Je leest:

Schimmels als materiaal

Schimmels als materiaal

Auteur: | 5 december 2017
iStockphoto

Schimmels worden soms op onverwachte manieren gebruikt. Zo maken schimmels materialen die in de toekomst plastic, katoen en leer kunnen vervangen.

Paddenstoelen worden niet alleen als voedsel gebruikt maar worden ook op andere onverwachte manieren toegepast. ‘IJsman’ Ötzi (3300 v. Chr.), die in 1991 op de grens van Italië en Oostenrijk werd gevonden, had in een leren zakje een viertal objecten bij zich. Deze objecten waren gemaakt van de tonderzwam Fomes fomentarius en van de berkenzwam Fomitopsis betulina (voorheen Piptoporus betulinus). Beide schimmels behoren tot de buisjeszwammen (de polypores) en werden mogelijk gebruikt als tondel.

Hiertoe werd een specifieke katoenachtige laag uit deze paddenstoelen gebruikt. Deze laag, Amadou, werd in repen gesneden en geslagen totdat deze zacht was. Amadou kan makkelijk vlamvatten en smeult lange tijd door. Zo gebruikte men vroeger Amadou, gedrenkt in gier en later in nitriet of salpeterzuur, in vuursteenpistolen om vuursteenvonken te vangen en brandend te houden totdat het buskruit ontstak. De echte tonderzwam werd lang gebruikt als tondel, maar is op den duur vervangen door de lucifer en later de aansteker.

Fomes fomentarius werd in de 18e en 19e eeuw ook gebruikt voor een aantal medicinale doeleinden. Omdat het antibacteriële eigenschappen heeft, werd het vaak als verband of als tinctuur op wonden gebruikt. Naast medicijn en tondel werd het vruchtlichaam ook gebruikt in kleding, hoeden en om visnetten te drogen. Nog steeds worden er op kleine schaal, met name in Roemenië, hoeden of tassen van Amadou gemaakt.

Schimmel als grondstof

Paddenstoelen zijn slechts een klein onderdeel van de biomassa van een schimmel. Het grootste deel van de schimmel, het zogenaamde mycelium, bevindt zich in de bodem of bijvoorbeeld in een gevallen boom. Het mycelium bestaat uit een netwerk van schimmeldraden (hyfen) en lijkt onder de microscoop erg op textiel door zijn ‘geweven’ structuur. Onlangs is er dan ook van het mycelium van de basidiomyceet Schizophyllum commune een jurk gemaakt. Het voordeel van mycelium boven katoen is dat het overal kan groeien, dat het bij indrogen aan elkaar hecht waardoor naald en draad niet langer nodig zijn en dat het groeien relatief weinig water kost. Bovendien kan de schimmel achteraf zijn eigen textiel repareren en bevat schimmeltextiel stoffen die de huid voeden en verjongen.

Een jurk geheel gemaakt van schimmelmaterialen.
Aniela Hoitink / NEFFA

Het pure mycelium kan ook gebruikt worden om leerachtige, plasticachtige of piepschuimachtige materialen te maken. Op dit moment gebruikt de maatschappij veel plastic materialen, voornamelijk gemaakt uit ruwe olie. De voorraad aardolie is echter eindig en gebruik van olie draagt bij aan klimaatverandering. Onze maatschappij zal daarom moeten overgaan op duurzame alternatieven die makkelijk kunnen worden afgebroken en hergebruikt, kortom een circulaire economie. S. commune en andere paddenstoelvormende schimmels (basidiomyceten) kunnen op allerlei plantaardige afvalstromen groeien zoals hout, zaagsel en stro, of op afval van de katoenindustrie.

Om er voedingsstoffen uit te krijgen, breken schimmels het substraat af. Hiertoe doorgroeien de hyfen het restmateriaal. De hyfen zijn plakkerig en fungeren tevens als touw, waardoor de afvaldeeltjes die nog niet zijn afgebroken aan elkaar worden gebonden. Als we de schimmel zijn gang laten gaan ontstaat het pure mycelium dat bijvoorbeeld als textiel kan worden gebruikt. Ook kunnen er leer- en plastic-achtige materialen uit worden gemaakt. Echter, we kunnen de schimmel ook eerder in het proces afdoden via een simpele verhitting. Hierdoor ontstaat een uniek composietmateriaal van afvaldeeltjes die verbonden zijn met schimmeldraden.

Puur mycelium en myceliumcomposieten hebben totaal verschillende eigenschappen; zo is puur mycelium textielachtig, terwijl de composieten eerder richting kurk- en hout-achtige eigenschappen hebben. Het nadeel van puur mycelium is dat het produceren hiervan relatief lang duurt en dat de productieopbrengst lager is. Composietmaterialen van schimmels daarentegen zijn sneller te verkrijgen omdat niet het hele substraat afgebroken hoeft te worden en de opbrengst hoger is.

Mycelium materialen met eigenschappen die lijken op leer, hout, piepschuim.
Maurizio Montalti, OFFICINA CORPUSCOLI / VanderLinden Photography & Events

Mechanische eigenschappen.

De mechanische eigenschappen van mycelium, dat wil zeggen hoe elastisch, flexibel of stevig het materiaal is, hangen nauw samen met de eigenschappen van de celwand van de schimmel. De samenstelling van de celwand varieert sterk tussen schimmels, die daardoor verschillende mechanische eigenschappen hebben. De celwand zorgt voor stevigheid van de schimmel en bestaat voornamelijk uit eiwitten en polysachariden. Glucaan en chitine zijn de meest voorkomende polysachariden in de celwand.

Chitine bestaat uit lange ketens van moleculen die onderling verbonden zijn via waterstofbruggen, wat chitine heel rigide maakt. Chitine zorgt dan ook voor de stabiliteit en stijfheid van de celwand. De hoeveelheid chitine in de celwand verschilt per schimmel. Zo bestaat 1-2% van het drooggewicht van de celwand van bakkersgist uit chitine. Dit percentage is veel hoger bij filamenteuze schimmels zoals Aspergillus (10-30%) of S. commune (10%). De bètaglucanen zorgen met name voor de elasticiteit van de celwand. Deze glucanen zijn verknoopt met andere glucanen en het chitine.

Celwand van een schimmel bestaat uit chitine, bèta­1,3­glucaan, bèta­1,6­glucaan, mannaan (mannoseketens) en celwandeiwitten. Chitine zorgt voor de rigiditeit van de celwand, terwijl bètaglucanen voor elasticiteit zorgen.
Jos van den Broek, Leiden

De leeftijd van het mycelium, maar ook externe factoren zoals licht, CO2, en het gebruikte type restmateriaal hebben invloed op de eigenschappen van myceliummateriaal. Door deze factoren te variëren kunnen er dan ook verschillende materialen gemaakt worden. Dit kan ook middels verschillende nabewerkingen, zoals door te coaten of door het materiaal via chemische reacties extra te laten verknopen. Materialen op basis van schimmels kunnen in de toekomst dan ook plastics, leer en katoen gaan vervangen, en zo een bijdrage leveren aan een circulaire economie.

Lees het volgende artikel van het thema ‘Schimmels’

De schimmelfabriek

Peter Punt
Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 05 december 2017

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.