Mycelium: hoe schimmeldraden de bouwsteen worden van duurzame materialen
Onder elke paddenstoel die je in het bos ziet, ligt een onzichtbaar netwerk van draadjes dat veel groter en belangrijker is dan de paddenstoel zelf. Dat netwerk heet mycelium: een dicht weefsel van microscopisch dunne schimmeldraden (hyfen) dat zich door de bodem, houtresten of ander organisch materiaal vertakt. De paddenstoel is eigenlijk maar het vruchtlichaam, te vergelijken met een appel aan een boom; de boom zelf, het mycelium, blijft meestal onder de grond verborgen.
Wat mycelium interessant maakt voor toekomsttechnologie is niet de paddenstoel, maar de eigenschappen van dat draadnetwerk zelf. Als je mycelium op de juiste manier laat groeien, bijvoorbeeld door schimmels te voeden met houtsnippers, stro of ander landbouwafval, ontstaat er een stevig, lichtgewicht materiaal dat je kunt vormen tot verpakkingen, isolatiepanelen, leerachtige stof of zelfs bouwstenen. Denk aan het gebruiken van een levend organisme als 3D-printer: je geeft het een mal en voedingsstof, en de schimmel 'print' zichzelf in de gewenste vorm.
Wat is het precies?
Mycelium bestaat uit hyfen: buisvormige cellen die zich vertakken en met elkaar vergroeien tot een netwerk. Dat netwerk kan zich verspreiden over enorme oppervlaktes; het grootste bekende exemplaar, een honingzwam in de Amerikaanse staat Oregon, beslaat naar schatting negen vierkante kilometer ondergrondse schimmeldraden.
Voor technologische toepassingen wordt dit proces gecontroleerd in een fabriek of laboratorium nagebootst. Producenten mengen schimmelsporen of -weefsel met een substraat, meestal agrarisch restmateriaal zoals houtsnippers, hennepvezels of graanresten. Dat mengsel wordt in een mal gegoten en een paar dagen tot enkele weken in een vochtige, warme ruimte gezet. De schimmel groeit dan door het substraat heen en 'lijmt' de losse vezels aan elkaar met een netwerk van hyfen.
Zodra de gewenste dichtheid is bereikt, wordt het groeiproces gestopt door het materiaal te verhitten of te drogen. Dat doodt de schimmel en voorkomt dat er alsnog paddenstoelen uitgroeien of dat het materiaal verder verteert. Het eindresultaat is, afhankelijk van de receptuur en het compressieproces, een schuimachtig verpakkingsmateriaal, een stevig isolatiepaneel, of na extra bewerking (persen, lopen, coaten) een leerachtige stof.
Een minder bekende, meer experimentele tak van onderzoek kijkt niet naar de vorm van mycelium, maar naar de elektrische signalen die erdoorheen lopen. Schimmeldraden geleiden zwakke elektrische pulsen die lijken op een primitieve vorm van communicatie tussen delen van het netwerk. Onderzoekers proberen die signalen te meten en te gebruiken als basis voor zeer eenvoudige, biologische sensoren of rekenelementen, een veld dat wel 'fungal computing' wordt genoemd. Dit staat nog ver af van praktische toepassing en moet niet verward worden met de materialentechnologie, die al wel commercieel is.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer is duurzaamheid. Veel materialen die we dagelijks gebruiken, zoals piepschuim, plastic verpakkingsfolie, leer en sommige isolatiematerialen, hebben een grote milieu-impact: ze zijn gemaakt van fossiele grondstoffen, vervuilend in productie (leerlooien gebruikt bijvoorbeeld veel chemicaliën en water), of ze breken nauwelijks af. Mycelium groeit op landbouwafval, kost relatief weinig energie om te kweken en is na gebruik composteerbaar.
Daarnaast spelen praktische voordelen mee: mycelium-materiaal is van nature brandvertragend, goed isolerend en vormvast te maken zonder lijm of kunstharsen, omdat de schimmel zelf de bindende functie vervult. Voor de bouwsector is dat aantrekkelijk als alternatief voor bijvoorbeeld piepschuim- of steenwolisolatie.
Er is ook een minder voor de hand liggend doel: ruimtevaartorganisaties onderzoeken of je mycelium ter plekke kunt laten groeien om onderdelen van bouwwerken op de maan of Mars te maken, zodat je niet alle bouwmateriaal vanaf de aarde hoeft mee te sjouwen. Dat is vooralsnog een conceptstudie, geen concreet bouwplan.
Voorbeelden uit de praktijk
Het Amerikaanse bedrijf Ecovative Design, opgericht in 2007 door Eben Bayer en Gavin McIntyre, was een van de eerste partijen die mycelium-verpakkingsmateriaal commercieel op de markt bracht, onder meer als vervanger van piepschuim voor elektronica- en meubelverzendingen. Het bedrijf ontwikkelde later ook mycelium-schuim voor onder meer schoenzolen en huidverzorging.
MycoWorks, gevestigd in San Francisco, ontwikkelde een techniek die het 'Fine Mycelium' noemt, waarmee een dicht, leerachtig materiaal (Reishi) wordt gekweekt. Het bedrijf werkte samen met het Franse luxehuis Hermès aan een prototype tas en zocht daarna aansluiting bij de auto-industrie voor mogelijke toepassing in interieurbekleding.
Het Amerikaanse bedrijf Bolt Threads bracht met 'Mylo' eveneens een mycelium-leer op de markt, gebruikt in proefcollecties van onder meer Adidas (een conceptversie van de Stan Smith-sneaker, gepresenteerd in 2021), Lululemon en modehuizen binnen het Kering-concern. Rond 2023 meldden meerdere media dat Bolt Threads de verdere opschaling van Mylo tijdelijk pauzeerde, nadat investeerders zich terugtrokken; dit illustreert dat het opschalen van dit soort biomaterialen naar industriële volumes nog geen uitgemaakte zaak is.
In de architectuur trok de installatie Hy-Fi veel aandacht: een tijdelijke toren van mycelium-'bakstenen', ontworpen door het architectenbureau The Living (David Benjamin) en gebouwd in 2014 bij MoMA PS1 in New York in het kader van het Young Architects Program. Enkele jaren later, in 2017, toonde de installatie MycoTree op de Seoul Biennale of Architecture and Urbanism, een samenwerking waarbij onder meer onderzoekers van de ETH Zürich betrokken waren, hoe mycelium-elementen als dragende boomstructuur konden functioneren.
Hoe ver is de techniek?
Mycelium-verpakkingsmateriaal is het verst ontwikkeld: dit wordt al jaren op industriële schaal geproduceerd en gebruikt door bedrijven die duurzamere verpakkingen zoeken. Mycelium-isolatiemateriaal voor de bouw bevindt zich in een vroeg commercieel stadium, met kleinschalige projecten en pilots, vooral in Europa en Noord-Amerika.
Mycelium-'leer' voor mode en interieur is technisch bewezen, maar worstelt met opschaling: het produceren van grote, gelijkmatige, duurzame vellen materiaal tegen een concurrerende prijs blijkt lastiger dan gedacht, wat verklaart waarom sommige samenwerkingen met modemerken zijn vertraagd of stopgezet. De sector zit dus in een fase waarin de techniek werkt in het laboratorium en in proefprojecten, maar de industriële volwassenheid en kostprijs nog niet overal op niveau zijn.
Het gebruik van mycelium in de ruimtevaart (bijvoorbeeld door NASA onderzocht als methode om habitats te 'kweken') is nog puur conceptueel: het gaat om haalbaarheidsstudies, niet om geplande missies. Onderzoek naar mycelium als biologisch rekenmedium ('fungal computing'), onder meer door onderzoeksgroepen in het Verenigd Koninkrijk, staat nog in een vroeg, experimenteel stadium en heeft vooralsnog geen praktische toepassing opgeleverd.
Wie werken eraan?
In de Verenigde Staten zijn Ecovative Design, MycoWorks en Bolt Threads de bekendste commerciële spelers. In Europa houden verschillende kleinere bedrijven en start-ups, onder meer in Nederland, zich bezig met mycelium-materialen voor verpakking, meubels en bouwtoepassingen, vaak in samenwerking met universiteiten en agrarische partners die restmateriaal leveren.
Op onderzoeksgebied zijn architectuur- en bouwkundefaculteiten actief, waaronder groepen verbonden aan de ETH Zürich en het Karlsruhe Institute of Technology in Duitsland, die experimenteren met mycelium als constructiemateriaal. Op het gebied van biologische signalen en 'fungal computing' is vooral het Unconventional Computing Laboratory aan de University of the West of England in Bristol, onder leiding van hoogleraar Andrew Adamatzky, een bekende naam. Ruimtevaartorganisatie NASA heeft via haar Ames Research Center verkennend onderzoek gepubliceerd naar mycelium als bouwmateriaal voor toekomstige ruimtehabitats.