Van paddenstoelen tot de heruitvinding van de architectuur: de opkomst van levende, zelfherstellende gebouwen

In zijn kantoor in Nederland toont professor Han Wösten ons een hard, sponsachtig object. Het is een materiaal dat hij in 2012 creëerde uit het complexe netwerk van schimmelwortels . Zijn voorspellingen over de mogelijkheden van het materiaal zijn behoorlijk gewaagd.

“Over tien jaar zouden we de eerste gebouwen van schimmels moeten hebben”, zegt Wösten, hoogleraar moleculaire biologie aan de Universiteit Utrecht.

Wösten heeft het hier niet over beschimmelde muren, maar over iets veel fascinerenders: levende, duurzame materialen met een verbluffend potentieel.

Deze professor bestudeert verschillende schimmels om te zien hoe mycelium zich gedraagt . We kunnen dit mycelium beschouwen als het internet van de natuur: het levende netwerk van filamenten dat schimmels voedt en planten met elkaar verbindt, zodat ze bronnen en informatie kunnen uitwisselen.

Haar huidige werk houdt zich bezig met het creëren van schimmelfilamenten om een ​​duurzaam en biologisch afbreekbaar alternatief te bieden voor plastic, hout en leer; materialen die al nieuwe toepassingen vinden in de mode, meubels en bouw.

Wösten maakt deel uit van een onderzoeksteam met leden uit België, Denemarken , Griekenland, Nederland, Noorwegen en het Verenigd Koninkrijk dat een radicaal idee onderzoekt: wat als de materialen die we in de bouw gebruiken zouden kunnen groeien, zichzelf zouden kunnen herstellen en zelfs hun omgeving zouden kunnen waarnemen?

Dit door de EU gefinancierde onderzoeksinitiatief, genaamd Fungateria , creëert genetisch gemodificeerde levende materialen (ELM's) door mycelia te fuseren met bacteriën. De resulterende fusie resulteert in aanpasbare, zelfherstellende materialen die de tekortkomingen van andere conventionele producten kunnen overwinnen.

In tegenstelling tot veel traditionele materialen, zoals beton of plastic , kunnen ELM's groeien, zichzelf repareren, veranderingen in hun omgeving waarnemen en zich soms zelfs in de loop van de tijd aanpassen.

Wat onderzoekers met deze materialen nastreven, is de veerkracht van levende organismen te combineren met de functionaliteit van technisch materiaal. Zo wordt er bijvoorbeeld gesproken over muren die hun eigen scheuren herstellen, bakstenen die CO₂ absorberen of oppervlakken die de lucht kunnen zuiveren.

Het doel is om duurzame materialen te creëren die weinig afval produceren en in harmonie met de natuur werken, in plaats van ertegen. Zo wordt de weg vrijgemaakt voor slimmere, groenere architectuur en producten.

Gebouwen die groeien als organismen

"We weten al hoe we leerachtige materialen en isolatiepanelen kunnen maken van deze uitgebreide schimmelnetwerken", legt Wösten uit. "Nu willen we een stap verder gaan en gebouwen creëren die groeien als levende organismen, maar dan op een gecontroleerde manier."

De voordelen die dit met zich mee kan brengen zijn aanzienlijk. Houd er rekening mee dat de bouwsector meer dan een derde van al het afval in de EU produceert.

Volgens schattingen vertegenwoordigen de broeikasgasemissies die ontstaan ​​bij de winning van materialen en de productie van bouwproducten, evenals bij de bouw en renovatie van gebouwen, tussen de 5% en 12% van de totale nationale emissies in de EU-lidstaten. Een hogere materiaalefficiëntie zou deze emissies dus met 80% kunnen verminderen.

Een ander groot voordeel is dat de productie van beton weliswaar enorme hoeveelheden CO₂ in de atmosfeer uitstoot en klimaatverandering verergert, maar dat gebouwen die met schimmelverbindingen zijn gebouwd, landbouwafval kunnen recyclen en omzetten in bouwmaterialen. Zo dragen ze bij aan een vermindering van de CO₂-uitstoot.

Het idee van levende organismen in gebouwen kan voor sommigen verontrustend zijn. Maar voor professor Phil Ayres, een pionier op het gebied van biohybride architectuur aan de Koninklijke Deense Academie voor Architectuur, Design en Conservatie in Kopenhagen, zal deze maatschappelijke verandering geleidelijk verlopen.

We eten al honderden jaren voedsel met levende organismen. Maar we bestuderen de potentiële toepassingen van deze organismen in de bouw pas sinds twintig jaar.

Ayres, die het Fungateria-onderzoeksteam coördineert, wil het dogma van zijn collega-architecten , dat materialen controleerbaar zijn en vaste eigenschappen hebben, doorbreken.

"Alle gebouwen veranderen in de loop der tijd op dramatische wijze. Als we gebouwen gaan zien als levende, constant veranderende organismen, kunnen we misschien een nieuwe architectuur creëren die beter verbonden is met de omgeving", zegt hij.

Door disciplines te combineren, variërend van microbiologie tot architectuur en ethiek, proberen onderzoekers het publiek ook te bereiken via tentoonstellingen, zoals de Biënnale van Venetië , en via workshops die de traditionele opvattingen over de essentie van gebouwen uitdagen.

Gecontroleerde groei

Elke bospaddestoel is slechts het topje van de ijsberg. Daaronder bevindt zich een uitgebreid netwerk van mycelium dat tonnen kan wegen.

Bij gebruik in de bouw kunnen deze schimmeldraden (draadachtige filamenten) ertoe aangezet worden zich te voeden met landbouwafval en zo een sterke, lichte en isolerende verbinding te vormen. Het beheersen van hun groei is echter essentieel voor het creëren van veilige en duurzame constructies.

De schimmelsoort die deze onderzoekers gebruiken is de gespleten galzwam of Schizophyllum commune . De schimmel groeit voornamelijk op dood hout, wat een potentieel risico vormt. De groei van mycelium moet worden gestopt zodra de constructie is voltooid om te voorkomen dat het de houten constructie-elementen aantast.

Eén methode die hiervoor wordt gebruikt, maakt gebruik van signalen uit de natuur zelf : met behulp van licht en temperatuur kunnen schimmels worden aangestuurd om te groeien of te stoppen met groeien. Een tweede strategie maakt gebruik van genetisch gemodificeerde bacteriën aan de Universiteit Gent in België.

Deze bacteriën voorzien schimmels van essentiële voedingsstoffen, dus door ze te vernietigen, wordt hun groei gestopt. Als extra verdediging kunnen ze zelfs geprogrammeerd worden om op verzoek antischimmelmiddelen af ​​te geven.

Toekomstbestendige materialen

Hoewel hun werk pas eind 2026 zal zijn afgerond, hebben onderzoekers van Fungateria al aangetoond dat de schimmel kan groeien en overleven onder ongunstige omstandigheden, zoals droogte of hoge temperaturen. Deze bevinding betekent dat de schimmel bestand is tegen de mogelijke effecten van klimaatschommelingen.

Het onderzoeksteam begint zich een toekomst voor te stellen waarin gebouwen worden gebouwd van hout en schimmels die groeien op landbouwafval, via een levend bouwproces.

“Ik kan me voorstellen dat we in de toekomst hele gebouwen uit een houten hoofdstructuur genereren, waarbij schimmels rondom en in de houten frames groeien”, betoogt Wösten.

Gezien de groeiende wereldwijde vraag naar duurzame oplossingen, wijst dit onderzoek op een toekomst waarin architectuur niet alleen geïnspireerd is door de natuur, maar er zelfs uit bestaat: een levende, aanpasbare architectuur die verweven is met de ecosystemen eromheen.

Het in dit artikel beschreven onderzoek werd gefinancierd door het Horizon-programma van de EU. De standpunten van de geïnterviewden komen niet noodzakelijkerwijs overeen met die van de Europese Commissie.

Artikel oorspronkelijk gepubliceerd in Horizon , het tijdschrift voor onderzoek en innovatie van de Europese Unie.

U kunt MATERIA volgen op Facebook , X en Instagram , of meld u hier aan voor onze wekelijkse nieuwsbrief .