Leder muss nicht länger von Tieren stammen oder aus Erdöl bestehen, denn ein finnisches Forschungsteam hat ein überzeugendes Material aus Pilzfasern entwickelt. Der entscheidende Fortschritt liegt darin, dass sich das sogenannte Pilzleder nun erstmals in größerem Maßstab und in durchgehenden Bahnen herstellen lässt. Das Ausgangsmaterial wächst dabei in Fermentationstanks heran, ähnlich wie bei der Bierherstellung. Aus dem Ergebnis nähten die Forscher bereits eine tragfähige Handtasche.
Die Suche nach Alternativen zu tierischem Leder beschäftigt Materialforscher seit Jahren. Herkömmliche Lederproduktion ist mit einem hohen Verbrauch an Land, Wasser und Energie sowie mit teils bedenklichen Chemikalien verbunden, während viele Kunstleder auf Erdöl basieren und sich kaum recyceln lassen. Als vielversprechender Kandidat gilt das Myzel, das feine, fadenartige Geflecht, das unter der Erde wächst und Pilze mit Nährstoffen versorgt. Aus diesem Geflecht lassen sich lederähnliche Flächen gewinnen, die sich anfühlen und verarbeiten lassen wie echtes Leder. Bislang scheiterte der breite Einsatz jedoch an der Herstellung, denn das Myzel wuchs meist in flachen Schalen zu Matten von begrenzter Größe heran. Genau dieser Engpass hat den Sprung vom Laborversuch zur industriellen Fertigung lange verhindert.
Ein Team des VTT Technical Research Centre of Finland hat für dieses Problem nun einen anderen Weg gefunden. Statt den Pilz an der Luft zu einer Matte wachsen zu lassen, kultivierten die Forscher den Pilz Trichoderma reesei in einer nährstoffreichen Flüssigkeit und ließen ihn in Fermentationstanks heranwachsen, wie sie auch beim Brauen zum Einsatz kommen. Dabei entstand kein flaches Blatt, sondern eine dicke, breiige Masse aus Pilzfasern, die sich ernten, waschen und weiterverarbeiten lässt. Auf dieser Grundlage entwickelte das Team ein Verfahren, das laut der in ACS Applied Bio Materials veröffentlichten Studie die Herstellung von reißfesten, lederähnlichen Bahnen erstmals in Richtung Serienfertigung bringt. Das löst zugleich das Größenproblem, weil sich in solchen Tanks weit mehr Biomasse erzeugen lässt als in flachen Schalen.
Reine Pilzfasern allein ergeben ein sprödes Material, das für den praktischen Einsatz zu brüchig ist. Um das Myzel geschmeidig und belastbar zu machen, mischten die Forscher zwei Zutaten unter, wie auch eine Mitteilung der American Chemical Society erläutert, die die Arbeit begleitet hat. Zum einen kam Sorbit zum Einsatz, ein natürlicher Zuckeralkohol, der auch in Lebensmitteln und Kosmetik verwendet wird und das Material weicher macht. Zum anderen fügten sie nanofein aufgeschlossene Zellulose aus Holz hinzu, die Festigkeit und Flexibilität deutlich verbessert. Das Ergebnis ist ein Vlies, dessen Reißfestigkeit mit chromgegerbtem Leder mithalten und dieses in manchen Punkten sogar übertreffen kann. Auf diese Weise entsteht aus einem Pilz ein Werkstoff, der sich schneiden, färben, prägen und vernähen lässt, ohne dass eine zusätzliche Trägerschicht nötig wäre.
Der wichtigste Schritt ist der Übergang vom kleinen Labormuster zur durchgehenden Bahn. Dazu nutzte das Team ein Walzensystem, wie es aus der Papierherstellung bekannt ist, und erzeugte damit Myzelbahnen von etwa 20 Zentimetern Breite und rund 8 Metern Länge. Ein großer Vorteil dieser Technik liegt darin, dass sie auf bereits vorhandene Anlagen zurückgreift und sich damit an eine Rolle-zu-Rolle-Produktion anlehnt. Solche kontinuierlichen Verfahren sind die Voraussetzung dafür, dass ein Material die Nische verlässt und in größeren Mengen verfügbar wird. Dass die Natur unerwartete Werkstoffe hervorbringen kann, zeigt sich auch anderswo, etwa wenn aus Schneckenschleim gleich fünf ganz unterschiedliche Materialien entstehen, die zuvor niemand vermutet hätte. Für das Pilzleder bedeutet die skalierbare Fertigung, dass Anwendungen jenseits einzelner Prototypen realistisch werden.
Neben der Herstellbarkeit spielt die Umweltbilanz eine zentrale Rolle. In Laborversuchen baute sich das Material im Wasser deutlich schneller ab als tierisches Leder oder vinylbasierte Textilien und erreichte nach 28 Tagen unter Wasserbedingungen rund 77 Prozent Abbau. Damit unterscheidet es sich grundlegend von vielen Kunstledern, die als Plastik über lange Zeiträume in der Umwelt verbleiben. Zugleich entfällt die ressourcenintensive Tierhaltung, die einen großen Teil der Umweltlast klassischer Lederproduktion ausmacht. Dass sich selbst aus problematischen Abfällen hochwertige Rohstoffe gewinnen lassen, zeigt der breitere Trend, etwa wenn aus PVC-Müll hochwertiges Motoröl entsteht, das industriell nutzbar ist. Die Forscher betonen allerdings, dass ein vollständiger Umweltvergleich mit tierischem Leder und die kommerzielle Fertigung im großen Stil noch ausstehen.
Als erste Anwendungen kommen Accessoires, Schuhe und Bekleidung infrage, und der bereits gefertigte Prototyp einer Handtasche mit Holzgriff zeigt, dass sich das Material real zuschneiden, vernähen und montieren lässt. Das Interesse aus der Mode- und Automobilbranche an solchen Biomaterialien ist zuletzt gewachsen, blieb aber durch die kleinen Produktionsmengen begrenzt. Genau diesen Engpass adressiert das neue Verfahren. Als nachhaltige Materialien und als veganes Leder könnten pilzbasierte Vliese damit einen Teil des Marktes erschließen, der bislang von tierischem Leder und erdölbasierten Alternativen dominiert wird. Bis dahin sind weitere Schritte nötig, von der Feinabstimmung der Rezeptur bis zum Nachweis, dass die Qualität auch bei großen Mengen stabil bleibt. Der Weg vom Pilz im Tank zur fertigen Tasche ist mit der skalierbaren Fertigung jedoch deutlich kürzer geworden.
ACS Applied Bio Materials, Production of Mycelium-Based Nonwoven Fabrics via Submerged Fermentation; doi:10.1021/acsabm.6c00471