Det fungi’er! Elektronik og batterier bygges ind i svampe

En iPhone eller laptop bestående af tørrede svampe?

Idéen lyder måske tosset, men det kan blive til virkelighed i fremtiden.

Nu har et østrigsk forskerhold fremført et bevis for, at elektroniske kredsløb kan fungere i små platforme bygget af svampemycelium - det rodnet af trådformede celler, som en svamp består af.

Fungi-materialet har alle de egenskaber, som skal til for at erstatte miljø- og klimaskadelige materialer som plastik og polymerer, der bruges i al elektronik i dag.

Svampemycelium er tilmed både bionedbrydeligt, billigt at fremstille og klima- og miljøvenligt.

»Vi ser det som et vigtigt skridt mod bæredygtige elektroniske design,« fortæller fysik- og materialeforsker og førsteforfatter til det nye studie, Martin Kaltenbrunner, til Videnskab.dk.

Elektronikaffald svarende til 14 eiffeltårne om dagen

Bare 11 dage tager det at nedbryde svampe-materialet i en bunke kompost.

Til sammenligning tager det flere hundrede år for naturen at nedbryde materialer som plastik og polymerer. I dag produceres der tilmed mere end 140.000 ton elektronikaffald om dagen, pointerer Martin Kaltenbrunner:

»Det svarer til massen på 14 eiffeltårne. Så det er et alvorligt samfundsproblem, der er nødt til at blive adresseret,« lyder det fra Martin Kaltenbrunner, der er professor ved østrigske Johannes Kepler Universität Linz.

At reducere bjerget af elektronikaffald - også kaldet e-affald - er dog en lang og sej kamp. Og selvom svampemycelium bestemt ikke løser alle problemer, kan det være et skridt hen ad vejen.

Kinesisk medicin-svamp bliver til batteri

Konkret har forskerne fremdyrket svampemycelium fra svampen Ganoderma lucidum - på dansk en skinnende lakporesvamp. Det er en svamp, der næres af og gror på dødt træ. Svampen har desuden været brugt som kinesisk naturmedicin i årtusinder.

Når svampen - under helt sterile forhold - er dyrket til en passende form, opvarmes den til en temperatur, så svampen reelt set dør og derfor hverken vokser yderligere eller forrådner.

Det ville være upraktisk, hvis den eksempelvis skulle bruges i en telefon.

Når svampemyceliet er færdiggroet og ‘dræbt’, har forskerne skåret en papirstynd svampehud ud, som de kan bruge i to produkter:

• Et mycelium-batteri, hvor svampehuden erstatter de plastik- og polymer-komponenter, som batteriet er indlejret i. Mycelium erstatter dog ikke elektroderne i batteriet eller kobberet, der leder strømmen i batteriet.
• En fugt-sensor - en plade, hvor et batteri og en Bluetooth-chip blandt andet kunne måle fugt-niveauer.

Ifølge forskerne fungerer de to svampe-prototyper lige så godt som varianter lavet af plastik og polymerer.

Dansk svampe-forsker: Ser lovende ud

»Det er vældig spændende læsning,« fortæller Jens Christian Frisvad, svampeforsker på Danmarks Tekniske Universitet (DTU), efter at have læst studiet. Han har blandt andet selv arbejdet med at udvikle batterier baseret på skimmelsvampe.

»Jeg er ikke stødt på lige præcis den udnyttelse af mycelium før. Men det virker meget lovende,« lyder hans vurdering af de østrigske forskeres arbejde.

Oftest og mest velkendt er svampe blevet udnyttet i jagten på ny medicin. Penicillin er eksempelvis det aktive virkningsstof i skimmelsvampen Penicillium rubens.

Svampenes mange fortræffeligheder

De seneste 10-15 år har især materialeforskere kastet sig over svampenes mange fortræffeligheder. Svampemycelium kan nemlig ikke kun bruges som erstatning for plastik og polymerer, men også for beton, cement og læder.

I dag bruges svampemycelium allerede til at lave stole, sko og byggematerialer med. På Arkitektskolen i København arbejder et forskerhold på at bygge et intelligent svampe-hus, hvilket Videnskab.dk skrev en artikel om i 2019.

Og du kan allerede købe forskellige byggematerialer af mycelium og ikke mindst købe sneakers fra Adidas, hvor nogle af læderdelene er byttet ud med mycelium.

»Jeg har en lampeskærm, der er lavet af mycelium, derhjemme. Og den fungerer ganske fint,« siger Jens Christian Frisvad, der som svampe-forsker udelukkende har positivt at sige om stigende interesse for svampemycelium:

»Det er et godt materiale, der nemt kan nedbrydes i naturen. Det er nemt at skalere. Det er billigt at producere. Det er ikke brændbart,« opremser professoren.

I den lidt mere tekniske afdeling fremhæver Jens Christian Frisvad, at meget svampemycelium - inklusiv det, der er brugt i det nye studie - producerer hydrofobiner. Det mest vandafvisende stof, der findes i naturen. Et stof, der kan udnyttes til at lave regnfrakker eller skibsmaling.

»Så der er virkeligt en bred vifte af muligheder,« konkluderer han.

Sigter efter små-apparater

For nu er det dog relativt små elektroniske apparater, som de østrigske forskere arbejder med.

»Vi sigter i første omgang mod elektronik, der ikke behøver at holde i årevis eller årtier, såsom sensorer til personlig sundhedspleje, miljøovervågning og så videre. Eller NFC-tags, der bruges på tyverisikringsmærker i butikker, der er overalt i dag, men som sjældent bruges i længere perioder,« fortæller Martin Kaltenbrunner.

Lige nu går de udelukkende efter at fremstille alternativer til såkaldte printplader eller printkort - circuit boards på engelsk - som de mange forskellige elektroniske komponenter er stykket sammen på.

Printplader består af plastik og polymerer og er enten umulige eller meget vanskelige at genbruge.

»Det er derfor, vi kastede os ud i at lave et alternativ i form af mycelium,« lyder det fra Martin Kaltenbrunner.

Centralt i en computer sidder der eksempelvis også en processor - en såkaldt CPU - bestående af silikone, plastik og kobber. Den kan ikke byttes ud med en svampe-kopi. Det samme gælder for Bluetooth-chips og integrerede, elektriske kredsløb.

»Men disse højværdikomponenter kan i sidste ende genbruges,« forklarer Martin Kaltenbrunner.

Større ambitioner

Ambitionerne er dog større på sigt.

»I princippet bruger moderne telefoner, bærbare computere og så videre allerede nogle printkort, der i sidste ende kan udskiftes med vores materialer,« fortæller Martin Kaltenbrunner.

»Men printkortene til højtydende elektronik består typisk af flere lag, og det er noget, vi endnu ikke har opnået med vores myceliummateriale,« tilføjer professoren.

Martin Kaltenbrunner fortæller også, at svampedyrkningen, som de bruger, »i princippet er skalerbar til industrielt niveau og til lave omkostninger«:

»Så det eneste, der skal til, er mere forskning i retning af kommercialisering og selvfølgelig finansiering til dette. Men jeg er optimistisk i forhold til, at det kommer til at ske i de kommende år,« slutter han.