Evaluierung einer Mengenskalierung von Polstermittel aus Pilzmyzel

Aufgrund steigender Transportvolumen im globalen Handel werden immer mehr Verpackungsmaterialien benötigt. Darunter fallen – je nach beförderter Ware – auch stoßdämpfende Materialien unterschiedlicher Art, die empfindliche Teile vor Erschütterungen schützen sollen. Zwar kommen vermehrt alternative Polstermittel zum Einsatz, dennoch macht hier expandiertes Polystyrol (EPS) noch immer den größten Teil aus. Dessen Produktion benötigt allerdings fossile Rohstoffe und ist nicht biologisch abbaubar. Und obwohl EPS gut recyclebar ist, landet es durch falsche Entsorgung in der Umwelt, wo es mechanisch zu Mikroplastik abgebaut wird.

Um dem Problem der schädlichen Herstellung und langfristigen Verschmutzungen entgegenzuwirken, sind alternative Packstoffe mit stoßdämpfenden Eigenschaften zu bevorzugen. Diese sollten biologisch abbaubar sein und mit einem geringen CO₂-Fußabdruck, sowie ohne toxische Chemikalien freizusetzen, schnell in relativ hohen Volumina herstellbar sein. Pilze bieten hier eine interessante Perspektive, um Biokomposite mit den gesuchten Eigenschaften herzustellen.

Darüber hinaus bilden Pilze  im Waldboden weit verzweigte Netzwerke aus feinen Fäden aus, welche Pflanzen miteinander verbinden und essenzielle ökologische Funktionen erfüllen. Dieses sogenannte Myzel kann sich schnell in unterschiedlichen Materialien verbreiten und je nach Pilzspezies die Partikel von Schüttgütern verbinden. Damit eignen sich einige Pilzspezies zur Herstellung von biologisch abbaubaren Packstoffen verschiedener Anforderungsbereiche.

Wachstumsversuche schaffen Vergleichbarkeit

Der durchgeführte Wachstumsversuch verfolgte das Ziel, die Myzelbildung verschiedener Pilzspezies zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Komposits als Ersatz für das weit verbreitete EPS zu vergleichen. Dazu wurde ein Substrat aus Holz, wie es ungefähr als Abfallprodukt entsprechender Industrien anfallen würde, und etwa 10 % stärkehaltiger Nährstoffquelle mit einem flüssigen Medium, welches die jeweiligen Sporen enthielt, angeimpft und inkubiert.

Die Gesamtausbeute aller Spezies war aufgrund der angesetzten Basisbedingungen mit niedrigem Wassergehalt in einem einfachen Klimaschrank ohne Luftfeuchteregelung relativ gering. In Behältern, in die während des Autoklavierens Wasser eingedrungen war, war die Ausbeute hingegen höher. Dies führte auch zu einer Stärkeretrogradation, wodurch harte und spröde Klumpen gebundenen Substrats entstanden, die einen Teil der entnommenen Proben ausmachten. Durch bessere Verteilung der Nährstoffquelle lassen sich tendenziell sowohl der Aspekt der Stärkeretrogradation als auch die Ausbreitung des Myzels optimieren.

Die Ergebnisse deuten auf die Bestätigung der Hypothese hin, dass unterschiedliche Pilzarten aufgrund ihrer Hyphenstruktur zu unterschiedlichen Ergebnissen führen können. Spezies 1 hatte das höchste Volumen an gebundenem Substrat, jedoch war dieses sehr fragil und schwer zu verarbeiten. Dies könnte an ihren generativen Hyphen liegen, die spärlich verzweigt sind und das Substrat weniger eng binden.

Spezies 2 ermöglichte/beinhaltete hingegen eine geringe Ausbeute, was vermutlich auf die Trockenheit des Substrats zurückzuführen ist. Ein weiterer möglicher Grund könnte die Temperatur sein, da 25 °C am unteren Ende des optimalen Bereichs der Spezies liegt.

Die dritte untersuchte Spezies erzielte eine leichte und stabile Struktur, die sich gleichmäßig durch die entnommene Probe zog. Dies könnte auf ihre stark verzweigten generativen und skelettalen Hyphen zurückzuführen sein, die das Substrat binden und sich in ihm verankern. Bei einem angepassten Substrat mit gleichmäßigerer Verteilung der Nährstoffquelle könnte diese Spezies einen stoßdämpfenden Packstoff geringer Dichte erzeugen.

Auffällig war auch, dass die Proben dieser Spezies als einzige keine Spuren von Schimmel aufwiesen – auch nach längerer Lagerung.

Zurzeit geläufige Verfahren der Herstellung solcher Packstoffe sind in ihrer Effizienz beschränkt, da das Wachstum in Formen mit begrenztem Volumen stattfindet. Demzufolge ist derzeit das Upscaling eine für die Wirtschaftlichkeit solcher Packstoffe limitierende Hürde. Es könnte die Volumenausbeute erhöht werden, indem das Biokomposit in größeren Volumina wächst und die Formen im Nachhinein auf den spezifischen Bedarf zugeschnitten oder gepresst werden.

Quellen und Literatur:

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