Dr. Kunal Masania, außerordentlicher Professor für Luft- und Raumfahrtkonstruktionen und -materialien an der Technischen Universität Delft in den Niederlanden, arbeitet an sogenannten „lebenden Materialien“. Diese Materialien enthalten Mikroorganismen wie Pilze und Bakterien, die ihnen die Fähigkeit verleihen, ihre Integrität zu bewahren und sich selbst zu heilen.
„Mein Ziel ist es, Ingenieursstrukturen zu schaffen, die sich wie lebende Organismen verhalten, die mechanische Belastungen spüren und sich anpassen können“, sagt Masania. Seine Arbeit ist Teil des fünfjährigen Projekts AM-IMATE, das im Januar 2023 von der Europäischen Union gefördert wurde.
3D-gedruckte Pilze und nachhaltige Materialien
Masania entwickelt ein Verbundmaterial, das lebende Pilzzellen und Holz kombiniert. Es besteht aus einem Hydrogel und Myzel, der wurzelähnlichen Struktur eines Pilzes. „Wir haben uns für Pilze entschieden, weil sie ein sehr robustes Organismus sind, der tolerante Bedingungen aushält und relativ leicht zu kultivieren ist“, erklärt Masania.
Für die Produktion dieser lebenden Materialien hat Masania eine spezielle 3D-Druckmethode und eine neue 3D-Druck-Tinte entwickelt. „Wir machen in dieser Hinsicht gute Fortschritte und sind bereits in der Lage, unser Material im 3D-Druck herzustellen“, berichtet er.
Die biologischen Materialien könnten die Leistung und Haltbarkeit kritischer Strukturen in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt verbessern. Masania und sein Team erforschen die Verwendung ihrer Verbundwerkstoffe als Kernmaterial für den Innenraum von Flugzeugen.
Masania sagt:
„Unsere Materialien sind sehr leicht und nachhaltiger als derzeit verwendete Materialien. Wenn wir diese Materialien ersetzen, müssen wir nicht mehr auf fossile Brennstoffe angewiesen sein und können bessere Lösungen für das Lebensende anbieten.“
Lebende Materialien für den Bau und Weltraum
Dr. Anna Sandak, Expertin für Materialwissenschaft mit Schwerpunkt Holz, ist außerordentliche Professorin an der Universität Primorska in Koper, Slowenien, und stellvertretende Direktorin des slowenischen InnoRenew Centre of Excellence. Ihr Forschungsteam entwickelt ein bioaktives lebendes Beschichtungssystem für die Bauindustrie.
„Anstatt synthetische Chemikalien, Biozide und Mineralöle zu verwenden, die nicht immer umweltfreundlich sind, konzentrieren wir uns auf die Entwicklung natürlicher Lösungen“, sagt Sandak. „Wir fügen Materialien eine neue Dimension hinzu, die es zuvor nicht gab – das Leben.“ Sandaks Team arbeitet hauptsächlich mit Pilzen, die ein großes Potenzial haben. „Sie wachsen fantastisch, haben eine hohe Überlebensrate und benötigen nicht viele Nährstoffe“, erläutert sie.
Das Projekt ARCHI-SKIN, das bis 2027 läuft, entwickelt eine wasserbasierte Beschichtung, die auf eine Vielzahl von Oberflächen aufgetragen werden kann. „Ich glaube, dass es innerhalb des nächsten Jahrzehnts möglich sein wird, unsere Lösung zu nutzen“, so Sandak.
Beide Projekte sollen wertvolles Grundlagenwissen über Mikroorganismen liefern und gleichzeitig reale Anwendungen ermöglichen. „Wir möchten unsere Welt zu einem besseren Ort machen“, sagt Sandak.
