Forschung und Wissen
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Sind Pilze das neue Holz?
Organische Abfälle und ein Pilz sind die Grundlage für einen ressourceneffizienten Baustoff, der in Zukunft Holz und Holzwerkstoffe ersetzen könnte. Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gewannen damit 2022 den Nachhaltigkeitswettbewerb der Deutschen Gesellschaft für nachhaltiges Bauen (DGNB) in der Kategorie „Forschung“.
Hier erfahren Sie mehr über den neuartigen Baustoff, der ganz ähnliche Eigenschaften wie Holzfaser- und Holzspanplatten hat.
- Warum wir neue Baustoffe brauchen
- Das Karlsruher Projekt: das kompostierbare Haus aus Pilz
- So entsteht “NEWood”
- Wie bautauglich ist der Pilzwerkstoff?
- Aus dem Labor in den Baumarkt
- Fazit: Pilze für mehr Nachhaltigkeit
Christian Mascheck
Fachautor CRADLE
Warum wir neue Baustoffe brauchen
Auf den Bausektor entfallen 42 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs, 38 Prozent der gesamten Treibhausgas-Emissionen, 50 Prozent der gewonnenen Materialien und 30 Prozent des Wasserverbrauchs in der Europäischen Union. Damit die EU ihr für 2050 gesetztes Ziel der Klimaneutralität erreichen kann, muss das Bauwesen umsteuern: von energie- und materialintensiven Herstellungsprozessen zu effizienterer Ressourcennutzung, Kreislaufwirtschaft und nachhaltigen Materialien.
Ein Beispiel für den Bedarf an neuen Materialien sind Holzfaser- und Holzspanplatten. Zwar gelten sie schon als nachhaltigere Alternative zu Vollholzprodukten, weil sie auf der Basis von Abfällen der Holzindustrie hergestellt werden können. Aber die steigende Nachfrage führt dazu, dass letztendlich doch Waldbestände für Holzwerkstoffe angegriffen und zerstört werden. Außerdem werden in der Herstellung der Platten in Europa immer noch zu gut 90 Prozent Bindemittel als Formaldehyd-Basis verwendet, die für die menschliche Gesundheit wie für die Umwelt gleichermaßen schädlich sind.
Mehr über nachhaltige Baustoffe erfahren
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Das Karlsruher Projekt: das kompostierbare Haus aus Pilz
Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beschäftigt sich ein Forscherteam um Dirk Hebel, Architekt und Professor für nachhaltiges Bauen, schon seit Jahren mit der Entwicklung von biobasierten Baustoffen.
Über den nachwachsenden Rohstoff Bambus kam Hebel schließlich auf Pilze als Grundlage für neuartige Werkstoffe. Seine Vision: ein komplett aus Pilzen gebautes, kompostierbares Haus, ganz ohne mineralische Baustoffe. Bereits 2017 präsentierten die Karlsruher gemeinsam mit einer Forschungsgruppe aus Zürich bei der Seoul Biennale für Architektur und Urbanismus den „MycoTree“, eine Struktur geschaffen aus Bambus und Pilzmyzelium, dem unterirdischen Zellgeflecht der Pilze.
Kleine Pilzkunde: Was ist eigentlich Myzelium?
Was wir gemeinhin als „Pilz“ bezeichnen, ist nur sein sichtbarer Fruchtkörper. Der größere Teil des Organismus Pilz liegt verborgen in der Erde oder im Holz, das von Pilzen besiedelt wird. Diesen bezeichnet man als Myzelium oder Myzel (oder Mycel). Es handelt sich um ein Geflecht aus den fadenförmigen Zellen des Pilzes, Hyphen genannt. Mit dem bloßen Auge sind Hyphen nicht sichtbar, man braucht ein Mikroskop dazu. Je nach Pilzart können Myzelien eine Ausdehnung von wenigen Millimetern bis zu vielen Metern oder sogar Kilometern haben.
So entsteht “NEWood”
Für die preisgekrönte Entwicklung der „NEWood“-Platten arbeitete das Team von Dirk Hebel mit dem Myzelium des Glänzenden Lackporlings (Ganoderma Lucidum), einem auch in deutschen Wäldern heimischen Pilz, der Laubholzarten besiedelt. Das Pilzgeflecht wird auf einer Mischung aus Sägespänen, Frucht- und Getreideschalen aufgebracht und für einige Tage wachsen gelassen. Dabei verbinden sich aufeinandertreffende Wurzelfäden miteinander, sodass eine feste Struktur entsteht. Nachdem dieser Prozess abgeschlossen ist, wird das Material kurz erhitzt, um den Organismus abzutöten, danach in Form gepresst und getrocknet.
Die Eigenschaften der fertigen „NEWood“ Platten ähneln denen von konventionellen Fader- oder Spanplatten, variieren aber abhängig von der genauen Materialmischung oder der Wachstumsdauer. Im Gegensatz zu den Vorbildern bestehen sie aus rein organischem Material.
Weil das Pilzmyzelium Kohlendioxid aufnimmt und speichert, ist die Produktion des neuen Werkstoffs CO2-negativ. Er trägt damit aktiv dazu bei, Treibhausgas-Emissionen zu verringern, anstatt sie nur nicht weiter zu erhöhen, wie es bei klimaneutralen Produkten der Fall ist. Werden die „NEWood“ Platten einmal nicht mehr gebraucht, können sie einfach kompostiert und als Nährstoff für andere Pflanzen genutzt werden.
Wie bautauglich ist der Pilzwerkstoff?
Aber kann „NEWood“ tatsächlich die holzbasierten, leimgebundenen Platten ersetzen? Ganz so weit ist es derzeit noch nicht. Zwar erreicht das „Holz ohne Holz“ durchaus ähnliche Werte für Materialeigenschaften wie Druck-, Zug- und Biegefestigkeit. Die spannende Frage ist jedoch, ob diese auch unter Anwendungsbedingungen standhalten. Um dies herauszufinden, haben die Karlsruher Forscher die Platten einer Art Stresstest unterzogen und sie für den Zeitraum von gut einem Monat tropischen Klimabedingungen ausgesetzt.
Darüber berichten sie in einem Beitrag in der wissenschaftlichen Zeitschrift „Scientific Reports“. Es zeigte sich, dass die Platten in allen drei oben genannten technischen Eigenschaften unter dem Witterungseinfluss substanziell nachließen. Ein Teil der Platten bekam einen Anstrich mit einem naturölbasierten Holzschutzprodukt der Firma Osmo. Die so behandelten Proben zeigten zwar etwas verbesserte Witterungsresistenz, allerdings nicht in statistisch relevantem Ausmaß.
Aus dem Labor in den Baumarkt
Für die praktische Anwendung muss “NEWood” also noch weiterentwickelt werden. Das Karlsruher Forscherteam arbeitet nun daran, wie man die Stabilität des Materials verbessern kann. Das Problem ist auch von herkömmlichen Baustoffen bekannt: Beton zum Beispiel wird wegen geringer Zugkraft mit Stahlbewehrungen verstärkt. Für die nachhaltigen Pilzwerkstoffe kommen als Verstärkung selbstverständlich nur organische Produkte infrage. So experimentieren die Wissenschaftler mit dem Zusatz von robusten Pflanzenfasern wie Hanf oder Flachs.
„Wir kommen jetzt von jahrelanger Grundlagenforschung an einen Punkt, wo wir erste Produkte greifbar haben“, sagt Teamleiter Dirk Hebel. Mit einem Partner aus der Industrie werden auch entsprechende Fertigungstechnologien erforscht. Hebels Vision ist, dass wir schon in einigen Jahren im Baumarkt wählen können zwischen den mit synthetischen Klebern gebundenen Holzwerkstoffplatten und den nachhaltigen, CO2-negativen pilzbasierten Werkstoffen.
Fazit: Pilze als nachhaltiger Baustoff
- Nachhaltige innovative Baustoffe sind notwendig, um Klimaziele zu erreichen sowie Umwelt und menschliche Gesundheit zu schützen.
- Verbundwerkstoffe auf Basis von Pilzen und organischen Abfällen haben das Potenzial, Holz- und Holzwerkstoffe zu ersetzen.
- Weitere Forschung ist nötig, damit die neuartigen Materialien praxistauglich werden.
- Verstärkung mit Pflanzenfasern soll die mechanischen Eigenschaften des pilzbasierten NEWoods verbessern.
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