Baumaterialien auf Pilzbasis

Ein Werkstoff aus pflanzlichen Rohstoffen und Pilzmyzel als Double-Porosity-Schallabsorber war das Entwicklungsziel. Die Pilzwerkstoffe sind eine biobasierte Alternative zu konventionellen Materialien wie Polyesterschäumen oder Verbundstoffen auf Mineralbasis. Der Schallabsorber besteht aus Pilzen und pflanzlichen Reststoffen. Sägespäne, Treber aus der Bierproduktion oder Stroh werden als Nährboden genutzt, um Pilze züchten und nutzen zu können.

Zuerst wurden pilzbasierte Pasten entwickelt, die mittels eines 3D-Druckverfahrens in die gewünschte Form gebracht werden konnten. Parallel dazu wurde die Bewachsbarkeit der Paste untersucht und bestätigt, dass der Pilz erfolgreich auf Treber aus der Bierproduktion wächst. Allerdings behindert der Treber den Druckvorgang durch die enthaltenen Spelzen. Daher wurde später auf Treber als Substratzugabe verzichtet. Stattdessen wurden weitere Rezepturen mit Stroh und Holzspänen getestet. Rezeptur und Grundsubstrat haben gleichzeitig auch Auswirkungen auf die akustische Leistung des Materials. Hier stellte sich bspw. heraus, dass sich die sehr feinen Fasern für den Druck sehr vorteilhaft zeigen. Für die Akustik sind die Fasern aber eher hinderlich. Ebenso behinderten sie das Wachstum des Pilzes, da dieser auf einen Gasaustausch in dem Material angewiesen ist. Mithilfe einer genauen Abstimmung zwischen Paste, Pilzwachstum, Eigenschaften und 3D-Druck wurde eine Lösung gefunden: eine durchwachsbare, druckbare Paste.

Das Ergebnis wurde anschließend auf einem Workshop verschiedenen Personen präsentiert. So wurde die gesellschaftliche Akzeptanz für alternative Rohstoffe geprüft. Mit einer ökologischen und ökonomischen Bewertung des Produkts identifizierten sie außerdem die energiereichen Schritte und ordneten das Produkt in den bereits bestehenden Markt ein. Basierend auf allen Ergebnissen wurde abschließend ein Geschäftsmodell für Pilzmaterialien erstellt.

Die im Projekt FungiFacturing getesteten Werkstoffe besitzen weiterhin vielversprechende Eigenschaften in Bezug auf Druckfestigkeit, Wärmedämmung und Brandverhalten. Mit diesen Eigenschaften eignen sich Pilzwerkstoffe für weit mehr als nur Schallabsorber. Die Werkstoffe sind bspw. druckstabil und besitzen gute wärmedämmende Eigenschaften, die mit Holzfaserdämmplatten vergleichbar sind. In Brandversuchen sind keine offenen Flammen aufgetreten und der Pilzwerkstoff lässt sich leicht am Anwendungsort anbringen. Pilzwerkstoffe können also in der Praxis z. B. auch als Wärmedämmstoffe angewendet werden.

Weiterentwicklung des FungiFacturing-Ansatzes

Die Projektergebnisse zeigen, dass sich der entwickelte Prozess auf viele verschiedene Anwendungen und Werkstoffe übertragen lässt. Neben 3D-Druck sind weitere Herstellungsprozesse sowohl für pilzbasierte als auch rein pflanzliche Pastenwerkstoffe denkbar. Das Fraunhofer UMSICHT prüft dazu nun verschiedene Produktionsverfahren. Über ein internes Projekt werden Pilzprodukte im Hinblick auf Rezeptur und Fertigungstechnik weiterentwickelt. Der Fokus liegt hierbei v. a. auf der Nutzung lokaler Reststoffe und der Auswirkung von brandhemmenden Mitteln auf das Pilzwachstum. Auch eine Praxisanwendung in der Industrie ist aufgrund großer wirtschaftlicher Interessen angedacht. Dabei steht eine ökologisch verträgliche Kreislaufwirtschaft im Mittelpunkt.

Mehr über Pilzstoffe und deren Eigenschaften gibt es in der Podcast-Folge von Ausgesprochen UMSICHTig. Hier erklären Julia Krayer und Lina Vieres den Forschungsprozess aus ihrer Sicht: www.umsicht.fraunhofer.de/de/presse-medien/podcasts/podcast-ausgesprochen-umsichtig

Weitere Informationen: https://fungifacturing.de