Ein Haus aus Pilzen?

Kannst du dir vorstellen, in einem Haus aus Pilzen zu wohnen? Auf Stühlen zu sitzen die aus Pilzen hergestellt werden, die Pilz-Lampe anzumachen und dich dabei über deine neue Pilz-Hose zu freuen? Diese Vision hat Professorin Vera Meyer von der TU Berlin. Die Biotechnologin forscht an sogenannten Pilz-Pflanzenkompositen.

Zoomorph Serie von V. meer: Iyora I | 2018 | Birnenholz, Trametes versicolor, Gold, Rost | 25 x 40 x 30 cm © Vera Meyer

Guten Tag Frau Meyer. Sie sprechen davon, dass wir mithilfe von Pilzen von einer erdölbasierten auf eine biobasierte Wirtschaft umsteigen können. Was muss man sich darunter vorstellen? Welche Materialien oder welche Bestandteile von Materialien könnten Pilze überhaupt ersetzen?
Der Grundgedanke ist, Pilze auf pflanzlichen Abfallstoffen wachsen zu lassen, aus denen sich im Verlauf eines Kultivierungsprozess ein Verbundwerkstoff aus Pilz und Pflanze bildet. Die Art und Weise, wie man das Gemisch kultiviert, mit welchem Pflanzenmaterial und welchem Pilz man arbeitet und ob man den Pilz auch noch genetisch verändert – das alles beeinflusst die Eigenschaften des finalen Verbundwerkstoffes (der auch Kompositwerkstoff genannt wird). Diese Pilz-PFlanzenkomposite können physikalische Eigenschaften wie Styropor, PVC oder andere Plastiken haben.

Wir wollen daher Biomaterialien herstellen, aus denen man etwas langfristig Nutzbares entwickeln kann, wie zum Beispiel Möbel, Häuser oder Dämmungen, oder vielleicht auch Kleidung. Wenn man diese Produkte nicht mehr benötigt, können sie einfach recycelt werden. Da es sich ja um biobasierte Materialien handelt, die biologisch hergestellt und biologisch abbaubar sind, kann man die Produkte auf dem Kompost entsorgen, oder man nutzt die Komposite als neues Substrat und kultiviert darauf wieder neue Pilze.

Bei Möbeln oder Verpackungen aus Pilzen kommt mir erstmal das Bild von einem Stuhl oder einer Flasche aus Champignons in den Sinn. Wie muss ich mir das tatsächlich vorstellen?
Wir drucken mit einem 3D Drucker die Außen- und die Innenform für den Kompositgegenstand, den wir erhalten wollen und füllen in den Zwischenbereich zwischen den beiden Formen eine Mischung aus den Pilzen und Pflanzenstroh, Sägespäne, Sägemehl oder ähnlichen pflanzlichen Rohstoffen. Dabei fungiert der Pilz wie eine Art Binder, wie ein Leim, der diese Pflanzenreste miteinander verbindet, da er auf und in ihnen zu wachsen beginnt. Wenn man die Mischung lange genug kultiviert, werden richtig feste Materialien daraus – da kann man sogar draufhauen, ohne dass sie kaputt gehen!

Man braucht also nur die Pilze und pflanzliche Abfälle?
Genau, man braucht pflanzliche Abfälle, die aus der Landwirtschaft oder aus der Forstwirtschaft kommen. Und die sind regional unterschiedlich. Hier in der Region Berlin/ Brandenburg wachsen vorrangig andere Bäume und Getreidesorten, aus denen später der "Abfall" entsteht, als z.B. in Bayern, in Spanien oder in Bangladesch. Unsere Vision ist, dass weltweit jede Region ihre eigene lokale Lösung verfolgt. Wir werden bis Ende diesen Jahres sogenannte "Do it Yourself" Protokolle online zur Verfügung stellen. Die sind ein bisschen so konzipiert wie Kochrezepte. Damit können Privatpersonen aus den lokal vorkommenden Pflanzen ihren eigenen Lampenschirm herstellen (oder andere Sachen, zu denen ihre Fantasie sie hintragen wird). Da es Pilz-Pflanzkomposite sind, sind die Produkte, die so entstehen erst einmal nur für den Innenraum geeignet. Wir arbeiten aber zusammen mit Polymerforscher_innen daran, mithilfe eines Polymers aus bakterieller Milchsäure (Polylactid) Außenschichten herzustellen, die komplett wasserabweisend sind. Ein Vorteil dieser Mischung ist, dass Polylactid ebenso wie das Pilz- Pflanzenkomposit ein Biomaterial und somit ist das Ganze biologisch abbaubar.

Und wenn, wie Sie sagen, die pflanzlichen Abfälle von Region zu Region differieren, braucht man dann auch unterschiedliche Pilzkulturen, oder wäre das dann immer derselbe Pilz?
Der Zunderschwamm (Fomes fomentarius), mit dem wir hier an der TU Berlin arbeiten, wächst beispielsweise in ganz Deutschland hervorragend und ist auch ansonsten stark verbreitet. Aber es gibt auch Pilze, die man nur in speziellen Regionen findet. Unser Grundgedanke ist der, Bürger_innen zu befähigen, selbst ihre Pilze vor Ort zu sammeln und dann daraus Verbundwerkstoffe herzustellen. Sie können dann ihren eigenen Lampenschirm oder Garderobenständer oder was auch immer herstellen.

Werden solche Pilzkomposite schon irgendwo genutzt?
Es gibt ein paar Beispiele. Die amerikanische Firma Ecovative arbeitet mit Dell und mit Ikea zusammen. Die Unternehmen wollen Computer und Möbel anstatt mit Styropor mit dieser Pilzkomposite verpacken. Sie verpacken auch Weinflaschen in diese Pilzkomposite.
Dann gibt es da noch die kalifornische Firma MycoWorks, die aus rein pilzlicher Biomasse eine Art Leder herstellt, das nicht von Rindsleder zu unterscheiden ist. Und die Firma Mogu, die Pilzkomposite zur Schallisolation von Innenräumen herstellt.

Muss man die Pilze, die für solche Prozesse genutzt werden, anbauen? Und wenn ja, wie geht das, und wie viel Platz braucht man dafür?
Man braucht die Pilze nicht anzubauen. Nachdem man sie lokal gesammelt hat, geht man ins Labor und legt  dort eine Reinkultur an, die unendlich vermehrbar ist. Dann impft man damit das Pflanzengemisch an und gibt beides zusammen in eine geeignete Form, die für das finale Produkt wichtig ist. Es folgt eine Bebrütung für circa zwei Wochen. Für uns sind aktuell sogenannte Normziegel interessant, aus denen wir gerne ein Haus bauen möchten. Dabei geht es erst einmal um ein Haus im Miniaturmaßstab, das aber schon begehbar sein soll. Die Vision, der wir folgen, ist die, dass wir später in Häusern aus Pilzen wohnen, darin auf Möbeln aus Pilzen sitzen und auch Kleidung aus Pilzen tragen.

Wenn ich die Pilze immer in die Formen aus dem 3D Drucker fülle, würde das dann aber auch bedeuten, dass mit dieser Produktionsart eher kleine Margen produziert werden können, oder?
Nicht unbedingt, wir stellen diese Idee jetzt auf wissenschaftliche Füße, sodass man solche Produkte in großen Mengen herstellen kann. Und irgendwann wird dann hoffentlich die Industrie aufspringen und sagen: „Wir produzieren jetzt im großen Maßstab, da wissenschaftliche Experimente vorliegen, die zeigen, dass das geht.“

Und die Unternehmen hätten dann einen größeren Grundstamm an Pilzen und könnten so auch größere Mengen produzieren?
Wie gesagt, am Anfangt reicht eigentlich eine kleine Agarplatte mit Pilzmyzel aus. Man braucht aber natürlich Anlagen, in denen die Pilzf-Pflanzenmischungen dann parallel und in größeren Mengen kultiviert werden. So könnte man dann beispielsweise tausende von Normziegeln zeitgleich herstellen. Ein Vorteil unser Pilzkompositziegel ist, dass sie zwar ganz leicht, aber auch bruchsicher sind und sich daher z.B. für erdbebensicheres Bauen eignen könntenn. Es gibt außerdem Publikationen anderer Forscher_innen, die zeigen, dass Pilzkomposite grundsätzlich hervorragend für die Schall- und Wärmeisolation geeignet sind.
Den Prozess der Herstellung beendet man durch eine Hitzeinaktivierung. Man tötet also quasi die Pilze ab; wenn man das nicht machen würde, würde am Ende Humus entstehen, da es sich beim Wachstum von Pilzen auf den Pflanzenabfällen ja letzten Endes um eine Kompostierung handelt. Wir hitzeinaktivieren (pasteurisieren) rechtzeitig, so wie Louis Pasteur das vorgeschlagen hat. bei 70°-80°, also bei relativ moderaten Temperaturen, das feste Pilz-Pflanzengemisch. Zum Vergleich: Wenn Ziegel aus Ton hergestellt werden, benötigt man Temperaturen zwischen 800°C und 1200°C. Ansonsten benötigen wir während der Kultivierung eine Umgebungstemperatur von ca 20 bis 25°C, das heißt da muss man nicht großartig Wärme zufügen.

Das heißt es wäre auch einfach deutlich energieeffizienter und gäbe eine bessere Klimabilanz, wenn Ziegel aus Pilzkompositen statt aus Ton hergestellt werden?
Genau, das ist der zweite Punkt, der uns wichtig ist. Wir arbeiten mit Nachhaltigkeitforscher_innen an der TU-Berlin zusammen, die aufgrund von global erhobenen Daten von Materialströmen errechnen, ob unser Prozess jetzt tatsächlich günstiger ist, was den CO2 Ausstoß, den Stromverbrauch, den Wasserverbrauch und ähnliches betrifft.
Unser Ziel ist es, dass bei diesen Produktionsprozessen auch wirklich weniger CO2 entsteht, als bei klassischen Produktionsverfahren.

Könnte ich als Privatperson an so einem Projekt mitarbeiten und zu Hause selbst etwas herstellen? Mir also mit dem 3D Drucker eine Form drucken und mit Pilz-Pflanzen-Komposite einen Lampenschirm herstellen? Und wenn ich diesen dann nach einigen Jahren nicht mehr haben möchte, könnte ich den dann einfach auf dem Kompost entsorgen?
Ja. Für die Außen- und Innenform braucht man jedoch nicht unbedingt einen 3D-Drucker sondern kann zum Beispiel auch zwei Brotdosen ineinander stellen, sodass dazwischen ein Abstand von ein bis zwei Zentimetern entsteht. In diesen Zwischenraum gibt man dann das Pilz-Pflanzengemisch, der Biokomposit bildet sich und man hat dann zum Schluss eine kleine Schüssel-  oder einen Lampenschirm.
Meiner Meinung nach wird auch viel Plastik für Pflanztöpfe sinnlos genutzt, zum Beispiel für Kräuter aus dem Supermarkt. Wenn man jetzt diese Töpfe statt aus Plastik aus einem Pilz-Pflanzenkomposit herstellt, dann hält es zwei Wochen, also in etwa die Zeitspanne, bis die Kräuter abgeerntet werden. Im Anschluss kann man die Pflanze dann so wie sie ist, mit der Verpackung, auf den Kompost werfen.


Und wie wäre das dann, wenn ich so eine Box, eine Verpackung, für Lebensmittel herstellen würde? Würden die Lebensmittel sich durch den Konktakt mit der Komposite zersetzen? Oder würde die Pilz-Pflanzenkomposite nicht weiterwachsen und somit auch nicht die Lebensmittel angreifen, da sie erhitzt wurde?
Wenn man Lebensmittel kauft, beispielsweise Erdbeeren und diese in die Pilzkomposit-Box gibt, wäre das eher ungünstig. Denn Erdbeeren sind ja nicht steril, auf der Oberfläche befinden sich auch Pilze, die dann liebend gerne beginnen würden, auf dem Pilz-Pflanzenkomposit zu wachsen. Ich würde diese Pilz-Pflanzenkomposite nicht als Verpackung für frische Lebensmittel verwenden, die direkt mit der Erde in Kontakt stehen. Denn da ist klar, dass viele Pilze in der Erde sind, die dann früher oder später anfangen würden, die Verpackung zu zersetzen. Es sei denn, genau das wäre der Plan - also wie bei den Küchenkräutern.
Aktuell sind es daher vor allem Flaschen, die damit transportiert werden. Wenn man lebende Materie, in und auf denen viele Mikroorganismus aktiv sind, in diese Komposite packt, können die irgendwann, sofern da auch Pilze bei sind, auch wunderbar drauf wachsen.

Und das würde dann ja vermutlich auch die Lebensmittel angreifen?
Genau. Deswegen wäre es jetzt auch nicht mein erstes Ziel, frische Lebensmittel mit diesen Kompositen zu verpacken.

Aber eine Verpackung, oder generell ein Material aus dieser Pilz-Pflanzenmischung wäre nicht gesundheitsschädigend?
Nein. Wir haben natürlich für unsere Forschung Pilze ausgesucht, für die es bisher keine Hinweise gab, dass sie in irgendeiner Form gesundheitsschädigend sind, giftige Substanzen ausstoßen, oder ähnliches. Nicht jeder Pilz verhält sich so, aber Pilze, die gesundheitsgefährdend sind, wählt man dann natürlich auch nicht aus. Krankmachende Pilze kommen für die unterschiedlichen angestrebten Projekte gar nicht in Frage.

Und wie sieht es auf der olfaktorischen Ebene aus? Ich assoziiere mit Pilzen einen eher modrigen Geruch, sind die Sachen tendenziell geruchsneutral, oder ist das ein "Problem"?
Interessanterweise hängt das einerseits von dem Pilz ab, mit dem man arbeitet und andererseits auch von dem pflanzlichen Material, das man beifügt. Also es macht einen Unterschied, ob man Pappelreste, Rapsstroh oder Hanf für die Komposite mit dem Pilz kultivieren lässt. Das sind Faktoren, an denen wir jetzt schrauben, denn ein Ziel ist schon, vor allem geruchsneutrale Materialien herzustellen. Wir haben daher schon viele geruchsneutrale Komposite in Arbeit, aber auch einige, die einen leicht pilzlichen Geruch ausströmen. Manche Menschen mögen ja gerade diesen Geruch, einige mögen ihn aber nicht. Ich persönlich gehöre eher zu der zweiten Gruppe. 

Sie haben vorhin gesagt, dass man sowohl feste Materialien aus Pilzen herstellen könnte als auch dehnbare. Schuhe zum Beispiel müssten ja aus einem weicheren Material hergestellt werden als beispielsweise ein Haus.
Für weichere Materialien kommt die reine Pilzbiomasse, also der reine Pilz, zum Einsatz. MycoWorks macht das und arbeitet schon mit lederverarbeitenden Industrien zusammen. Allerdings können sie noch nicht in großen Mengen produzieren, sondern stellen erst einmal nur kleinere Mengen her, um den Markt der Luxusmode zu bedienen. Die Technologie als solches ist aber schon so weit entwickelt, dass man Reishi, das aussieht wie Rindsleder und auch so riecht, im Februar 2020 auf den Markt gebracht hat.

Und könnte man dafür bestehende Anlagen, in denen heute schon Schuhe produziert werden, nutzen?
Nicht für die Kultivierung. Dafür müsste man neue Anlagen konzipieren, für die man sich aber an der klassischen Pilzzucht orientieren könnte. Also analog, wie heute Champignons oder Austernseitlinge kultiviert werden. Davon kann man einiges lernen.
Aber bei der Weiterverarbeitung macht es keinen Unterschied, ob es sich jetzt um Rindsleder oder um Pilzleder handelt. Die beiden Materialien haben laut MycoWorks exakt die gleichen Verarbeitungseigenschaften.

Angenommen, ich würde jetzt meine eigenen Pilze kultivieren wollen. Könnte ich dann in den Wald gehen und einfach Pilze einsammeln? Sind das sichtbare Pilze?
Wenn man in den Wald geht und Pfifferlinge, Austernseitlinge oder andere Pilze sammelt, dann sammelt und sieht man die Fruchtkörper der Pilze. Was man nicht sieht, ist ihr unterirdisches Netzwerk, ihr Myzel. Das sind lange Zellfäden, die sich sehr stark verzweigen und dann ein dreidimensionales Netzwerk bilden. Dieses Zellnetzwerk isolieren wir aus den Fruchtkörpern. 

Und im Rahmen des Citizen Sciences Projekt der TU Berlin (Mind the Fungi) gehen dann Gruppen aus Forscher_innen, Künstler_innen und Laien in die Wälder und sammeln verschiedene Pilze?
Ja, zum Anfang des Projekts, für das wir das Art Laboratory Berlin als Mitstreiter gewinnen konnten, haben wir sogenannte „walk and talks" veranstaltet um eine Pilzstammsammlung am Fachgebiet der TU zu erstellen. Diese walk and talks wurden von der Künstlerin Theresa Schubert durchgeführt. Hierzu ist sie mit einigen Interessierten und unseren Biotechnolog_innen in die Wälder Berlin-Brandenburgs gegangen und hat während des Pilzesammelns Spannendes über Pilze und (ihre) Kunst berichtet. Im Anschluss hat die Gruppe in unserem Labor gezeigt bekommen, wie man aus den Fruchtkörpern das Myzel aus den Fruchtkörpern herauslöst und daraus eine Reinkultur erstellt. In einem nachfolgenden Workshop haben wir den Interessierten dann erläutert, wie man aus der Reinkultur DNA isoliert und wie DNA Sequenzinformationen zur Artbestimmung herangezogen werden können.

Wie sieht es denn mit der Akzeptanz seitens der Bürger_innen aus, die an dem Projekt teilgenommen haben?
Die finden das alle super spannend. Sie fragen uns Löcher in den Bauch und sind zunächst ungläubig und haben erst einmal viele, viele Verständnisfragen, wie das mit den Pilz-Pflanzenkompositen überhaupt funktioniert und was tatsächlich möglich ist. Das Schöne an den walk and talks oder auch an den Workshops war, wie begeistert die Leute dabei und davon waren.

Jetzt nochmal eine ganz andere Frage: Sie beschäftigen sich unter dem Pseudonym V. meer nicht nur aus wissenschaftlicher Perspektive mit Pilzen, sondern machen auch Kunst aus und mit Pilzen, ist das richtig?
Ja, ich hatte Anfang diesen Jahres in Berlin eine Ausstellung, Artomics, in der unter anderem auch Skulpturen aus Pilzen zu sehen waren. Diese bestehen teilweise aus den Fruchtkörpern, die ich im Wald gefunden habe. Kunst als Solches war schon immer wichtig für mich und meine Kunst würde es ohne meine Wissenschaft auch nicht geben. Sie ist gleichermaßen ästhetische Auseinandersetzung als auch ästhetisches Sprachrohr, um unsere wissenschaftlichen Erkenntnisse besser nach außen zu tragen. Ich berichte und thematisiere in diesen Skulpturen den Prozess der Transformation, also der Umwandlung von Stoffen durch wiederkehrende Biosynthese und Zersetzung. Also wie wir Menschen diesen Prozess wahrnehmen. Diese Synthese aus wissenschaftlicher und künstlerischer Herangehensweise ist sehr befriedigend und macht mir sehr viel Spaß.

Und woher kommt dieses breite Interesse für Pilze?
Das habe ich schon als junge Studentin entwickelt. Mikrobiologie - und noch mehr Molekularbiologie, also das Nicht-Sichtbare - hat mich schon immer sehr interessiert. Ich hatte während meines Studiums der Biotechnologie eine tolle Dozentin, die unglaublich viel über Pilze wusste und mir gezeigt hat, wie man genomische DNA aus ihnen isoliert. Es hat mich damals total geflasht, dass das so einfach ging und dass man durch einfache chemische Tricks DNA für unsere Augen sichtbar bekommt, obwohl sie ja eigentlich unsichtbar ist.
In der Schule hatte ich mich noch eher für das Weltall interessiert, eine Faszination, die bei mir nie verloren gegangen ist. Aber während der Abiturzeit bin ich umgeschwenkt und habe mich entschieden, statt des Makrokosmos den Mikrokosmos zu studieren. Die Pointe hierbei ist, dass seit kurzem ein anderes Team aus unser Forscher_innengruppe jetzt mit dem deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zusammen arbeitet und wir gemeinsam überlegen, wie eine zukünftige Pilzbiotechnologie im Weltraum aussehen könnte. Es erfüllt mich mit Dankbarkeit, dass ich als Wissenschaftlerin die Freiheit habe, heute beide Jugendträume zu leben und durch unsere pilzbiotechnologische Forschung einer nachhaltigen Wirtschaft auf der Erde und im Weltraum Impulse verleihen kann.

Der Gedanke des Open Science begleitet hierbei unsere Forschungsprojekte. Also unsere Wissenschaft transparent der Gesellschaft zu vermitteln. Daher auch die Idee zum Citizen Science Projekt Mind the Fungi. Ich finde es wichtig, der Gesellschaft zu erklären warum wir etwas tun und wie wir es tun und damit der Gesellschaft früh die Möglichkeit zu geben, Rückfragen zu stellen. Dadurch bekommen wir eine Vorstellung, worauf wir mehr achten müssen und ob es eventuell Befürchtungen oder gar Ängste gibt. Ich sehe diese Aufgae ganz klar in der Verantwortung der Wissenschaft.

Liebe Frau Meyer, ich danke Ihnen vielmals für das Gespräch.

Mehr zu dem Thema im World Wide Web:

Was denkst du darüber?
Autorin / Autor: Karla Groth / Vera Meyer - Stand: 8. April 2020