Jeder, der auch nur ein wenig Zeit im Freien verbracht hat, wird wahrscheinlich bemerkt haben, dass die Natur bei all ihrer Zufälligkeit und ihrem Chaos tatsächlich einiges an Ordnung enthält. Erkunden Sie die Untiefen entlang eines Strandes und Sie werden die findenelegante, logarithmische Spiralen, die Muscheln bilden. Durch einen Wald wandern und die hypnotischen Muster, die in Spinnennetze eingewebt sind, werden Sie und die Insekten, die hineinfliegen, verführen. Selbst die einfachsten Pflanzen- und Baumblätter enthalten beeindruckend komplizierte Gefäßnetzwerke, um Nährstoffe zu transportieren.
Die Gesellschaft hat sich seit langem von solchen Arrangements inspirieren lassen. Bionik, die Methode, durch Nachahmung der Natur Lösungen für die Probleme der Menschen zu schaffen, wird immer besser. Wissenschaftler suchen jetzt nach den Bausteinen der Pilze, um das Plastik der Welt zu lösenUmweltverschmutzungsproblem, und die Wissenschaft hinter der aufkommenden Technologie ist einfach faszinierend.
Myzel, die zugrunde liegende Pilzgrundlage von Pilzen, ist ein feines Netzwerk aus röhrenförmigen Filamenten, die manchmal nur eine einzelne Zelle dick sind, ähnlich wie Hefe. Myzel nimmt Nährstoffe von toten Bäumen und anderen Pflanzen über die Sekretion von Verdauungsenzymen auf und kannOrdne die Moleküle, die es produziert, in unglaublich komplexe Strukturen an.
Die bahnbrechenden Arbeiten der Ökologin Suzanne Simard in den letzten 35 Jahren haben gezeigt, dass das Myzel eine Art Struktur bildet, die es ermöglichtgroße Baumnetze und andere Pflanzen, um Nährstoffe unter der Erde auszutauschen und sogar Informationen über Parasiten und andere Raubtiere an ihre Nachbarn weiterzugeben. Dies hilft, eine Vorstellung von der potentiellen Größe des Myzels zu erhalten: Es wurde sogar gefunden, dass einige Pilze eine bedecken Fläche von ungefähr 2.384 Acres 965 Hektar.
Wenn das Myzel in seinem Lebenszyklus weit genug fortgeschritten ist, bildet es einen Fruchtkörper, den schirm- oder kürbisförmigen Pilz, der oberirdisch wächst und den wir Pilze nennen.
"Myzel-basierte Materialien sind von Natur aus naturkompatibel."
An diesem Punkt sind Wissenschaftler eingetreten, um die Kraft des Pilzes zu nutzen. Durch die Kontrolle von CO2 Niveaus, Temperatur und Feuchtigkeitsbedingungen, Myzelwachstum kann in wenigen Tagen so gesteuert werden, dass vorhersagbare Makrostrukturen gebildet werden. As Wissenschaftler weist darauf hin, dass die Ansammlung dieser Fasern produzieren kann “ ein 18 x 2 x 12 Zoll großes Blatt mit einem Gewicht von ein paar Pfund innerhalb einer Woche.“
Plastik raus, Pilze rein
Bei richtiger Verwendung haben diese Strukturen das Potenzial, in einer Vielzahl von realen Anwendungen eingesetzt zu werden, und Unternehmen auf der ganzen Welt beginnen, ihr Potenzial zu erforschen, um erdölbasierte Materialien in Branchen wie Verpackungen, Bekleidung und sogar Bauwesen zu ersetzen.
Dies ist ein ermutigendes Beispiel für wirtschaftliche Anreize, die mehr Raum für umweltfreundliche Aktivitäten schaffen. Allein die globale Verpackungsindustrie wird in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts auf über 50 Milliarden US-Dollar anwachsen.
Eine Organisation, die sowohl das technische als auch das wirtschaftliche Potenzial von Myzel nutzt, ist Ökodesign, ein in New York ansässiges Unternehmen für Materialdesign, das beeindruckende Fortschritte gemacht hat, um zu zeigen, was die Technologie leisten kann.
Ecovative wurde 2007 gegründet und hat sich darauf konzentriert, den Kreislauf der Materialproduktion zu schließen, damit seine Produkte auf die Erde zurückkehren können, anstatt sich auf Deponien zu stapeln oder natürliche Ökosysteme zu stören.
„Myzelbasierte Materialien sind von Natur aus naturverträglich, sodass sie am Ende ihres Nutzungszyklus passiv der Erde zurückgegeben werden können“, erklärte Ecovative-Mitbegründer Gavin Mcintyre im Interview mit Interessante Technik | wissenschaft-x.com. "Das biochemische Rückgrat des Myzels [ist] Chitin, das gleiche Biopolymer in Hummer- und Krabbenschalen."
Polymere wie Kunststoff sind gut in dem, was sie tun. Zu gut, wie die Welt gelernt hat, da die durchschnittliche Plastikflasche 200-500 Jahre braucht, um sich vollständig zu zersetzen. Für McIntyre kritisiert er, dass ein Biomaterial wie Myzel möglicherweise nichthalten sowie erdölbasierte Produkte in der Nutzung oder Lebensdauer tatsächlich einen Teil seiner Tugend darstellen.
„Der Abbau des Materials erfolgt, wenn Sie [das Produkt] in den Schmutz legen. Kompostierbarkeit ist der aktive Abbau eines Materials durch die Bodenbiota. Das sind Bakterien, Pilze [und] Protisten, die im Boden leben und dieenzymatische Fähigkeit, diese Materialien abzubauen. Also, [Myzel] in eine bebaute Umgebung oder Kleidung zu geben, das wird nicht diese Art von Wirkung haben, aber wenn Sie es in kleine Stücke zerbrechen, legen Sie es in den Schmutz, eskehren in etwa 45 Tagen passiv zur Erde zurück.“
Ein Pilz für alles
Der Prozess, der der Myzelproduktion zugrunde liegt, ermöglicht es Unternehmen wie Ecovative auch, eine breite Palette von Produkten anzubauen, von robusten, lederähnlichen Textilien bis hin zu Fleischersatzprodukten.
In Bezug auf den Ressourcenverbrauch und die messbaren Umweltschäden ist die Fleischindustrie seit langem ein bedeutender Täter. So sehr, dass im Jahr 2019 die EAT-Lancet-Kommission veröffentlichte einen Bericht um den Klimawandel effektiv zu bekämpfen, muss der Konsum von rotem Fleisch um 90 Prozent sinken.
Das ist eine große Aufgabe, aber Myzel könnte eine wichtige Rolle bei der Realisierung spielen. Unternehmen auf der ganzen Welt, wie das spanische Startup Innomy und das in Colorado ansässige Unternehmen Fleischspeisen, arbeiten an der Entwicklung von Fleischalternativen auf Pilzbasis in der Hoffnung, die Essgewohnheiten der Verbraucher zu ändern und die negativen Auswirkungen der Branche auf die Umwelt zu reduzieren. Auch an diesem Trend hat Ecovative gearbeitet, da es sich um die möglichenKronjuwel – Liebling der Fleischliebhaber: Speck.
„Wir haben im Allgemeinen viele neue Produktentwicklungen in der Kategorie pflanzliches Fleisch gesehen. Die Herausforderungen bei diesen Produkten bestehen heute darin, dass sie sich hauptsächlich auf Hackfleischalternativen wie Burger und Wurst konzentrieren, was immer noch eine Bedeutung hatTeil des Marktes, aber kleiner als der von ganzem Muskelfleisch, Dinge wie Steak, Speck und Fischfilets, die Produkte, die die meisten Menschen auf der Welt täglich konsumieren. Das macht hier in der Regel mehr als 80% des Marktes ausin den Vereinigten Staaten."
Ecovative verwendet Gourmet-Pilzarten und beginnt damit, genau solche Fleischersatzprodukte für den ganzen Muskel zu liefern.
Bessere Gebäude wachsen lassen
Myzel kann auch als industrieller Baustoff verwendet werden. Die Bauindustrie soll etwas mehr als 10 Prozent davon ausmachendie weltweiten CO2-Emissionen, von denen ein erheblicher Teil aus der Zementproduktion stammt. Dies ist eine der Branchen, die Ecovative zuerst ins Visier genommen hat.
"Wenn Sie die Bioaktivität des Myzels erhalten, könnte es sich sogar selbst reparieren."
"Wir sind erst seit 15 Jahren im Geschäft. Eine unserer ersten Produktanwendungen war die Installation von starren Platten in der gebauten Umgebung", sagte McIntyre.
Starre Plattenisolierung wird oft verwendet, um die Temperatur zu regulieren und den Energieverbrauch eines Gebäudes zu reduzieren, indem Bereiche geschlossen werden, in denen Luft durch eine Struktur entweichen könnte.
Als Ecovative an Größe und Kapazität wuchs, nahmen Regierungsbehörden wie die Defense Advanced Research Projects Agency DARPA zur Kenntnis, was sie mit diesem Material machten, und wandten sich an das Unternehmen um eine Partnerschaft.
„DARPA kam mit einem sehr interessanten Problem zu uns, und dieses Problem bestand darin, dass wenn man sich Gebiete ansieht, die schnelle Hilfe benötigen, Gebiete, die von einer Naturkatastrophe heimgesucht wurden, der Wiederaufbau in diesen Gebieten oft enorm viel Zeit und Kosten in Anspruch nimmtweil Sie all diese Materialien importieren müssen.“
„Eines der wunderbaren Dinge am Myzel ist, dass man sein Wachstum dezentralisieren und tatsächlich Materialien im Feld anbauen kann, indem man lokale Ressourcen nimmt und diese in Baumaterialien für die nächste Generation umwandelt. Wenn man die Bioaktivität von [Myzel] aufrechterhält [...].sich bei Beschädigung aktiv selbst reparieren“, sagte McIntyre.
Das Unternehmen hat auch mit dem Oak Ridge National Laboratory, einer vom US-Energieministerium gesponserten Forschungseinrichtung, zusammengearbeitet, um die Fähigkeit seiner Baumaterialien zu demonstrieren, in jeder Umgebung in Nordamerika über einen Zeitraum von nicht weniger als 30 Jahren zu überleben.
Wenn die Technologie weiter entwickelt wird, könnte sie in naher Zukunft zu einem praktikablen und gebräuchlichen Hausbaumaterial werden.
Mit Pilzen eine Zukunft gestalten
In Bezug auf Myzel gibt es viel zu freuen, aber wie jedes Material hat es auch seine Grenzen. Eine dieser Grenzen ist die Menge an Wasser, die es aufnehmen kann, was McIntrye anerkennt, dass es ein Vorteil für Kunststoffschaum-Alternativen ist, aber möglicherweisein anderen Situationen problematisch sein.
"Alle unsere Produkte sind offenzellig. [...] Wie jedes andere natürliche Material wie Holz absorbieren diese Materialien Wasser, wenn sie vollständig in Wasser eingetaucht werden. Dies ist eine Überlegung für andere Arten von langlebigem MaterialWaren, und das ist ein Bereich, den wir bewerten“, sagte er.
Eine Studie aus dem Jahr 2020, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurdeMaterialien & Design wiederholt diese Worte. Die Autoren der Studie bestätigen, dass während Myzel-Baustoffeverfügen über bessere Brandschutzeigenschaften und eine geringere Wärmeleitfähigkeit als herkömmliche Materialien, ihre schaumartige Mechanik schränkt ihre Anwendungen ein.Es wurde auch vorgeschlagen, dassMyzel-Biokomposite riskieren eine Kontamination durch Bakterien und Schimmel.
Trotz dieser Probleme sind McIntyre und andere optimistisch, was die Zukunft des Myzels angeht, und es ist nicht schwer zu verstehen, warum. Das Material scheint tatsächlich viele der Anforderungen abzuhaken, von denen Wissenschaftler und Klimabefürworter sagen, dass sie erfüllt werden müssen, um eine signifikante Reduzierung zu erreichenmenschlichen Einfluss auf die Umwelt und bietet gleichzeitig eine Vielzahl anderer Vorteile in jedem Bereich, auf den es angewendet werden kann.
Wenn die Technologie tatsächlich schädliche Plastikprodukte durch billige, biologisch abbaubare, umweltfreundliche Alternativen ersetzen und dabei die Konsumgewohnheiten neu gestalten kann, haben wir möglicherweise ein Werkzeug entwickelt, um eine stabilere, nachhaltigere Zukunft für den Planeten zu gewährleisten.
McIntyre lädt die Leute ein, an all die Polyurethane zu denken, die in der Automobilindustrie, der Bekleidungsindustrie verwendet werden, das sind Materialien, die durch Myzel ersetzt werden könnten.
„Auch wenn man sich Materialien in Bauqualität ansieht“, fährt er fort. „Wir haben bestimmte Materialien, die so zäh und fest wie Balsaholz sein können, aber isometrische Eigenschaften haben, sodass sie in jeder Richtung konsistent sind, egal in welche Richtung man sie zieht oder drückt.Wenn Sie an Bäume denken, haben sie eine Maserung, sie haben ein Gefäßsystem. Ihre Leistung variiert je nachdem, in welche Richtung diese Fasern gelegt werden. Mit [Myzel] können wir diese Faserstrukturen beeinflussen und einige wirklich interessante Eigenschaften erhalten. Für die nächste GenerationWindturbinen, Fahrzeuge, das ist ein interessantes Gebiet, das es in Zukunft zu erkunden gilt.“
Vielseitigkeit bedeutet oft mehr Funktionalität. Je mehr wir Biomimikry erforschen und die Natur als Grundlage nutzen, um diese Natur besser zu behandeln, desto nachhaltiger können wir eine Welt schaffen. Und der bescheidene Pilz könnte uns dabei helfen, dorthin zu gelangen.