Schimmels als innovatief en biobased bouwmateriaal

Mycelium biedt nieuwe kansen voor akoestiek, isolatie en circulariteit

Dankzij wetenschappelijk onderzoek zijn schimmels geëvolueerd van laboratoriumcuriositeit tot volwaardig bouwmateriaal. Ze worden vandaag al succesvol toegepast als akoestische wand- en plafondpanelen en in experimentele isolatieprojecten. Intussen focust het onderzoek op engineered living materials die zichzelf kunnen herstellen en adaptief groeien. Wat kan al, wat komt eraan en hoe integreer je schimmelmaterialen in de praktijk?

Van reststroom tot biocomposiet

Het vertrekpunt voor de schimmelmaterialen is verrassend eenvoudig. Mycelium, het wortelnetwerk van paddenstoelen, groeit doorheen organische reststromen zoals stro, zaagsel of textielresten en transformeert deze tot lichte, poreuze composieten. Terwijl het groeit, vormt het een dicht web van fijne draden dat het substraat aan elkaar bindt. Na droging – of een andere stopzetting van de groei – blijft een licht, poreus biocomposiet over. Het is vormstabiel en in principe biologisch afbreekbaar aan het einde van zijn levensduur.

Die poreuze structuur is meteen de reden waarom schimmelmaterialen vandaag al hun plaats vinden in de praktijk. Het materiaal is van nature luchtig en heeft een vezelstructuur, wat het geschikt maakt voor toepassingen waarbij massa en demping belangrijk zijn. Denk aan akoestische wand- en plafondpanelen of aan isolatieconcepten waarbij het mycelium als vulling of plaatmateriaal in een droge opbouw wordt ingezet. De stap van curiositeit naar product is daarbij niet alleen een kwestie van verbeelding, maar ook van controle: over de groei, het vochtgedrag en de reproduceerbaarheid.

Schimmelsoorten

Bijna alle myceliumcomposieten vertrekken van filamenteuze schimmels. Dit zijn soorten die sterke draadvormige wortelnetwerken vormen, hyfen in het vakjargon. Deze hyfen zijn de micro-architecten van het materiaal. Ze groeien doorheen het organische substraat, vertakken zich, haken in elkaar en bouwen zo een interne structuur op die uiteindelijke de mechanische en thermische prestaties mee karakteriseert.

De keuze van de schimmelsoort bepaalt de groeisnelheid, dichtheid, vochtgedrag en mechanische eigenschappen. In de praktijk is de keuze van de schimmelsoort voor reguliere bouwprojecten minder cruciaal dan stabiele productkwaliteit, brand- en vochtprestaties en certificering. Voor innovatietrajecten is het wel een belangrijke ontwerpvariabele.

Verschillende paddenstoelen op het menu
Onderzoekers hebben vandaag al enkele paddenstoelensoorten geïdentificeerd die goed samenwerken met bepaalde organische materialen.
• Ganoderma resinaceum: bleek in het Nederlandse MYTHIC-onderzoekstraject een ideale partner voor koolzaadstro, met uitstekende prestaties voor isolatietoepassingen
• Ganoderma lucidum wordt gebruikt als bindmiddel in biocomposieten voor constructieve elementen.
• Pleurotus ostreatus (oesterzwam) levert in studies thermische geleidingswaarden tussen 0,045 en 0,058 W/mK – vergelijkbaar met conventionele isolatiematerialen.
• Trametes versicolor, het elfenbankje, is een veelgebruikte 'white-rot' schimmel in mechanisch onderzoek naar composieten.
• Neurospora crassa: een exotischere schimmel die een sterke rol speelt in 'engineered living materials' waar biomineralisatie en zelfherstel centraal staan.

Droging maakt van dit levend organisme een stabiel bouwmateriaal zonder schimmelrisico

Van spore naar bouwplaat

De transformatie van schimmel naar bouwmateriaal volgt een gecontroleerd groeiproces. Eerst wordt een organisch substraat voorbereid – zoals gehakseld stro, houtkrullen of textielresten. Denk bij voorbereiden aan pasteuriseren of steriliseren om ongunstige kiemen te neutraliseren. Vervolgens worden schimmelsporen op het steriele substraat aangebracht. Eenmaal de sporen ontkiemen, vormt het hyfennetwerk zich in de mal. Daarbij verankert en verweeft het mycelium het substraat tot een coherent geheel.

Een volgende cruciale stap is het stoppen van de groei. Door het materiaal te drogen of te verhitten ontstaat een inert product dat niet verder groeit en geen schimmelrisico’s inhoudt. Dit verklaart waarom de meeste myceliumproducten vandaag niet meer levend zijn in de toepassing. Ze zijn gestabiliseerd tot biobased composietmateriaal.

De eigenschappen zijn sterk afhankelijk van de gebruikte paddenstoelensoort en het gekozen substraat. De thermische geleidbaarheid varieert van 0,04 tot 0,18 W/mK. Vraag dus testrapporten en productiefiches op wanneer je overweegt een myceliumproduct te gebruiken voor een isolerende toepassing.

Licht, akoestisch sterk en circulair potentieel

Het bouwen met mycelium biedt enkele onmiskenbare voordelen. Een interessante is het feit dat mycelium laagwaardige agrarische en industriële reststromen opwaardeert tot een hoogwaardig bouwmateriaal. De poreuze structuur die tijdens het proces ontstaat levert uitzonderlijke akoestische prestaties. Commerciële panelen bereiken absorptiecoëfficiënten (αw) tussen 0,6 en 0,9. Dat maakt ze geschikt voor kantoren, scholen en publieke ruimtes. Het lage gewicht maakt transport en verwerking eenvoudiger en beperkt de belasting op de draagconstructies.

Thermisch isoleren met mycelium-producten is ook al mogelijk, al vraagt dit bijzondere aandacht in de detaillering. Het brandgedrag van de verschillende commerciële producten varieert nog, maar kan goed zijn. Mogu Acoustic haalt Euroklasse B-s1-d0, geschikt voor publiek toegankelijke gebouwen.

Het eindelevensscenario voor de producten is in theorie elegant: ze zijn volledig biologisch afbreekbaar tot compost. Belangrijker in de praktijk is dat sommige leveranciers hun producten al terugnemen op het einde van de levensduur van het gebouw.

Nadelen: vocht en opschaling

De medaille heeft voorlopig ook nog een keerzijde. Vooral vochtgevoeligheid blijft de achilleshiel van mycelium-producten. Een langdurige blootstelling aan een hoge relatieve vochtigheid of directe bewatering kan de prestaties en stabiliteit van de panelen ondermijnen. Dit vraagt om een zorgvuldige bouwfysische detaillering. Dampspanningen, condensvorming en aansluitingen verdienen daarbij extra aandacht.

Verder laten de mechanische beperkingen dragende toepassingen nog niet toe. De meeste producten zijn geschikt als vulling of niet-belastende panelen. Ze zijn onvoldoende sterk voor dragende wanden of vloeren zonder aanvullende structuur. Standaardisatie en certificering van de mycelium-producten zijn work in progress. Biologische processen brengen inherent variatie met zich mee, wat tolerantiebeheer en kwaliteitsborging complex maakt.

Ook nog een kleine kanttekening: biobased betekent niet automatisch milieuvriendelijk. De productie van mycelium-materialen kan energie-intensief zijn, omwille van het droog- en sterilisatieproces.

Schimmelproducten op de werf

Schimmelproducten zijn vandaag geen science fiction meer. Fabrikanten zoals Mogu Acoustic bieden met Foresta akoestische panelen op basis van mycelium gecombineerd met geüpcycelde textiel- en landbouwresten.

Isolatieproducten zitten in een opkomende fase. FC-i uit Nederland biedt biologisch isolatiemateriaal met een terugnamegarantie. Ook Biohm (UK) en Ecovative leveren mycelium-gebaseerde isolatieconcepten. Mycelium Materials Europe ontwikkelde met MyFoam® ook al een schuimachtig composiet voor vulling en lichte elementen.

Bouwen met schimmels vraagt om nieuwe ontwerpreflexen

Bouwen met levende materialen

Het onderzoek naar het bouwpotentieel van schimmels blijft intussen verder lopen. Het EU-project Fungateria ontwikkelt Engineered living materials door mycelium te combineren met bacteriën. Het doel is dat de materialen bewust blijven leven. Dan krijgen ze het potentieel zichzelf te herstellen of aan te passen aan de wijzigende omgeving. Het onderzoeksteam zet daarbij in op genetisch gemodificeerde bacteriën die eigenschappen zoals sterkte, dichtheid, groeisnelheid, … beheersbaar maken. Onderzoek in de VS toont myceliumcomposieten waarin bacteriën mineralen vormen binnen het myceliumskelet. De panelen kunnen zo kleine scheurtjes binnen een maand laten dichtgroeien.

Op lange termijn bekijkt het Fungateria-project de mogelijkheid van structuren die niet alleen zichzelf repareren, maar ook adaptief groeien. Maar dat blijft voorlopig nog voer voor de onderzoekers. 

Aandachtspunten voor ontwerp en uitvoering
Als je als ontwerper overweegt aan de slag te gaan met mycelium-producten, bepaal dan om te beginnen duidelijk het doel. Voor interieur of akoestische toepassing is het risico laag en de maturiteit best al hoog. Er zijn immers verschillende commerciële producten met certificering op de markt.
Voor isolatie is een sterke bouwfysische onderbouwing essentieel. Besteed daarbij aandacht aan dampspanningen, condensrisico en de detaillering rond aansluitingen. Vraag per product zeker de nodige test- en classificatierapporten voor brand. Ontwerp ook met mechanische bevestiging zodat demontage voor hergebruik mogelijk is.
Sla de op de werf geleverde producten droog op en bescherm ze tegen condens. Let er verder op dat de lichte producten kwetsbaar zijn voor stoten. Probeer de benodigde hoeveelheid ook in één batch te bestellen, omdat er werkelijk batchvariaties zijn, vanwege het feit dat de productie een biologisch proces is.
Respecteer voor het onderhoud van akoestische panelen de richtlijnen uit de productiefiches en anticipeer op reiniging en mechanische impact.