I funghi creano materiale vivente utile, dalle emulsioni alle batterie

Materiali avanzati

Redazione del sito web di Innovazione Tecnologica - 15/05/2025

La pellicola fungina reagisce in modo reversibile all'umidità, funzionando come un sensore di umidità di origine biologica. [Immagine: Empa]

Materiali viventi

Lavorare con materiali quali cellulosa, lignina o chitina è una strada ben battuta, perché tutti questi materiali di origine biologica possono essere prodotti in modo sostenibile e i beni risultanti sono biodegradabili.

Ma la realtà è un po' più complicata perché, nonostante queste sostanze siano biodegradabili nella loro forma pura, spesso non hanno prestazioni ottimali. E i processi chimici di lavorazione utilizzati per renderli più forti, più resistenti o più flessibili finiscono per comprometterne la sostenibilità. Ecco perché sono così tante le accuse di " greenwashing " contro queste iniziative.

La buona notizia è che è possibile evitare questo problema andando più a fondo nell'aspetto "bio" della questione: basta lavorare con materiali veramente viventi .

Ashutosh Sinha e i colleghi del Laboratorio federale svizzero per la scienza dei materiali e la tecnologia (EMPA) hanno sviluppato un materiale di origine biologica che, oltre a essere completamente biodegradabile, è resistente allo strappo e presenta versatili proprietà funzionali. Tutto questo con passaggi di lavorazione minimi e senza l'uso di sostanze chimiche: è perfino commestibile.

Coltura fungina del fungo orecchio di legno in terreno di coltura. [Immagine: Empa]

Ottimizzare la natura

La base del nuovo materiale è il micelio del fungo Schizophyllum commune , un fungo commestibile molto diffuso che cresce sul legno morto.

I miceli sono strutture fungine filamentose, simili a radici, che sono già oggetto di ricerche approfondite come potenziali materiali di partenza. Ma invece di pulire e processare chimicamente le fibre miceliari, note come ife, Sinha e i suoi colleghi hanno utilizzato il micelio nella sua interezza. Durante la crescita, il fungo non forma solo le ife, ma anche la cosiddetta matrice extracellulare, una rete di varie macromolecole simili a fibre, proteine ​​e altre sostanze biologiche secernete dalle cellule viventi.

"Il fungo usa questa matrice extracellulare per dotarsi di struttura e altre proprietà funzionali. Perché non dovremmo fare lo stesso?" giustificato Sinha.

Ma il team è andato oltre e ha ottenuto un'ulteriore ottimizzazione rispetto alla natura. Dall'enorme diversità genetica del fungo dell'orecchio del legno, hanno selezionato un ceppo che produce livelli particolarmente elevati di due macromolecole specifiche, il polisaccaride a catena lunga schizofillano e la proteina simile al sapone idrofobina.

A causa della loro struttura, le idrofobine si accumulano nelle interfacce tra liquidi polari e non polari, come acqua e olio. Lo schizophyllan è una nanofibra spessa meno di un nanometro ma più di mille volte più lunga. Insieme, queste due biomolecole conferiscono al micelio vivente proprietà che lo rendono adatto a un'ampia gamma di applicazioni.

Grazie alle molecole ausiliarie presenti nella loro matrice extracellulare, le fibre miceliari sono dei buoni emulsionanti naturali e sono perfino commestibili. [Immagine: Empa]

Dalle emulsioni alle batterie

La versatilità della materia vivente è stata dimostrata attraverso due applicazioni: una pellicola di plastica e un'emulsione. Le emulsioni sono miscele di due o più liquidi che normalmente non si mescolano, come gli ingredienti dei condimenti per l'insalata, della maionese e di molti cosmetici, vernici e vernici.

È difficile stabilizzare queste emulsioni in modo che non si separino in liquidi individuali nel tempo. È qui che il micelio vivente mostra la sua forza: sia le fibre di schizofilina sia le idrofobine funzionano come emulsionanti e il fungo vivo continua a rilasciare altre di queste molecole. "Questo è probabilmente l'unico tipo di emulsione che diventa più stabile nel tempo", ha affermato Sinha. "Il suo utilizzo come emulsionante nell'industria cosmetica e alimentare è quindi particolarmente interessante."

Per la seconda dimostrazione, il micelio è stato fabbricato sotto forma di sottili pellicole, praticamente carta vivente. La matrice extracellulare, con le sue lunghe fibre schizofile, conferisce al materiale un'eccellente resistenza alla trazione, che può essere ulteriormente migliorata dall'allineamento mirato delle fibre fungine e polisaccaridiche al suo interno. Ciò rende la rete fungina vivente adatta ad applicazioni con materiali classici. "Il nostro micelio è un composto di fibre viventi, per così dire", ha affermato Sinha.

Il micelio ha promettenti applicazioni anche nell'elettronica sostenibile, un campo emergente noto come miceliotronica . Ad esempio, il materiale fungino presenta una reazione reversibile all'umidità e può essere utilizzato per produrre sensori di umidità biodegradabili. Un'altra applicazione su cui sta attualmente lavorando il team combina la materia vivente per creare batterie di origine biologica, una biobatteria fungina e una batteria di carta . "Vogliamo produrre una batteria compatta e biodegradabile i cui elettrodi siano realizzati in 'carta fungina' viva", ha annunciato Sinha.

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