassiner un être humain. La capacité du couteau n’est pas réelle si le couteau n’est pas utilisé. Deleuze, cité par DeLanda, parle également de cette condition matérielle : «Le virtuel ne s’oppose pas au réel, mais seulement à l’actuel. Le virtuel possède une pleine réalité, en tant que virtuel. [...] Le virtuel doit même être défini comme une stricte partie de l’objet réel, comme si l’objet avait une de ses parties dans le virtuel, et y plongerait comme dans une dimension objective. [...] La réalité du virtuel consiste dans les éléments et rapports différentiels, et dans les points singuliers qui leur correspondent.»12 La différence entre la matière intelligente et la matière normale provient de sa variabilité, caractérisée non pas par des propriétés, mais par des capacités. Alors que les propriétés sont toujours réelles, les capacités sont relationnelles, c’est-à-dire que ce qui affecte doit être associé à ce qui est affecté. La variabilité est «classée en fonction de la taille et de l’espace des capacités»13. Le passage du virtuel au réel est provoqué par la catalyse, processus dans lequel une chose déclenche une autre, créant par conséquent un effet. Ce déclencheur est appelé catalyseur et il est indispensable au fonctionnement de la matière intelligente. Il est toutefois important de noter que le catalyseur lui-même ne fait qu ‘«accélérer ou ralentir une réaction […] qui intervient dans la réalité, mais elle ne modifie pas sa nature»14.

The philosopher Manuel DeLanda states that “an important conceptual move in the direction of an active materiality is the characterization of material systems not just by their properties, but also by their capacities.”11 As DeLanda explains, there is a philosophical difference between property and capacity. Properties are always actual, whereas capacities are not. This is illustrated on an example of a knife. Its property is that it is sharp, while its capacity is to either cut, kill an animal or murder a human being. The knife’s capacity is not actual if the knife is not in use. This condition is called ‘virtual.’ Deleuze, quoted by DeLanda, also speaks about this material condition: “The virtual is not opposed to the real but to the actual. The virtual is fully real in so far as it is virtual…Indeed, the virtual must be defined as strictly a part of the real object-as though the object had one part of itself in the virtual into which it plunged as though into an objective dimension…The reality of the virtual consists of the differential elements and relations along with the singular points which correspond to them.”12 The differentiation of intelligent matter in relation to normal matter comes from its variability, which is characterized not by properties but by capacities. While properties are always actual, capacities are relational, i.e. that which affects must be coupled with that which is being affected. Variability is “classified by the size and the space of capabilities.”13The movement from virtual to actual is caused by catalysis, a process where one thing triggers the other, consequently creating an effect. This trigger is called a catalyst and it is indispensable for the functioning of intelligent matter. It is, however, important to note that the catalyst itself only “accelerates or decelerates a (…) reaction that intervenes in reality, but it itself does not change.”14 Another important aspect of intelligent matter is evolvability. As DeLanda points out, “humans can add variability but not evolvability.”15 Let us imagine a living material. As such it intrinsically possesses the capacity to evolve. Now let us introduce technology to the equation. By tinkering with the material’s properties we add a sufficient

11 DeLanda, Manuel, “The New Materiality” in Architectural Design: Material Synthesis: Fusing the Physical and the Com-

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putational, Wiley, September/October 2015, p.17. 12 Gilles Deleuze, Difference and Repetition, Columbia University Press (New York), 1994, p.208-9. 13 DeLanda, Manuel, Material Evolvability and Variability, in Spuybroek(Lars), editor.-The Architecture of Variation (London,Thames & Hudson,2009) p12, p.10-17. 14 Ibid. p.14. 15 Ibid. p.16.


Un autre aspect important de la matière intelligente est l’évolutivité. Comme le souligne DeLanda, «les humains peuvent ajouter de la variabilité mais pas de l’évolutivité»15. Imaginons un matériau vivant. En tant que tel, il possède la capacité d’évoluer. Introduisons maintenant la technologie dans l’équation. En bricolant les propriétés du matériau, nous ajoutons une quantité suffisante de variabilité tout en permettant à l’évolutivité de se produire de manière plus ou moins contrôlée. Étant donné que nous parlons de matériaux vivants capables de croître et de vivre au moins à une étape du processus de production, le paramètre de contrôle n’est pas constant ni parfaitement régulé, ce qui donne au matériau un certain degré de liberté et ajoute une certaine valeur au résultat global. Bien sûr, le contrôle peut aussi être absolu, cela dépend de l’objectif, mais laisser certaines choses dans un état de semi-liberté est peut-être l’un des grands avantages de travailler avec de la matière vivante. Il y a quelque chose de merveilleux dans la notion selon laquelle un matériau peut avoir son propre esprit et parfois produire des réactions aussi inattendues que fascinantes.

amount of variability while at the same time allowing for evolvability to take place in a more or less controlled fashion. Since we are talking about living materials that have the ability to grow and live at least in one stage of the production process the parameter of control is not constant and always equally regulated, giving the material a certain degree of freedom that adds value to the overall result. Of course, control can also be absolute depending on the final goal but leaving some things in a state of semi freedom is perhaps one of the great beauties of working with living matter. There is something marvelous in the notion that a material can have a mind of its own and at times produce creations that are as unexpected as they are fascinating.

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II

EXPERIMENTATIONS

«Une question esthétique ressort de ces processus. Les notions de monstruosité, de grotesques, de laideur,de dégoût, largement culturelles, se retrouvent mises en jeu : que ressentons nous face à l’idée d’une brique faite par des champignons? Comment réagissons-nous à l’idée d’abandonner une part du contrôle de la forme à une interaction avec le vivant?»

«Nature tends to build upon its successes. The mycelial archetype can be seen throughout the universe: in the patterns of hurricanes, dark matter, and the Internet. […] Biological systems are influenced by the laws of physics, and it may be that mycelium exploits the natural momentum of matter, just like salmon take advantage of the tides. The architecture of mycelium resembles patterns predicted in string theory, and astrophysicists theorize that the most energy-conserving forms in the universe will be organized as threads of matterenergy. The arrangement of these strings resembles the architecture of mycelium.»

Guillaume Logé, Renaissance Sauvage

«La nature a tendance à s’appuyer sur ses réussites. Le motif mycélien peut être reconnu dans tout l’univers: dans la configuration des ouragans, de la matière noire ou d’Internet. […] Les lois de la physique influencent les systèmes biologiques. Il se peut que le mycélium exploite le dynamisme naturel de la matière, de la même manière que le saumon utilise les marées. L’architecture en mycélium est semblable aux schémas prédits par la théorie des cordes. Les astrophysiciens ont théorisé que les formes les plus économes en énergie dans l’univers sont organisées par les amas de matière énergétique et la disposition de ces amas est semblable à l’architecture en mycélium.» Paul Stamets, Mycelium Running

Paul Stamets, Mycelium Running

«An aesthetic issue emerges from these processes. The largely cultural notions of monstrosity, grotesque, ugliness, disgust are put into play: how do we feel about the idea of ​​a brick made by mushrooms? How do we react to the idea of ​​giving up part of formal control in an interaction with the living?» Guillaume Logé, Renaissance Sauvage

II 24 26

EXPERIMENTS


4. Démarche

4. Approach

Grâce à nos recherches personnelles, nous avons pu connaître certaines des caractéristiques du mycomatériau ainsi que les conditions optimales à sa fabrication. Toutefois l’utilisation du mycélium comme matériau de construction est encore récente. Nous avons ainsi souhaité effectuer nos propres expérimentations dans le but nous familiariser au mieux avec le mycomatériau et d’en comprendre les particularités.

As a result of the research we conducted, we were able to identify some of the characteristics of the mycomaterial as well as the optimal conditions for its manufacture. However, the use of mycelium as a building material is still recent. We therefore wished to carry out our own experiments in order to familiarize ourselves better with the mycomaterial and to understand its peculiarities.

A travers ces expériences, nous avons tenté d’appréhender 5 aspects du matériau et de sa fabrication : la production de mycélium, la composition du mycomatériau, son développement, son moule et sa résistance.

Through these experiments, we have tried to understand 5 aspects of the material and its manufacture: mycelium production, mycomaterial composition, its development, best molding techniques and material resistance.

En tentant de produire notre propre mycélium, nous chercherons à comprendre les mécanismes reproductifs des mycètes dans le but d’imaginer une conception totalement autonome d’un mycomatériau.

As we attempt to produce our own mycelium, we want to understand the reproductive mechanisms of fungi in order to imagine a completely autonomous conception of a mycomaterial.

Le travail sur la composition nous permettra de connaître la nature et la proportion idéale des composants de notre matériau afin de maîtriser sa fabrication. En étudiant le développement du mycélium dans son substrat, nous souhaitons contrôler au maximum les conditions environnementales nécessaires à la croissance de l’organisme vivant. L’ensemble de ces conditions est appelé mycosphère. A travers les tests réalisés sur les moules, notre objectif sera de déterminer les caractéristiques essentielles et le matériau idéal du contenant d’un mycomatériau en développement. Enfin nous avons souhaité tester la résistance de notre matériau afin d’appréhender ses réactions à la confrontation de scénarios constructifs.

The work on the composition helps us evaluate the nature and the ideal component proportions of our material in order to control its manufacture. By studying the development of mycelium in its substrate, we wish to control the mycosphere, all the environmental conditions necessary for the growth of the living organism, as much as possible. Through mold testing, our goal is to determine the essential characteristics and the ideal material for the container of a developing mycomaterial. Finally, we wanted to test the resistance of our material in order to understand its reactions when confronted with constructive scenarios.

Fig.25: Expériences Experiments 25


À partir d’un seul morceau de champignon, il est possible de produire une quantité infinie de mycélium

From a single mushroom piece it is possible to produce an infinite amount of mycelium

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5. Axes de recherches

5. Research Axes

Production de mycélium

Mycelium production

Lorsque l’on travaille avec un mycomatériau, il est impératif de comprendre la manière dont il est produit. La connaissance du processus de production est essentielle non seulement car il est important de suivre des protocoles sanitaires stricts pour obtenir un mycélium sain et résistant, mais également parce qu’elle ouvre des possibilités d’autosuffisance dans la fabrication.

When working with a mycomaterial it is imperative to understand how it is produced. The understanding of the production process is essential not only because it is important to follow strict sanitary protocols in order to have valid and functioning mycelium but also because it opens the possibilities of self-sufficiency in manufacturing.

En fait, le mycélium, à son stade précoce, est très vulnérable et propice aux contaminations de micro-organismes luttant pour leur survie. Cette contamination peut être à l’origine de bactéries ou de certains champignons compétitifs tels que les moisissures. C’est une des raisons pour lesquelles les gants et les masques sont nécessaires pour travailler avec le mycélium, puisque notre simple souffle pourrait contaminer une culture en croissance. Néanmoins, à mesure que le mycélium se développe, il devient plus résistant aux infections et, dans de nombreux cas, il est capable de lutter contre d’autres organismes. La contamination est assez facile à détecter car le mycélium vivant est toujours blanc. Toute autre couleur apparaissant dans la culture est un signe de contamination qu’il faut traiter rapidement afin d’éviter sa propagation vers d’autres échantillons sains.

In fact, mycelium at its early stage is very vulnerable and as such subjective to various contaminations either from microbes or other fungal species such as mold that all fight for survival on a microscopic level. This is one of the reasons gloves and masks are required when working with developing mycelium as even our breath can potentially contaminate the growing culture. Nevertheless, as mycelium grows it also becomes more resistant to infections and in many cases it is able to fight off other organisms. Contamination is fairly easy to spot since mycelium is always white and any other colors appearing in the culture are a sign of contamination that has to be dealt with quickly for it not to spread to other healthy samples. In nature mushrooms reproduce either sexually or asexually. During sexual reproduction, the hy-

Fig.27: Cycle des basidiomycètes Basidiomycetes cycle

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Fig.28: Spores de champignon, Vue microscopique Microscopic image of mushrooms Spores

Fig.29: Empreinte de spores Spore imprint

Dans la nature, les champignons se reproduisent sexuellement et asexuellement. Lors de la reproduction sexuée, il faut que les hyphes d’un mycélium primaire (+) fusionnent avec les hyphes d’un mycélium primaire (-) afin de former un mycélium secondaire destiné à émettre un sporophore, communément appelé champignon. La reproduction asexuée se produit soit par l’émission de spores par un mycélium primaire possédant le même matériel génétique, soit par la fragmentation mycélienne, également appelée bourgeonnement. Dans le processus de bourgeonnement, le mycélium se sépare en plusieurs morceaux, chacun de ces morceaux se développe ensuite en un réseau mycélaire. Bien que la reproduction sexuée soit un sujet propre à la culture de champignons permettant de produire une nouvelle souche, nous nous concentrerons davantage sur la reproduction asexuée en raison du fait que nous souhaitons nous intéresser davantage au mycélium qu’au sporophore. Il y a deux manières de produire du mycélium. La première consiste à l’empreinte de spores. Les spores sont généralement cachées dans les lamelles du chapeau des champignons. Pour effectuer une empreinte de spores, le chapeau doit être déposé, lamelles vers le bas, sur un papier aluminium le temps d’une nuit. Après 12 heures, les spores se seront déposés sur le papier et il sera possible de les utiliser pour produire son propre mycélium. Comme les champignons se développent dans un environnement chaud, humide et stérile, les spores collectées sont placées dans une boîte de Pétri contenant une solution gélatineuse d’agar-agar où elles pourront se développer. La deuxième manière est encore plus simple, elle se fait par le bourgeonnement qui consiste au phénomène d’implantation d’une excroissance du mycélium primaire vers une culture mère. Comme le mycélium est l’élément constituant du champignon, toute cellule de l’organisme a la possibilité de former des hyphes. Nous pouvons donc prendre un petit morceau de champignon afin de le placer directement dans une boîte de Petri contenant de l’agar-agar. A ce stade de développement, les deux méthodes permettent une évolution identique.

Fig.30: Fragment de sporophore se développant sur agar-agar 28

Sporophore fragment growing on agaragar

Après plusieurs jours dans un environnement stérile et isolé, il est possible d’observer la culture de mycélium se développer dans la boîte de Petri. Cet élément porte le nom de culture mère, il peut être utilisé pour une production illimitée de mycélium grâce à la technique du clo-

phae of two different mating types (+, -) fuse before forming a new fruiting body, commonly referred to as the mushroom. Asexual reproduction occurs either through spores or mycelial fragmentation, also called budding. In the budding process fungal mycelium separates into pieces and each component grows into a separate mycelium. While sexual reproduction is more a topic for mushroom cultivation with the goal of producing new strain, we will be focusing more on the asexual reproduction as we are primarily interested in mycelium and not the fruit. There are two ways of mycelium production; the first is through spore imprints. Spores are normally hidden in the cap of the mushroom and they are microscopic. In order to obtain a spore imprint, the cap should be left on a paper over night with the bottom part of the cap posed on the paper. By the morning the spores will have fallen on the paper and it is possible to use them to create mycelium. Because mushrooms thrive in humid and warm environments the spores gathered are placed in a petri dish with a gelatinous solution of agar agar where they are left to grow. The second way is even simpler. Budding is the process of separation of an outgrowth of the parent into a new cell. Since mycelium is the constituent part of the mushroom, any cell in the organism can bud. It is possible to take a small piece of the mushroom and place it directly in a petri dish also containing agar agar. At this stage both options develop in the same way. After several days in an isolated sterile environment, it is possible to observe the mycelium culture growing inside the petri dish. This is called mother culture and it can be used for an unlimited production of mycelium through cloning. At this time cloning can also be done in different ways. Pieces of mycelium can be cut out and put into new petri dishes containing agar agar and this process can be repeated indefinitely with each new culture being an identical clone of the mother culture. Otherwise, the mother culture can be used directly on organic matter through inoculation, a process where the mycelium is introduced into a culture medium. Most commonly various grains are used for inoculation, however it can also be done on cardboard. When inoculating grains, it is again important to sterilize them in boiling water before adding mycelium. The obtained grains containing mycelium are called spawn. The spawn can then be mixed with new grains and the inoculation


nage. Ce clonage peut s’effectuer de différentes manières. Des morceaux de mycélium peuvent être sectionnés puis placés dans de nouvelles boîtes de Pétri contenant de l’agar-agar. Ce processus peut être répété indéfiniment et chaque nouvelle culture constituera un clone génétiquement identique à la culture mère. La culture mère peut également être directement inoculée dans une matière organique, le mycélium sera ainsi introduit dans un milieu de culture. Des graines diverses sont généralement utilisées pour cette étape d’inoculation, mais elle peut aussi être réalisée sur du carton. Lors de l’inoculation des graines, il est important de les stériliser dans de l’eau bouillante avant d’y insérer le mycélium. L’ensemble obtenu par les graines inoculées de mycélium est appelée blanc de semis. Le blanc de semis peut ensuite être mélangé à de nouvelles graines et le processus d’inoculation se poursuit. Le carton humide est un moyen moins coûteux d’obtenir le même résultat. De fines feuilles de carton sont placées dans une boîte et entre chacune de ces feuilles on insère des morceaux de la culture mère, de la même manière que si l’on cuisinait des lasagnes. En quelques jours le mycélium commencera à se développer dans le carton. De cette façon, il est possible d’éviter l’achat de graines bio utilisées pour l’inoculation.

process continues. Wet cardboard is perhaps a cheaper way of obtaining the same result. The cardboard in the form of thin sheets is placed in a box as if one was making lasagna, adding small parts of the mother culture in between the sheets and letting it develop over several days. This way it is possible to avoid buying healthy grains used for inoculation. Once we have obtained the spawn in whichever way it is mixed with organic matter, the substrate, out of which the mycomaterial will ultimately be produced. If all the steps are followed correctly it is theoretically feasible to start with one mushroom and after some time have enough self-produced mycelium to build an entire structure.

Une fois le blanc de semis obtenu, il est mélangé à une nouvelle matière organique qui constituera le substrat du mycomatériau. Si toutes les étapes sont correctement suivies, il est théoriquement possible, à partir d’un seul champignon, d’obtenir suffisamment de mycélium pour construire une structure entière.

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Jour 3 Day 3

Jour 7 Day 7

Jour 14 Day 14

Jour 1 Day 1

Jour 7 Day 7

Jour 14 Day 14

Jour 1 Day 1

Jour 7 Day7

Jour 14 Day 14

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Gauche: Fig.31: Développement de la culture mère sur agar-agar Fig.32: Inoculation de graines de millet par la culture mère Fig.33: Inoculation de carton par les graines de millet inoculées

Droite: Fig.34: Blanc de semis obtenu à partir de graines de millet Fig.35: Blanc de semis obtenu à partir de carton

Left: Mother culture development in agar Inoculation of millet grains by mother culture Inoculation of cardboard by inoculated millet grains

Right: Spawn obtained from millet grains Spawn obtained from cardboard

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PLEUROTUS

SPORE IMPRINT

PROPAGATION OF MOTHER CULTURE IN AGAR

PETRI DISH WITH AGAR + MOTHER CULTURE

∞ MYCELIUM CULTURE

Fig.36: Production de mycélium Mycelium production 32

SPOROPHORE CLONING


AGRICULTURE GRAINS

AGRICULTURE

STEMS

INOCULATION OF GRAINS WITH MYCELIUM CULTURE

INOCULATED GRAINS (SPAWN)

AGRICULTURAL WASTE (SUBSTRATE) + SPAWN

GRAINS + SPAWN

∞ SPAWN

MYCOMATERIAL

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Il existe des substances qui permettent d’accélérer la croissance du mycélium 34 36

There are substances that can increase mycelium growth


Composition

Composition

Au cours de cette phase expérimentale, nous avons utilisé des graines de son inoculées de mycélium de pleurote gris. Nous avons choisi de travailler avec cette espèce de champignon car elle s’avère être particulièrement adaptée à la construction en raison de son rapide développement et de sa capacité à se défendre contre l’invasion d’autres micro-organismes.

During this experimental phase, we used grains inoculated with gray oyster mushroom mycelium. We chose to work with this mushroom species because it turns out to be particularly suitable for construction due to its rapid development and its ability to defend against the invasion of other microorganisms.

Nous nous sommes d’abord questionnés sur la nature de l’additif idéal au développement du mycélium. L’additif catalyse le processus de croissance du mycélium et permet ainsi d’optimiser les chances de réussite. Nous avons ensuite chercher un substrat bon marché propice au développement du mycélium de pleurote gris. Nous avons constaté que l’utilisation d’un substrat en petits morceaux est plus efficace car elle permet au mycélium de se nourrir et de se développer plus rapidement. Grâce à la mise en place de nombreuses expériences à petite échelle, nous avons obtenu des résultats rapidement. A l’issue de cette phase expérimentale, nous avons déterminé la composition idéale de notre matériau en tentant d’utiliser un minimum de mycélium dans la préparation initiale. Nous en avons déduit que notre mycomatériau sera composé de graines inoculées de mycélium à 15%, de paille hachée comme substrat à 70% et de farine de blé bio comme additif à 15%.

We were firstly interested in the nature of the ideal additive for the development of mycelium. The additive catalyzes the growth process and consequently improves the chances of success. We then looked for a cheap substrate used for mycelium development. We realized smaller pieces of substrate are more efficient because they permit a faster decomposition and therefore increased growth.

Paille hachée 70%

Setting up many small-scale experiments allowed us to obtain results quickly. At the end of this experimental phase, we deduced the ideal composition of our material by attempting to use a minimum of mycelium in the initial preparation. We determined that our mycomaterial will consist of 15% inoculated grains, 70%c hopped straw as substrate and 15% organic wheat flour as additive.

Graines inoculées 15%

Farine de blé bio 15%

Fig.38: Composition du mycomatériau Mycomaterial composition

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Le mycélium se développe en consommant le substrat et agit comme une colle qui améliore la compacité du matériau Mycelium grows by devouring the substrate and serving as glue that adds compactness to the material

1

DAY 1

5 DAY 5

DAY 10

10

on showing mycelium growth in substrate

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Anastomosis on a microscopic level


Développement

Development

Nous avons choisi de travailler avec le pleurote gris car, comme précédement expliqué, cette espèce de champignon a l’avantage de se développer rapidement et s’avère être relativement compétitive face à d’éventuels organismes parasites. En nous appuyant sur les travaux précédemment effectués, nous connaissions déjà certaines des conditions idéales de la mycosphère qui sont l’obscurité, un environnement stérile, une humidité autour de 80% et une température située entre 20 et 25°C.

Working with mycelium adds a uniqueness to the process that we needed to master. Indeed, the manufacturing of our material depends on the growth of a living organism. As said before, we chose to work with the gray oyster mushroom because this mushroom species has the advantage of developing quickly and proves to be relatively competitive with possible parasitic organisms. On the basis of previous work, we already knew that dark, a sterile environment, a humidity around 80% and a temperature between 20°C and 25°C are the conditions conducive to the growth of the oyster mushroom mycelium.

Nous avons donc effectué des expériences sur la croissance de l’organisme dans le but de confirmer les connaissances précédemment acquises ainsi que de vérifier notre capacité à mettre correctement en place les conditions optimales au développement du mycélium. A l’issue de ces expériences, nous nous sommes rendus compte que la baisse de température et la présence de lumière avaient tendance à provoquer le développement du sporophore et ainsi à ralentir le développement du mycélium sous la forme filamenteuse qui permet de lier la paille. Nous avons également pu observer l’impressionnante vitesse de développement du mycélium de pleurote. En effet, lorsque leur environnement est favorable, les hyphes de ce mycélium peuvent croître de plusieurs centimètres par jour et de manière relativement autonome. Par ailleurs, nous avons constaté une hausse de température importante du substrat provoquée par le développement du micro-organisme, ce phénomène porte le nom de thermogénèse. En dépit de cette efficacité quant à la croissance du mycélium, nous nous sommes confrontés à une difficulté majeure, il s’agit de la contamination par les moisissures. Cette espèce de champignon parasite semble effectivement être l’un des principaux ennemis au bon développement de notre mycomatériau. Cet obstacle nous a permis de nous rendre compte de l’importance du contrôle de la stérilité et de l’humidité de l’environnement dans lequel nous fabriquons notre matériau. Enfin, cette phase expérimentale sur la croissance nous a permis de nous familiariser avec les 3 états du mycélium que nous avons déjà évoqué. Cela nous a fait comprendre les causes du changement de ces états. Nous avons remarqué que l’absence d’eau fait passer le mycélium d’un état actif à un état passif, il ne meurt pas et le simple

We have therefore carried out experiments on mycelium growth with the aim of confirming the previously acquired knowledge as well as checking our capacity to properly implement the optimal conditions for its development. At the end of these experiments, we realized that the drop in temperature and the presence of light tended to cause the development of the sporophore and thus to slow the development of mycelium in filaments which bind the straw. We were also able to observe the impressive speed in which oyster mushroom mycelium develops. Indeed, when their environment is favorable, the hyphae can grow several centimeters per day. Moreover, this organism has the capacity to develop in a relatively autonomous way. Despite this efficiency in the growth of mycelium, we found ourselves faced with a major difficulty in the form of contamination by various molds. These species of parasitic fungi effectively seem to be one of the main problems for the good development of our mycomaterial. This hurdle has allowed us to realize the importance of controlling the sterility and moisture of the environment in which we would manufacture our material. Finally, this experimental phase of growth allowed us to understand the 3 states of mycelium that we mentioned previously. The experiments helped us figure out what causes the change of these states. We understand that the absence of water makes mycelium go from an active state to a passive state; it does not die and, when introduced to a sufficiently humid environment, it is possible to restart the growth process. We have also succeeded in definitively halting the growth of the organism in two ways. The quickest way is to cook the material in an oven. The second one is to leave the material dry long enough for

Fig.39: Zoom sur la croissance du mycélium Zoom of mycelium growing

37


retour d’une humidité suffisante permet de faire redémarrer la croissance du champignon. Nous sommes également parvenus à stopper définitivement la croissance de l’organisme de deux manières. La plus rapide consiste à faire cuire le mycomatériau dans un four. La seconde consiste à le laisser sécher suffisamment longtemps afin que l’organisme passe progressivement d’un état passif à un état inerte.

Fig.40: Zoom sur mycélium Zoom on mycélium 38

the body to move from a passive state to an inert state.


De nouveaux hyphes apparaissent sur les extrĂŠmitĂŠs des stipes, ces tiges qui soutiennent normalement le chapeau du champignon New hyphae appearing on the edges of stipes, stems that normally support the cap of the mushroom

39 41


Avant le développement, les mycomatériaux peuvent être moulés dans n’importe quelle forme Before development, mycomaterials can be molded into any shape

40 42


Moule

Mold

Avant tout, nous avons constaté l’importance de travailler avec des moules percés afin de permettre les échanges gazeux.

Above all, it is important that the mold is pierced to allow gas exchange.

Nous avons premièrement conçu des formes géométriques en carton afin de les remplir de notre mélange. L’aspect malléable du mycomatériau avant son développement nous a permis de mouler des échantillons de formes diverses. Le carton était dans certains cas plastifié. A l’issue de ces expériences, nous avons remarqué que seul le moule plastifié avait permis au mycélium de se développer. En fait le carton, étant un matériau perméable, il permet à l’humidité de s’échapper et a donc pour conséquence de laisser le mycélium dans un état passif. Nous avons ensuite tenté d’obtenir un moule perdu. Pour ce faire, nous avons placé une forme en carton non plastifié remplie de notre mélange dans un sachet en plastique. Après trois semaines, nous avons pu voir que le champignon avait partiellement consommé le carton en passant à travers le moule et des stipes commençaient à se former. Mais l’échantillon, n’ayant pas été comprimé pendant son développement, ne possédait pas un caractère compacte. Il était fragile car le mycélium n’avait pas lié correctement la paille. Malgré certains succès, le carton comme matériau de moule ne s’est pas démarqué comme le matériau idéal. Dans le cas des grands échantillons, la souplesse du moule en carton a provoqué une déformation et la fragilité de ses arrêtes n’a pas toujours supporté le poids du substrat. Par ailleurs, même plastifié et stérilisé, le moule en carton semble présenter plus de risques à l’invasion d’organismes parasites. En fait, le carton est composé de cellulose, il constitue ainsi un environnement propice au développement de micro-organismes. Le positionner à proximité du mycélium en formation augmente donc considérablement les risques de contamination. C’est avec des moules en plastique rigide que nous avons obtenu les meilleurs résultats. Nous avons d’abord utilisé des boîtes Tupperwares qui nous ont permis d’obtenir des parallélépipèdes rectangles. Puis, afin de confectionner des moules en plastique de formes souhaitées, nous avons eu recours à l’impression 3D. Dans le soucis, d’une démarche écologique, nous avons utilisé un plastique biodégradable nommé Acide polylactique (PLA). Les vertus environnemen-

We first designed cardboard geometric shapes to fill them with our mixture. The mycomaterial’s malleable aspect before its development allowed us to mold samples of various shapes. The mold container was in some cases plasticized. At the end of these experiments, we noticed that only the plasticized mold had allowed the mycelium to develop. In fact, cardboard, being a permeable material, allowed the moisture to escape and therefore had the consequence of leaving the mycelium in a passive state. We then tried to get a lost mold. To do this, we placed an unplasticized cardboard form filled with our mixture in a plastic bag. After three weeks, we could see that the mushroom had eaten the cardboard by passing through the mold and stems were beginning to form. But the sample, having not been compressed during its development, did not have a compact character. It was fragile because mycelium did not properly bind the straw. Despite some successes, cardboard did not stand out as the ideal material for molding. In the case of large samples, the flexibility of the mold has caused deformation and the fragility of its edges has not always supported the weight of the substrate. Moreover, even plasticized and sterilized, the cardboard mold seems to pose more risks to the invasion of parasitic organisms. As cardboard is composed of cellulose, it constitutes an environment conducive to the development of microorganisms. Positioning it near the forming mycelium considerably increases the risk of contamination. It is with rigid plastic molds that we obtained the best results. We first used Tupperwares boxes that allowed us to obtain rectangular parallelepipeds. In order to make plastic molds of desired shapes, we then used 3D printing. Following an ecological approach, we used a biodegradable plastic called polylactic acid (PLA). The eco-characteristics of PLA, obtained from corn starch, make it possible to define it as a bioplastic. To make the mold, we simply modeled a shape using digital tools and sent it to print. The mold form needs to provide easy access to the mycomaterial during demolding, meaning it can be divided in several parts if necessary. A few holes need to be drilled through the plastic with a heated metal rod to allow the

Jour 1

Day 1

Jour 21

Day 21

Fig.43: Développement du mycomatériau dans un moule cylindrique non plastifié Development of mycomaterial in an unplasticized cylindrical mold

Jour 1

Day 1

Jour 21

Day 21

Fig.44: Développement du mycomatériau dans un moule cylindrique plastifié Development of mycomaterial in a plasticized cylindrical mold 41


Jour 7

Day 7

tales du PLA, obtenu à base d’amidon de maïs, permettent de le définir comme un bioplastique. Pour confectionner le moule, il suffit de modéliser une forme à l’aide de l’outil numérique puis de l’envoyer à l’impression. L’unique condition est que cette forme doit être démoulable mais on peut la diviser en deux parties si nécessaire. Il faut ensuite percer quelques trous à travers le plastique à l’aide d’une tige en métal chauffée pour permettre au mycomatériau de respirer. Cette technique de moulage nous a permis d’obtenir de bons résultats. Toutefois, nous avons été confrontés à un inconvénient majeur dans la réalisation des moules en PLA, il s’agit de son aspect chronophage. En effet, il faut presque 6 heures pour imprimer un moule de dimensions 10x10x10 cm. Nous travaillons avec un matériau vivant qui a besoin d’une semaine pour se développer, un nombre conséquent de moules nous est donc nécessaire. Il semble ainsi, pour de question de délai et d’efficacité, inconcevable de réaliser ces moules par impression 3D. L’ensemble de ces expérimentations sur les moules nous a permis de déterminer les caractéristiques idéales du contenant d’un mycomatériau en développement. Grâce à nos résultats, nous avons pu déduire que le moule doit être imperméable, solide, rigide, fermé, percé et stérile.

Jour 21

Fig.45: Arche en moule perdu Arch in lost mold technique

42

Day 21

mycomaterial to breathe. This molding technique provided good results. However, we have faced a major disadvantage in the realization of PLA molds, in terms of time. Indeed, it takes almost 6 hours to print a small dimension mold (10x10x10 cm). As we are working with a living material that needs a week to develop, a lot of molds are needed. It therefore seemed inconceivable to realize these molds by 3D printing due to the time factor. All of these experiments on molds allowed us to determine the ideal characteristics of the container for a developing mycomaterial. Based on results we have been able to deduce that the mold must be impermeable, solid, rigid, closed, pierced, sterile and efficiently produced.


Fig.46: 3 géométries de mycomatériau 3 mycomaterial geometries

43


44 46


De gauche à droite: Fig.47: Développement de divers moisissures sur les mycomateriaux Fig.48: Rupture d’un échantillon causée par un mauvais développement du mycélium au centre Fig.49: Mycobrique développée dans un moule en plastique

Left to right: Development of various molds on mycomaterial Rupture of a sample due to poor mycelium growth in the middle Mycobrick grown in plastic 45


Sous l’effet de la compression, le matériau ne se casse pas mais a davantage tendance à se déformer plastiquement en se rétractant Under the effect of compression, the material does not break but is more likely to deform plastically by retracting.

46 48


Résistance

Resistance

Tout d’abord nous avons remarqué que nos échantillons avaient développé une épaisse couche de mycélium en surface. Une fois l’échantillon sec, cette couche améliore la résistance aux chocs et l’imperméabilité à l’eau. En fait, c’est un polymère nommé chitine présente dans les parois des hyphes qui apporte au mycomatériau cette vertu d’imperméabilité. On le trouve aussi dans d’autres éléments naturels comme dans l’exosquelette des insectes, la carapace des crustacés ou la coquille de certains mollusques.

We immediately noticed a thick layer of mycelium had developed on the surface of our samples. This layer improves impact resistance and impermeability to water once the sample is dry. In fact, it is a polymer called chitin which constituates the walls of the hyphae and makes the mycomaterial impermeable. It can also be found in other living organisms such as the exoskeletons of insects, shells of crustaceans or the shells of some mollusks.

Nous avons par ailleurs été surpris par la légèreté de notre matériau après sa phase de séchage. Avec 260 kg.m-3, la masse volumique du mycomatériau est comparable à celle du liège. Malgré cette légèreté, nous avons souhaité expérimenter les qualités structurelles de notre matériau. Pour les tests, nous avons travaillé avec le mélange de CNC exotic mushrooms car les hyphes y étant plus développés, ils sont plus adaptés à l’étude d’un matériau à base de mycélium. Nous savions, grâce à nos recherches, que les mycomatériaux présentaient une résistance à la compression relativement élevée mais une résistance à la flexion et à la traction plutôt faible. Nous avons donc, dans en premier temps, effectué des essais de compression afin d’observer la réaction du matériau face à cette sollicitation. Dans un deuxième temps, nous avons réalisé des essais de flexion. Comme nous savions que nos échantillons allaient mal réagir face à ce type de sollicitations, nous avons confectionné certaines éprouvettes en les armant de matériaux fibreux mono-orientés afin de tenter d’augmenter leur résistance. Nous avons réalisé les tests à la compression grâce à une machine d’essai nous indiquant la force appliquée sur notre éprouvette cylindrique. Nous avons alors comparé l’évolution de cette force avec la déformation verticale du cylindre. A l’issue de cette expérience, nous avons constaté que sous l’effet de la compression le matériau ne se casse pas mais a davantage tendance à se déformer plastiquement en se rétractant. Nous sommes ainsi parvenus à faire considérablement baissé la hauteur du cylindre mais n’avons pas obtenu de rupture. En appliquant une force de compression de 335 N sur notre éprouette cylindrique de 75 mm de diamètre, nous l’avons fait

We were also surprised by the lightness of our material after it completely dried. With 260 kg/ m³, the density of the mycomaterial is comparable to that of cork. Despite this lightness, we wanted to experiment with the structural qualities of our material. For the tests, we worked with the CNC exotic mushrooms mix because the hyphae are more developed, making the mycomaterial a better study specimen. From the theoretical research we conducted earlier, we already knew that mycomaterials had a relatively high compressive strength but a rather low resistance to bending and pulling. So we first performed compression tests to observe the reaction of the material to this solicitation. Additionally, we carried out bending tests. As we knew that our samples would react poorly to this type of stress, we created samples reinforced with mono-oriented fibrous materials in an attempt to increase their resistance. We carried out the compression tests with a compression testing machine that indicates the force applied to our cylindrical test piece. We then compared the evolution of this force with the vertical deformation of the cylinder. At the end of this experiment, we found that under the effect of compression, the material does not break but is more likely to deform plastically by retracting. We managed to drastically lower the sample’s height but could not break it. Applying a compressive force of 335 N, we reduced our 76 mm thick specimen to a thickness of 21 mm. The graph of the evolution of the force applied to the test piece as a function of its vertical deformation shows us that, at first, the material deforms rapidly and regularly, its thickness reduced by about 6 mm per Newton applied. As the load increases, we can notice that the evolution of its deformation decreases despite the regularly applied force. This is due to the dense hyphae networks, making the material significantly stronger

Fig.51: Zoom sur chitine Zoom on chitin

47


passer d’une épaisseur de 76 mm à une épaisseur de 21 mm.

Épaisseur = 76 mm

Le graphique de l’évolution de la force appliquée en compression sur l’éprouvette en fonction de sa déformation verticale nous montre que dans un premier temps le matériau se déforme rapidement et de manière régulière, son épaisseur réduit d’environ 6 mm par Newton appliqué. Dans un deuxième temps, nous pouvons remarquer que l’évolution de sa déformation diminue malgré une force régulièrement appliquée. Nous n’avons pas été en mesure de calculer la contrainte maximale à la compression du matériau car nous avons arrêté le test avant la rupture de l’éprouvette.

when it is compressed. We were unable to calculate the compressive strength of the material because we had to stop the test before sample failure.

400

Compression 335 N

350 300

Force (N)

250 200 150 100 Épaisseur = 21 mm

50 0

Fig.52: Déformation d’une éprouvette sous l’effet de la compression Specimen deformation under pressure

Fig.53: Courbe de l’évolution de la déformation en fonction de la force appliquée en compression Curve of deformation evolution of as a function of force applied in compression 48

0

50

100

150

200

250

300

350

Déformation (mm)

400

450

500

550

600


Nous avons réalisé les tests de flexion 3 points à l’école des ponts ParisTech grâce à une machine nous permettant d’observer l’évolution de la force appliquée sur notre éprouvette en fonction de sa flèche qui correspond à son déplacement vertical. Les mycomatériaux ont une mauvaise résistance à la flexion, nous avons donc confectionné certains échantillons en les armant de deux couches de renfort dans le sens de la longueur. Les matériaux utilisés pour le renforcement sont du carton, du tissu, du bois en planche, du bois en brochette, de la corde et de la paille en fuseau. En connaissant la distance de la portée L, la hauteur de l’éprouvette h, sa largeur b et la force maximale avant rupture F.max, nous avons pu calculer la contrainte maximale de flexion σ.max. A l’issue de ces expériences, nous avons remarquer que c’est le mycélium située dans la partie inférieure de la poutre qui se fissure en premier tandis que sa partie supérieure résiste davantage. En fait, lorsqu’elle est soumise à la flexion, la partie inférieure d’une poutre s’allonge et travaille en traction alors que sa partie supérieure se raccourcie et travaille en compression. Cela explique pourquoi l’éprouvette casse d’abord en dessous. Les renforts placés en couche dans l’éprouvette permettent d’augmenter la résistance à la traction du mycomatériau en empêchant la propagation des fissures venant du bas. Nous avons pu observer de meilleurs résultats avec des renforts souples qui accompagnent la déformation du mycélium. C’est avec les fines couches de bois que nous avons obtenu la meilleure contrainte maximale de flexion avec un résultat de 0,167 MPa. En observant les modes de rupture et les graphiques, nous avons pu remarquer que lorsque le renfort est rigide, les fibres inférieures se fissurent brutalement sans que les renforts ne soient sollicités, c’est le cas du bois en brochette. Tandis qu’avec des renforts souples, la rupture est davantage progressive et se fait par un décollement partiel du mycélium avec la couche inférieure, c’est le cas du carton par exemple. La propagation des hyphes à travers les couches de renforts retarde le décollement et augmente ainsi la souplesse du mycomatériau.

We carried out the 3-point bending tests at Ecole des ponts Paris with a bending test machine. The mycomaterials have poor flexural strength, so we reinforced our samples with two layers along the length. The materials used for reinforcement are cardboard, fabric, thin wood boards, wood skewers, rope and long straw stalks. By knowing the distance of the span L, the height of the specimen h, its width b and the maximum force before rupture F.max, we were able to calculate the maximum bending stress σ.max. At the end of these experiments, we noticed that mycelium located in the lower part of the beam cracks first while its upper part is more resistant. In fact, when subjected to bending, the lower part of a beam elongates and works in traction while its upper part is shortened and works in compression. This explains why the specimen first breaks below. Reinforcements placed in layers in the test sample make it possible to increase the tensile strength of the mycomaterial by preventing the propagation of cracks coming from the bottom. We were able to observe better results with supple reinforcements that accompany the deformation of the mycelium. It is with the thin layers of wood that we obtained the best maximum bending stress with a result of 0.167 MPa. By observing the failure modes and graphics, we noticed that, when the reinforcement is rigid such as with wood skewer samples, the lower mycelium fibers crack suddenly up to the point of contact with the first layer of reinforcements which remains intact, while with soft reinforcements the rupture is more progressive and occurs by a partial detachment of mycelium from the lower layer; this is the case of cardboard for example. The propagation of the hyphae through the reinforcing layers delays the detachment and thus increases the flexibility of the mycomaterial.

Fig.54: Déformation d’une éprouvette renforcée avec de la corde sous l’effet de la flexion Deformation of a test sample reinforced with rope under the effect of bending 49


Fig.55: Rupture d’une éprouvette non renforcée sous l’effet de la flexion Rupture of an unreinforced sample under the effect of bending

Fig.56: a: Éprouvette non renforcée rompue b: Éprouvette renforcée avec des planches de bois rompue c: Éprouvette renforcée avec du tissu rompue d: Éprouvette renforcée avec de la corde rompue a: Broken unreinforced specimen b: Broken reinforced specimen with wood planks c: Broken reinforced specimen with tissue d: Broken reinforced specimen with rope

52 50


Mycélium + planches de bois

Mycélium + carton

σ..max = 0,167 MPa

Mycélium + planches de bois

14

6

12

5

10 Force (N)

Force (N)

6 4

Fig.58: Formule de la contrainte maximale en flexion

2 1

0

5

10

15

20

25

-0,5

0

Formula of the maximum stress in flexion 0

0,5

1

1,5

Mycélium + cordes

4,5

5

b

4

3 2,5

Force (N)

4

Force (N)

4

3,5

3

2

h

1,5

2

1

1

0,5

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

0

-1

24

0

1

2

Mycélium + brochettes de bois

4

5

Fig.59: Section d’une éprouvette armée

Mycélium + fuseaux de paille

σ..max = 0,117 MPa

Mycélium + brochettes de bois

3

Flèche (mm)

Flèche (mm)

σ..max = 0,108 MPa

Mycélium + fuseaux de paille

7

Section of a reinforced specimen

3,5

6

3

5

F

2,5

4

2

Force (N)

Force (N)

3,5

4,5

5

3 2

1,5 flèche

1

1 0

3

σ..max = 0,119 MPa

Mycélium + tissu

6

0

2,5

Mycélium + tissu

σ..max = 0,123 MPa

7

-2

2

Flèche (mm)

Flèche (mm)

Mycélium + cordes

2

2.b.h

3

2 -5

3.Fmax.L

σ max =

4

8

0

σ..max = 0,131 MPa

Mycélium + carton

0,5 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

-1

Flèche (mm)

0

0

1

2

3

4

5

Flèche (mm)

6

7

8

9

10

L

Fig.60: Essai à la flexion 3 points 3-point bending test

Mycélium

σ..max = 0,076 MPa

Mycélium 3,5 3

Force (N)

2,5 2 1,5

Fig.57: Courbes de l’évolution de la déformation en fonction de la force appliquée en flexion

1 0,5

-1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Curves of deformation evolution as a function of the force applied in flexion

Flèche (mm)

51


L’anastomose est la fusion de cellules hyphales suivie d’un échange des contenus cellulaires entre deux réseaux mycélaires Anastomosis is the fusion of hyphal cells followed by an exchange of cellular contents between 2 mycelial networks

52 54


6. Anastomose

6. Anastomosis

Lors du démoulage d’un de nos échantillons, la faiblesse dans la résistance à la flexion a provoqué une rupture. Suite à cet incident, nous avons tenté de réparer l’échantillon en le réhumidifiant puis en repositionnant les deux morceaux l’un contre l’autre. Après une semaine, les hyphes se sont redéveloppés et ont connecté les deux parties de l’échantillon. Nous avons nommé cette capacité du mycélium à lier deux morceaux entre eux anastomose, on pourrait également appeler cela bio-soudure.

While demolding of one of our samples, its bending weakness caused a rupture. Following this accident, we tried to repair the sample by rehumidifying and repositioning the two pieces against each other. After a week, the hyphae redeveloped and connected the two parts of the sample. This fusion of the pieces is called anastomosis; one could also call it bio-welding.

Ce processus d’autoréparation peut se produire entre des morceaux dans un état actif ou passif, il faut simplement que le champignon soit vivant et rehumidifié si nécessaire. La fusion peut prendre forme en une semaine dans les conditions optimales. L’anastomose est propre au caractère vivant du mycélium. Nous avons alors tenté de répéter ce processus sur d’autres échantillons. A la suite de ces expériences, nous avons choisi de focaliser la problématique de notre projet sur ce phénomène de fusion physique par le vivant.

The process of self-repair can occur between pieces in an active or passive state, it is simply necessary that the mushroom is alive and rehumidified if necessary. The binding can take place in one week under optimal conditions. The anastomosis is specific to the living character of mycelium. We then tried to recreate the event on other samples. As a result of these experiments, the project started to focus on this phenomenon of physical living fusion.

Fig.62: Réparation d’une arche par anastomose Repairing an arch by anastomosis

Fig.63: Processus d’anastomose sur 10 jours 10-day anastomosis process 53


Fig.64: a: Anastomose d’une arche b: Anastomose entre 4 parallélépipèdes c: Anastomose d’un cylindre d: Zoom sur anastomose a: Anastomosis of an arch b: Anastomosis between 4 parallelepipeds c: Anastomosis of a cylinder d: Zoom on anastomosis

54 56


57 55


41m2 41m2 m2

DM D M LAB310 LA LAB310

Fig.65: Plan du laboratoire Lab plan 56

7. Conclusion de la phase expérimentale

7. Experimental Phase Conclusion

Après une série d’expériences menées dans notre laboratoire, nous avons pu mieux comprendre le mycélium et par conséquent les mycomatériaux composites. Nous avons constaté que le mycélium peut être produit à l’infini de manière très économique par clonage et inoculation de graines.

After a series of experiments conducted in our lab we were able to better understand fungal mycelium and, in consequence, composite mycomaterials. We have noted that mycelium can be produced infinitely in a very economical way through cloning and grain inoculation that, paired with the substrate, form the mycomaterial.

Associé au substrat, le mycélium forme le mycomatériau. Pour que cela se produise, certaines conditions doivent être respectées, la température doit osciller entre 20°C et 25°C, l’humidité doit être comprise entre 80% et 90% et l’environnement doit être extrêmement stérile afin d’éviter toute contamination. Dans cette mycosphère, le mycélium se développera alors rapidement et dans toutes les directions jusqu’à ce que le substrat soit entièrement consommé. Pour accélérer la croissance, il est possible d’introduire des additifs dans le mélange. Nous avons constaté que la farine de blé bio fonctionne relativement bien.

For this to happen certain conditions need to be respected; the temperature should be between 20°C and 25°C with a constant humidity between 80% and 90% and very sterile conditions to avoid contamination. The mycelium will grow in the substrate fast, expanding rapidly in all direction until it completely colonizes it. This can take anywhere from 1 to 2 weeks.

En ce qui concerne les moules, leur taille et leur forme peuvent varier. Le mycomatériau peut prendre un nombre de forme variées selon la géométrie du moule. Nous avons observé que le bioplastique et le plastique fonctionnent beaucoup mieux que le carton.

When it comes to molds, they can vary in size and shape. The mycomaterial can be molded into a myriad of different morphologies depending on the form of the mold. Bio-plastic and plastic work much better than cardboard.

En ce qui concerne la résistance des matériaux, nous pouvons conclure que la chitine apporte de l’étanchéité aux mycomateriaux. Lorsqu’il est soumis à la compression, le matériau se rétracte mais ne casse pas. De plus, nous avons remarqué que la densité avait un impact sur la déformation et, par conséquent, sur la résistance. Cela signifie que nous pouvons augmenter la résistance à la compression en appliquant une pression pendant les étapes de croissance et de séchage du matériau.

Concerning material resistance, we can conclude chitin gives mycomaterials impermeability. Under compression the material retracts but does not break. Additionally, we have noticed that density impacts deformation and, consequently, resistance. This means we can increase compressive strength by applying pressure during the growth and drying stages of the material.

La résistance à la flexion est faible, même si nous pouvons voir un changement de comportement avec l’introduction de renforts. Des essais supplémentaires pourraient être menés afin d’observer la manière dont le matériau réagirait si les renforts étaient introduits de manière plus homogène, en commençant par des cordes ou d’autres matériaux résistant bien à la traction.

To accelerate growth, it is possible to introduce additives to the mixture. They serve as additional nutrients for the developing mycelium. We have observed that bio-flour works the best.

Bending resistance is weak, even though we can see a change of behavior with the introduction of reinforcements. Additional tests could be conducted to see how the material would react if the reinforcements were introduced in a more homogeneous manner, starting with cords or other highly tensile materials. Moreover, we saw the mycomaterial’s remarkable property of self-healing or anastomosis, a fusion process observed in other living organisms such as trees, that allows mycelium to bind together different elements, creating a monolithic object over time.


Par ailleurs, nous avons pu analyser la propriété remarquable d’anastomose. Ce processus de fusion qui permet au mycélium de lier différents éléments, créant ainsi un objet monolithique au fil du temps.

Lastly, we noticed that our small laboratory of experimentation kept changing in accordance to the conditions needed to perform each test, as well as undergoing several major changes in preparation for the production process.

Enfin, nous avons constaté que de notre petit laboratoire d’expérimentation nécessitait d’évoluer en fonction des conditions nécessaires à la réalisation de chaque test. Son agencement a ainsi subi de nombreuses modification dans la préparation du processus de production.

This experimental phase was necessary for the advancement of the project and the optimal use of the mycomaterial in respect to its properties. With the knowledge gained from the experiments it is possible to start designing in a way that the material informs the structure. The structure will effectively emerge as a result of the mycomaterials unique living resources.

Cette phase expérimentale a été nécessaire à l’avancement du projet ainsi qu’à l’utilisation optimale du mycomatériau. Avec les connaissances acquises grâce aux expériences, il nous est possible de commencer à concevoir une forme qui permettra au matériau d’informer la structure, laquelle émergera ainsi en s’appuyant sur les qualités vivantes et uniques des mycomatériaux.

Fig.66: Évolution de l’espace dans le laboratoire 10-day Lab evolution anastomosis process 59 57


Le terme grotesque est devenu un adjectif courant désignant ce qui est étrange, mystérieux, merveilleux, fantastique, hideux, laid, incongru, déplaisant et dégoûtant. Grotesque has become a general adjective for the description of strange, mysterious, magnificent, fantastic, hideous, ugly, incongruous, unpleasant, or disgusting

58 60


La beaute grotesque d'un mycomateriau

The Grotesque Beauty of a Mycomaterial

Nous vivons à une époque où la majeure partie des constructions est faite à partir de matériaux artificiels. La technologie nous a permis de perfectionner ces matériaux artificiels comme jamais auparavant. Nous pourrions parler d’une révolution artificielle ou même d’un artifice opposé à la nature. Mais à quoi ressemblerait un monde pensé par l’homme et érigé par la nature? Un bâtiment constitué de champignons, par exemple, pourrait sembler pour le moins étrange. Non seulement car c’est inhabituel mais en plus car la simple présence de champignons sur les murs provoque en général un sentiment de malaise. C’est ce qu’on appelle la mycophobie.

We live in a time where most of the constructed world is made out of artificial materials. Technology has allowed us to prefect these artificial materials like never before. An artificial revolution, one might even say, artifice in opposition to nature. However, how would a man-made world erected by nature look like? If one should think of a building constituted of mushrooms, for example, the thought would, at the least, seems bizarre. Not only is it unusual but the thought of fungi on the walls creates a sort of unease.

Observer un mycomatériau dans sa phase de développement semble plutôt effrayant. Le mycélium consume progressivement la matière organique à laquelle il est mélangé en diffusant ses microscopiques filaments blancs qui colonisent de plus en plus de territoires jusqu’à la conquête totale du substrat. Le nouveau matériau hybride continue de croître jusqu’à devenir si dense qu’il ne peut plus se développer. Le processus d’autoconsommation comme moyen de prolifération apporte une image grotesque au mycomatériau. Le terme grotesque a été inventé au XVIème siècle. Dérivé du mot italien grotto, il décrit les décorations découvertes dans la Domus Aurea, le palais de l’empereur Neron, qui à la renaissance était perçue comme une grotte. Les grotesques sont donc directement issus de l’image d’une grotte et décrivent «des formes hybrides et monstrueuses, ou l’exploitation du paradoxe avec des constructions ou des montages aussi subtils qu’invraisemblables.»16. Les concepts de monstrueux et d’anormal ont particulièrement été étudiés à la Renaissance. En 1536, la dissection de frères siamois, assimilés à un «monstre»17, est réalisée dans le jardin de Rucellai. Les personnes à l’origine de la dissection souhaitaient comprendre si une telle créature pouvait avoir été créée par la nature. On considérait à cette époque que la nature avait été régie par des règles mathématiques strictes.

If one looks closer at a mycomaterial in the making it is quite frightening. Mycelium is combined with another organic material and it slowly devours it. As days pass the mycelium spreads, its small white filaments attacking and colonizing more and more territory until the other material is completely conquered. The new hybrid material continues growing viciously until it becomes so dense it can no longer grow. The idea of self-devouring as means for proliferation is grotesque. The term grotesque was coined in the 16th century from the Italian word grotto or cave, characterizing the images found in Emperor Nero’s buried palace, Domus Aurea, that in the renaissance appeared as a cave. Grotesques were, therefore, literally of the cave and they depicted “hybrid and monstrous forms, or the exploitation of the paradox with constructions or montages as subtle as ‘implausible.”16 Indeed, the monstrous and abnormal was closely studied in the renaissance. In 1536 a dissection of a “monster”17 in the form of Siamese twins was performed in the Rucelli gardens, Orti Oricellari. The people performing the dissection wanted to determine whether such a creature was made by nature. The possibility of a natural error, when up to that point it was thought that nature was governed by precise mathematical rules, opened the way to a new understanding of form and matter, especially after Girolamo Cardin’s discovery of complex numbers, which “confirmed the possible transformation of the species in a hermeneutical infinity of morphologies.”18

16 Philippe Morel, La nouveauté des grotesques dans la culture italienne du XVIe siècle, https://books.openedition.org/ psn/4320?lang=en#ftn1 (accesed May 16 2019). 17 Brayer Marie-Ange, Migayrou Frédéric, Naturaliser l’Architecture, Orléans, HYX, 2013, p.38. 18 Ibid.

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Pourtant la possibilité d’une erreur naturelle laissait imaginer une nouvelle perception de la forme et de la matière, en particulier suite à la découverte des nombres complexes de Girolamo Cardano en 1545, qui «affirmait la possible transformation des espèces en une infinie herméneutique des morphologies.»18 Ces hybrides et ces monstres, grâce à la tétralogie ou à l’étude d’anomalies du développement physiologique, «n’étaient pas alors rangés dans la catégorie du merveilleux, mais relevaient de l’ordre de l’étrange, du curieux et surtout du vraisemblable»19. Cela a ensuite ouvert la porte à une multitude d’hypothèses fantastiques de combinaisons entre l’homme et l’animal suivant malgré tout une logique très stricte issue des lois naturelles. En observant les formes hybrides des créatures sur les grotesques, on peut remarquer une volonté d’exploration de «toutes les potentialités d’une nature à laquelle on prête des ressources d’autant plus infinies qu’elle joue dans ses créations et peut les confondre ou les mélanger à son gré. Faisant voisiner des monstres avec des animaux familiers, l’artiste ne fait qu’ajouter le vraisemblable au vrai, le curieux à l’ordinaire»20. La culture de la curiosité a abouti à une science visant à l’expérimentation. Des cabinets de curiosités ont commencé à émerger partout en Europe, développant un intérêt particulier pour tout ce qui était naturel. La nature était devenue très énigmatique, ses lois incomprises n’attendaient que d’être déchiffrées. C’est alors que les scientifiques ont commencé à voir la science «comme une venatio, une « grande chasse aux trésors des secrets de la nature»21. A l’image de cette nouvelle fascination pour la nature, les jardins de la fin de la Renaissance prirent avec le mouvement maniériste un aspect grotesque. Le maniérisme donne une « attention permanente aux transformations des formes de la nature, à la dynamique de leurs mutations, ouvrant la voie d’une possible maîtrise des morphogenèses»22. On pourrait trouver de multiples combinaisons de matières organiques ou inorganiques, vivantes ou inertes que feraient du grotesque l’objet central du jardin. La grotte, même quand elle est artificielle, est fortement associée à ce concept. Elle est symboliquement liée à un lieu d’introspection et de découverte, ainsi qu’au ventre maternel. Si nous Fig.68: Fortunio Liceti, De monstrorum causis, natura et differentiis, 1634.

60

19 20 21 22

Op.cit. f.note 16. Ibid. f.note 17, p.40. Op.cit. Ibid., p. 43.

Soon these hybrids and monsters were, thanks to tetralogy or the study of abnormalities of physiological development, “not then in the category of the marvelous, but belonged to the order of the strange, the curious and above all the probable”.19 This, in turn, opened the door for a myriad of fantastic possibilities of man-animal combinations that nevertheless followed a very strict logic of natural laws. When we look at the hybrid shapes that appear on grotesques we can see the artist’s exploration of “all the potentialities of a nature to which one lends resources all the more infinite that it plays in his creations and can confuse them or mix them with his will. Neighboring monsters with pets, the artist only adds the likeness to the real, the curious to the ordinary. And he participates in this culture of curiosity.”20 The culture of curiosity resulted in science aimed at experimentation. Cabinets of curiosity started opening around Europe, with a particular interest for everything natural. Nature was suddenly again very enigmatic, it’s laws unknown and waiting to be deciphered. Soon, a part of scientists started regarding science “as a ‘venatio’, a great ‘chase’ for the treasures encompassing nature’s secrets”.21 As a reflection of this new fascination by nature gardens in the late renaissance and especially mannerism adopted a more grotesque appearance. Mannerism in particular gave “permanent attention to transformation of nature’s forms, the dynamic of mutation, unleashing a possible mastery of morphogenesis.”22 One could find a combination of organic and inorganic, living and inert morphed together with the grotto becoming the central object of the garden. The cave, even though artificial, has a significance about it. The cave is symbolically linked to the heart, as a place of introspection and discovery, as well as the mother’s womb. If we look at nature as our mother, the cave, in that case, represents our tendency to understand her. Much like the people in the renaissance, we too have the need to understand nature. That need will never change as this curiosity is intrinsic to us. Science, however, changed drastically, which enables us to understand nature much better than before. And it is precisely that understanding of natural processes, of the cycles of metamorphoses, life and death, decomposition and nurturing,


considérons la nature comme notre mère, la grotte représente dans ce cas notre tendance à la comprendre. Tout comme à la Renaissance, nous avons besoin de comprendre la nature et cette curiosité semble vouée à perdurer puisqu’elle est ancrée en nous. Toutefois la science, ayant considérablement évolué depuis le XVIème siècle, nous amène à percevoir la nature d’une tout autre manière. Grâce à la compréhension des processus naturels des cycles de métamorphoses tels que ceux allant de la reproduction à l’extinction, de la prolifération à la disparition, de l’alimentation à la décomposition, l’Homme est parvenu à embellir sa vision de la nature. Les mycomatériaux peuvent être qualifiés de grotesques puisqu’avec leur aspect monstrueux et paradoxal, ils génèrent des géométries amorphes mais complexes. Ces géométries ont parfois l’air irréalisables, pourtant elles sont bien réelles et font des mycomatériaux des objets aussi intimidants que fascinants. La compréhension des processus de développement élaborés des mycomatériaux leur donne une certaine beauté et démontre que malgré tous les efforts que pourront déployer les êtres humains, la nature saura faire mieux.

functioning of a natural object that gives that object beauty. Mycomaterials are indeed grotesque. They are monstrous and paradoxical, create at the same time amorphous and most complex geometries that seems impossible, yet somehow still exist. They are both intimidating and fascinating but above all beautiful. The process is understood and in it lies the material’s magnificence. Once again, nature has proven that no matter how hard we try, she can do better.

Fig.69: Salomon De Caus, Illustration de Les Raisons des forces mouvantes avec diverses machines tant utiles que plaisantes

Fig.70: Michael Hansmeyer, Grotto Prototype, 2012-2013.

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III

PROJET

«Ce n’est pas la plus forte des espèces qui survit, ni la plus intelligente. C’est celle qui est la plus adaptable au changement, qui vit avec les moyens disponibles et qui coopère contre les menaces communes.» Charles Darwin, L’Origine des espèces

«Le premier paradis fut le jardin de la nature, dans lequel les humains étaient totalement intégrés. Le deuxième paradis a commencé lorsque l’humanité a semblé gagner son indépendance sur la nature et a créé les mondes artificiels que nous habitons aujourd’hui. Cela a conduit à la pollution et à la détérioration de la nature. Nous devons être capables de connecter la vie naturelle à la vie artificielle [dans un troisième paradis].» Michelangelo Pistoletto, Third Paradise Manifesto

«The first paradise was the garden of nature, in which human were totally integrated. The second paradise commenced when humanity seemed to gain independence from nature and produced the artificial worlds which we inhabit today. This led to pollution and the deterioration of nature. We have to be able to connect natural and artificial life [in a Third Paradise].» Michelangelo Pistoletto, Third Paradise Manifesto

«It’s not the strongest species that survives, nor the most intelligent. It is the one that is most adaptable to change, that lives with the available means and that cooperates against common threats.» Charles Darwin, On the Origin of Species

III 62 64

PROJECT


8. Programme

8. Program

Bellastock

Bellastock

L’association Bellastock a été fondée en 2006 par des étudiants de l’école d’architecture de Belleville. Elle organise chaque année un festival d’architecture en Ile de France qui accueille environ 500 participants, constitués d’étudiants ou de jeunes professionnels. Pendant 4 jours, les participants sont amenés à concevoir une architecture éphémère sur un thème donné avec des matériaux qui leur sont fournis.

The Bellastock Association was created in 2006 by the students of the Belleville School of Architecture. Every year, it organizes an architecture festival in Île de France, which welcomes around 500 participants, made up of students or young professionals. During 4 days, the participants are invited to create an ephemeral architecture on a given theme with materials that are provided.

Au cours de notre réflexion, nous avons été amenés à nous intéresser à cette organisation en raison des nombreux points communs qu’elle partage avec notre démarche. L’organisation cherche en effet à adopter une approche écologique en s’intéressant au cycle de la matière, au réemploi, au partage des savoir-faire et à l’architecture expérimentale. Le festival permet de mettre en avant ces caractéristiques qui se distinguent comme les piliers de Bellastock. Cette année le festival aura lieu à Evry, en bord de seine, il se tiendra du 11 au 14 juillet. Le thème choisi pour 2019 est L’architecture et ses fibres, les participants devront construire leur habitat temporaire en bottes de paille. Notre projet correspond bien au thème de cette année puisqu’il se focalise sur l’utilisation d’un matériau composé de fibres végétales et de fibres fongiques. Après être entré en contact avec les organisateurs, l’association Bellastock nous a offert la possibilité de réaliser la porte d’entrée piétonne du festival. Nous souhaitons cependant que ce pavillon détienne une fonction plus large qu’une simple porte d’entrée. Il sera en effet un moyen de transmission de la connaissance sur les mycomatériaux, par le biais d’ateliers d’initions et pourra servir de preuve au concept d’une mycoconstruction. En fait, cette porte d’entrée sera un pavillon démonstrateur permettant de mettre en lumière les vertus du champignon au service de l’architecture.

Fig.71: Bellastock, 2016 «Superstock 2016»

In the course of our reflection, our interest turned towards the Bellastock association because of the many common points that it shares with our project. The organization seeks to adopt an ecological approach by focusing on the cycle of matter, reuse, sharing its know-how and experimental architecture. The festival allows to highlight these points that are the pillars of Bellastock. This year the festival will take place in Evry, on the edge of Seine, it will be held from July 11 to 14. The theme chosen for 2019 is Architecture and fiber; participants will have to build their temporary habitat in straw bales. Our project fits well with this year’s theme as it focuses on the use of a material composed of plant fibers and fungal fibers. After contacting the organizers, the Bellastok association gave us an option to realize the pedestrian entrance of the festival. The exhibition of this pavilion, however, will have a broader function than that of a simple entrance. It will be a means of transmitting knowledge about mycomaterials through introductory workshops and can serve as proof of concept for future mycoconstructions.

Fig.72: Bellastock, 2019 «Melting Botte 2019»

Site du Bellastock 2019 2 Rue Robert Pissonnier 91000 Évry

100 m

Fig.73: Emplacement du festival Bellastock 2019 Location of Bellastock festival 2019 63


Fig.74: Porte du Lion, IVème siècle av J.-C, Butrint, Albanie. Grèce antique Lion’s Gate, 4th BC, Butrint, Albania. Ancient Greece

Fig.75: Serpentine Pavilion 2016, BIG. London, UK

Fig.76: Delirious Frites, 2016, Les Astronautes. Québec, Canada

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La Porte d’entrée vers une Renaissance sauvage

Gate towards a Wild Renaissance

En architecture, la porte est une «barrière […] installée de manière à pivoter, se plier, glisser ou rouler afin de fermer une ouverture dans une pièce ou un bâtiment.»23 . La porte, qui a l’origine a consisté à la mise en place de simples tissus placés devant une entrée, est au cours de l’histoire devenue un objet massif et lourd. Grâce aux portes, «les civilisations étaient capables à la fois de s’isoler et d’exploiter la nature»24. Cet élément architectural a en effet toujours eu pour fonction de diviser les espaces dans le but d’exclure ou de séparer. Mais examinons plutôt la porte en architecture dans un sens plus large qui permet de l’imaginer comme une entrée. En anglais, le mot entrée correspond au mot entrance. Le Cambridge Dictionary définit ce terme comme «une porte, un accès [...] par lequel on peut pénétrer dans un bâtiment ou dans un lieu»25. Sous sa forme verbal, le mot entrance caractérise «Quelque chose qui [...] est tellement [...] captivant qu’on ne peut pas s’empêcher de le regarder»26. Dans ce cas le mot entrance amène à une entrée en trance. Qu’il soit sous la forme d’un nom ou d’un verbe, ce terme évoque une invitation, une insertion, un lien ou une connection.

In architecture, the door is a “barrier […] installed to swing, fold, slide, or roll in order to close an opening to a room or building.”23 Starting out as simple fabrics placed upon an entrance, door eventually became massive and heavy. By virtue of door, “civilizations were capable of simultaneously isolating themselves from and exploiting nature.”24 Indeed, doors have historically had the function of dividing spaces as elements of exclusion and separation. So let us instead talk about entrances.

L’acte d’entrer semble ainsi extrêmement stimulant. Lorsque l’on entre, l’environnement est modifié et une nouvelle expérience commence. Le paysagiste Gilles Clément décrit l’importance de l’entrée comme un exercice à la fois corporelle et spirituelle, «L’incitation au passage oblige ensemble le corps et l’esprit. L’un s’acquittant du mouvement, l’autre du sentiment d’accéder à l’inconnu»27. L’étude de la sensation d’entrer dans un lieu nouveau a fait l’objet de recherches dans des temps déjà très anciens. De nombreuses civilisations antiques ont conféré aux portes d’entrée des pouvoirs métaphysiques. Les Égyptiens de l’antiquité considéraient que certaines portes étaient des accès vers l’au-delà et les décoraient souvent avec des symboles de la vie éternelle. Les Romains de la Rome antique croyaient quant 23 24 25 26 27

The Cambridge Dictionary defines entrance as “a  door,  gate, etc. by which one can  enter a building or place.”25 When regarded as a verb it is “something that […] is so  […] interesting that you cannot stop […] watching […] it.”26 Either as a noun or a verb, entrance is inviting; it bridges, includes and connects. The act of entering is therefore very exciting. As one enters, the surroundings are changed and a new experience starts. The paysagiste Gilles Clément explains how entering is a process involving both the body and the mind, “one fulfilling the movement, the other experiencing the unknown.”27 The sensation of entering a new place is not a newly discovered phenomenon. Many old civilizations gave doors and entrances metaphysical qualities. Egyptians believed doors were gates to the afterlife and often decorated them with eternal life symbols, while Romans had Ianus, the god of doors and passages. Because the Romans believed the doors symbolize a change between places, Ianus was also the god of transitions, endings and beginnings. When thinking about the entrance to Bellastock, we wanted to offer an immersive perception that would encourage the visitor to get as close as possible to the mycomaterial. By passing through a tunnel he is brought to observe the material in detail as he accustoms himself with it living character in constant transformation. A transition from the old ways of construction to novel ones as visitors are entranced by the en-

Encyclopedia Britannica, https://www.britannica.com/technology/door, (accessed June 5 2019). Koolhaas Rem, Elements of Architecture, Taschen, 2017, p. 580. https://dictionary.cambridge.org/dictionary/english/entrance (accessed June 5 2019). Ibid. Clement, Gilles, Les portes, Sens & Tonka, 1999, p.13.


à eux à Janus, dieu des portes et des passages. Comme les Romains considéraient que les portes symbolisaient un changement d’état, Janus était également associé au dieu des commencements et des fins, il a d’ailleurs donné son nom au mois de janvier.

trance which, itself, becomes the experience.

A travers la porte d’entrée de Bellastock, nous voulons proposer une immersion qui inciterait le visiteur à se rapprocher au maximum du mycomatériau afin qu’il soit amener à l’observer en détail et qu’il en apprivoise le caractère vivant en constante transformation. Cette fusion entre de nouvelles et anciennes méthodes de construction invitera ainsi les visiteurs vers une expérience envoûtante et stimulante.

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La densitĂŠ surfacique est obtenue par le rapport entre la somme de la surface des cercles et la somme de la surface des vides

The packing density is a value obtained from the ratio between the sum of the surface covered with circles and the sum of the surface with the voids


9. Réflexion

9. Reflexion

Empilement compact de cercles

Circle Packing

Cette étape de réflexion consiste à rechercher un concept qui permettrait d’utiliser les propriétés intrinsèques des mycomatériaux tout en les combinant avec des déchets plastiques issus de la construction. La technique de l’empilement compact de cercles, ou circle packing, s’est ainsi démarqué comme la solution la plus pertinente. En mathématiques, le circle packing consiste à l’étude de l’agencement de cercles de tailles égales ou variables sur une surface plane de manière à ce que chaque cercle touche ses voisins sans qu’ils ne se superposent.

In search of a concept that would allow us to use the mycomaterial’s intrinsic properties while at the same time combining it with plastic waste from construction sites circle packing set itself apart as the most prominent option. In mathematics circle packing is the study of circles of equal or varying size and their organization on a flat surface in a way that each circle touches its neighboring circles without intersecting them.

Nous sommes partis du constat que les gaines de réseaux enterrés représentent une grande partie des déchets plastiques issus de la construction et qu’elles peuvent en même temps être utilisées comme d’excellents moules pour la croissance des mycomatériaux. C’est une des raisons pour lesquelles nous avons choisi de travailler avec le circle packing. En outre l’utilisation de cette technique constructive détient la capacité de mettre en valeur le phénomène complexe d’anastomose. Le contact de deux cylindres orientés dans la même direction dessine un segment dans l’espace, cela ne semble normalement pas pouvoir constituer un lien solide. Mais par le phénomène d’anastomose, les briques se lieront les unes aux autres en formant un réseau mycéliaire qui se développera sur et autour des zones de contact entre les cylindres. Avec un nombre défini de tailles de tubes, il nous a été possible de lancer des simulations numériques. Les premiers résultats obtenus ont montré une densité surfacique très élevée avec un taux de porosité relativement faible. La densité surfacique est obtenue par le rapport entre la somme de la surface des cercles et la somme de la surface des vides. L’arrangement permettant d’obtenir la plus haute densité surfacique est la disposition hexagonale avec un résultat de 0.9069, c’est le mathématicien Joseph-Louis Lagrange qui démontra ce résultat en 1773. Bien que cela puisse être l’arrangement le plus solide en terme de structure, ce résultat nous a semblé trop dense.

Observing that safety tubes make for the majority of plastic construction waste and they can also be used as perfect molds for the mycomaterial to grow in, circle packing could be applied as a construction system that also allows for the peculiar display of anastomosis as cylindrical bricks would perfectly bind each other with a vast network of mycelium filaments that would grow on the contact areas between cylinders. With a predefined number of tube sizes, it was possible to start digital simulations. The initial simulations showed very dense packing with a relatively low porosity level. The packing density is a value obtained from the ratio between the sum of the surface covered with circles and the sum of the surface with the voids. The hexagonal arrangement obtains the highest value with a packing density of 0.9069, as proved by the mathematician Joseph-Louis Lagrange in 1773. Although this may be the most solid arrangement in terms of structure, this result seemed too dense.. To achieve greater porosity, therefore, material had to intentionally be subtracted from the circle packing produced simulation. However, these material reductions had to be done selectively and in regard to the overall stability of the structure. Consequently, topological optimization was introduced into the simulation process to accomplish this. Topological optimization is a method with which one finds the best distribution of material given an optimization goal and a set of constraints. It works by taking a solid block of material in any shape and removes material from it to minimize or maximize an optimization objective such as mass, displacement, or compliance while sat-

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Initial packing formation S M L Packing density Volume

199 42 50 0.84 0.76m3

System conditions

Topological optimization

Packing formation with optimization

S M L Packing density Volume 68

218 64 31 0.84 0.76m3

251 57 26 0.82 0.74m3

199 41 50 0.84 0.76m3

233 59 34 0.86 0.78m3


Afin d’obtenir une plus grande porosité, nous avons choisi de soustraire de la matière suite à notre simulation. Mais ces soustractions ont été faites de manière à ne pas affecter la stabilité globale de la structure. Pour ce faire, nous avons eu recours à l’utilisation de l’optimisation topologique. L’optimisation topologique est une méthode permettant de trouver la meilleure répartition de la matière dans un volume soumis à des contraintes. Elle s’effectue en étudiant les efforts de la matière dans différentes zones afin de distinguer les parties sollicitées du volume. À la suite du processus d’optimisation topologique, il nous a été possible de déterminer les pièces contribuant le plus à la stabilité de la structure, ce qui nous a permis de réduire la quantité de matière et ainsi d’augmenter la porosité. Pour boucler la boucle et montrer que la réutilisation des déchets peut aller de pair avec la croissance des mycomatériaux, nous avons fait le choix de remplacer certaines briques par des tubes vides préalablement utilisés comme moules. Cela fait de l’objet final un véritable exemple architectural d’économie circulaire qui montre simultanément une démarche écologique, un mode fabrication simple et un processus de production efficace. Avec l’augmentation des paramètres numériques, le code initial s’agrandissant est devenu de plus en plus complexe. Il est possible de le diviser grossièrement en quatre parties. Les paramètres initiaux incluent les bases pour démarrer la simulation. Une surface est d’abord définie avec des limites strictes permettant de positionner les cercles dans un espace délimité. La surface est ensuite remplie par des cercles définis par leur centre et leur rayon. Les paramètres conditionnels traitent les données spécifiques imposées par les lois physiques et par nos intentions de conception. Le schéma obtenu par optimisation topologique est placé en surface et défini de manière à attirer les petits cercles afin d’améliorer la compacité de la structure. Dans le même temps, une partie des cercles de plus grande taille est volontairement positionnée vers le bas de la surface et servira de base à l’objet architectural. Puis la gravité est ajoutée au système, ainsi que les forces provoquées par les collisions des cercles entre eux et des cercles avec la surface. Les travaux de simulation peuvent débuter en générant des centres de cercles respectant les

isfying a set of constraints such as maximum stress or displacement. As a result of the optimization process it was possible to see which parts are mostly contributing to structure stability, effectively permitting material minimization and greater porosity. To make a full circle and show that reuse of waste can go hand in hand with growing mycomaterials a choice was made to replace certain bricks with hollow tubes previously used as molds. This makes the final object a true example of circular economy in architecture, simultaneously displaying ecological policies, an evident production process and effective fabrication. With the increase of various parameters, the initial code was slowly getting bigger and more complex. It is possible to roughly divide it into four parts. Initial parameters include the basics to start the simulation. A surface is first defined and the given strict limits to keep the circles inside. The surface is then populated with circles, defined by their centers and radii. Conditional parameters treat more specific conditions imposed as design intentions or simply by the laws of physics. The form obtained through topological optimization is introduced on the surface and set in a way that it attracts small circles to increase compactness of the structural part. At the same time, a part of bigger circles is intentionally sent towards the bottom of the surface to serve as a base for the real object. Furthermore, gravity is added to the system, as well as a definition that regulates both circlecircle and circle-surface limit collisions. Work on simulations starts with a new generation of circle centers based on the new conditions. These are then paired with their respective radii and it is possible to identify mycobricks from plastic molds. The molds are then given a thickness and the whole structure slowly starts to readjust itself before reaching a final equilibrium state. Once the 2D simulation of the surface is complete it is given a wanted thickness and the simulation is finished. Lastly, calculation outputs are added to the code to facilitate the estimate of material, brick and mold quantity, as well as to control the degree of porosity. While these numbers changed slightly for the real object, they were nevertheless helpful in predicting the approximate quantities we could not cross.

Fig.78: Recherche formelle par optimisation topologique Formal research through topological optimization

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Parametres initiaux

Parametres de conditions

DEFINITION D’UNE SURFACE

ATTRACTION DE PETITS MODULES PAR OPTIMISATION TOPOLOGIQUE

DEFINITION DE LA BOITE DE COLLISION RIGIDE

ATTRACTION D’UNE PARTIE DES GRANDS MOULES VERS LE BAS

GENERATION DES CENTRES DE CERCLES

MAINTIENT DE TOUS LES CERCLES SUR LA SURFACE INITIALE

DEFINITION DES RAYONS DE CERCLES

DEFINITION DE LA GRAVITE ET DE LA COLLISION ENTRE CERCLES ET BOITE

input 1

70

input 2


Travail sur la simulation

Calculations CALCUL DU NOMBRE DE MODULES

SIMULATION

CALCUL DE LA QUANTITE MATERIELLE CALCUL DE LA POROSITE

CORRESPONDANCE ENTRE LES POINTS ET LES RAYONS

CREATION DES CYLINDRES

IDENTIFICATION DES MOULES ET BRIQUES

AJOUT DE L’EPAISSEUR DES MOULES

simulation

calculation

output

Fig.79: Explications du code Code explications 71


nouvelles conditions, chacun de ces centres est ensuite associé à un rayon. Afin de permettre la différenciation entre les mycobriques et les moules en plastique, une épaisseur est ajoutée sur les cercles représentant les tubes vides. Avec l’application des forces, l’ensemble de la structure commence lentement à se réajuster avant d’atteindre un état d’équilibre final. Une fois la simulation 2D terminée, une valeur d’extrusion est appliquée et permet d’obtenir la simulation 3D. Enfin, des résultats de calculs sont ajoutés au code afin de faciliter l’estimation de la quantité de matériau, de briques et de moules, ainsi que pour contrôler le degré de porosité. Bien que ces chiffres aient pu légèrement changé pendant le montage de la structure, ils ont toutefois été indispensables pour prédire la quantité approximative du volume de matière nécessaire.

Fig.80: Parois obtenues par optimisation topologique Walls obtained through topological optimization 72


Empilement compact de cercles comme prétexte pour des mycostructures

Circle Packing as a Pretext for Mycostructures

Si le prototype basé sur l’empilement compact de cercles fonctionne, il ouvre également la porte à de nombreuses nouvelles possibilités. Au départ, nous avons imaginé un objet architectural simple et pourtant si fondamental: le mur. La question qui se pose maintenant est la suivante: pouvons-nous utiliser ce même principe de construction pour d’autres typologies? Nous avons utilisé la méthode de l’empilement compact de cercles pour mettre en exergue la propriété d’anastomose du mycélium. Cela nous invite donc à continuer à explorer d’autres formes et structures utilisant des modules circulaires.

If the prototype based on circle packing works, this opens up many new possibilities. We initially started with a basic and yet so fundamental architectural object – the wall. The question now is can we use the same construction principle for different typologies? We have used circle packing to show mycelium’s binding properties, so let us continue exploring other circular modules and the structures they can produce.

Contrairement à l’optimisation formelle, l’optimisation topologique ne dépend pas d’une forme prédéfinie mais des contraintes exercées ainsi que des limites du système. Par conséquent, il est possible d’obtenir un nombre infini de formes diverses qui répondent aux défis structurels. Comme nous le savons, les mycomatériaux réagissent très bien sous l’effet de la compression. Il est donc souhaitable d’optimiser la forme de manière à ce qu’elle soit principalement comprimée. Par ailleurs, en utilisant des cercles plus petits, nous obtenons plus de points de contact et donc une structure plus dense. On peut ainsi imaginer des formes comme des arcs, des voûtes ou même des coques, toutes formées de petits éléments qui, une fois développés, seront liés et séchés pour former un monolithe. Grâce à des recherches supplémentaires, il pourrait également être possible de construire des structures non comprimées dans lesquelles les mycomatériaux travailleraient avec d’autres matériaux organiques offrant une meilleure résistance à la traction et à la flexion. Bien entendu, on peut aussi imaginer des éléments architecturaux qui ne sont pas nécessairement structurels. Il est possible, en contrôlant le degré de porosité et en programmant la disposition des cercles, de créer des cloisons, des planchers ou des enveloppes. Les mycomatériaux peuvent également être utilisés pour la fabrication de meubles, tels que des chaises, des tables ou des lampes. Mais prenons un peu de recul sur la technique de l’empilement compact de cercles. Comme avec tous les matériaux organiques, c’est le matériau lui-même qui prédomine sur la forme. Il possède un potentiel et permet d’inspirer un design inno-

Knowing that topological optimization doesn’t depend on a pre-given form unlike formal optimization, but rather on the charges, constraints and boundary conditions affecting the system it is possible to have an infinite number of various forms that best respond to structural challenges. As we know, mycomaterials perform extremely well under compression so it is possible to optimize the design in such a way that it works entirely in compression. What’s more, by using smaller circle sizes it is possible to have more places of contact and an overall densely packed object. We can talk about arches and vaults, even shells, all formed from smaller elements that, once grown, bound together and dried form a monolith. With additional research it could also be possible to construct non-compression structures where mycomaterials work together with other organic materials that have a better resistance to tension and bending. Of course, we can also imagine architectural elements that are not necessarily structural. It is possible, by controlling the degree of porosity and programming the disposition of circular assemblies, to create partitions, tiles or second facades. Mycomaterials can also be used for the production of furniture, such as chairs, tables or lamps. But let us take a step back from circle packing now. With all organic materials it is in fact the material itself that is most important. Within it lie the potential and the inspiration for new and innovative design. As MIT Media Lab researcher and architect Neri Oxman points out, “contrary to a form-first approach in design, in Nature the typical hierarchical design sequence form-structure-material is typically inverted bottom-up as material informs structure which, in turn, informs the shape of “naturally designed” specimens.”28 In order to address this issue and introduce a 73


vant. Comme le souligne Neri Oxman, chercheuse et architecte au MIT Media Lab, «contrairement à une approche axée sur la forme première, dans la nature l’ordre hiérarchique de conception forme-structure-matériau est généralement inversé, puisque le matériau informe la structure qui, à son tour, informe la forme des échantillons «conçus naturellement»»28. Afin de répondre à ce problème et d’introduire une nouvelle approche de la conception, Oxman suggère un processus de «recherche de forme par le calcul, basée sur les propriétés matérielles et les contraintes environnementales»29 avec une «approche intégrée du design, dans laquelle les propriétés des matériaux informent sur l’agencement géométrique des formes tridimensionnelles»30. L’architecte Phillipe Block, co-directeur du Block Research Group de l’ETH Zurich, partage un avis similaire. Selon lui, lors de la conception de matériaux «à faible résistance», c’est en fait la géométrie qui met en valeur et optimise les performances du matériau. La géométrie est logiquement déterminée par le biais d’outils de calcul et de simulations basées sur les propriétés du matériau. Block reconnaît que «l’obtention d’une stabilité par la géométrie plutôt que par la résistance des matériaux ouvre la possibilité d’utiliser des matériaux faibles [pour la construction]»31. Si nous disposons de tous les outils que la technologie peut nous offrir, pourquoi ne les utilisonsnous pas pour une transition vers une utilisation de matériaux plus naturels? En 2016, Riccardo A. Baricci de l’Université de Miami a publié sa thèse dans laquelle il a effectué une série d’analyses structurelles de dômes monolithiques à base de mycélium. Baricci en a conclu que «les champignons peuvent être utilisés comme matériau constitutif pour les dômes.»32 Il admet néanmoins que ces dômes sont moins performants que les dômes en béton et qu’ils nécessitent parfois la mise en place de supports supplémentaires, ainsi que des recherches additionnelles sur le matériau lui-même. Toutefois, l’idée selon laquelle un matériau naturel pourrait,

novel approach towards design, Oxman suggests Material-based Design Computation, a process of “computationally enabled form-finding, informed by material properties and environmental constraints”29 with an “integrated approach to design, whereby material properties inform the geometrical generation of three- dimensional form.”30 Architect Phillipe Block, co-director of the Block Research Group at ETH Zurich, shares a similar opinion. According to him, when designing with “low strength” materials it is in fact the geometry that emphasizes and maximizes the material’s performance. The geometry is, naturally, designed by the aid of computational tools and simulations based on the material’s properties. Block acknowledges that “achieving stability through geometry rather than through material strength opens up the possibility of using weak materials [for construction].”31 If we have all the tools technology has to offer, why are we still not using them to transition into a more natural materiality? In 2016. Riccardo A. Baricci from the University of Miami published his thesis where he does a series of structural analyses of mycelium-based monolithic domes. Baricci concludes that “mycological fungi can be employed as a constitutive material for domes.”32 He does, however, add that these domes perform a little worse than concrete and at times suggests additional supporting systems, as well as additional research both in the analysis part and on the material itself. Nevertheless, the idea that a natural material could, with a little time, research and tweaking of properties, compete to concrete is very thrilling. Since then, researches such as Appels et al. proved that mycomaterial properties “can be tuned by varying type of substrate, fungal species and processing technique”33, proving that the material research has just begun and that we are still at the beginning of a long journey of discovery. We can at this point have mycomaterials ranging from rubber-like to plastic, cork and wood-like and it is only a matter of time before

28 Oxman, Neri, Material based design computation ,. Massachusetts Institute of Technology, 2010, p.26 29 Ibid., p.33. 30 Ibid., p.33. 31 Felix Heisel, Karsten Schlesier, Juney Lee, Matthias Rippmann, Nazanin Saeidi , Alireza Javadian, Adi Reza Nugroho, Dirk

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Hebel, Philippe Block, Design of a load-bearing mycelium structure through informed structural engineering, 2017, http:// block.arch.ethz.ch/brg/files/HEISEL_2017_WCST_design-loadbearing-mycelium-structure_1546891598.pdf 32 Riccardo A. Baricci, Structural Analysis and Form-Finding of Mycelium-Based Monolithic Domes, University of Miami, 2016, p.117. 33 Freek V.W. Appels, Serena Camere, Maurizio Montalti, Elvin Karana, Kaspar M.B. Jansen, Jan Dijksterhuis, Pauline Krijgsheld, Han A.B.Wösten, Fabrication factors influencing mechanical, moisture- and waterrelated properties of mycelium-based composites in Materials and Design p.64-71, vol. 161, 2019, p.64


avec un peu de temps, concurrencer le béton est très séduisante. Des recherches telles que celle d’Appels et al. ont prouvé que les propriétés des mycomatériaux «peuvent être ajustées en fonction du type de substrat, de l’espèce fongique et de la technique de croissance»33, cela démontre que la recherche sur les matériaux vient de commencer et que nous ne sommes qu’au début d’un long périple de découverte. Nous pouvons désormais obtenir des mycomatériaux allant d’un aspect caoutchouteux à un aspect plastique, ou pouvant se rapprocher des propriétés du liège comme de celles d’un bois massif et ce n’est qu’une question de temps avant que l’on parvienne à inventer des mycomatériaux plus résistants. C’est peut-être le plus grand cadeau de la technologie que de nous permettre d’utiliser un objet issu de la nature, un objet ayant été perfectionné par une évolution s’étendant sur des millions d’années puis, avec l’aide de la science, de parvenir à rendre cet objet encore plus performant.

we invent new and more resistant materials. This is perhaps the greatest gift of technology; to be able to take something from nature, something that has been perfected by evolution spanning millions of years, and then, with the help of science, make it even better.

Fig.81: Design de meubles en circle packing obtenus par optimisation topologique Circle packing furniture design obtained by topological optimization

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Module quantity 4cm 6cm 8cm 10cm 12cm 14cm

30 30 30 30 20 20

Material quantity 1.3 m3

Packing Density 0.75

Module quantity 4cm 6cm 8cm 10cm 12cm 14cm

50 50 50 50 50 45

Material quantity 2.3m3

Packing Density 0.81

Module quantity 4cm 6cm 8cm 10cm 12cm 14cm

100 100 100 100 80 80

Material quantity 4.8 m3 76 78

Packing Density 0.8


Module quantity 4cm 6cm 8cm 10cm 12cm 14cm

130 120 120 120 120 110

Material quantity 6.2 m3

Packing Density 0.75

Module quantity 4cm 6cm 8cm 10cm 12cm 14cm

300 400 200 160 160 160

Material quantity 13.9 m3

Packing Density 0.86

Module quantity 4cm 6cm 8cm 10cm 12cm 14cm

300 250 250 205 180 130

Material quantity 13.5 m3

Packing Density 0.87

Fig.82: Structures en circle packing Circle packing structures 77 79


Lorsque leurs limites sont fixées dans l’espace, ces assemblages sont capables de résister à des forces de flexion élevées sans nécessiter de liant Given fixed boundary conditions the assemblies are able to resist high bending forces and even tension without any additional binding material like mortar

78 80


L’emboîtement autobloquant (TIM)

Topological Interlocking Masonry (TIM)

Examinons maintenant une autre logique constructive qui pourrait avoir un potentiel intéressant lorsqu’elle est associée à un mycomatériau. Normalement appliqué à des matériaux lourds tels que la pierre et le béton, l’emboîtement autobloquant peut offrir une variété de nouvelles géométries spatiales lorsqu’il est associé à un matériau résistant, mais extrêmement léger. En anglais, le principe d’emboîtement autobloquant est appélé Topological Interlocking Masonry, il porte ainsi souvent le nom abrégé de TIM.

Let us now look at another constructive logic that could have potential when paired with a mycomaterial. Normally applied to heavy materials such as stone and concrete, topological interlocking may indeed offer a variety of new spatial geometries when coupled with a material that is resistant, yet extremely light.

Le TIM a un long héritage en architecture. Les pierres étroitement ajustées des édifices incas34 en sont un exemple précoce mais très sophistiqué. Cependant au cours des dernières années le concept d’emboîtement autobloquant s’est répandu, il a été développé par l’Institute of Materials Science de l’Université technique de Clausthal, en Allemagne35, dans le but de concevoir de nouveaux matériaux La recherche a abouti à des assemblages plans de polyèdres solides et répétitifs. Des cubes et des tétraèdres sont assemblés dans des configurations planaires contraignantes. Ces ensembles sont capables de résister à des charges externes agissant perpendiculairement à la direction de la charge principale grâce aux interfaces verrouillées entre chaque élément. Lorsque leurs limites sont fixées dans l’espace, ces assemblages sont capables de résister à

The concept of interlocking has a long heritage in architecture. The closely fitted stones of Inca34 masonry architecture is an early but very sophisticated example. However, in recent years, the concept of topological interlockingn is becoming more widespread. As a way of designing new materials, it was developed by the Institute of Materials Science from the Technical University of Clausthal, Germany.35 The research resulted in planar assemblies of solid and repetitive polyhedra. Cubes and tetrahedra are assembled in mutually constraining planar configurations. These assemblies are able to withstand external loads acting perpendicular to the direction of the main load because of the force-locked interfaces between their elements. Given fixed boundary conditions the assemblies are able to resist high bending forces and even tension without any additional binding material like mortar. Structural coherence is achieved by the interlocking interfaces. This property distinguishes them from compression-active vernacular arcs, vaults, shells, brickwork structures and masonry. Planar materials fail when cracks

Fig.84: Principe de TIM TIM Principle

34 Weizmann M., Amir O., Grobman Y.J., Topological Interlocking in Architectural Design, https://grobman.net.technion. ac.il/files/2015/04/23.pdf (accessed 31/01/2019). 35 Tessmann, O, Topological Interlocking Assemblies. Presented at the 30th International Conference on Education and Research in Computer Aided Architectural Design in Europe, 2013.

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des forces de flexion élevées sans nécessiter de liant. La cohérence structurelle est réalisée par les interfaces imbriquées. Cette propriété les distingue des structures comprimées tels que des arcs, des voûtes, des coques, des ouvrages en briques et de la maçonnerie. Les structures planaires échouent lorsque des fissures peuvent se propager à travers le volume de l’objet. La structure d’un assemblage en TIM est déjà décomposé en plusieurs petits éléments, cette méthode permet d’augmenter la résistance du matériau en le fragmentant à la manière de fissures qui se propageraient entre les modules. Sachant que les mycomatériaux fonctionnent beaucoup mieux en compression, l’emboîtement autobloquant autoriserait la conception de formes complexes au moyen d’assemblages modulaires qui, grâce aux contraintes d’interfaces, permettraient à la structure de résister à la fois aux forces de flexion et aux forces de compression. Le principal module pour les expérimentations formelles du TIM a été obtenu par le biais de la déconstruction d’un cube. Après avoir obtenu une forme de tétraèdre, nous avons recoupé les arêtes tranchantes afin d’éviter d’éventuelles fissures lors de la production des mycoéléments. Par ailleurs, à la suite des recherches de Philipp Mecke, nous avons réussi à réduire la surface des faces latérales sans changer l’angle, ce qui a permis d’aboutir à une structure plus poreuse une fois les modules assemblés. Comme tous les modules sont compatibles entre eux, il est possible de générer de nombreuses géométries de porosités différentes. En outre, il est possible d’optimiser l’ensemble de l’objet grâce à la simulation numérique qui génère un agencement idéal des modules dans la structure. Fig.85: Soustraction du volume de briques de TIM Subtracting the volume of TIM bricks

Fig.86: Augmentation de la porosité d’une structure en TIM 80

Increasing the porosity of a structure in TIM

are able to propagate through the entire dimension of an element. Topological Interlocking Assemblies are already broken down into smaller elements. Thus the approach increases material strength by fragmenting the material as cracks cease to propagate at the interface between two modules. Knowing that mycomaterials work a lot better in compression, topological interlocking allows the introduction of complex shapes through modular assemblies that, as a result of face-to-face constraints, resist both tensile and compressive forces acting upon the structure. The principle module for TIM formal experimentations is obtained through a cube deconstruction, keeping in mind the principle of TIM. After we got the tetrahedron form, we further cut its sharp edges to avoid potential cracks during production of mycoelements. Furthermore, following the research of Philipp Mecke, we managed to reduce the surface of side faces without changing the angle which resulted in a more porous structure once the modules are assembled together. Since all modules are mutually compatible it is possible to build varying porosity spatial geometries. Additionally, it is possible to topologically optimize material use by digital simulation of the structure that’s allows an efficient distribution of various modular elements throughout the pavilion. Standard TIM assemblies are normally used for construction of planar surfaces as they work best in planar configurations. With this in mind, it could be possible to construct a flat roof structure with modular mycoelements. Since the material is light it would be possible to span larger distances. In case any parts are subject do


Les assemblages en TIM sont généralement utilisés pour la construction de surfaces planes car ils fonctionnent mieux dans ce type de configurations. Dans cette logique, il serait possible de construire une structure de toit plat avec des mycoéléments modulaires et comme le matériau est léger, il a la capacité de couvrir de plus grandes distances. Si certaines zones sont soumises à des charges plus élevées, il est possible d’en identifier les pièces par la simulation numérique, puis de les lier par anastomose afin de les rendre plus résistantes. Toutefois, nous avons souhaiter aller plus loin en appliquant le TIM à des surfaces courbes. Comme nous l’avons précédemment indiqué, le principe d’emboîtement autobloquant s’applique à un processus d’assemblage d’éléments identiques générant une forme dont l’apparence correspond à un plan rectiligne. Mais dans le but d’offrir davantage de liberté à l’apparence de la structure, nous avons cherché à concevoir des éléments inspirés de la géométrie initiale qui permettraient d’obtenir une courbure. En raccourcissant la longueur de l’intrados, en augmentant celle de l’extrados puis en ajustant la hauteur des modules, nous sommes parvenus à obtenir une courbure régulière en créant une seule nouvelle famille d’éléments. Pour assembler les parties plates et les parties incurvées, il a fallu dessiner des modules non standards fonctionnant comme des pièces intermédiaires. Cette démarche nous a permis de comprendre qu’il était possible de construire des morphologies à simple courbure avec des modules dont la production en série serait relativement accessible. Mais nous vivons à une époque où la production non standard et rapide est hautement accessible, c’est la raison pour laquelle nous avons voulu étudier des géométries plus complexes. Dans le cas où la plupart des éléments seraient uniques, nous pourrions obtenir une double courbure qui utiliserait la légèreté du mycomatériau afin d’obtenir des formes que les matériaux traditionnels ne sont pas capables de générer. Les différentes approches peuvent être appliquées en fonction du programme. Il peut s’agir d’abris simples à assembler rapidement, d’une scénographie pour des concerts ou d’un pavillon prenant la forme d’une voûte ou d’un dôme. Une fois l’événement terminé, la structure peut être démolie, le matériau peut se dégrader naturellement en nourrissant la Terre et en perpétuant ainsi le cycle naturel.

heavier loads, it could be possible to identify these areas through digital simulation and then bind the elements through anastomosis to make them more resistant. Nonetheless, we wanted to explore a step further by applying TIM to curved surfaces. As we already said, the principle of TIM imbrication was such that if one wanted to produce identical elements, the shape produced took the appearance of a rectilinear plane. In order to allow more freedom in the appearance of the structure, we sought to build elements that took up the geometry of the initial elements while allowing to obtain a curvature. By shortening the lengths of the intrados and increasing the length of the extrados and adjusting the height of the modules, it was thus possible to obtain a curvature by creating a new family of elements. To make the connection between these two families of standard modules, non-standard ones had to be drawn to bind the flat parts, and the curved part. This showed that it is possible to construct morphologies with a simple curvature with modules whose mass production would be fairly easy. But we live in a time where non-standardized fast production is highly accessible. This is why we looked at more complex geometries. In this case most elements are unique but it is possible to obtain a double curvature and maximize the lightness of the mycomaterial to produce shapes that traditional materials would not be capable of. The different approaches can be applied according to the program. Simple shelters that can be assembled fast, scenography for concerts or pavilions; even as vault and dome structures, either temporary or permanent. And once the manifestation is over, the material is demolished and left to degrade naturally, effectively nurturing the earth as the natural cycle continues.

Fig.87: Étapes de fabrication d’une brique de TIM Steps in making a TIM brick

81


82 84


Fig.88: Structures en TIM TIM Structures

85 83


Ça vous dirait de vous dÊtendre sur un mycodivan? Would you relax on a mycodivan?

84 86


Des morphologies croissantes

Growing Morphologies

En tirant parti de l’aspect malléable du mycomateriau, il est possible d’imaginer de grands moules qui pourraient servir d’échafaudages pendant la croissance du mycélium. Bien que nous n’ayons pas personnellement testé ce type de technique de construction en raison de certaines contraintes, il convient de le mentionner.

By taking advantage of the mycomaterial’s malleable aspect, it is possible to imagine large molds that would serve as scaffolding during material development. While we have not personally tested this type of construction technique due to certain constraints, it is still worth mentioning.

Encore une fois, grâce aux simulations numériques, une multitude de formes viables répondant aux performances du matériau pourraient être développées. Par ailleurs, nous pourrions optimiser les morphologies en y ajoutant ou retirant de la matière, en fonction de l’action des contraintes sur la structure. Nous pouvons voir ces morphologies croissantes comme des objets constitués d’un béton vivant. Simplement, au lieu de couler le béton conventionnellement dans un moule, nous le cultiverions.

Again, thanks to digital simulations a multitude of viable forms could be developed in response to material performance. Moreover, we can further optimize each morphology to add or remove matter, depending on the acting upon the system. We can look at these growing morphologies as made of bio-concrete; while concrete would be poured in a mold, we instead grow it.

En outre, c’est certainement de cette manière que la technique du moule perdu pourrait fonctionner le mieux. En utilisant une enveloppe organique rigide remplie d’un mycomatériau en croissance, le moule et son contenu finiraient par fusionner jusqu’à ne former qu’un seul objet. L’architecte pourrait ainsi travailler avec la nature afin de concevoir un ensemble hybride. Bien entendu, nous pourrions également imaginer des éléments structurels préfabriqués, tels que des colonnes ou des arches, destinés à la construction d’édifices d’habitation. Imaginons la maison Dom-Ino de Le Corbusier faite de mycocolonnes et de dalles de bois.

In addition, this is where the lost mold technique could work well. By introducing a rigid organic skin filled with the growing mycomaterial, it would in time become one, fused together in a way where the architect works with nature to produce a hybrid structure. Naturally, we can also grow bigger prefabricated structural elements such as columns or arches for smaller scale constructions. Imagine Le Corbusier’s Dom-Ino house made of mycocolumns and wooden slabs. With today’s knowledge it is already possible to build several storey high building with the according geometry.36 Of course, future research is required for the process to be perfected and applied to a larger production scale where mycomaterials could replace concrete at certain times.

Grâce aux connaissances actuelles, il est déjà possible de mettre en place des mycostructures de plusieurs étages présentant des géométries diverses36. Naturellement, des recherches sont encore nécessaires pour perfectionner le processus de fabrication et pouvoir appliquer, à la place du béton, les mycomatériaux à des ouvrages à grande échelle.

36 Tree-shaped structure shows how mushroom roots could be used to create buildings, Dezeen (accessed June 3rd 2019).37 Op.cit. f.note 1, p.37.

85


10. Pavillon

10. Pavilion

Un circuit court

A Short Supply Circuit

Pour l’étape de fabrication des modules, nous avons chercher à nous procurer les matériaux nécessaires en respectant au maximum la stratégie du circuit court. La démarche du circuit court consiste à inciter la mise en place d’un lien direct entre le producteur et l’utilisateur dans des zones géographiques proches. Elle permet ainsi d’encourager l’instauration d’une économie locale et circulaire tout en impactant sur la réduction des émissions de CO2. En repensant les modes de production et de consommation, cette stratégie se démarque comme un élément clé du développement durable.

For the module production stage, we wanted to obtain the necessary materials while respecting the short circuit strategy as much as possible. The short circuit approach encourages the establishment of a direct link between the producer and the user in close geographic areas. It consequently aids in forming a local and circular economy while having an impact on the reduction of CO2 emissions. By rethinking the modes of production and consumption, this strategy stands out as a key element of sustainable development.

C’est donc chez des producteurs situés proches de Paris que nous nous sommes principalement fournis. En ce qui concerne la paille, nous nous sommes approvisionnés chez Paille Service à Champeaux, en Seine et Marne. Nous avons trouvé la farine bio au Moulin Deligne situé à Chambly dans l’Oise. Pour nous fournir en graines inoculées de mycélium, nous nous sommes rendus à La Boîte à Champignons qui se trouve à Saint-Nom-la-Bretêche dans les Yvelines. Enfin les tubes servant de moules ont été récupérés dans divers chantiers dans Paris ou en banlieue proche.

Fig.90: Étapes d’approvisionnement des matériaux Stages of material supply 86

Nous ne nous sommes toutefois pas toujours fournis proximité de Paris. Nous avons en effet utiliser des sacs de substrat inoculé de mycélium provenant d’une entreprise nommée CNC exotic mushrooms située en Hollande, proche de Rotterdam. Nous avons choisi de nous approvisionner auprès de ce producteur car il est l’un des seuls en Europe à préparer un mélange, à base de champignons, spécialement conçu pour la construction, il collabore d’ailleurs avec l’entreprise Ecovative Design. Bien qu’éloigné de notre lieu d’activité, l’approvisionnement chez ce fournisseur nous a permis de travailler avec un matériau perfectionné dont la composition améliore la productivité et augmente les chances de réussite dans le processus de fabrication. Par ailleurs nous avons pu comparer ce mycomatériau sophistiqué avec celui que nous avons confectionné nous-mêmes et il faut reconnaître que l’expérience dont bénéficie l’entreprise CNC exotic mushrooms fait que son mycomatériau est davantage performant. Notre mycomatériau

Our main suppliers are therefore producers located close to Paris. We got the straw from Paille Service in Champeaux, Seine et Marne. We found organic flour at Moulin Deligne located in Chambly, in Oise. To supply us with mycelium inoculated grains, we went to La Boite à Champignons in Saint-Nom-la-Bretêche in the Yvelines. Finally the tubes serving as molds were recovered from various construction sites in Paris or in the near suburbs. However, we also went a bit further from Paris for bags of inoculated mycelium substrate at a company called CNC Exotic Mushrooms in Holland, near Rotterdam. We chose to buy from this supplier because it is one of few in Europe to prepare a mycelium-based mixture, specially designed for construction. it also collaborates with the company Ecovative Design. Although far from our place of work, sourcing from this supplier allowed us to work with an advanced material whose composition improves productivity and increases the chances of success in the manufacturing process. Moreover, we have been able to compare this sophisticated mycomaterial with the one we have made ourselves and we must recognize that CNC exotic mushrooms makes its mycomaterial more efficient. Our mycomaterial has a much slower growth and higher risks of contamination. Finally, this trip allowed us to meet the manager of the company who, during a discussion, gave many tips on the production and implementation of mycomaterials.


présente en effet une croissance bien moins rapide ainsi que des risques plus élevés face à la contamination. Enfin, ce déplacement nous a donné l’opportunité de rencontrer le gérant de l’entreprise qui a pu nous offrir de nombreux conseils sur la fabrication et la mise en œuvre du mycomatériau.

Moulin Deligne Chambly 60230

48 Km

La Boîte à Champignons St-Nom-la-Bretèche 78860

29 Km

ENSAPM Paris 75006

37 Km

58 Km

Bellastock 2019 Evry 91000

Paille Service Champeaux 77720

Fig.91: Plan d’approvisionnement des matériaux Material supply plan 87


Processus de construction

Construction Process

Dans la logique de la stratégie du réemploi, nous avons souhaité utiliser des moules issus de déchets. Sur les chantiers, nous avons constaté que de nombreuses chutes provenant des gaines de réseaux enterrés étaient jetées or ces tubes conviennent bien au développement d’un mycomatériau puisqu’il sont constitués d’un plastique rigide. Grâce au réemploi de ces gaines en plastique, nous répondons à la fois à la question des moules et nous proposons une seconde vie aux déchets issus de la construction. Après le démoulage, les moules peuvent être réutilisés et le processus peut ainsi continuer indéfiniment. Ce parcours cyclique est assimilable à celui de notre matériau issu de matières biosourcées.

Following the strategy of reuse, we wanted to use molds from waste. As said before, on construction sites we found many plastic tubes used for underground pipes or as scaffolding protection. These tubes are well suited for the development of a mycomaterial since they are rigid. Through their reuse we could obtain a large quantity of molds while at the same time offering a second life to construction waste. After demolding, the molds can be reused and the process can continue indefinitely. This cyclic path is comparable to that of our material derived from biosourced materials.

Ainsi notre démarche cherche à mettre en exergue l’union entre un cycle naturel et un cycle artificiel permettant de converger vers la réalisation d’une mycoconstruction écologique. La construction de notre pavillon se décompose en deux phases principales. La première consiste à la préparation des modules. La seconde consiste au montage des modules. La première phase de construction se découpe en trois étapes. Premièrement, il faut préparer le matériau, pour ce faire nous devons mélanger le mycélium, l’additif et le substrat dans les proportions adéquates. Il est important que le substrat soit haché puis pasteurisé afin d’accélérer le processus de croissance et de diminuer le risque de contamination. Deuxièmement, il faut préparer les moules, cette étape consiste à couper les tubes aux bonnes dimensions, les percer, les nettoyer puis les stériliser. Troisièmement, une fois ces deux tâches exécutées, il ne reste plus qu’à remplir les moules puis à les laisser évoluer dans un environnement propice à la croissance du mycélium.

Fig.92: Étapes de construction Construction steps 88

La deuxième phase de construction comprend quatre étapes. Premièrement, il s’agit de démouler les modules. Pour faciliter la sortie de l’objet, nous avons préalablement découpé les tubes dans le sens de la hauteur afin de pouvoir ouvrir le cylindre en agrandissant son diamètre. Les tubes vides sont ensuite conservés afin d’être moulés de nouveau. Deuxièmement, il faut positionner les modules cylindriques encore humide dans un cadre en bois permettant de les maintenir. Ce cadre ne permet pas d’obtenir une paroi entière mais seulement une portion, cela facilitera le déplacement de l’objet jusqu’au site d’ex-

Our approach, therefore, seeks to highlight the fusion between a natural cycle and an artificial cycle that converge towards the realization of an ecological mycoconstruction. The construction of our pavilion breaks down into two main phases – the preparation of modules and, once the modules are grown, their assembly. The first phase of construction is divided into three stages. Firstly, we must prepare the material. To do this we must mix mycelium, the additive and the substrate in the correct proportions. It is important that the substrate is chopped and then pasteurized in order to increase the speed of growth and to reduce the risk of contamination. Secondly, we must prepare the molds, which implies cutting the tubes to the right dimensions, drilling holes to allow aeration, cleaning and sterilizing. Lastly, after preparing the mixture and the molds, all that remains is to fill them in and leave them in an environment favorable for mycelium growth. The second phase of construction consists of four stages. Primarily, it is the demolding process. To facilitate the modules sliding out, prior to molding we cut the tubes along their length so that we are able to open the tubes by augmenting their diameter. The empty tubes are then stored to be molded again. It is then necessary to position the still humid cylindrical modules in a wooden frame which maintains them. Each wall is divided into 4 frames for an easier transportation to the festival site. When positioning modules, it is important to respect the previously drawn layout obtained through digital simulation. To do this we projected the drawing in real size on one side of the frame. By following the position of the circles shown in the


position. Lors du positionnement des modules, il est important de respecter l’agencement dessiné. Pour ce faire, nous accrochons le dessin de l’élévation à l’échelle 1 sur une face du cadre et en suivant la position des cercles, nous parvenons à obtenir la forme souhaitée.

drawing, we managed to get the desired shape. At this point anastomosis starts. For this, we covered the frame with a dark plastic cover to retain moisture and create a dark and sterile environment that is essential for the growth of mycelium. We let the elements fuse for 4 to 5 days in a temperature close to 25 ° C.

La troisième étape consiste au processus d’anastomose. Pour cela, nous recouvrons le cadre d’une bâche opaque sur ses quatre faces permettant de conserver l’humidité et de créer un environnement sombre et stérile essentiel à la croissance du mycélium. Nous laissons le mécanisme opérer pendant 4 à 5 jours dans une température proche de 25°C.

Finally, the structure is ready to dry. We first removed the cover without touching the frame to allow moisture to escape and allow the bonds between the modules to solidify. After 7 days, we could remove the frame and continue to let the material dry if necessary. During this final stage, it is important to let the wall evolve in a dry and airy environment. The frame can be reused to build a new piece of wall.

Enfin, pour la quatrième étape, nous retirons d’abord la bâche sans toucher au cadre afin de permettre à l’humidité de s’échapper et de laisser se solidifier les liens entre les modules. Puis, après 7 jours, nous pouvons retirer le cadre et continuer à laisser sécher le matériau si nécessaire. Lors de cette ultime étape, il est important de laisser évoluer la paroi dans un environnement sec et aéré. Le cadre pourra être réutilisé pour construire un nouveau morceau de paroi.

Materials

Waste

Modules

Mold Grow th

Use

Gro wt

h

Reuse

l ntro Co

Natural

Artificial

Nu

Construction

Structure

Agriculture

trie

n ts

D

eco m p

io o sit

n

L if

ec

yc le

Reu

end

se Fig.93: Cycles des matériaux Material Cycles

Earth

Recycling

89


MYCELIUM

MODULE MIXTURE

ADDITIVE

SUBSTRATE GRINDING SUBSTRATE

SUBSTRATE PASTEURIZATION

PRECUTTING MOLDS

ADDING HOLES

MOLDS WASHING

STERILIZATION

90

MOLD FILLING


Fabrication process

BRICK PLACEMENT

FRAME

ANASTOMOSIS

4 days 25° C 80-90 % humidity

DRYING

7 days 25+ ° C 0% humidity

BRICKS

GROWING

DEMOLDING

6 - 10 days 25° C 80-90 % humidity EMPTY MOLDS REMOVING FRAME

Fig.94: Processus de construction Construction process 91


94 92


Un pavillon démonstrateur

A Pavilion Demonstration

La porte d’entrée de Bellastock sera un pavillon démonstrateur et expérimental qui cherchera à prouver les vertus des mycomatériaux au service de l’architecture.

The gateway for Bellastock will, in fact, be a demonstrator pavilion that highlights the virtues of fungi in service of architecture. It is a simple experimental structure which marks the first step in structural experimentation with mycomaterials.

Dans cette optique, notre objectif principal est de mettre en évidence les aspects uniques de notre matériau par le biais d’une logique qui lui est propre. Les connexions vivantes entre les modules de formes cylindriques montrent les atouts de l’anastomose caractéristique aux mycomatériaux. Cette démarche permet ainsi de montrer la manière dont nous pourrions travailler en lien avec la nature afin de concevoir un objet architectural. Sur un plan formel, notre pavillon est conçu comme une structure schématiquement simple composée de deux murs et d’un toit car nous avons souhaité que les caractéristiques si particulières du mycomatériau prédominent sur la forme. Ce matériau organique et muable aux aspects doux et léger intrigue lorsqu’on le côtoie. En invitant le visiteur à passer à travers une sorte de tunnel, nous cherchons provoquer en lui de nouvelles sensations. Nous souhaitons ainsi à proposer une expérience sensuelle singulière par le biais de stimulations tactiles, visuelles et éventuellement olfactives et gustatives.

Keeping this in mind, our main goal was to highlight the uniqueness of the material through a structural logic that is intrinsic to it and show how we can work with nature to create architecture. As such the pavilion is imagined as a most basic structure made of two walls and a roof. For us, the material was more important than the morphology. The modules, however, are cylindrical, meaning that they would not be able to hold without additional binder were they made from any other material. Through autonomous bio-welding we achieved to create sustainable living architecture that is affordable, biodegradable and effective. At the same time, this organic and mutable material with soft and light aspects intrigues when one touches it. By inviting the visitor to pass through a kind of tunnel, we seek to provoke within him a new sensation. We wish to offer a unique sensual experience through tactile, visual and possibly olfactory or taste stimulation.

Enfin, l’exposition du pavillon démontrera qu’il est possible de concevoir une architecture durable, abordable et biodégradable.

Gauche: Fig.95: Partie de paroi

Left: Part of the Wall 93


S

75 mm

M

135 mm

L

165 mm

Fig.96: Diamètres intérieurs des 3 types de moules Inner diameters of the 3 mold types

Fig.97: Axonométrie du pavillon Pavilion Axonometry 94

Modules

Moules

S 422 M 50 L 44

S 108 M 42 L 32


S 1.32 L

M 4.3 L

L 6.4 L

30cm

Modules

Moules

S 211 M 25 L 22

S 54 M 21 L 16

Fig.98: Volumes intérieurs des 3 types de moules Internal volumes of the 3 mold types

Fig.99: Élévation du pavillon Pavilion Elevation 95


96 98


0,04€/L 15€

420L

paille 0,67€/L 500€

0,70€/L 63€

750L

mélange CNC

90L

1350L

farine 4,44€/L 400€

0€

978€

90L

351kg mycelium acheté

250

200

mycelium produit

anastomose (optionnelle)

Fig.101: Estimation du prix, volume et poids Estimate of price, volume and weight

97


Fig.102: Textures Fig.103: Anastomoses

98 100


99 101


À quoi pourrait bien ressembler un mycofutur? What would a mycofuture look like?

102 100


L’histoire d'un mycofutur

A Story of a Mycofuture

-Maman, on est bientôt arrivés? Tu m’as dit qu’on y était presque.

-Mom, are we almost there? You said we are almost there!

-John, arrête de me poser la même question toutes les 5 minutes! On arrive bientôt. Lui répondît une voix ferme mais douce.

-John, stop asking me every 5 minutes. We will be there soon. – a firm but gentle voice replied.

John roulait avec ses parents sur l’autoroute. Ils se rendaient dans la ville pour célébrer la nouvelle année avec leurs amis. Ils vivaient dans une ferme à champignons à une heure de la ville. La-bas, le réveillon était calme, seules quelques autres familles d’agriculteurs y vivaient préférant la paisible vie de la campagne. Mais ce soir, ils célébraient le début du 22ème siécle, l’année 2101 allait commencer et les parents de John souhaitaient rendre visite à de vieux amis dans la métropole. John était particulièrement excité. Il n’avait jamais vu la ville auparavant et le seul environnement qu’il avait côtoyé se limitait à des champs infinis de cannasucre et à de vastes hangars destinés à la production de mycélium. Il venait d’avoir 6 ans et ne comprenait pas vraiment pourquoi parfois des champignons poussaient à travers les sacs tandis que d’autres fois les sacs devenaient tout blancs. Il ne parvenait pas à faire la différence entre la partie comestible des champignons et les matériaux fongique mais avait quand même remarqué que les sacs ne produisant pas de champignons comestibles avaient des tailles et des formes diverses. Les parents de John étaient des mycoproducteurs, spécialisés à la fois dans la mycotecture et dans les champignons alimentaires ordinaires. -Regarde John! Tu vois la ville là-bas? Lui demanda son papa. Maintenant, ils étaient suffisamment proches pour distinguer les gratte-ciels chatouillant les nuages. Il faisais beau et John, d’un regard intrigué, contemplait ces formes étranges pour la toute première fois. Mais sa nature curieuse l’incita à observer consciencieusement chaque détail. Alors que la famille s’approchait doucement de la ville, John remarqua d’imposants tas de débris tout autour de lui. John essayait de se rappeler où il avait pu voir des tas similaires auparavant mais n’y parvenait pas.

John was driving with his parents on the highway. They were going to the city to celebrate the new year with friends. Normally, they lived on a mushroom farm about an hour drive from the city. They didn’t have big new year celebrations, only a couple of other farmer families lived next to them and they preferred a quiet life in the countryside. However, it was the beginning of the 22nd century, the year 2101 and John’s parents were persuaded to visit old friends in the city. John was expectedly excited. He had never been to the city before and the only surroundings he knew were endless fields of sugar cane and big hangars where mycelium production was happening. He just recently turned 6 so he didn’t quite yet understand why sometimes mushrooms grew out of bags and at other times the bags would just become white. He couldn’t distinguish edible fungal fruit from fungal materials even though he was aware that the bags that don’t produce mushrooms came in different sizes and shapes. Jon’s parents were mycoproducers, specializing in both mycotecture materials and simply mushroom farming. -Look, John. Can you see the city over there? his father asked. They were now close enough for John to see the skyscrapers soaring in the sky. It was a sunny day and John’s curious eyes were seeing them for the very first time. But his inquisitive nature made him look at everything around him. As they were approaching the city, John noticed huge piles of debris all around them. He was trying to think where he saw similar piles before but he couldn’t remember. It almost looked as if a tornado sacked everything, which wouldn’t be weird as tornadoes came frequently. -Why is everything destroyed? – John asked confused. -It isn’t destroyed, dear. - replied his mother. It is organic waste; don’t you recognize it? When

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On aurait dit qu’un cyclone avait tout saccagé ce qui paraissait cohérent puisque les cyclones passaient souvent par ici. -Pourquoi tout est détruit? Interrogea John d’un air troublé. - Ce n’est pas détruit mon chéri. Rétorqua sa mère. Ce sont des déchets organiques, tu ne les reconnais pas? Quand les gens de la ville n’ont plus besoin de quelque chose, ils le jettent. Les déchets sont ensuite collectés ici puis acheminés jusqu’à des fermes comme la notre. Tu vois John, si nous ne nourrissons pas la Terre, la Terre ne peut pas nous nourrir en retour. Ces déchets sont donc très importants. Alors qu’ils entraient dans la ville, le père de John décida de déposer son fils et son épouse dans un parc afin qu’ils l’attendent le temps que ce dernier gare la voiture. Il faisait chaud pour cette période de l’année, 17°C, le réchauffement climatique se faisait sentir. Même si la pollution des gaz avait largement diminué, le mal était fait et d’importants changements de température se faisaient sentir tout au long de l’année. Le parc était peuplé d’arbres autour desquels poussaient des champignons diffusant un doux et enivrant arôme. Ici, il n’était pas aussi intense qu’à la ferme, il faisait partie du parfum de la ville et permettait de neutraliser les odeurs moins agréables. Au centre du parc, il y avait une grande myco-cour de récréation. Les jeux étaient solides et rigides. Ils résistaient sans problèmes aux poids des enfants jouant, sautant, grimpant et tirant dans toutes les directions balançoires et ponts suspendus.

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Alors que John se précipitait d’aller jouer avec les autres enfants, sa mère s’assit sur un banc à côté des jeux. Elle remarqua que tous les bancs du parc avaient été remplacés depuis le temps où elle était adolescente. Les parcs étaient dorénavant équipés de mycobancs qu’on remplaçait tous les 2 ou 3 ans, comme beaucoup d’autres éléments du mobilier urbain d’ailleurs. Bien que les mycomatériaux à l’état inerte pouvaient durer indéfiniment dans les conditions idéales, la pourriture, elle, ne pouvait pas être évitée en particulier en plein air. La production du mobilier urbain à base de mycomatériaux pouvait se faire de manière rapide et économique, elle semblait ainsi bien plus cohérente que l’utilisation du bois ou du métal. Les mycobancs étaient d’ailleurs bien plus confortables que les vieux bancs en bois, leur surface velouté comportait de légères imperfections, on aurait presque dit qu’ils étaient rembourrés. Ils étaient constitués d’un matériau suffisamment rigide pour soutenir des corps hu-

people in the city no longer need something they throw it away. It is then collected here and shipped to farms like ours. You see, John, if we don’t feed the earth, the earth can’t feed us either. So this waste is actually very important. As they entered the city John’s father decided to leave them in a park while he went to park the car. It was warm for this time of year, 17° C but global warming took its toll. Even though gas pollution was reduced to a minimum the damage had already been done and big temperature fluctuations all year long were more common than not. The park was full of trees with mushrooms growing around its roots, spreading a gentle but sweetly intoxicating aroma. Unlike back home on the farm, where the odor of mushrooms was intense, here it has become an ingredient in the city’s perfume, neutralizing the less pleasant smells. In the middle of the park was a big myco playground. The objects were solid and stiff, effortlessly withstanding sudden loads in the form of children playing, jumping, climbing and pulling on the various poles, swings and bridges. As John ran off to play with other children his mother sat on a bench near the playground. She noticed the benches in the park were replaced from the time she used to go there as a teenager. The parks were equipped with mycobenches which were replaced every couple of years, just like many other things. Even though inert mycomaterials could last indefinitely under right conditions, biological decay could never be completely avoided, especially in the open. As the production of public space equipment could be done fast and cheap, it seemed like a better solution to wood and metal. The benches were much more comfortable than the old wooden ones; the surface was velvety with small imperfections. It almost felt like they had padding on the inside but it was in fact all mycelium-based, produced in a way to be rigid enough to hold and still soft enough to sit on. Many things have changed since she was last here. She started thinking about the time she left the city with her family after an intense flood caused by days of rain provoked a landslide. She recalled how she never wanted to go back to that place, the horrors she had seen, her father’s funeral and the government’s initiative to plant mushrooms on all green surfaces in the city as a response to combat earthfalls through undercity infrastructure in the form of dense mycelium networks that would hold the soil as glue. Even though this tactic prevented or greatly reduced


mains mais suffisamment mou pour s’y asseoir confortablement. Beaucoup de choses avaient changé depuis la dernière fois qu’elle était venue. Elle commença à penser à l’époque où elle avait quitter la ville avec sa famille après qu’une importante inondation, causée par des pluies incessantes, ait provoqué un glissement de terrain. Elle se rappela à quel point elle avait désiré ne jamais revenir ici, les horreurs qu’elle avait vu, les obsèques de son père. Puis elle se remémora l’initiative du gouvernement de planter des champignons sur tous les espaces verts de la ville pour lutter contre les glissements de terrain grâce au réseau souterrain du mycélium maintenant le sol comme de la colle. Bien que cette technique permit de prévenir et de réduire considérablement l’impact causé par les catastrophes naturelles, elle n’avait jamais compris pourquoi cela n’avait pas été fait plus tôt. Les mycologues étaient aujourd’hui parvenus à convaincre le gouvernement d’utiliser des fongus pour purifier les sols toxiques ou pollués et le mycélium était utilisé dans le but de faire proliférer les forêts avec des résultats plus ou moins convaincants. Mais les mycomatériaux étaient déjà populaires bien avant cela. Quand elle était petite, il y avait des mycopanneaux dans les murs qui fonctionnaient comme des isolants thermiques et phoniques. Les scientifiques avait depuis longtemps prouvé les vertus du mycélium comme matériau de construction et d’isolation. La véritable révolution avait commencé avant même qu’elle ne naisse, c’était quand le mycobéton armé venait d’être inventé. Il avait des performances supérieures au béton classique et avec la protection adaptée, il pouvait durer indéfiniment. Elle regarda autour d’elle et se demanda combien de nouveaux gratte-ciels possédaient un mycosquelette, il était difficile de les distinguer. Sur beaucoup de vieux bâtiments, il y avait des mycopanneaux installés le temps qu’ils soient rénovés, si bien que la moitié d’entre eux étaient recouverts d’une douce et bien curieuse façade. Ces façades étaient par ailleurs hautement fonctionnelles puisqu’en absorbant les molécules de CO2, elles permettaient de diminuer incontestablement les émissions de dioxyde de carbone dans les zones urbaines. L’inconvénient était qu’il fallait souvent remplacer les mycopanneaux, mais avec les années d’expérimentation leur durée de vie avait considérablement augmenté et ils pouvaient désormais se maintenir plusieurs décennies.

the amount of additional natural hazards in the years to come, she never really understood why this wasn’t done sooner. Mycologists convinced the government to use fungi to purify toxic and polluted soils in the past and fungal mycelium had been used in an attempt to flourish forests with relatively successful results. Mycomaterials were popular even before that. When she was growing up in the city she had mycoboards inside the walls for sound and heat isolation. Scientists have long ago proven the advantages of mycelium as both a construction and isolation material. The real revolution began before she was even born, when reinforced mycoconcrete was created. It performed better than actual concrete and with the right protection, it could last indefinitely. She looked around her and wondered how many new skyscrapers around her actually have a mycoskelet. It was hard to distinguish. Many old ones had mycopanels installed during renovation, so half of them were covered with soft and interesting facades. These facades were at the same time highly functional as they absorbed carbon molecules and significantly slowed down carbon dioxide emissions in cities. The downside was they needed to be replaced at one point, but through years of experimentation, their longevity had been significantly increased and could last several decades. The balconies often served as a place where mushrooms could sprout and be eaten right away, but now these balconies have been completely covered with a mycosupporting exterior to protect the wooden framework, with mushrooms occasionally emerging in cyclic growth patterns. The rubber-like mycosunshades were still popular, albeit they now looked far less like something raw and naturally produced. The city she had remembered had changed drastically in the last couple of decades. The image of pollution and odorous gasses that made people sick were so vivid in her mind that she could almost smell them. And yet the air seemed so pure and fresh now. The mycelium facades that she hated for their appearance seemed extremely polished. She kept looking at John as he was playing with other kids in the mycoplayground. Mycotecture worked and the results were visible, tangible and smellable. As she realized the amount of improvement fungi brought to the city she felt comfort and relief. Seeing his father approach, John ran back to his parents, eyes full of childish bliss and fascination

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Les balcons avaient autrefois servi d’emplacements où les champignons pouvaient pousser avant d’être mangés, mais aujourd’hui ils étaient entièrement recouverts d’un mycosupport extérieur protégeant les vieux balcons en bois d’éventuelles invasions de champignons parasites. Les mycoparasols aux aspects caoutchouteux étaient toujours appréciés bien qu’ils semblaient maintenant bien moins bruts et naturels qu’auparavant. La ville qu’elle avait connue s’était métamorphosée en seulement quelques années. Ce souvenir de pollution et de gaz nauséabonds qui rendaient les gens malades était si intense dans son esprit qu’elle pouvait presque encore en ressentir l’odeur, pourtant l’air semblait tellement pur et frais aujourd’hui. Ces façades en mycélium qu’elle trouvait si laide étant enfant, lui paraissaient maintenant étonnamment brillantes et raffinées. Elle gardait un oeil sur John qui jouait avec les autres enfants dans la mycocour. La mycotecture fonctionnait et ses résultats étaient bien réels. Tandis qu’elle songeait aux nombreux progrès qu’avaient apportés les mycètes à la métropole, elle ressentit une profonde sensation de confort et d’apaisement. Voyant son papa approcher, John courut vers sa mère les yeux innocemment remplis de bonheur et de fascination pour l’inconnu. -Maman, pourquoi on peut pas vivre en ville? C’est trop bien ici! Sa mère sourit. -C’est vrai que c’est pas mal. Peut-être qu’un jour nous y reviendrons.

Fig.105: Surface du module après interaction avec son environnement Module surface after interaction with its environment 104

for the unknown. -Mommy, why can’t we live in the city? It’s so fun here! His mother smiled. -It is not that bad. Maybe one day we will come back.


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Conclusion

Conclusion

Michel Serres dépeint une relation souvent cruelle entre l’homme et la nature: «Aveugle et muette, la fatalité naturelle négligeait alors de passer contrat exprès avec nos ancêtres écrasés par elle: nous voici, a ce jour, assez vengés de cet archaïque abus par un abus moderne réciproque. Il nous reste à penser une nouvelle balance, délicate, entre ces deux ensembles de balances.»37

Michel Serres explains the often cruel historical relationship between man and nature: “Blind and mute, natural fatality neglected, back then, to sign an explicit contract with our ancestors, whom it crushed: now we are sufficiently avenged for this archaic abuse by a reciprocal modern abuse. It remains to us to imagine a new, delicate balance between these two sets of balances. “37

Nous vivons à une époque où les perturbations climatiques, causées par une pollution humaine croissante au cours des deux derniers siècles, semble être devenu un problème d’importance majeure. Afin de répondre correctement à ce problème, un changement radical de pensée semble nécessaire. Notre mode de vie ainsi que notre conception de l’architecture doivent être redéfinis.

We live at a time where global warming is becoming an ever-more concerning problem caused by increasing human pollution over several centuries. In order to successfully respond to this modern-age problem a drastic shift in thought is needed. The way we live and, consequently, the way we conceive architecture needs to be redefined.

En raison de leurs propriétés uniques, les matériaux à base de mycélium, suscitent un intérêt croissant depuis ces dix dernières années. Selon Paul Stamets, les champignons se démarquent comme «des gardiens de l’environnement à un moment crucial pour la survie de nos espèces mutuelles»38. Les fongus détiennent en effet la capacité de contribuer à la purification des sols ainsi qu’à l’accroissement de la biodiversité. Les mycomatériaux offrent de nouvelles possibilités dans la construction. Ils sont extrêmement légers, malléables, se développent rapidement et peuvent être produits en grande quantité grâce au clonage du mycélium. Leurs propriétés peuvent être modifiées au moyen de diverses techniques de croissance et de séchage, qui permettent de donner au matériau un aspect plus ou moins rigide. Les composites à base de mycélium fonctionnent mieux en compression, mais nous avons constaté un changement de comportement et une légère augmentation de la résistance à la flexion en ajoutant différents matériaux organiques permettant de renforcer et d’améliorer les performances globales. Leur qualité la plus intéressante semble être le phénomène d’anastomose qui leur permet de fusionner entre eux. Toutefois, les mycomateriaux pré37 Op.cit. f.note 1, p.37. 38 Op.cit. f.note 3, p.1.

Mycelium-based materials are raising interest in recent years due to their extraordinary properties. Mushrooms, argues Paul Stamets, “emerge as environmental guardians at a time critical for our mutual evolutionary survival.”38 Indeed, fungi can help with purifying the soils and increasing biodiversity. Mycomaterials offer new possibilities in construction. They are extremely light, grow fast and locally, can be produced on a large scale through cloning and in any given shape. Their properties can be modified through various growth and drying techniques, making them stiffer or more elastic. Mycelium-based composites work best in compression, yet we have seen a change of behavior and slightly increased bending resistance by adding different organic materials that serve as reinforcements and augment the overall performance. However, their most interesting feature is the ability to fuse together on their own. Nevertheless, mycomaterials have their downsides as well. Growing conditions need to be optimal at all times for them to reach their full potential. Moreover, high risk of contamination may endanger the entire production so strict sanitary protocol needs to be respected. This was, perhaps, our biggest challenge during this project. When it was easy to control sterility conditions,

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sentent bien sûr certains inconvénients. Leurs conditions de croissance doivent être constamment optimales afin qu’ils puissent se développer correctement. De plus, un risque élevé de contamination met en péril la totalité de la production, il est donc indispensable de respecter un protocole sanitaire strict. Ceci a certainement été la plus grande difficulté rencontrée au cours de notre projet. Lorsque nous avons travaillé à petite échelle, nous avons aisément pu contrôler les conditions de stérilité et nous sommes parvenus à produire de nombreux échantillons corrects à partir du mycomatériau que nous avions nous-mêmes conçu. Mais lorsque nous sommes passés à une plus grande échelle, les contaminations ont considérablement augmenté car nos conditions spatiales ne pouvaient pas répondre aux exigences d’hygiène nécessaires. Ce problème pourrait être résolu grâce à des recherches supplémentaires sur la composition et les additifs qui permettraient d’obtenir un mycomatériau plus résistant face aux risques de contamination, tel que celui obtenu auprès de CNC Exotic Mushrooms. En outre, la portée de ce projet pourrait être élargie. À l’avenir, nous aimerions aborder la question d’une production industrialisée d’un mycomatériau, ce qui impliquerait non seulement de perfectionner la nature du mélange, mais également de réfléchir à la provenance des déchets agricoles. Par ailleurs, il est souhaitable d’explorer des constructions à plus grande échelle utilisant des moules spéciaux qui serviraient d’échafaudages à la croissance des mycomatériaux. Cela pourrait permettre la mise en oeuvre de la technique du moule perdu et pourrait même permettre de renforcer certaines structures telles que les gridshells. Pour l’ensemble de ces raisons, il semble essentiel de continuer à explorer le mycomatériau en recherchant des moyens d’améliorations de ses propriétés les plus faibles afin de le rendre davantage versatile. Malgré tout, au lieu de regarder les imperfections du mycomatériau comme des aspects négatifs, il semble plus stratégique d’en comprendre la subtilité. La nature se développe toujours dans la logique d’une stratégie ascendante, tandis que nous, êtres humains, lui imposons bien souvent des structures en pensant à l’aboutissement avant l’origine. Les éléments naturels grandissent, changent et se modifient afin de s’adapter au mieux à leur environnement, ils détiennent

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39 Op.cit. f.note 1, p.39.

we have had success in producing many viable small scale samples with the mycomaterial we produced ourselves. We had significantly increased contamination when moving to a larger scale as our working conditions could not meet sufficiently hygienic requirements. This problem could be avoided through additional research on the composition and additives of the mycomaterial mixture that would make it more resistant to contamination, such as the one obtained from CNC Exotic Mushrooms. Additionally, the scope of this project could be expanded. As we move forward, we would like to treat the question of an industrialized production of mycomaterials, which means not only perfecting the mixture, but also thinking about the accumulation of agricultural waste. Secondly, it is desirable to explore larger scale constructions with the use of special molds that would serve as framework for the growth of mycomaterials. This should be applied to the lost mold technique, as well as to structures where mycelium would help reinforce them, such as gridshells. Lastly, it is vital to continue experimenting with material the material itself and find ways to improve its less performative properties to make it more versatile. Still, instead of looking at the imperfections of the material at this point, it is important to understand it. In nature, everything is built from the bottom-up, whereas we impose artificial structures top-down. Natural materials grow, adapt, modify their composition as a form of optimization to the environment. Indeed, nature has a way of achieving the maximal efficiency with a minimal effort embedded in its operating matrix. The constituting materials should therefore be the ones informing the architecture and not vice versa. The bonds between architecture and the living come from recognizing nature’s fabrication process and applying it. The shift in thought arrives when we start co-creating with nature instead of just imitating it. “The Earth speaks to us in terms of forces, bonds, and interactions, and that’s enough to make a contract,”39 claims Michel Serres. So let us make it. With the continual research of mycomaterials it is only a matter of time until we are able to perfect it. And give it back once we no longer need it. It is a future worth exploring. Imagine a city whose waste would heal the Earth instead of polluting it. This way our relationship is symbiotic and not parasitic. We take


la capacité d’atteindre une efficacité maximale avec un minimum d’efforts. Les liens entre l’architecture et le vivant résultent de la reconnaissance du processus de fabrication de la nature et de son application. Dans cette logique, c’est aux matériaux naturels d’apprendre à l’architecture et non l’inverse.

but we also give back. And the cycle starts anew.

La réalisation d’une architecture issue de la nature doit prendre en compte le processus de fabrication naturel ainsi que son mode d’adaptation. Le changement de pensée surviendra lorsque nous commencerons à concevoir avec la nature au lieu de simplement l’imiter. «La Terre nous parle en termes de forces, de liens et d’interactions, et cela suffit à faire un contrat»39, affirme Michel Serres. Alors écoutons la et acceptons ce contrat. En perpétuant assidûment les recherches déjà effectuées sur les mycomatériaux, il est certain que nous pourrons perfectionner leurs propriétés. Nous pourrons alors employer un matériau de qualité que nous rendrons à la nature quand nous n’en aurons plus l’utilité. C’est un avenir qui vaut la peine d’être exploré, imaginons une ville dont les déchets nourriraient la Terre au lieu de la polluer. A la place d’une relation parasitaire avec notre planète, nous pourrions établir une relation symbiotique. Ce que nous prendrions, nous le rendrions et un cycle vertueux pourra ainsi perpétuer.

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Glossaire

Agar-agar: Produit dérivé d’algues. Apprécié pour ses propriétés gélatineuses, il est souvent utilisé pour renforcer des milieux de cultures stériles. (Défi-

Hyménium : Couche fertile extérieure des cellules depuis laquelle sont produites les basides, cystides ou autres types de cellules. (Définition de Paul Stamets,

nition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Mycelium Running)

Anastomose : Fusion de cellules hyphales suivie d’un échange des contenus cellulaires entre deux réseaux mycélaires. (Définition de Paul Stamets, Myce-

Hyphe : Cellule fongique individuelle. (Définition de

lium Running)

Annulus : Anneau, collier ou jupe cellulaire formant la tige et provenant en général d’une portion du voile partiel. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running) Baside : Cellule reproductrice des basidiomycètes, en forme de massue, produisant 4 (plus rarement 2 ou 6) spores. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Blanc de semi : Se dit de toute matière imprégnée de mycélium dont l’agrégation est utilisée afin d’inoculer des substrats plus volumineux. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Carpophore : Partie reproductive des champignons supérieurs. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running) Cellulose : Substance chimique formant la membrane de la plupart des cellules végétales. (Définition de mycodb.fr)

Chapeau : Terme commun pour désigner la partie supérieure du champignon. (Définition de mycodb.fr) Chitine : Substance chimique résistante contenue dans la membrane des cellules de certains champignons et formant aussi la carapace des insectes. (Définition de mycodb.fr)

Fongique : Qui se rapporte aux champignons. (Définition de mycodb.fr)

Fongus, fungi, mycète : Synonymes de champignon. 110

Paul Stamets, Mycelium Running)

Lamelles : Branchies des champignons situées sur la partie inférieure du chapeau. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Lignine : Substance organique qui, avec la cellulose, constitue la structure de base du tissu des bois. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running) Moisissure : Champignon microscopique de couleur verdâtre ou blanchâtre qui se développe à la faveur de l’humidité et le plus souvent de l’obscurité, à la surface des substances organiques dont il entraîne une altération. (Définition du CNRTL) Mycoconstruction : Structure ou édifice principalement constitué de mycomatériaux. (Terme inventé par les auteurs)

Mycologie : Etude du champignon. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Mycomatériau : Matériau de construction à base de mycélium. (Terme inventé par les auteurs) Mycophile : Se dit d’une personne qui apprécie les champignons. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Mycophobe : Se dit d’une personne qui a peur des champignons. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Mycorhizien : État symbiotique dans lequel le mycélium des champignons se développe sur ou dans les racines d’arbres ou d’autres plantes. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)


Mycosphère : Environnement dans lequel le mycélium évolue. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Parasite : Organisme vivant sur une autre espèce en s’alimentant au détriment de son hôte. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Piléus : Chapeau du champignon. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Pasteurisation : Action de rendre un substrat dans un état où les organismes compétiteurs sont à leur désavantage, permettant au mycélium de champignon de se développer. De la vapeur ou de l’eau chaude sont généralement utilisées. Les pasteurisations biologiques ou chimiques utilisent des méthodes alternatives. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Spore : Cellule reproductrice ou «graine» de champignons, bactéries ou plantes. Chez les champignons, ces cellules discrètes sont utilisées pour diffuser les espèces vers de nouvelles niches écologiques et sont essentielles pour la recombinaison génétique. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running) Sporophore ou Sporocarpe : Se dit tout corps reproductif qui produit des spores. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Stipe : Tige du champignon. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Substrat : Paille, sciure de bois, compost, terre ou quelconque matière organique sur laquelle le mycélium de champignon grandira. (Définition de Paul Stamets, Mycelium Running)

Volve : Membrane épaisse qui entoure complètement le chapeau et le pied de certains champignons à l’état jeune et qui se déchire irrégulièrement quand le pied s’allonge. (Définition de mycodb.fr) 111


Glossary

Agar : A product derived from seaweed. Valued for its gelatinizing properties and commonly used to solidify nutrified media for sterile tissue culture (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Anastomosis : The fusion of hyphal cells followed by an exchange of cellular contents between 2 mycelial networks. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Annulus : A ring, collar, or cellular skirt forming on the stem, typically originating from a portion of the partial veil. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Basidia : The clublike cells that give rise to 4 (more rarely 2 or 6) spores. (Definition from Paul Stamets, My-

celium Running)

Lignin : The organic substance that, with cellulose, forms the structural basis of most woody tissue. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Mold : Microscopic greenish or whitish fungus which develops, thanks to humidity and darkness, on the surface of organic substances and causes an alteration of it. (Definition from CNRTL) Mycoconstruction : Structure or building mainly made of mycomaterials. (Term coined by the authors) Mycology : The study of fungi. (Definition from Paul

celium Running)

Stamets, Mycelium Running)

Cap : Common term for the upper part of the mushroom. (Definition from mycodb.fr)

Mycomaterial : Mushroom-based building material. (Term coined by the authors)

Carpophore : The fruiting body of higher fungi. (Defi-

Mycophile : A person who likes mushrooms. (Defi-

nition from Paul Stamets, Mycelium Running)

nition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Cellulose : Chemical substance forming the membrane of most plant cells (Definition from mycodb.fr)

Mycosphere : The environment in which the mycelium operates. (Definition from Paul Stamets, Mycelium

Chitin : Strong chemical substance contained in the cell membrane of some fungi and also forming the carapace of insects. (Definition from mycodb.fr) Fungal : Which relates to mushrooms. (Definition from mycodb.fr)

Fungus, fungi : Synonym of mushroom.

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Lamellae : The gills of a mushroom, located on the underside of the cap. (Definition from Paul Stamets, My-

Running)

Mycophobe : A person who fears mushrooms. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Mycorrhizal : A symbiotic state wherein mushroom mycelium forms on or in the roots of trees and other plants. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Hymenium : The fertile outer layer of cells from which basidia, cystidia, and other cells are produced. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Parasite : An organism living on another living species and deriving its sustenance to the detriment of the host. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Hypha, Hyphae : The individual fungal cell. (Defini-

Pileus : The mushroom cap. (Definition from Paul Sta-

tion from Paul Stamets, Mycelium Running)

mets, Mycelium Running)


Pasteurization : The rendering of the substrate to a state where competitor organisms are at a disadvantage, allowing mushroom mycelium to flourish. Steam or hot water is usually used; biological and chemical pasteurization are alternative methods. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Spawn : Any material impregnated with mycelium, the aggregation of which is used to inoculate more massive substrates. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Spore : A reproductive cell or “seed� of fungi, bacteria, and plants. In fungi, these discrete cells are used to spread fungi to new ecological niches and are essential in the recombination of genetic material. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running) Sporocarp : Any fruitbody that produces spores. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Stipe : The stem of a mushroom. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running)

Substrate : Straw, sawdust, compost, soil, or any organic material on which mushroom mycelium will grow. (Definition from Paul Stamets, Mycelium Running) Volva : Thick membrane which completely surrounds the hat and foot of some mushrooms in a young state and which tears up irregularly when the foot lengthens.. (Definition from mycodb.fr)

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Iconographie/ Iconography

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Fig 14 : Benjamin David, 2014. «Hyfi Tower». Photographie. En ligne <https://www.archdaily.com>, consulté le 9 mai 2019 Fig 15 : Hebel Dirk, BLOCK Philip, 2017. «Mycotree». Photographie. En ligne <https://www. block.arch.ethz.ch>, consulté le 11 mai 2019 Fig 16 : Benjamin David, 2019. «The Living». Photographie. En ligne <https://www.block.arch. ethz.ch>, consulté le 10 mai 2019 Fig 17 : Ross Philip, 2009. «Mycotectural Alpha - Mycoworks». Photographie. En ligne <https:// www.mycoworks.com>, consulté le 11 mai 2019 Fig 18 : Ross Philip, 2009. «Fungal Corner - Mycoworks». Photographie. En ligne <https://www. mycoworks.com>, consulté le 11 mai 2019 Fig 19 : Vesaluoma Aleksi, 2017. «Grown Structures». Photographie. En ligne <https://materialdistrict.com>, consulté le 12 mai 2019 Fig 20 : BEETLES 3.3, Yassin Areddia Designs, 2017. «Shell Pavilion». Photographie. En ligne <https://www.archdaily.com>, consulté le 13 mai 2019 Fig 21 : Carlo Ratti, 2019. «The circular garden». Photographie. En ligne <https://carloratti.com>, consulté le 16 mai 2019 Fig 22 : Studio MyConnex, 05.01.19. «Complémentarité des mycomatériaux». Diagramme. Fig 23 : Studio MyConnex, 05.01.19. «Le cycle vertueux des mycomatériaux». Diagramme. Fig 24 : Studio MyConnex, 06.01.19. «Morceau de corde phagocyté par le mycélium». Photographie. Fig 25 : Studio MyConnex, 06.01.19. «Images des expériences». Photographies. Fig 26 : Studio MyConnex, 06.01.19. «Fragment de sporophore». Photographie. Fig 27 : Schneider-Maunoury Laure, 2017. «Cycle des basidiomycètes». Schéma. En ligne <http:// edu.mnhn.fr>, consulté le 7 mai 2019 Fig 28 : «Mushrooms Spores (Scanning Electron Microscope image)». Photographie. En ligne <https://www.pinterest.ca>, consulté le 6 mai 2019 Fig 29 : «Empreinte de spores». Photographie. En ligne <http://champignonscomestibles.com>, consulté le 6 mai 2019 Fig 30 : Studio MyConnex, 06.01.19. «Fragment de sporophore se développant sur culture d’agar-


agar». Photographie. Fig 31 : Studio MyConnex, 06.01.19. «Développement de la culture mère sur agar-agar». Photographies. Fig 32 : Studio MyConnex, 06.01.19. «Inoculation de graines de millet par la culture mère». Photographies. Fig 33 : Studio MyConnex, 06.01.19. «Inoculation de carton par les graines de millet inoculées». Photographies. Fig 34 : Studio MyConnex, 06.01.19. «Blanc de semis obtenu à partir de graines de millet». Photographie. Fig 35 : Studio MyConnex, 05.01.19. «Blanc de semis obtenu à partir de carton». Photographie. Fig 36 : Studio MyConnex, 05.01.19. «Production de mycélium». Schéma. Fig 37 : Studio MyConnex, 02.12.18. «Mélange de la composition». Photographie. Fig 38 : Studio MyConnex, 01.12.18. «Composition du mycomatériau». Photographies. Fig 39 : Studio MyConnex, 29.11.18. «Zoom sur la croissance du mycélium». Photographie+schéma. Fig 40 : Studio MyConnex, 23.11.18. «Zoom sur mycélium». Photographies. Fig 41 : Studio MyConnex, 08.12.18. «Zoom sur stipes». Photographie. Fig 42 : Studio MyConnex, 14.11.18. «Remplissage d’un moule en carton». Photographie. Fig 43 : Studio MyConnex, 13.11.18. «Développement du mycomatériau dans un moule cylindrique non plastifié». Photographie. Fig 44 : Studio MyConnex, 13.11.18. «Développement du mycomatériau dans un moule cylindrique plastifié». Photographie. Fig 45 : Studio MyConnex, 26.11.18. «Arche en moule perdu». Photographie. Fig 46 : Studio MyConnex, 27.11.18. «3 géométries de mycomatériau». Photographies. Fig 47 : Studio MyConnex, 13.01.19. «Moisissure sur mycomatériau». Photographie. Fig 48 : Studio MyConnex, 05.12.18. «Rupture d’un échantillon à base de mycomatériau». Photographie. Fig 49 : Studio MyConnex, 05.12.18. «Brique de mycomatériau». Photographie.

Fig 50 : Studio MyConnex, 12.01.19. «Essai à la compression». Photographie. Fig 51 : Studio MyConnex, 09.04.19. «Zoom sur chitine». Photographie+représentation moléculaire. Fig 52 : Studio MyConnex, 09.06.19. «Déformation d’une éprouvette sous compression». Photographies. Fig 53 : Studio MyConnex, 13.06.19. «Courbe de l’évolution de la déformation en fonction de la force appliquée en compression». Graphique. Fig 54 : Studio MyConnex, 12.06.19. «Déformation d’une éprouvette renforcée avec de la corde sous l’effet de la flexion». Photographies. Fig 55 : Studio MyConnex, 12.06.19. «Rupture d’une éprouvette non renforcée sous l’effet de la flexion». Photographie. Fig 56 : Studio MyConnex, 12.06.19. a: «Éprouvette non renforcée rompue»; b: «Éprouvette renforcée avec des planches de bois rompue»; c: «Éprouvette renforcée avec du tissu rompue»; d: «Éprouvette renforcée avec de la corde rompue». Photographies. Fig 57 : Studio MyConnex, 13.06.19. «Courbes de l’évolution de la déformation en fonction de la force appliquée en flexion». Graphiques. Fig 58 : Studio MyConnex, 11.06.19. «Formule de la contrainte maximale en flexion». Script. Fig 59 : Studio MyConnex, 11.06.19. «Section d’une éprouvette armée». Dessin. Fig 60 : Studio MyConnex, 12.06.19. «Essai à la flexion 3 points». Schéma statique. Fig 61 : Studio MyConnex, 18.04.19. «Anastomose entre un cylindre et une brique creuse». Photographie. Fig 62 : Studio MyConnex, 25.05.19. «Processus d’anastomose sur 10 jours». Schéma. Fig 63 : Studio MyConnex, 12.12.19. «Réparation d’une par anastomose». Photographies. Fig 64 : Studio MyConnex, 29.05.19. a: «Anastomose d’une arche»; b: «Anastomose entre 4 parallélépipèdes»; c: «Anastomose d’un cylindre»; d: «Zoom sur anastomose 1». Photographies. Fig 65 : Studio MyConnex, 06.06.19. «Plan du laboratoire». Dessin. Fig 66 : Studio MyConnex, 27.05.19. «Évolution de l’espace dans le laboratoire». Photographies.

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Fig 67 : Studio MyConnex, 27.05.19. «Apparition de sporophores sur la paroi». Photographie. Fig 68 : Fortunio Liceti, 1634 «De monstrorum causis, natura et differentis» [Stephen Gaukroger, The Emergence of a scientific Culture, Science and shaping of Modernity, 1210-1685, Clarendon Press, Oxford, 2006]. Dessin. Brayer Marie-Ange, Migayrou Frédéric, Naturaliser l’architecture, éditions HYX, 2013 Fig 69 : De Caus Salomon, 1624 «Illustration de Les Raisons des forces mouvantes avec diverses machines tant utiles que plaisantes». Gravure. En ligne <https://gallica.bnf.fr>, consulté le 26 mai 2019 Fig 70 : Michael Hansmeyer, 2012-2013 «Grotto Prototype». Impression 3D. Brayer Marie-Ange, Migayrou Frédéric, Naturaliser l’architecture, éditions HYX, 2013 Fig 71 : Bellastock, 2016 «Superstock 2016». Photographie. En ligne <https://www.flickr.com>, consulté le 3 février 2019 Fig 72 : Bellastock, 2019 «Affiche de Melting Botte 2019». Photographie. En ligne <https:// www.bellastock.com>, consulté le 18 mai 2019 Fig 73 : Studio MyConnex, 21.05.19. «Emplacement du festival Bellastock 2019». Document graphique. Fig 74 : Balmes Jules, 2018. «Porte du Lion». Butrint, Albanie. Photographie. Fig 75 : Bjarke Ingels Group, 2016 «Serpentine Pavilion 2016». Photographie. En ligne <https:// www.serpentinegalleries.org>, consulté le 11 mars 2019 Fig 76 : Les Astronautes, 2014 «Delirious Frites». Photographie. En ligne <http://www.journal-dudesign.fr>, consulté le 7 avril 2019 Fig 77 : Studio MyConnex, 19.05.19. «Prototype de paroi». Photographie. Fig 78 : Studio MyConnex, 22.05.19. «Recherche formelle par optimisation topologie». Diagramme. Fig 79 : Studio MyConnex, 30.05.19. «Explications du code». Schéma. Fig 80 : Studio MyConnex, 23.05.19. «Parois obtenues par optimisation topologique». Dessin. Fig 81 : Studio MyConnex, 03.06.19. «Design de meubles en circle packing obtenus par optimisation topologique». Rendus 3D+Diagrammes. Fig 82 : Studio MyConnex, 05.06.19. «Structures en circle packing». Rendus 3D. Fig 83 : Studio MyConnex, 07.03.19. «Module de TIM». Photographie. Fig 84 : Studio MyConnex, 09.12.18. «Principe de TIM». Schéma. Fig 85 : Studio MyConnex, 01.03.19. «Soustrac-

tion du volume de briques de TIM». Schéma. Fig 86 : Studio MyConnex, 01.03.19. «Augmentation de la porosité d’une structure en TIM». Schéma. Fig 87 : Studio MyConnex, 28.03.19. «Étapes de fabrication d’une brique de TIM». Photographies. Fig 88 : Studio MyConnex, 02.06.19. «Structures en TIM». Dessins. Fig 89 : Studio MyConnex, 08.06.19. «Sporophores liés par anastomose». Photographie. Fig 90 : Studio MyConnex, 18.05.19. «Étapes d’approvisionnement des matériaux». Photographies. Fig 91 : Studio MyConnex, 08.03.19. «Plan d’approvisionnement des matériaux». Dessin. Fig 92 : Studio MyConnex, 22.05.19. «Étapes de construction». Photographies. Fig 93 : Studio MyConnex, 19.05.19. «Cycles des matériaux». Diagramme. Fig 94 : Studio MyConnex, 21.05.19. «Processus de construction». Diagramme. Fig 95 : Studio MyConnex, 06.06.19. «Partie de paroi». Photographie. Fig 96 : Studio MyConnex, 03.06.19. «Diamètres des 3 types de moules». Schéma. Fig 97 : Studio MyConnex, 17.05.19. «Axonométrie du pavillon». Dessin. Fig 98 : Studio MyConnex, 04.06.19. «Volumes des 3 types de moules». Schéma. Fig 99 : Studio MyConnex, 18.05.19. «Élévation du pavillon». Dessin. Fig 100 : Studio MyConnex, 10.06.19. «Vue du pavillon». Rendu 3D. Fig 101 : Studio MyConnex, 01.06.19. «Estimation du prix, volume et poids». Schéma. Fig 102 : Studio MyConnex, 12.06.19. «Textures». Photographies. Fig 103 : Studio MyConnex, 12.06.19. «Anastomoses». Photographies. Fig 104 : Studio MyConnex, 11.06.19. «Passage du mycélium à travers un moule troué». Photographie. Fig 105 : Studio MyConnex, 09.06.19. «Zoom sur module». Photographie. Fig 106 : Studio MyConnex, 02.04.19. «Arche avec sporophores». Photographie.


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Remerciements

Acknowledgements

Nous souhaitons dans un premier temps remercier les enseignants ayant encadré notre projet, Nicolas Leduc, Minh Man Nguyen, Maurizo Brocato, Arielle Blonder, Frank Minnaërt et Emmanuelle Chiaponne-Piriou pour leur patience, leur disponibilité et surtout leurs judicieux conseils, qui ont contribué à alimenter notre réflexion. Nous remercions également Samanta Tumbarello pour avoir relu et corrigé notre mémoire. Ses conseils de rédaction ont été très précieux.

First of all, we would like to thank the teachers who supervised our project, Nicolas Leduc, Minh Man Nguyen, Maurizo Brocato, Arielle Blonder, Frank Minnaërt et Emmanuelle Chiaponne-Piriou for their patience, their availability and especially their wise advice, which contributed to our reflection. We also thank Samanta Tumbarello for reviewing and correcting our thesis. Her writing tips were very valuable.

Par ailleurs nous souhaitons témoigner toute notre reconnaissance aux étudiants de M1, Allan Soares, Héliance Néron, Léa Ganteil, Eugenia Afanasyeva, Shuai Wang et Alexandra Bedin qui ont participé à ce travail et sans qui la réalisation du projet n'aurait pas été possible ainsi que Jerome Espitalier pour les impressions 3D

In addition, we wish to express our gratitude to the students of M1, Allan Soares, Héliance Néron, Léa Ganteil, Eugenia Afanasyeva, Shuai Wang and Alexandra Bedin who took part in this work and without whom the realization of this project would not have been possible, as well as to Jerome Espitalier for 3D printing.

Nous voulons aussi remercier l’administration de l’ENSAPM pour nous avoir permis d’utiliser une salle durant ces deux semestres afin d’effectuer nos expériences ainsi que Benoît Vérant, chef de l’atelier de fabrication de l’ENSAPM et Stéphane Papin, technicien, pour leurs conseils et leur aide dans la réalisation des tests.

We would also like to thank the administration of ENSAPM for allowing us to use a room during these two semesters to carry out our experiments as well as Benoît Vérant, head of the ENSAPM atelier, and Stéphane Papin's, technician, for their advice and help in carrying out tests.

Nous souhaitons ensuite remercier Gilles Forêt, directeur de recherche et professeur à l’ENPC, pour nous avoir conseillés et permis de réaliser des tests de résistance dans son laboratoire ainsi que Antoine Aubinais, co-fondateur de Bellastock, pour nous permettre d’exposer notre pavillon pendant son festival.

We would like to thank Gilles Forêt, research director and professor at the ENPC, for advising us and allowing us to carry out stress tests in his laboratory as well as Antoine Aubinais, co-founder of Bellastock, for allowing us to expose our pavilion during his festival.

Nous remercions aussi Bert Rademakers, gérant de CNC exotic mushrooms et Ronaldiaz Hartantyo, co-fondateur de Mycotech pour leurs précieux conseils sur la construction en mycélium. Enfin, nous tenons à témoigner toute notre reconnaissance aux personnes nous ayant apportés un soutien financier pour la construction de notre pavillon ainsi qu’à tous nos amis et notre famille pour leur soutien moral et intellectuel tout au long de ce projet. 120

We also thank Bert Rademakers, manager of CNC exotic mushrooms and Ronaldiaz Hartantyo, cofounder of Mycotech for their valuable advice on mycelium construction. Finally, we would like to express our gratitude to the people who provided us with financial support for the construction of our pavilion and to all our friends and family for their moral and intellectual support throughout this project.


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Profile for Jules Balmes

MyConnex - Mémoire de recherche - Jules Balmes  

Ce mémoire retrace notre travail de recherche de projet de fin d'études à l'ENSAPM avec Juraj Kunst-Ozanic

MyConnex - Mémoire de recherche - Jules Balmes  

Ce mémoire retrace notre travail de recherche de projet de fin d'études à l'ENSAPM avec Juraj Kunst-Ozanic

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