Pilze könnten die Grundlage für intelligente und nachhaltige Gebäude sein
Stellen Sie sich ein intelligentes Gebäude aus umweltfreundlichen Baumaterialien vor, das sich an Veränderungen von Licht, Temperatur und Luftschadstoffen anpassen kann. Dies ist die Vision eines interdisziplinären Konsortiums von Fachkräften der Architektur, Informatik, Biophysik, Mykologie und Industrie für myzelbasierte Technologien, die an dem EU-finanzierten Projekt Fungal Architectures, kurz FUNGAR, mitgearbeitet haben. Ihr Ziel war die Entwicklung eines vollständig integrierten strukturellen und rechnerischen lebenden Substrats unter Verwendung von Pilzmyzel. Dieses dichte, haltbare und biologisch abbaubare filamentöse Gerüst wurde bereits zur Herstellung von Materialien wie Akustik- und Dämmplatten verwendet, doch bei diesem Projekt wurde es zum ersten Mal in einer lebenden, funktionalen Form eingesetzt.
Ein nachhaltiges Baumaterial
„Fadenpilze können auf Abfallströmen aus der Landwirtschaft, dem Gartenbau und der Forstwirtschaft wachsen. Während des Wachstums binden die Hyphen (fadenförmige Zellen) die Fasern des Abfallstroms zusammen, wodurch ein schaumartiges Material entsteht“, beschreibt Han Wösten, Professor für Mikrobiologie an der Universität Utrecht. Als Kohlenstoffsenke könnte der Myzelverbundstoff eine Lösung sein, um die Auswirkung auf die Umwelt in der Bauindustrie zu reduzieren. Zur Entwicklung des Myzelverbundstoffs kombinierten die Forschenden Pilzstämme mit verschiedenen Arten von Substraten und Bioprozesstechniken. „In unserem Projekt haben wir nicht nur die Ernährung der Pilze untersucht, sondern auch ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber leitfähigen Materialien, mit denen die Pilzhyphen Informationen transportieren können. Kombiniert man beide Aspekte, kommt man zu dem Schluss, dass Ganoderma resinaceum und Pleurotus ostreatus die Pilze der Wahl sind“, sagt Wösten.
Lebende Pilze als intelligente Sensoren
Die Erhaltung von Pilzmyzelsegmenten am Leben war notwendig, um sie für Sensor- und Computeranwendungen im Rahmen der Entwicklung eines intelligenten Baumaterials zu nutzen. „Getrocknetes und behandeltes Myzel ist inaktiv und nicht in der Lage, als elektronisches Bauteil zu funktionieren oder auf taktile, chemische oder optische Reize mit elektrischer Aktivität zu reagieren“, erklärt der Professor für Unconventional Computing Andrew Adamatzky von der University of the West of England, Bristol. FUNGAR hat die grundlegenden Prinzipien von Kommunikation und Kognition von Pilzen aufgedeckt und erbrachte Beweise für Aktionen wie elektrische Spitzen in Pilzen. Das Projekt erzielte bahnbrechende Ergebnisse in der Pilzelektronik und -informatik, einschließlich der Entwicklung von Pilzsensoren und reaktionsfähigen Wearables sowie Prototypen von Pilzoszillatoren, Kondensatoren, Memristoren und Tiefpassfiltern. Es wurden mehrere Prototypen von Pilzcomputern entworfen. „Wir haben Pionierarbeit auf dem Gebiet der Pilzelektronik sowie -informatik geleistet und bieten eine umweltfreundliche Alternative zu den derzeitigen Methoden zur Herstellung elektronischer Geräte, die oft schädliche Auswirkungen auf die Umwelt haben“, betont Adamatzky.
Gerüst für das Pilzmaterial
Zur Konstruktion eines integrierten Materials hat FUNGAR eine dreiachsige Webtechnik namens Kagome verwendet, um eine an Ort und Stelle bleibende Form und Oberfläche zu erzeugen, die von dem Pilz besiedelt werden kann. „Das eigentliche Weben von Artefakten ist haptisch komplex in Bezug auf das Halten und Platzieren des Materials, die Bewegungen, um eine Verflechtung zu erreichen, und die ständigen Anpassungen, während sich das Gewebe entwickelt. Daher ist das automatisierte dreiachsige Weben in der Regel auf die Herstellung von flächigen Textilien beschränkt“, beschreibt Phil Ayres, Professor für Biohybrid-Architektur an der Königlich Dänische Akademie. Um diese Herausforderung zu meistern, wurde im Rahmen des Projekts ein Endeffektor als Konzeptnachweis für eine Industrieroboterplattform mit einem visuellen Feedbacksystem entwickelt, das eine Bahnänderung in Echtzeit ermöglicht. Eine weitere Errungenschaft war ein digitales Verfahren zur Herstellung von prinzipiellen Webmustern von Zielgeometrien. Dies wurde in großem Maßstab an einem Gewebe mit über 50.000 Zellen getestet, das eine Fläche von etwa 300 m2 abdeckt. Um den im Projekt angestrebten monolithischen Aufbau des Substrats zu erreichen, sind noch weitere Forschungen erforderlich. Wenn dies außerhalb von Laborbedingungen geschieht, wird dies erhebliche Auswirkungen auf die Bauindustrie haben.
Schlüsselbegriffe
FUNGAR, Pilzmyzel, Pilze, Architektur, Nachhaltigkeit, nachhaltiges Bauen, Aufbau, Pilzelektronik, Pilzcomputer
