Leicht wie Holz, stark wie Beton: Tragende Bauteile aus Myzelium-Verbund
- Norbert Koch
- vor 6 Stunden
- 9 Min. Lesezeit
Einleitung: Die Natur als Stahlbeton-Ingenieurin
Was wäre, wenn die Baustoffe der Zukunft nicht in Hochöfen bei 1.500°C schmelzen oder in riesigen Zementwerken klimaschädliches CO₂ emittieren müssten, sondern bei Zimmertemperatur in Formen wachsen würden? Wenn tragende Säulen, Balken und sogar ganze Wände aus einem Material bestünden, das leichter ist als Holz, aber Druckfestigkeiten wie Beton erreicht – und am Ende seines Lebens einfach kompostiert werden könnte? Diese Vision ist keine Öko-Utopie mehr, sondern das konkrete Forschungsziel führender Materialwissenschaftler weltweit. Myzelium-Verbundwerkstoffe dringen in den heiligen Gral des Bauwesens vor: den tragenden, konstruktiven Bereich.
Dieser radikale Ansatz stellt nicht nur unsere Baumaterialien infrage, sondern unser gesamtes Verständnis von Konstruktion, Statik und Lebenszyklus von Gebäuden. Es ist der Beginn einer Ära, in der Architektur nicht gebaut, sondern gezüchtet wird.
Das Grundprinzip: Biologisches Engineering statt mechanischer Verbund
Vom Dämmstoff zum Tragwerk – der Quantensprung
Während Myzelium-Dämmplatten bereits als nicht-tragende Materialien etabliert sind, markieren tragende Myzelium-Verbunde eine völlige neue Dimension. Der entscheidende Unterschied liegt im Faserverbund:
Herkömmlicher Stahlbeton:
Stahl: Zugfestigkeit (~500 N/mm²)
Beton: Druckfestigkeit (~30-50 N/mm²)
Mechanischer Verbund durch Verzahnung
Energieintensive separate Herstellung
Myzelium-Naturfaser-Verbund:
Myzelium-Matrix: Druckfestigkeit, natürlicher Kleber
Naturfasern (Flachs, Hanf, Bambus): Zugfestigkeit
Organischer Verbund: Myzelium verwächst mit Fasern auf molekularer Ebene
Monolithisches Wachstum: Ein Material, zwei Funktionen
Das biologische Vorbild: Knochenstruktur
Die Natur löst das Problem der Tragfähigkeit bei minimalem Materialeinsatz seit Millionen Jahren perfekt – etwa in Knochen:
Äußere Kompakta: Dicht, druckfest
Innere Spongiosa: Leicht, porös, lastpfadorientiert
Gradientenmaterial: Stetiger Übergang der Eigenschaften
Myzelium-Verbundwerkstoffe imitieren dieses Prinzip durch gesteuertes Wachstum: Dort, wo hohe Lasten wirken, wächst das Myzelium dichter und bildet mehr Chitin-Bindemittel. In weniger belasteten Zonen bleibt die Struktur poröser und leichter.
Die Materialrevolution: Eigenschaften, die konventionelle Baustoffe herausfordern
Mechanische Kennwerte im Vergleich
Eigenschaft | Myzelium-Hanf-Verbund | B25 Beton | Fichte Holz | Stahl S235 |
Rohdichte [kg/m³] | 350-550 | 2.400 | 450-550 | 7.850 |
Druckfestigkeit [N/mm²] | 25-45 | 25 | 40-50 | 235 (Druck) |
Zugfestigkeit [N/mm²] | 15-25 | 2-4 | 80-100 | 360 |
Biegefestigkeit [N/mm²] | 20-35 | 5-7 | 70-90 | - |
E-Modul [N/mm²] | 5.000-8.000 | 30.000 | 10.000-12.000 | 210.000 |
Spezifische Festigkeit (Festigkeit/Dichte) | 45-80 | 10-15 | 90-180 | 30-45 |
Die Sensation: Bei einem Drittel bis einem Sechstel der Dichte von Beton erreichen optimierte Myzelium-Verbunde vergleichbare Druckfestigkeiten. In der spezifischen Festigkeit (Festigkeit bezogen auf Gewicht) schlägt Myzelium sogar Beton um das 3-5 fache.
Besondere Materialeigenschaften
1. Selbstreparierende Fähigkeit (in Entwicklung)
Aktives Myzel kann Mikrorisse durch Nachwachsen schließen
Bei Feuchtigkeit aktivierbare "Heilungsmechanismen"
Vision: Gebäude, die Alterungsspuren selbst ausgleichen
2. Adaptives Lastmanagement
Myzelium-Strukturen verformen sich unter Last vor dem Bruch (Pseudoduktilität)
Akustische Emission bei Überlastung als Frühwarnsystem
Biologisches "Creep"-Verhalten: Langsame Anpassung an Dauerverformungen
3. Integrierte Funktionen
Natürliche Feuchteregulation auch in Tragwerken
Wärmedämmende Eigenschaften ohne zusätzliche Schichten
Brandwiderstand durch mineralische Einlagerungen möglich
Ökobilanz: Der Game-Changer
Herstellung eines 3 Meter Trägers (30×20 cm):
Indikator | Myzelium-Verbund | Stahlbeton | Stahlträger | Massivholz |
Energie [kWh] | 80-150 | 450-650 | 800-1.200 | 150-250 |
CO₂ [kg] | -20 bis +15 | 180-250 | 250-400 | 30-60* |
Wasser [L] | 50-100 | 150-250 | 200-400 | 20-50 |
Abfall [kg] | 0 | 15-25 | 20-30 | 5-15 |
*Abhängig von Transport und Trocknung
Der revolutionäre Aspekt: Myzelium-Verbund kann CO₂-negativ sein, weil:
Hanf/Flachs beim Wachstum 15-20 t CO₂/ha bindet
Myzelium bindet zusätzliches CO₂ in Chitin-Struktur
Keine energieintensive Verarbeitung (max. 60°C)
Substrate sind Abfallprodukte
Konstruktive Anwendungen: Vom Pilotprojekt zum Systembau
Säulen und Stützen: Die ersten Erfolge
Pilotprojekt "MycoColumn" (TU Berlin + ETH Zürich):
2,4 m hohe Säule, Durchmesser 30 cm
Substrat: Hanfschäben + Flachsfasern (längs orientiert)
Myzel: Ganoderma lucidum (hohe Chitin-Produktion)
Herstellung: Gewachsen in zylindrischer Form mit Zugfasern
Traglast: 18 Tonnen (Bemessungslast 12 t bei γ=1,5)
Gewicht: 85 kg (Stahlbeton: 450 kg)
Besonderheit: Integrierte Kabelkanäle durch Wachstumssteuerung
Bauphysikalischer Vorteil:Die Säule fungiert gleichzeitig als:
Tragendes Element
Wärmedämmung (λ ≈ 0,08 W/m·K)
Feuchtepuffer (Aufnahme bis 18 Gew.%)
Akustikoptimierung (Schallabsorption)
Balken und Träger: Biegetragfähigkeit beweisen
Forschungsprojekt "BioBeam" (Fraunhofer IBP + Uni Stuttgart):
Format: 3,0 m × 0,3 m × 0,2 m
Aufbau: Sandwich-Konstruktion
Ober-/Untergurt: Myzelium + langfasriger Hanf (Zug/Druck)
Steg: Leichtes Myzelium-Schaumsystem
Biegetragfähigkeit: 12 kNm (entspricht Nadelholz GL24)
Eigengewicht: 42 kg (Holz: 90 kg, Stahlbeton: 450 kg)
Brandverhalten: B1 (schwer entflammbar) durch Ton-Zusatz
Innovation: GradientenmaterialDie Dichte variiert über den Querschnitt:
Außenzonen: 550 kg/m³ (hohe Festigkeit)
Übergang: 350 kg/m³
Kern: 180 kg/m³ (maximale Leichtigkeit)
Wandscheiben und Decken: Der ganzheitliche Ansatz
Vision "MycoWall System":
Wandaufbau in einem Stück gewachsen
Integrierte Funktionen:
Tragfähigkeit (4-geschossig geplant)
Wärmedämmung (U-Wert 0,18 W/m²K bei 30 cm)
Installationsebenen (Leerrohre aus Wachswachs)
Akustiktrennung (R'w 62 dB)
Herstellung: Wächst in liegender Position, wird aufgerichtet
Erste Prototypen (TU München):
2,5 × 2,5 m Wandtafel, 28 cm dick
Vertikale Last: 400 kN/m (entspricht 6-geschossigem Wohnbau)
Montagezeit: 45 Minuten (Beton: 3-5 Tage Vorfertigung)
Transport: 4 Taferln pro LKW (Beton: 1-2)
Der Herstellungsprozess: Wie wachsen tragende Bauteile?
Der biodigitale Fertigungsprozess
Stufe 1: Digitale Strukturoptimierung
Topologieoptimierung (Lastpfadberechnung)
Generative Design-Algorithmen
Ergebnis: Organische, materialminimierte Form
Beispiel: Säule dicker an Auflagern, schlanker in der Mitte
Stufe 2: Formenbau mit additiver Fertigung
3D-gedruckte, atmungsaktive Formen
Integrierte Faserorientierungs-Elemente
Temperierbare Wandungen für gesteuertes Wachstum
Material: Bioplastik (PLA) oder kompostierbare Polymere
Stufe 3: Substrat- und Faserpräparation
Langfasern (Hanf, Flachs) in Lastrichtung orientiert
Kurzfasern (Holz, Stroh) als Füllmaterial
Präzise Feuchtegradienten (trockener in Druckzonen)
Myzel-Spawn mit Nährstoffdepots an hochbelasteten Stellen
Stufe 4: Gesteuertes Myzel-Wachstum
Phase 1 (0-3 Tage): 25°C, 95% Luftfeuchte – schnelle Durchdringung
Phase 2 (4-10 Tage): 22°C, 80% Luftfeuchte – Verdichtung in Lastzonen
Phase 3 (11-14 Tage): 28°C, 70% Luftfeuchte – Chitin-Verstärkung
Besonderheit: Elektrische Felder (1-5V/cm) verbessern Faserausrichtung
Stufe 5: Inaktivierung und Nachbehandlung
Heißluft (70-80°C) stoppt Wachstum
Imprägnierung mit bio-basierten Harzen (z.B. auf Lignin-Basis)
Oberflächenveredelung (mineralische Beschichtung für Witterung)
Qualitätskontrolle mit Ultraschall und Thermografie
Skalierung: Von der Laborgröße zur Industrie
Aktuelle Limits:
Maximale Abmessungen: 3,5 × 2,5 × 0,3 m
Wachstumstiefe: ~30 cm (begrenzt durch Sauerstoffzufuhr)
Produktionszeit: 14-21 Tage pro Charge
Lösungsansätze:
Modulares Wachstum: Kleine Einheiten, die vor Ort verbunden werden
Schichtweises Wachsen: Wie 3D-Druck, aber biologisch
Durchströmungstechnik: Sauerstoffreiche Luft durch Bauteil pumpen
Roboter-gestütztes "Ernten" und Zusammenfügen
Die Pioniere: Wer baut bereits mit Myzelium-Strukturen?
Hy-Fi Tower – Der erste Beweis (New York 2014)
Architekt: David Benjamin (The Living)
12,8 m hoher Turm aus 10.000 Myzelium-Ziegeln
Tragkonzept: Selbstverriegelnde Ziegel ohne Mörtel
Lebensdauer: 3 Monate (für Ausstellung konzipiert)
Erkenntnis: Myzelium kann mehrgeschossige Strukturen tragen
Danach: Komplett kompostiert, Nährstoff für lokalen Park
MycoTree – Die erste tragende Struktur (Seoul 2017)
ETH Zürich + Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Raumtragwerk aus 3D-gedruckten Knoten + Myzelium-Stäben
Statik: Nur Druckkräfte in den Stäben
Innovation: Digitale Fertigung + biologisches Wachstum kombiniert
Beanspruchung: 2,5 kN pro Stab bei 3 kg Gewicht
Ausstellung: 6 Monate ohne Verformung oder Schaden
TÄUWA-Pavillon – Deutschlands erster begehbarer Bau (Dresden 2023)
TU Dresden + Materialforschungsinstitut
Freiformfläche von 40 m², 3,5 m hoch
Tragstruktur: Myzelium-Hybrid mit Buchenfurnier
Belastung: Schneelast für Mittelgebirge (0,85 kN/m²)
Monitoring: 6 Monate mit 250 Sensoren
Ergebnis: Verformungen unter 1/300 der Spannweite
Besonderheit: Myzelium wuchs teilweise nach der Montage weiter
EU-Projekt "FUNGISUS" – Die Industrialisierung (2023-2026)
8,2 Mio. € EU-Förderung, 14 Partner (u.a. aus D, NL, BE)
Ziel: Serientaugliche Myzelium-Bauteile für 2-3 geschossige Gebäude
Fokus: Wandelemente, Deckenplatten, Verbindungstechnik
Timeline: 2024 Prototypen, 2025 Musterhaus, 2026 Baurecht
Normung und Zulassung: Der Weg zum regulären Baustoff
Aktuelle regulatorische Lage in Deutschland
Noch keine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung (abZ), aber:
Einzelzulassungen für Pilotprojekte möglich (§16 MBO)
Zustimmung im Einzelfall (ZiE) bei innovativen Vorhaben
DIN SPEC in Entwicklung für biobasierte Baumaterialien
Eurocode-Anpassungen für organische Verbundwerkstoffe geplant
Die größten Hürden und Lösungsansätze
1. Langzeitverhalten (Kriechverhalten)
Problem: Biopolymere können unter Dauerlast fließen
Lösung: Hybridisierung mit mineralischen Fasern (Basalt)
Forschung: Vorgespannte Myzelium-Bauteile (wie Spannbeton)
2. Brandschutzanforderungen
Problem: Organische Materialien sind grundsätzlich brennbar
Lösung: Intumeszierende Beschichtungen auf Bio-Basis
Innovation: Myzelium-Stämme, die selbst feuerhemmende Stoffe produzieren
3. Feuchtebeständigkeit
Problem: Myzelium kann bei Feuchte reaktivieren oder verrotten
Lösung: Hydrophobe bio-basierte Versiegelungen
Prinzip: Lotuseffekt durch mikrostrukturierte Oberflächen
4. Standardisierung der Materialeigenschaften
Problem: Natürliche Variationen durch Wachstumsbedingungen
Lösung: Prozesskontrolle mit KI und Sensorik
Ansatz: Digitale Materialpässe mit genauen Eigenschaftsdaten
Der Fahrplan zur Baureife
Phase 1 (2024-2026): Nicht-tragende Anwendungen (Innenausbau)
Phase 2 (2027-2029): Tragende Innenbauteile (Trennwände)
Phase 3 (2030-2032): Einfamilienhäuser in Hybridbauweise
Phase 4 (2033-2035): Mehrgeschossiger Wohnbau (bis 3 OG)
Phase 5 (2036+): Hochbau und Infrastruktur
Wirtschaftlichkeit: Kann sich Myzelium-Tragwerk rechnen?
Kostenanalyse für ein Einfamilienhaus (140 m²)
Tragwerk im Vergleich:
Kostenposition | Myzelium-Hybrid | Holzbau | Stahlbeton | Massivholz |
Materialkosten | 35.000 € | 28.000 € | 22.000 € | 45.000 € |
Fertigung | 20.000 € | 15.000 € | 25.000 € | 40.000 € |
Montage | 12.000 € | 18.000 € | 35.000 € | 25.000 € |
Gesamt | 67.000 € | 61.000 € | 82.000 € | 110.000 € |
Bauzeit | 8 Wochen | 12 Wochen | 16 Wochen | 20 Wochen |
Vorteile Myzelium:
Kürzere Bauzeit: Vorgewachsene Elemente, trockene Bauweise
Geringere Fundamente: Leichtbau ermöglicht kleinere Fundamente (30% Ersparnis)
Integrierte Funktionen: Keine separate Dämmung, weniger Gewerke
Förderfähigkeit: Öko-Bonus bis zu 25% der Kosten
Langfristige Wirtschaftlichkeit
Lebenszykluskosten über 50 Jahre:
Aspekt | Myzelium-Tragwerk | Konventionell |
Herstellung | 100% | 100% |
Energieverbrauch | -15% (bessere Dämmung) | Referenz |
Instandhaltung | +5% (neu, Erfahrung fehlt) | Referenz |
Rückbau/Entsorgung | -80% (Kompostierung) | Referenz |
Gesundheitskosten | -30% (besseres Raumklima) | Referenz |
Gesamt | ca. 90% | 100% |
Das disruptive Potenzial:Bei Skalierung und Automatisierung prognostizieren Studien:
2030: 15-20% teurer als konventionelle Systeme
2035: Preisparität
2040: 10-15% günstiger bei voller Skalierung
Die Zukunftsvision: Radikale Veränderungen im Bauwesen
Dezentrale, regionale Produktion
Die "Bio-Bauernhof-Fabrik":
Regionale landwirtschaftliche Reststoffe
Lokale Myzelium-Zucht (wie heute Bäckereihefe)
Digitale Bestellung, lokale Fertigung in 2-3 Wochen
Transportradius: <50 km (vs. Zement >200 km)
Arbeitsplätze: Neue Qualifikation (Bio-Fertigungstechniker)
Gebäude als lebende Organismen
Adaptive Tragwerke:
Myzelium bleibt teilaktiv, reagiert auf Laständerungen
Selbstoptimierende Strukturen unter Nutzung
Reparatur durch gezielte Feuchtezufuhr und Nährstoffe
Vision: Gebäude, die mit ihren Bewohnern "altern" und sich anpassen
Kreislaufwirtschaft im Hochbau
Vom Abriss zur Neuernte:
Gebäude wird zurückgebaut
Myzelium-Bauteile werden zerkleinert
Als Substrat für neue Bauteile oder Kompost
Kompost düngt Felder für neue Fasern
Ziel: 95% Wiederverwertung in biologischem Kreislauf
Architektonische Revolution
Organische Formensprache:
Freiformen ohne Schalungskosten
Gradierte Materialübergänge
Integration von Funktion (Tragwerk, Hülle, Installation)
Biomimetisches Design: Wie Knochen, Bäume, Pilze
Die Herausforderungen: Warum wir noch nicht in Myzelium-Häusern leben
Wissenschaftliche und technische Hürden
Skalierung der Festigkeit
Aktuell: 45 N/mm² Druckfestigkeit im Labor
Ziel für 3-geschossigen Bau: 60+ N/mm²
Ansatz: Nanocellulose-Fasern, genetisch optimierte Myzel-Stämme
Vorhersagbarkeit und Zuverlässigkeit
Biologische Systeme haben natürliche Variationen
Lösung: KI-gestützte Prozesskontrolle, 100% Prüfung jedes Bauteils
Redundanz und Überdimensionierung in ersten Anwendungen
Verbindungstechnik
Wie verbindet man Myzelium-Bauteile sicher?
Biologische Verwachsungen, verklebte Stahl-/Holzeinlagen
Selbstverriegelnde Formen (wie bei Hy-Fi Tower)
Gesellschaftliche und kulturelle Barrieren
Akzeptanz: "Pilzhäuser" klingen für viele befremdlich
Vertrauen: Jahrhunderte alte Baustoffe vs. junge Biotechnologie
Versicherungen: Keine Langzeiterfahrung, höhere Prämien zunächst
Handwerk: Neue Fertigkeiten notwendig, Umstellungskosten
Wettbewerb mit etablierten Systemen
Betonindustrie: Weltweit 4,4 Mrd. Tonnen Zement pro Jahr
Stahlindustrie: Etablierte Lieferketten, politischer Einfluss
Holzbau: Renaissance in Deutschland, starke Lobby
Kostendruck: Bei niedrigen CO₂-Preisen schwer konkurrenzfähig
Startpunkt für Pioniere: Wie können Sie einsteigen?
Für Architekten und Planer
Pilotprojekte initiieren
Kleine, nicht-sicherheitsrelevante Strukturen
Gartenpavillons, Carports, Möbel
Zusammenarbeit mit Forschungsinstituten
Weiterbildung
Seminare zu biobasiertem Bauen
Kooperation mit Biologen und Materialwissenschaftlern
Frühzeitig Normungsgremien beitreten
Hybrid-Ansätze
Myzelium + Holz (primäre Tragstruktur)
Myzelium + Stahl (Verbindungen, Zugglieder)
Schrittweise Integration in konventionelle Projekte
Für Bauherren mit Pioniergeist
Checkliste für ein Myzelium-Projekt:
Standort: Geschützt vor Witterung (erstmal Innenraum, Überdachung)
Gebäudetyp: Temporär oder dauerhaft? Beginne mit temporär
Genehmigung: Frühzeitig Bauamt einbinden, ZiE beantragen
Partner: Forschungseinrichtung, spezialisierte Planer
Budget: 30-50% Aufschlag für Pioniercharakter einplanen
Dokumentation: Gründliche Begleitung für zukünftige Projekte
Erstes reales Projekt: Gartenhaus, Atelier, Tiny House
Für die Industrie: Investitionsfelder
Produktionsanlagen
Klimatisierte Wachstumsräume mit Automatisierung
Qualitätskontrollsysteme (Ultraschall, Thermografie)
Robotergestützte Handhabung
Myzelium-Zucht und Genetik
Hochleistungsstämme für spezifische Anwendungen
Starterkulturen (wie Hefe für Bäcker)
Genetische Optimierung (CRISPR/Cas bei Pilzen)
Verbundmaterialien
Hochleistungs-Naturfasern
Bio-basierte Harze und Beschichtungen
Mineralische Additive für spezielle Eigenschaften
Fazit: Der Beginn einer neuen Ära des Bauens
Tragende Bauteile aus Myzelium-Verbund sind kein Nischenphänomen für Öko-Utopisten, sondern der logische nächste Schritt in der Evolution der Baumaterialien. Sie adressieren gleichzeitig die drängendsten Herausforderungen unserer Zeit: Klimawandel, Ressourcenknappheit, Energieeffizienz und Gesundheitsbewusstsein.
Diese Technologie stellt nicht weniger infrage als das industrielle Paradigma des Bauens selbst. Sie ersetzt energieintensive Prozesse durch biologische Wachstumsprozesse, lineare Abfallströme durch geschlossene Kreisläufe und statische Materialien durch adaptive, lebensähnliche Strukturen.
Die ersten Pioniere haben bewiesen, dass es funktioniert. Die ersten tragenden Strukturen stehen. Die ersten Häuser sind in Planung. Die größten Hürden sind nicht mehr technischer, sondern regulatorischer, wirtschaftlicher und kultureller Natur.
In 50 Jahren werden wir vielleicht zurückblicken und uns wundern, dass wir jemals Berge abgetragen haben, um Zement zu brennen, oder Erz bei 1.500°C zu Stahl geschmolzen haben, um einfache Wohnhäuser zu bauen. Wir werden in Städten leben, die gewachsen sind wie Wälder, in Häusern, die atmen wie Lebewesen, in Räumen, die sich an unsere Bedürfnisse anpassen.
Die Biologie hat 3,8 Milliarden Jahre Erfahrung in der Entwicklung hochoptimierter Materialien und Strukturen. Wir beginnen gerade erst, dieses Wissen für das Bauwesen zu erschließen. Myzelium-Verbundwerkstoffe sind nicht das Ende dieser Reise, sondern der Beginn.
Die Zukunft des Bauens wächst – Zelle für Zelle, Hyphe für Hyphe, Haus für Haus. Sie ist leichter als Holz, stärker als Beton, und sie gehört einer neuen Generation von Bauwerken, die nicht der Natur gegenüberstehen, sondern ein Teil von ihr sind.
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