Marmorholz aus dem Labor: Wenn Pilze zu Designern werden

Teaserbild-Quelle: Empa

Früher war es ein seltener Fund im Wald: Holz, das durch Pilzbefall abstrakte, schwarze Verästelungen und Ornamente aufweist – sogenanntes Marmorholz. Die Empa hat nun mit einer Schreinerei ein standardisiertes Herstellungsverfahren entwickelt.

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Pilze zeichnen im Marmorholz ein Muster, das nicht an der Oberfläche der Bretter bleibt, sondern sich durch das ganze Holzstück zieht.

In einem Nebengebäude der Schreinerei Koster AG Holzwelten in Arnegg bei St. Gallen wirkt auf den ersten Blick wie ein Fremdkörper im traditionellen Holzhandwerk: In einer denkmalgeschützten Halle stehen Edelstahlcontainer, Labore sowie Klima- und Vakuumkammern. Sterilität wird hier grossgeschrieben und das Klima streng kontrolliert, denn: Hier entsteht Marmorholz, das die Firma mit der Empa entwickelt hat.

Ausgangspunkt war eine zufällige Entdeckung. Jakob Koster, damals CEO der Schreinerei, stiess auf ein Stück Holz mit gewellten schwarzen Linien und legte es dem Empa-Forscher Francis Schwarze vor. Der Pilzexperte erkannte darin die Spuren eines Schlauchpilzes. Seine Fähigkeit, das dunkle Pigment Melanin zu bilden, macht ihn seit jeher auch zu einem Holzveredler. «Früher hat man Baumstämme für mehrere Monate in den Wald gelegt und gehofft, dass sie vom richtigen Pilz besiedelt werden», erklärt Schwarze in einer Mitteilung der Empa von Donnerstag.

Was früher also als seltener Zufallsfund im Wald galt, wurde dann zum Ausgangspunkt eines Innosuisse-Projekts. Gemeinsam entwickelten die Empa und das Unternehmen ein standardisiertes, skalierbares Herstellungsverfahren. Das Ergebnis davon kommt gemäss Communiqué nun unter dem Namen «Myrai» auf den Markt.

Kontrollierter Befall

Bei der Herstellung von Marmorholz wird nichts dem Zufall überlassen: Die bis zu zweieinhalb Meter langen Bretter werden in einer Vakuumkammer auf die korrekte Feuchtigkeit gebracht, sterilisiert und mit dem Pilz inokuliert. Danach verbringen sie mehrere Wochen in einer Klimakammer, während der Pilz seine Verzierungen ins Holz zeichnet. Mit dem Know-how, das in den Empa-Labors entstanden ist, kann Koster AG Holzwelten das Erscheinungsbild der Melaninzeichnung steuern und verfeinern.

Hat der Pilz seine Arbeit getan, wird das Holz technisch getrocknet. Der Pilz stirbt dabei ab. «Das Besondere an diesem Pilz ist, dass er nur die stark lignifizierten Bereiche der Zellwand nicht abbaut und das Holz somit eine hohe Biegesteifigkeit beibehält», so Schwarze. Das resultierende Marmorholz mit seinen abstrakten Linien eignet sich gemäss Mitteilung besonders für dekorative Anwendungen, beispielsweise für Möbel, Innenausbau, Musikinstrumente und sogar Schmuck.

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Zahlreiche einheimische Laubholzarten können zu Marmorholz verarbeitet werden, etwa Esche (oben) und Ahorn (unten).

Für die Herstellung von Marmorholz eignen sich zahlreiche Laubholzarten. Koster AG Holzwelten setzt auf einheimische Arten wie Ahorn, Buche, Esche, Linde und Pappel. Heute werden diese Holzarten in der Schweiz überwiegend verheizt. «Holz ist ein wichtiger CO2-Speicher – solange man es nicht verbrennt», sagt Schwarze. Lokal produziertes Holz zu veredeln sei zudem eine nachhaltige Alternative zu exotischen Importhölzern. «Wir müssen lernen, mit unseren Ressourcen in der Schweiz innovative Produkte zu entwickeln», resümiert Koster.

Sterilität als grösste Herausforderung

Der Weg von der Forschung zum marktfähigen Produkt erwies sich als anspruchsvoll. Lewis Douls begleitete das Marmorholz bei diesem Übergang als Zivildienstleister an der Empa. Der Chemiker ist heute für die Produktion bei Koster verantwortlich. Pilze kontrolliert zu kultivieren sei ein Hightech-Unterfangen, heisst es. Denn die Bedingungen, die der Melanin-produzierende Schlauchpilz zum Wachsen braucht, sind auch für zahllose andere Pilzarten ideal, und Pilzsporen gibt es überall.

«Die Sterilität war die grösste Herausforderung», erinnert sich Douls. Eine weitere Challenge war die Wirtschaftlichkeit: Kostspielige Geräte, etwa Autoklaven – gasdicht verschliessbare Druckbehälter – zur Sterilisation oder Vakuumkammern zur Holzbefeuchtung, mussten angeschafft werden. Hier half der Koster AG Holzwelten eine gute Portion Glück. Einen grossen Teil der Klimakammern konnte das Unternehmen von einem ehemaligen Speisepilzzüchter übernehmen.

Die Laborausrüstung kam von der ETH Zürich, von der die Firma mit einem Umbau beauftragt wurde. Gewisse Prozessschritte, etwa die Sterilisation der Bretter, konnte Douls zudem weiter optimieren, sodass nun kein grosser Autoklav mehr benötigt wird.

Lewis Douls kontrolliert Bretter in der Klimakammer

Quelle: Empa

Klimatisiert: Lewis Douls kontrolliert die mit dem Pilz besiedelten Bretter, die in der Klimakammer reifen.

Potenzial noch nicht voll ausgeschöpft

Francis Schwarze ist beeindruckt von der Arbeit, die seine Projektpartner in die Anlage gesteckt haben. «Es ist nicht selbstverständlich, dass ein KMU sich so viel Wissen aneignet und ein eigenes Labor aufbaut», sagt der Forscher. Inzwischen, da sind sich Schwarze und Douls einig, ist die Schreinerei sogar besser für die Zucht des Holzpilzes ausgestattet als das Empa-Labor, in dem das Projekt seinen Anfang nahm.

Mit der nun laufenden Produktion beginnt für das Unternehmen die nächste Phase: die wirtschaftliche Etablierung des neuartigen Materials. Gleichzeitig deuten die Projektpartner an, dass das Potenzial der Kombination aus Holz und Pilz noch nicht ausgeschöpft ist. Weitere Entwicklungen seien bereits in Planung. (mgt/pb)

Zur Mitteilung der Empa: www.empa.ch