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Jugend forscht
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Kleben mit Pilzfäden

Jörn Hildebrandt 14.05.2019 0 Kommentare

Kolja Diehl hat beim Bremer Landeswettbewerb „Jugend forscht“ den ersten Preis für gewonnen. Er erfand ein Klebemittel auf Pilzbasis.
Kolja Diehl hat beim Bremer Landeswettbewerb „Jugend forscht“ den ersten Preis für gewonnen. Er erfand ein Klebemittel auf Pilzbasis. (MICHAEL BAHLO)

Kolja Diehl holt ein federleichtes, quaderförmiges Stück Verpackung aus der Tasche. Es ist mit einem weiten Hohlraum versehen. Es fühlt sich an wie Styropor, und graue Fasern überziehen die Oberfläche. „Das ist ein Material, das zum größten Teil aus Sägemehl besteht, doch die Partikel sind mit Pilzfäden verklebt. Damit werden zum Beispiel Weinflaschen verpackt“, sagt er – ein Stoff aus der Natur, der umweltverträglich und nachhaltig ist. Kolja Diehl, 16 Jahre alt, hat beim Landeswettbewerb „Jugend forscht“ den ersten Preis im Fachgebiet Technik gewonnen. Etwa neun Monate lang entwickelte er einen Ansatz, die mechanischen Eigenschaften myzelbasierter Werkstoffe zu verbessern.

„Ich wollte einen Kleber entwickeln, der nicht die krebserregenden Epoxidharze enthält“, sagt Kolja Diehl, der derzeit auf die Gesamtschule Bremen-Mitte geht, aber in Kürze die Schule wechselt. „An dieser Schule lernt man früh selbstständig zu arbeiten“, sagt er. Denn das forschende Lernen wird dort ausdrücklich gefördert. Doch seine Forschungen zur Materialkunde hat er ganz unabhängig von der Schule betrieben. „Mich interessieren die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen“, sagt er, „und ich habe zu Hause eine eigene Holzwerkstatt, in der ich mit Materialien experimentiere. Als ich von den myzelbasierten Klebstoffen gelesen habe, war ich sofort fasziniert“, sagt Kolja Diehl.

Seine Arbeit mit Pilzen hat allerdings nichts mit den häufig als Speise dienenden Fruchtkörpern zu tun, die aus Stiel und Hut bestehen und in denen Millionen von Sporen heranreifen. Der eigentlich Pilz ist ein feines Geflecht aus winzigen Fäden, Myzel genannt, die in der Natur das Erdreich, Holz oder abgestorbenes Gewebe durchziehen. Pilze sind weder Pflanze noch Tier und bilden ein drittes eigenes Großreich der Lebewesen. Sie betreiben keine Fotosynthese und leben von organischen Nährstoffen ihrer Umgebung. Dabei sind sie in der Lage, in praktisch jedes gewachsene Material einzudringen und es enzymatisch abzubauen. Wenn man diesen Prozess nach etwa zwei Wochen stoppt, „verkleben“ die Pilzfäden die Partikel zu einem Werkstoff.

Erstaunlich gute Klebequalität

Diese Eigenschaft war es, die Kolja Diehl sich zu Nutze machte: Er ließ Myzel des Glänzenden Lackporlings, der auch in der chinesischen Medizin verwendet wird, in Sägemehl und andere ligninbasierte Substrate einwachsen und trocknete sie anschließend, um zu überprüfen, wie gut die Myzelien die Partikel verklebten. Die Klebequalität der Pilzfäden war erstaunlich gut: Durch die Verwendung seines neuen ligninbasierten Substrates konnte er deutlich bessere mechanische Eigenschaften gegenüber schon vorhandenen sägemehlbasierten Substraten erreichen.

Das Kleben beruht also nicht auf Oberflächenhaftung wie bei herkömmlichen Klebemitteln, sondern „die Pilzfäden versteifen sich und bohren sich in das Substrat wie Drähte“, sagt Kolja Diehl, „und das können sie, weil sie unter anderem aus einer Substanz bestehen, die sonst den harten Panzer von Insekten bildet: Chitin.“

Der Schüler wollte den Chitingehalt der Pilzfäden erhöhen, da Chitin ausschlaggebend für die Festigkeit der Werkstoffe ist. Deshalb entwickelte er ein ligninbasiertes Substrat, in das die Myzelien einwachsen konnten. Mithilfe der sogenannten Thermogravimetrischen Analyse (TGA), mit der seine Proben auf 600 Grad Celsius erhitzt wurden, konnte er den Chitingehalt schätzen. Bei diesen anspruchsvollen Versuchen fand er bereitwillige Unterstützung beim Umweltinstitut sowie beim Frauenhofer Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), beide in Bremen ansässig.

„Ich war etwa drei Mal in der Woche im Labor, und in beiden Instituten wurde ich mit offenen Armen empfangen. Besonders mein Tutor Milan Kelch hat mich hervorragend bei meinem ersten wissenschaftlichen Projekt unterstützt“, sagt Kolja Diehl, der allerdings auch viel Geduld aufbringen musste: Denn Pilze wachsen langsam, und er wusste nie, wie sich sein Klebstoff an den verschiedenen ligninhaltigen Materialien entwickelt. Und schließlich war auch der Versuchsaufbau neu und aus vielen einzelnen Schritten zusammengesetzt. „Mein Klebstoff ist schon etwas Besonderes“, sagt er selbstbewusst, „er ist schwer entflammbar, wasserabweisend und kompostierbar, allerdings nicht sehr wetterbeständig.“

Nicht allein auf weiter Flur

Mit seinen Pilz-Forschungen steht Kolja Diehl allerdings nicht allein auf weiter Flur. Denn inzwischen hat die Industrie bereits die Brauchbarkeit von Pilzen zum Beispiel für Fliesen entdeckt und produziert aus ihnen schalldämpfende und leicht flauschige Oberflächen, die sich vollständig recyceln lassen und damit besonders umweltfreundlich sind. Auch „nachwachsender Beton“ ist bereits in der Planung. „Pilzbasierte Klebstoffe werden zwar auch schon kommerziell vertrieben, doch mein Ansatz mit ligninbasierten Substraten ist noch unerforscht“, sagt Kolja Diehl. Wenn er die mechanischen Eigenschaften verbessern kann, wären langfristig weitere Anwendungen möglich.

Seine Holzwerkstatt, in der er auf die Idee mit dem Pilzkleber kam, ist eine angenehme Abwechslung zu der vielen Theorie im Schulunterricht. „Dort verbringe ich den größten Teil meiner Freizeit und baue Möbel. Mit dem Geld, das ich damit einnehme, kann ich die Maschinen und Geräte für meine Werkstatt bezahlen“, sagt er und zeigt auf das Foto einer von ihm gefertigten Gartentruhe, die er für seinen Onkel gebaut hat – ein höchst professionell aussehendes Möbelstück. „Die Arbeit mit Holz ist für mich ein guter Ausgleich für den Schulstress, ebenso wie das Spielen in der Hockeymannschaft im Sportgarten.“

So jung er noch ist, über seine Zukunft hat Kola Diehl schon klare Vorstellungen: „Ich will auf jeden Fall Bionik studieren und an dem Thema weiterarbeiten. Ich kann mir vorstellen, mich zum Beispiel mit der Herstellung von Pilzklebern oder anderen biobasierten Werkstoffen selbstständig zu machen – ich denke myzelbasierte Werkstoffe haben ein großes Potenzial in einer kommenden Materialwende. Weg von erdölbasierten, hin zu biobasierten Werkstoffen“, sagt Kolja Diehl.


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Leserkommentare
theface am 18.10.2019 20:54
Das kann so nicht stimmen, sonst wären SPD und Grüne ja nicht mehr in der Landesregierung.
Opferanode am 18.10.2019 20:48
Ich hatte die gleiche Frage. Aber eine vernünftige Antwort würde mir besser gefallen, als so schulmeisterlich daherzukommen, mit der Aufforderung, ...
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