Lebendiges Material aus Pilzen für Faserverbundwerkstoffe

Nachhaltig, biologisch abbaubar und chemisch widerstandsfähig – diese Anforderungen werden an viele biobasierte Werkstoffe gestellt. Doch nur wenige sind dann auch technisch leistungsfähig. Anders ein neues Material, das Forschende der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) aus der Schweiz jetzt entwickelt haben. Es ist reißfest und dennoch biologisch abbaubar und man kann es sogar essen, denn es stammt aus dem Mycel des Gemeinen Spaltblättlings, eines essbaren Pilzes, der auf totem Holz wächst. Als Mycel bezeichnet man den Teil der Pilze, der normalerweise im Erdreich wächst. Hyphen sind dessen fadenförmigen Strukturen, die von einer extrazellulären Matrix umgeben sind. Diese besteht aus faserartigen Makromolekülen, Proteinen und weiteren biologischen Stoffen, die die lebenden Zellen absondern.

Schizophylla: weniger als 1 nm dick, aber mehr als tausendmal so lang

Genau hier setzen die Schweizer Forschenden an. Aus der enormen genetischen Vielfalt des Gemeinen Spaltblättlings wählten sie einen Stamm, der zwei bestimmte Makromoleküle in großen Mengen absondert – das langkettige Polysaccharid Schizophyllan und das seifenähnliche Protein Hydrophobin. Solche Hydrophobine sammeln sich aufgrund ihrer Struktur an Grenzflächen zwischen polaren und apolaren Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser und Öl. Schizophyllan wiederum ist eine Nanofaser: weniger als 1 nm dick, aber mehr als tausendmal so lang. Gemeinsam verleihen diese zwei Biomoleküle dem lebenden Mycelmaterial Eigenschaften, die es für verschiedenste Einsatzgebiete fit machen.

Ein Emulgator, der laufend neue Moleküle produziert

Das Schweizer Team sieht zwei Anwendungsbereiche für das Material aus lebendem Pilzmycel: einmal als Emulsion und einmal als Folie. Ihre Forschungsergebnisse haben sie im Fachblatt Advanced Materials publiziert. Beide Makromoleküle, sowohl das Polysaccharid als auch das Protein, wirken wie Emulgatoren. Der Vorteil eines Emulgators auf Basis eines lebende Pilzes: Er gibt laufend neue Moleküle ab. „Das ist wohl die einzige Art von Emulsion, die mit der Zeit stabiler wird“, sagt Sinha.

Sowohl die Pilzfäden selbst als auch ihre Hilfsmoleküle sind dabei komplett ungiftig, biologisch kompatibel und sogar essbar. „Die Anwendung als Emulgator in der Kosmetik- und Lebensmittelindustrie ist daher besonders interessant“, sagt Sinhas Kollege Gustav Nyström.

Lebendiges Pilzmaterial für hauchdünne, extrem reißfeste Folien

Weil das lebende Pilzmaterial zudem extrem reißfest ist, bietet es sich auch für die Herstellung dünner Folien an. Das Mycel sei sozusagen ein lebender Faserverbundwerkstoff, dessen Eigenschaften die Schweizer steuern können, indem sie die Bedingungen verändern, unter denen der Pilz wächst.