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Pilze inspirieren Ingenieure, eine bessere Zukunft aufzubauen

Jul 15, 2023Jul 15, 2023

Der Bau von Gebäuden aus Pilzen mag wie aus einem Science-Fiction-Roman klingen, doch Wissenschaftler setzen die Fantasie in die Realität um.

Mithilfe des Myzels (wurzelähnlicher Filamente) verschiedener Pilzarten – deren Fruchtkörper Pilze sind – züchten Wissenschaftler Ziegel und andere Materialien, die in der Bauindustrie verwendet werden.

In Anbetracht der Tatsache, dass Pilze, das Reich der Organismen einschließlich Rost, Schimmel, Mehltau und Hefen, natürlich und reichlich vorhanden sind und dass die Bauindustrie für etwas mehr als 10 Prozent der weltweiten Kohlenstoffemissionen verantwortlich ist, von denen ein erheblicher Teil aus der Zementproduktion stammt, Sie geben Hoffnung auf eine weitaus umweltfreundlichere Baulösung.

Nicht nur die Bauindustrie experimentiert mit Myzel. Innovatoren in allen Bereichen, von der Mode über die Möbelproduktion und medizinische Versorgung bis hin zur Elektronik, lassen sich von der Kreislaufwirtschaft der Natur inspirieren, in der Abfälle in einem geschlossenen Kreislaufsystem kontinuierlich abgebaut werden, um etwas Neues zu schaffen.

Zu den durch Pilzbiotechnologie hergestellten Produkten gehören Verpackungen, Lederersatzmaterialien und Haushaltsgegenstände.

„Myzel ist der heilige Gral“, sagt der Bauingenieur und Architekt Arthur Huang. „Da es sich um ein Nebenprodukt des Abbaus organischer Abfälle handelt, geht es um einen Schritt über die Verwendung vorhandener Abfälle zur Herstellung von etwas Neuem hinaus – es wird aktiv weggenommen, was wir nicht brauchen, während gleichzeitig neue Materialien hergestellt werden.“

Pilze, von denen es schätzungsweise 2 bis 11 Millionen Arten gibt, obwohl nur etwa 150.000 offiziell benannt wurden, sind die Recycler der Natur, die organische Stoffe abbauen. Die verzweigten Fäden des Pilzmyzels, Hyphen genannt, scheiden Substanzen aus, die eine Nahrungsquelle zersetzen, bevor sie die Nährstoffe aufnehmen. Dies bedeutet, dass sie zur Beseitigung von Schadstoffen eingesetzt werden können, die andernfalls möglicherweise nicht biologisch abbaubar wären – ein Prozess, der Mycoremediation genannt wird. Sie sind in der Lage, lange Ketten von Kohlenwasserstoffen, einschließlich giftiger und erdölbasierter Elemente wie Kunststoffe und unraffiniertes Öl, aufzuspalten.

Während sie die benötigten Nährstoffe verdauen, wachsen sie weiter und verbreiten ihr faserreiches Myzel. Diese Ranken können zu Ziegeln oder anderen Formen geformt und auf verschiedene Weise verarbeitet werden, um unterschiedliche Materialien herzustellen.

Das südkoreanische Start-up Mycel stellt Materialien auf Myzelbasis her, die Tierleder und synthetischen Kunststoff in verschiedenen Produkten ersetzen können, darunter Modeaccessoires und Möbel. Das Start-up entwickelt außerdem Fleischersatz auf Mykoproteinbasis, umweltfreundliche Kosmetika unter Verwendung von Kulturnebenprodukten, Verpackungsmaterialien und Bauplatten in Kombination mit Sägemehl.

Der Autohersteller Kia setzt auf Innovationen mit Pilzen und hat mit Mycel zusammengearbeitet, um seinen Lederersatz auf Myzelbasis zu entwickeln. Dieses neue weiche Material kann eine Vielzahl von Texturen nachahmen und gefärbt werden. Es ist reißfest und weist eine hohe Zugfestigkeit auf, was für Autositze, die starker Beanspruchung ausgesetzt sind, von entscheidender Bedeutung ist.

Die Methoden zum Züchten von Myzel und die Art seiner Verarbeitung variieren je nach produziertem Endmaterial. Um Strukturen wie Ziegel zu züchten, besteht eine Praxis darin, Pilzsporen auf einem vorkonditionierten Substrat, normalerweise landwirtschaftlichen Abfällen wie Stroh oder Reisschalen, in Formen zu verteilen. Die Sporen keimen und wachsen, füllen schließlich den Raum innerhalb der Form und binden Materialien zu einem festen Block.

Abhängig von der Pilzart und den Wachstumsbedingungen kann der Vorgang nur fünf Tage dauern. Die Nahrungsquelle des Myzels kann dem Endprodukt besondere Eigenschaften verleihen: Steiferes Myzelmaterial entsteht beispielsweise, wenn Nahrungsbestandteile für Pilze schwer verdaulich sind, etwa Kartoffelschalen oder Holzspäne. Durch steigende Temperaturen kann die Wachstumsrate beschleunigt werden, während der Prozess durch Sonnenlicht oder Wärmeeinwirkung gestoppt werden kann.

Da die Myzeltechnologie relativ neu ist, wird ihr Potenzial noch erforscht. Huang testet im Labor Materialien für eine Reihe von Anwendungen.

„Gebäude benötigen immer eine Reihe mechanischer Elemente oder Oberflächenelemente, nicht nur Ziegel, sondern beispielsweise auch Fliesen oder Fugen, um Glas zu halten“, sagt er. „Wir testen verschiedene Herstellungsmethoden, einschließlich Extrusion und Injektion, um verschiedene Materialien und Produkte herzustellen.“

Auch die US-amerikanische Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) interessiert sich für die Möglichkeiten von Myzel. Die Agentur arbeitet mit den US-amerikanischen Myzel-Technologie-Pionieren Ecovative und Universitätspartnern zusammen, um eine Lösung für den Wiederaufbau von Gebieten nach einer Naturkatastrophe zu entwickeln. Wiederaufbaubemühungen sind oft zeitintensiv und kostspielig, da die meisten Materialien importiert werden müssen. Daher zielt das Programm darauf ab, eine Methode zum Anbau lokaler Materialien vor Ort zu entwickeln, die sich selbst reparieren kann.

Sie experimentieren auch damit, die Bioaktivität des Myzels aufrechtzuerhalten, damit es sich bei Beschädigung aktiv selbst reparieren und so im Wesentlichen lebende Gebäude schaffen kann.

Wissenschaftler denken auch über außerirdische Anwendungen von Myzel nach: Im kalifornischen Silicon Valley arbeitet das Ames Research Center der NASA an einem Myko-Architektur-Projekt, um Technologien zu entwickeln, mit denen auf anderen Planeten und Monden pilzbasierte Lebensräume entstehen könnten.

Während die NASA möglicherweise weit in die Zukunft blickt, gibt es hier auf dem Planeten Erde heute Möglichkeiten für die Verwendung von Myzel in einer Vielzahl von Umgebungen. Die Technologie ist billig, biologisch abbaubar und umweltfreundlich und kann dazu beitragen, die Konsumgewohnheiten von unserem vorherrschenden Ansatz des Nehmens, Herstellens und Wegwerfens abzulenken.

Inspiriert von der Natur treiben Ingenieure und Wissenschaftler die Nachhaltigkeit voran, indem sie Wege finden, der Umwelt weniger zu entziehen und mehr zurückzugeben. Dies weckt Hoffnung auf den Aufbau einer stabileren Zukunft.