Wenn Pilze schreiben lernen

Feine schwarze Linien ziehen sich elegant über das Ziffernblatt aus hellem, fein gemasertem Holz von Esche, Buche und Ahorn. Obwohl dieses verschlungene Muster ein Bild der Gelassenheit bietet, ist es in Wirklichkeit das Ergebnis eines heftigen Kampfes. Die Linien markieren Grenzen, an denen verschiedene Pilzkulturen aneinandergeraten sind und sich Territorien und Ressourcen im Holz streitig gemacht hatten. Die feinen Fäden der Pilzgemeinschaft schützen nicht nur ihre Kolonie, sondern hindern auch Bakterien und Insekten daran, in ihr Reich einzudringen, indem sie ihre Gegner in die Schranken weisen. Darüber hinaus sorgt diese Verteidigungsstrategie für eine ideale Feuchtigkeit im Lebensraum, die dem Pilz das Gedeihen ermöglicht. 

Neue Möglichkeiten in der Kunst

In der Natur ist es eine der Aufgaben von Pilzen, den Zerfall von Holz zu bewirken – und obwohl dieser natürliche Vorgang einfach erscheinen mag, ist er in Wirklichkeit ziemlich spektakulär: Jedes zerfallende Stück Holz ist einzigartig mit Farben und Linien gemustert, die kunstvoll die Zeit zwischen Leben und Tod widerspiegeln. Diese Eigenschaft macht faulendes Holz seit Jahrtausenden zu einer begehrten Ressource, insbesondere für die Herstellung von Möbeln. Natürlich gewonnenes Faulholz vom Waldboden braucht jedoch mehrere Jahre, um durch Pilze verursachte Muster zu entwickeln. Zudem gibt es keine Garantie, dass die Qualität des Holzes für die Verarbeitung zu einem funktionalen Gegenstand ausreicht. Empa-Forschende der Abteilung «Cellulose & Wood Materials» um Francis Schwarze haben eine Technologie entwickelt, mit der einheimische Laubhölzer wie Esche, Buche und Ahorn gezielt mit Pilzkulturen behandelt werden können, so dass sich ganz bestimmte Muster im Holz ausbilden – und dabei die Stabilität und Form des Holzes erhalten bleibt. 

Neue Methoden der Holzverarbeitung

Schwarzes Team identifizierte mehrere in der Natur vorkommende Pilze und analysierte diese im Labor, wobei die Pilze mit den besten Eigenschaften als Holzveredler ausgewählt wurden. Je nach Kombination der Pilzarten entstanden im Holz dunkle, durch das Pigment Melanin verursachte Linien. Melanin ist wasserabweisend, antimikrobiell und schützt den Pilz vor natürlichen Gegenspielern (z.B. Bakterien). Auch die Muster konnten je nach Pilzart gesteuert werden, was zu unterschiedlichen Ergebnissen führte; manche Linien waren zerstreut, andere nahezu geometrisch perfekt. Und zu guter Letzt konnten die Forschenden die Pilze gar Worte im Holz schreiben lassen – eine Weltpremiere.

Während das Wachstum der Pilze kontrolliert werden kann, um das gewünschte optische Ergebnis zu erzielen, hat das entwickelte Verfahren auch ein Vorteil für die Holzverarbeitung. Die meisten Pilze können Holz erst dann besiedeln und abbauen, wenn sich eine Fasersättigung einstellt, also wenn eine Holzfeuchtigkeit von >28-33% vorliegt. In diesem Fall liegt frei verfügbares Wasser im inneren der Zellen vor, welches zum Wachstum der meisten Pilzarten essenziell ist.  Der Vorteil der eingesetzten Pilze ist, dass sie Holz auch bei einer geringen Holzfeuchte von 20% besiedeln können, da sie in der Abwesenheit von Wasser in den Zellwänden eindringen und dort das gebundene Wasser für ihr Wachstum nutzen. Somit sind sie kompetitiver und die Gefahr von Verunreinigungen wird stark verringert. Ein weiterer Vorteil ist, dass nach Abschluss der Pilzbehandlung die Holzfeuchte nach wie vor sehr gering ist und somit weniger Energie für die Holztrocknung erforderlich ist.

Die Optimierung von Holzeigenschaften durch den Einsatz von Pilzen ist das Forschungsgebiet von Empa-Wissenschaftler Schwarze. Seine Gruppe beschäftigt sich mit der Entwicklung eines industriellen Verfahrens zur Marmorierung von Holz für hochwertige Möbelanwendungen. Hinter diesem Projekt stehen zwei Beweggründe: Zum einen soll die hohe Kundennachfrage nach Marmorholz im hochwertigen Möbelmarkt besser gedeckt werden. Zum anderen werden in der Schweiz Baumarten, die sich für Marmorholz eignen, normalerweise verbrannt. Die in Frage kommenden Baumarten – Esche, Buche und Ahorn – haben aufgrund ihrer unregelmässigen Wuchsformen und einer scheinbar unattraktiven Färbung nur begrenzte Absatzmöglichkeiten ausserhalb der Verwendung als Energieholz. Andererseits eignen sich gerade sie für eine «Veredelung» zu Marmorholz und für den Einsatz in der hochwertigen Möbelindustrie.