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Wachsender Werkstoff Hanf-Pilzmyzel
Wachsender Werkstoff
Materialerkundung Hanf-Pilzmyzel
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Hanf-Pilzmyzel ist ein Werkstoff, mit dem man Gegenstände entstehen lassen kann. Bei der Produktion wächst ein lebendiger Organismus in vorgegebene Formen hinein. Dem Pilzmyzel, den fadenförmigen Zellen eines Pilzes, wie man sie beispielsweise auch beim Camembert an der Oberfläche sehen kann, wird eine Hanfschäbenmischung hinzugefügt, die es durchwächst und dabei als Nährstoff nutzt. Etwa seit Beginn des Jahrtausends wird an Werkstoffen aus Pilzmyzel geforscht. Von Rebekka Nurkanovic
Bisher ist Hanf-Pilzmyzel eher ein Nischenwerkstoff, der nicht im großen Stil verwendet wird. Das liegt unter anderem daran, dass er auf einem biologischen Prozess aufbaut, der viele Hürden nehmen muss und für Industrieprozesse noch zu lange dauert. Je nach Ausführung kann es Wochen bis Monate in Anspruch nehmen, bis ein Produkt in die gewünschte Form gewachsen ist. Auch wenn über gute Vorbereitung und externe Dienstleister die Produktionszeiten abgekürzt werden können, erreicht man nicht die Spitzenzeiten, die beispielsweise bei Kunststoff oder Spritzguss erzielt werden, wo in Sekunden oder maximal Minuten gerechnet wird. Doch das wissenschaftliche Interesse an dem Material ist groß und die Möglichkeiten seiner Nutzung und Verarbeitung werden laufend erforscht. So untersuchen das Sustainable Design Center e. V. und die HTW-Berlin die Materialeigenschaften des Hanf-Pilzmyzels im Rahmen eines Kooperationsvertrages. Prof. Sebastian Feucht, Studiengang Industrial Design und System Design, sieht großes Potential in dem organischen Werkstoff, gibt aber zu bedenken, dass ein neues Narrativ in der Industriegesellschaft erforderlich
sei. „Von der Werkstoffseite her finde ich es interessant, das Narrativ zu wechseln – dass Produkte wachsen statt produziert werden“, sagt Feucht. „Denn alle reden von Nachhaltigkeit, aber keiner will sich irgendwie verändern.“ Auch in praktischer Hinsicht sei ein Umdenken erforderlich. Die Überlegung Hanf-Pilzmyzel zu verwenden, müsse vor dem Produktdesign stehen, da das Material spezielle Produktionsanforderungen hat.
Warum Hanf?
Im Prinzip kann fast jedes organische Material mit Pilzmyzel verwendet werden. So gibt es auch Versuche, Siedlungsabfälle zu nutzen, um Schadstoffe in biokompatible Materialien umzusetzen. Hanfschäben haben sich in diesem Prozess jedoch bereits bewährt. „Es funktioniert extrem gut und schnell“, sagt Feucht. Für ihn lag ein Anreiz sich mit HanfPilzmyzel auseinanderzusetzen auch darin, dass er für Industriedesigner die Möglichkeit sieht, Produkte zu entwickeln, die hanfwerkstoffbasiert sind, um dadurch Absatz zu generieren, damit in der Folge mehr Hanf angebaut wird. Dadurch werde eine Wertschöpfung für die ganze Pflanze generiert und der Anbau für Bauern attraktiver, was wiederum den Böden zugutekomme. Ein Szenario, bei dem es nur Gewinner gibt. Im Moment befinde sich der Hanfanbau leider an der Grenze der Wirtschaftlichkeit. Doch wenn immer mehr Hanfmaterialien auf den Vormarsch kämen, lohne es sich für Bauern zunehmend, Hanf anzubauen. Unter dem Aspekt Nachhaltigkeit möchte Feucht den Anbau von Hanf ohnehin fördern, denn „Hanffanbau verbessert die Böden, lockert sie auf und baut Humus auf. Und deshalb macht es Sinn, an allen Stellen, Abnehmer für die Hanfpflanze und damit eine Wertschöpfungskette zu schaffen.“
In Form wachsen
Für die Produktion eines Gegenstandes aus Hanf-Pilzmyzel benötigt man eine Form, sozusagen ein Korsett, das dem Material vorgibt, in welche Richtung und in welchem Volumen es wachsen soll. Für eine Schüssel beispielsweise ein äußeres Behältnis, in welches das Ausgangsmaterial eingefüllt wird und eine innere Gegenform, die das Wachstum begrenzt. „Die Form ist im Vergleich zu anderen
Myzel-Fäden auf Nährstofflösung.
Hanfschäben werden mit Nährstoffen, wie Roggen, Kleie oder Reis gemischt.
Ähnlich wie beim Flaum auf einem Camembert, können Fingerabdrücke auf dem weichen Myzel-Flaum des noch feuchten Werkstoffes hinterlassen werden. Schüssel aus Hanf-Pilzmyzel.
Formen, z. B. für Spritzguss extrem niederschwellig und insofern auch sehr leicht herzustellen und gut für einzelne Produktionen oder Kleinserien geeignet“, erläutert Feucht. Für den Aufbau seiner Materialerkundungen hat der Professor den Biologen Alessandro Volpato hinzugezogen, der ihm die nötigen Schritte im Umgang mit Hanf-Pilzmyzel vermittelt hat. Gemeinsam mit seinen Studenten stellt er Hanf-Pilzmyzel nun für Forschungszwecke her. In den Seminaren von Prof. Feucht wird für die Herstellung des Materials zunächst ein Pilz extrahiert, den die Studenten zuvor im Supermarkt erstanden haben. Im Prinzip können alle Pilzarten für den Prozess verwendet werden, doch es gibt Unterschiede im Wachstumstempo und im erreichbaren Härtegrad. Das Pilzextrakt wird in ein Glas Nährstofflösung, z. B. Aga-Aga, gegeben. Da eine Kontamination durch Schimmelpilz das Endprodukt ruinieren könnte, wird die Lösung zunächst im Autoklav sterilisiert. Dann wird das Pilzextrakt sich selbst überlassen und
Prof. Sebastian Feucht, Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) Berlin, hat Industriedesign studiert und 20 Jahre eine Prototypenwerkstatt und ein Designbüro geleitet. 2015 wurde er an der HTW zum Professor mit Schwerpunkt Nachhaltiges Design im Entwurfsprozess, Material und Technologie berufen. 2009 gründete er zudem mit Kolleginnen zusammen das Sustainable Design Center e. V., ein unabhängiges Kompetenznetzwerk für ökointelligente, nachhaltige Entwicklung. „Ich sage gerne, wir machen enkelfähige Produkte oder Lösungen, die Weitblick haben und den Planeten nicht zerstören, sondern wohlwollend mit ihm umgehen und trotzdem Nutzen für den Menschen haben.“
Sebastian Feucht Foto: Richard Kurc nach einer Woche Wachstum sind bereits deutlich Myzel-Fäden zu erkennen. Nach dem Anwuchs ist es Zeit für weitere Nährstoffe. An diesem Punkt kommen die Hanfschäben ins Spiel, die sich als Füllstoff besonders bewährt haben. Sie werden mit Nährstoffen, wie Roggen, Kleie oder Reis, in Tüten gefüllt und ebenfalls sterilisiert. Die Tüten werden (in einem sterilen Raum) mit dem angezüchteten Pilzmyzel geimpft. In der Tüte wächst das Myzel weiter und füllt die Zwischenräume der Hanfschäbenmischung. Das fertige Material ist weiß und flaumig und sieht ein bisschen aus wie Camembert. Im nächsten Schritt wird der Werkstoff in die Innenform gefüllt und nach einigen Wochen Wachstum ist ein nasses, schwammartiges Gebilde entstanden, das bei 60 C° für eine halbe Stunde getrocknet werden muss, um das Pilzwachstum zu deaktivieren. „Das ist wichtig, denn es könnte sein, dass irgendwo noch eine Pilzspore aktiv ist, die bei langem Kontakt mit Wasser wieder wächst“, erklärt Feucht und fügt hinzu: „Laut Biologen ist hundertprozentiges Deaktivieren schwierig, aber 99,9 % reichen mir aus. Und im schlimmsten Fall wächst ein Fruchtkörper, den man zur Not essen könnte. Der schlimmste Fall ist also nicht wirklich schlimm.“ Beim Trocknen erreicht das Material verschiedene Härtegrade, die unterschiedliche Formen erlauben. Werden dem Materialgemisch noch Hanffasern hinzugefügt, können widerstandsfähige Produkte erschaffen werden, die beispielsweise als Ersatz für Styropor, Hartschaum und Isolationsmaterial zum Einsatz kommen. Für Industriedesigner Feucht steht bei Materialerkundungen immer die Frage im Vordergrund, für welche sinnhaften Produkte ein Werkstoff sich eignet und wie sich seine Eigenschaften verbessern lassen. Bei Hanf-Pilzmyzel sei es noch wichtig, die Ästhetik zu verbessern, denn es ist nicht geruchsneutral und die Optik sei, wie Feucht es vorsichtig ausdrückt „eine andere“. Wohlwollend ausgedrückt, haben Gegenstände aus Hanf-Pilzmyzel einen starken natürlichen optischen Charakter. Doch auch wenn Vintage und Natur zurzeit beliebt sind, stellt das Aussehen von Hanf-Pilzmyzel für Designer eine Herausforderung dar, denn es entspricht nicht der klassischen Vorstellung von Hochglanzdesign. „Da wird viel kaschiert, indem die Produkte mit
Stuhl mit Hanf-Pilzmyzel von Nils Sorger, HTW-Berlin, Industrial Design, Prof. Sebastian Feucht. Berlin. Foto Jana Gautier
Textilien oder mit konventionellen Materialien überzogen werden und die Suche nach einem geeigneten Durchfärbungsmittel läuft“, sagt Feucht. Bis diese Frage gelöst ist, wird die Verwendung sich jedoch vermutlich weitgehend auf Produkte beschränken, bei denen das Aussehen keine große Rolle spielt.
Mögliche Einsatzbereiche
Zu solchen Produkten gehören Dämmplatten, Polstermaterialien und Auspackungen. Auch für Polsterstühle ist Hanf-Pilzmyzel geeignet. Es ist sanfter als Holz oder Metall und einige Studierende im Studiengang Industrial Design und System Design arbeiten beispielsweise an Stühlen mit Sitzauflagen. Auf dem Markt gibt es bereits kleine Beistelltische. Sehr gut vorstellbar ist laut Prof. Feucht die Verwendung für Kühlboxen, für die heute Styropor genutzt wird. Bei der Isolationsfähigkeit kann das Material durchaus mithalten und am Ende ihres Lebenszyklus könnte man die Boxen, anders als Styropor, einfach ins Meer kippen oder auf dem Feld unterpflügen und Gemüse drauf anbauen. Einige Eigenschaften von Hanf-Pilzmyzel setzten aber derzeit noch Grenzen für diese Verwendung, sagt Feucht: „Die Wasserfestigkeit muss beispielsweise weiter verbessert werden. Derzeit beginnt es sich
Leder aus Pilzmyzel kurz vor Marktreife
Leder aus Pilzmyzel ist ein Werkstoff, der kurz vor dem Marktdurchbruch steht. Das Herstellungsprinzip gleicht dem von Hanf-Pilzmyzel und wurde von dem US-amerikanischen Unternehmen Ecovative Design LLC patentiert, das als Marktführer für Pilzmyzelwerkstoffe gilt. Die Materialeigenschaften sind denen von Tierleder ähnlich und Meterware-Produktion ist möglich, so dass es für die Modeindustrie interessant werden dürfte. Als Glasverpackung kommt das Material bereits zum Einsatz. Es gibt auch schon Firmen, die Pilzlederschuhe anbieten, der Preis liegt jedoch noch bei 300 - 700 € für ein Paar Schuhe. bereits nach einer Woche in Wasser aufzulösen.“ Auch die Rahmenbedingungen im Markt sind schwierig. Aus Sicht des Professors wäre Styropor jedoch schnell vom Markt, wenn die Hersteller für die Entsorgung zuständig wären, denn diese ist kostspielig. „Würde die ordnungsgemäße Entsorgung beim Styropor beim Kauf mit aufgerechnet, würde niemand Styropor kaufen, denn dann würde das Material ungefähr das Zehnfache kosten.“ Die Entsorgung des biologisch abbaubaren Hanf-Pilzmyzels hingegen wäre um ein Vielfaches billiger. Das Umsteuern müsse jedoch politisch gelenkt werden, denn ohne Vorgaben setzten sich solche Veränderungsprozesse nur extrem langsam durch. Bei der Stabilität von Hanf-Pilzmyzel Werkstoffen ist momentan der Vergleich mit den Weichhölzern Balsaholz oder Kiriholz angemessen. Größere Stabilität ist durch Verstärkung mit Naturfasern möglich, sei es mit Hanf- oder Flachsfasern. Damit könne man bei geringerem Gewicht die Funktionalität von Lehm-Strohwerkstoffen erreichen und vielleicht die von minderwertigem Beton. Was nicht bedeutet, das Hanf-Pilzmyzel nicht mit Beton konkurrieren könnte, da es über einen besseren Isolationseffekt verfügt, den man in architektonische Dickenberechnungen einfließen lassen und so gegenüber Beton sparen könnte. Im Moment sind Holzkonstruktionen, die mit Hanf-Pilzmyzel isoliert werden, klassisches Fachwerk, das man auch mit HanfKalk (auch Hanfbeton genannt) oder mit Lehm-Strohverbindungen herstellen kann. „Es gibt auch langjährige Entwicklungen an der TU Berlin, HanfPilzmyzel als Isolations- und Baustoff in einer mehrschichtigen Fassade aufzubauen, als Baustein, weil es 100 % natürlich ist“, berichtet Feucht. „Das Pilzmyzel ist dabei quasi der Klebstoff, der die anderen organischen Materialien zusammenhält.“ Bei diesem Verfahren hat sich Hanfstroh bewährt, da seine Nährstoffe von Pilzen schneller verwertet werden als Gemische mit Lehm oder Sägemehl. Zurzeit steht vor allem die Verwendung als Verpackungsmaterial im Vordergrund. Für den Verbraucher hat dieses den charmanten
Vorteil, dass eine solche Verpackung nicht als Abfall entsorgt werden muss, sondern z. B. als Dünger für Blumen weiterverwendet werden kann. Für Künstler stellt Hanf-Pilzmyzel eine Inspirationsquelle dar. Sie schaffen beispielsweise wachsende Skulpturen, indem sie den Pilz nicht deaktivieren.
Umdenken erforderlich
Hinsichtlich Rentabilität kann Hanf-Pilzmyzel sich nicht mit herkömmlichen Werkstoffen messen. Der Energieverbrauch ist zwar minimal und fällt vor allem in den Schritten Sterilisation und Trocknung an, während die anderen Prozesse kalt laufen. Es gibt auch Versuche, mit Strahlung den Pilz abzutöten, in der Hoffnung, dass es noch weniger Energie erfordert. Doch der natürliche Wachstumszyklus des organischen Materials erfordert notgedrungen Zeit und wenn Zeit in Geld umgerechnet wird, fällt die Bilanz ungünstig aus. Man könne zwar die Produktionszeit abkürzen, indem man die Impfstoffmenge erhöht und die Füllmaterialien von einem Dienstleister vorproduzieren lässt, sagt Feucht. Unterm Strich müsse man jedoch beginnen, Produktion und den Umgang mit Zeit anders zu betrachten und andere Faktoren als Rentabilität in Betracht ziehen, wenn man Hanf-Pilzmyzel im großen Maßstab nutzen möchte. Auch das Risiko von Kontaminierung mit Schimmelpilz steht einer industriellen Produktion noch im Wege. „Wobei dieses mit Prozess- und Qualitätsmanagement einzudämmen sein müsste. Bisher haben viele Biologen, Künstler und Designer mit dem Material gearbeitet, von denen keiner ein richtiges Labor oder eine richtige Werkstatt hat, wo hundertprozentig steriles Arbeiten möglich ist“, gibt Feucht zu bedenken. Seit einiger Zeit werden beispielsweise auch am Fraunhofer IAP myzelbasierte Materialien entwickelt, so dass sich eine Professionalisierung anzubahnen scheint. Ein wesentlicher Faktor, der als Argument für die Entwicklung von Hanf-Pilzmyzelprodukten in Betracht gezogen werden sollte, sei Nachhaltigkeit. Dafür biete es großes Potential, auch durch kurze Lieferketten. So könne man beim Hausbau vor Ort regionale Werkstoffe verwenden. Zudem seien entstehende Abfälle organisch und könnten als Bodenverbesserer weiterverwendet werden. Für Feucht ist das ein erstrebenswertes Ziel, denn „damit schließen sich Kreisläufe und zwar regional vor Ort.“ Für weitere Einsatzmöglichkeiten ist sein Ziel derzeit, die Kantenbearbeitung zu verbessern, so dass mit einer guten Gestaltungslösung vielleicht Objekte kreiert werden könnten, die Plastikprodukte ersetzen, z. B. Fernsehgehäuse oder Stereoanlagen. „Dann bliebe zwar aus ökologischer Sicht immer noch die Elektronikproblematik, aber wir hätten wenigstens das Kunststoffgehäuse eliminiert. Mit solchen Produkten könnte sich in der Gesellschaft die Erkenntnis verbreiten, dass technische Produkte auch mit biologisch vernünftigen Werkstoffen herstellbar sind.“ Noch fehlt dafür die Technologie, aber der Nachhaltigkeitsexperte hofft, dass in einigen Jahren vielleicht Bearbeitungsmaschinen entwickelt werden, die Pilzmyzel industriell verarbeiten können. Da Hanf-Pilzmyzel im Moment preislich bei weitem nicht konkurrenzfähig zu Kunststoff ist, gibt es noch keine Massenproduktion, sondern nur handwerkliche Einzelstückproduktion. Doch die Materialentwicklung steckt ja noch in den Anfängen und Erfahrungen mit anderen Materialien haben gezeigt, wie schnell Entwicklungen stattfinden können. Feucht erinnert sich an die 1990er-Jahre, in denen es zumindest im Westen noch hieß, mit Bambus wäre technisch nichts anzufangen: “Heute wissen wir, dass man aus Bambus ganz tolle Produkte machen kann. Etwas, das in Asien schon lange bekannt war. Und ich glaube, auch für Hanfmyzel ist eine ganz große Entwicklung möglich.“ Aktuell geht der Forscher auch weiter der Frage nach, was man noch Sinnvolles mit Hanf-Pilzmyzel machen kann. „Das will ich als Designer jetzt vorantreiben und ich bringe es in die Lehre ein.“ Seine Studierenden sollen ihre gesammelten Erfahrungen dann als Multiplikatoren mitnehmen, wenn sie nach dem Studium in die Industrie gehen. ↙
Interessierten Lesern empfiehlt Sebastian Feucht die Ausstellung zum Projekt MY-CO BUILD im Futurium in Berlin. Das Projekt der Biotechnologin Prof. V. Meyer (TU Berlin) und des Architekten Prof. Sven Pfeiffer (Bochum) lotet die Möglichkeiten von Pilzmyzel für die Architektur aus. https://futurium.de/de/my-co-build ↙
