La biofabbricazione è la produzione di materiali e oggetti a partire da organismi viventi, come funghi, batteri o alghe. Invece di estrarre, fondere o sintetizzare una materia prima, si lascia crescere un organismo e si guida la sua crescita fino a ottenere il materiale che serve.

Il termine si usa anche in medicina, dove indica la costruzione di tessuti biologici a partire da cellule, per esempio con la stampa 3D. In questo articolo parliamo dell'altro significato, quello dei materiali per il design, il packaging e l'arredo.

Vediamo cos'è la biofabbricazione, quali organismi usa e in cosa si distingue da biomateriali e biodesign. Poi entriamo nel processo che conosciamo meglio, quello del micelio, fase per fase.

Cos'è la biofabbricazione

Barbara Pollini, ecodesigner e ricercatrice, che nel 2023 ha concluso al Politecnico di Milano un dottorato su biodesign e biofabbricazione, la definisce in un'intervista a Interni Magazine come la produzione di materiali e prodotti a partire da materie prime come cellule o organismi viventi.

Gli organismi più usati sono alghe, funghi, batteri ed enzimi, e ciascuno porta a materiali molto diversi. Pollini cita alcuni esempi. I batteri possono produrre filati e tinture, oppure, nelle costruzioni, mattoni ottenuti da scarti edili. Le alghe si usano come riempitivi nella carta e nella plastica e come inchiostri. Il micelio dei funghi può diventare packaging, pannelli fonoassorbenti, pavimentazioni e materiali simili alla pelle.

Cambiano anche i luoghi di produzione. Alcune bioplastiche ottenute dai batteri, una volta estratte, si lavorano con i macchinari tradizionali. Altri processi avvengono in impianti di fermentazione. La produzione in micelio, secondo Pollini, assomiglia di più a un impianto di agricoltura verticale.

Biofabbricazione, biomateriali e biodesign: le differenze

I tre termini si usano spesso come sinonimi, ma indicano cose diverse.

Biomateriali è la parola più generica: comprende tutti i materiali a base biologica, da una bioplastica fatta in casa a un pannello in micelio. La biofabbricazione è più precisa, perché indica un processo in cui il materiale viene prodotto da un organismo vivente. Il biodesign è la ricerca progettuale che sperimenta con questi organismi.

Pollini tiene separati gli ultimi due. I materiali biofabbricati sono più standardizzati perché puntano alla scala industriale. Le sperimentazioni di biodesign hanno finalità diverse, a volte speculative, e un'estetica diversa. Per un'azienda che deve ordinare un packaging o un espositore in serie, la differenza conta: serve un materiale con caratteristiche ripetibili da un pezzo all'altro.

Come funziona la biofabbricazione con il micelio

Il micelio è il corpo vegetativo dei funghi, una rete di filamenti chiamati ife che in natura decompone legno e residui vegetali. Nella biofabbricazione questa capacità viene messa al lavoro dentro uno stampo: le ife colonizzano gli scarti vegetali, li legano tra loro e danno forma a un materiale solido. Abbiamo spiegato cos'è il micelio e come vive in natura nell'articolo che funzione ha il micelio.

La review di Alaneme e colleghi, pubblicata nel 2023 su Alexandria Engineering Journal, riassume le fasi descritte da decine di studi: scelta della specie e del substrato, sterilizzazione, inoculo, stampo e crescita, essiccazione, finiture. Le vediamo una per una.

1. Scelta della specie fungina e del substrato

Tutto parte da due scelte che decidono il risultato. La specie fungina si sceglie in base alla velocità di crescita, alla densità del materiale che produce e alla facilità di coltivazione. Il substrato, cioè il materiale di cui il fungo si nutre, è di solito uno scarto agricolo o forestale: paglia, fibre, segatura, trucioli di legno. Secondo la review, il tipo di substrato influisce sulla resistenza, sulla densità e sulla capacità di trattenere acqua del materiale finale.

In L-ife oggi il substrato è fatto soprattutto di fibre di canapa, fornite da un'azienda di Parma, con una piccola parte di polvere di legno. Quando un cliente ha uno scarto fibroso adatto, L-ife può usare proprio quello: prima verifica in laboratorio se il micelio ci cresce bene, poi progetta il prodotto. La specie fungina è il Ganoderma lucidum, un fungo che in natura cresce sul legno.

Nota: gli altri articoli del blog parlano di paglia e legno; se la canapa è ormai la fibra principale, vanno allineati.

2. Preparazione e pastorizzazione del substrato

Sul substrato vivono altri microrganismi, come le muffe, che competono con il fungo scelto e possono contaminare il materiale. Per questo il substrato si tratta con il calore prima dell'uso. Negli studi raccolti dalla review si usa soprattutto la sterilizzazione in autoclave, tra 115 e 121 °C per 15-28 minuti, oppure trattamenti con acqua calda o sostanze disinfettanti. La pastorizzazione lavora a temperature più basse dell'autoclave: non elimina ogni microrganismo, ma riduce quelli concorrenti abbastanza da lasciare spazio al fungo.

In L-ife il substrato si prepara internamente, partendo da zero. Le fibre si miscelano, si misura l'umidità dell'impasto e poi lo si pastorizza, per evitare che muffe e altri organismi prendano il sopravvento sul micelio.

3. Inoculo

L'inoculo è il momento in cui il fungo viene mescolato al substrato. La letteratura descrive due tecniche: il micelio già cresciuto su granella di cereali, che viene poi miscelato con il substrato, oppure un inoculo liquido.

L-ife usa il primo metodo. Nel substrato pastorizzato si inserisce lo spawn, cioè micelio già sviluppato, che viene lasciato crescere per alcuni giorni. Poi il composto colonizzato si rimescola e si distribuisce negli stampi. Il processo quindi non parte dalle spore, come a volte viene raccontato, ma da un micelio già attivo.

4. Stampo e crescita

Il substrato inoculato viene messo in uno stampo, e qui il materiale prende forma. Lo stampo influisce sulla forma ma anche su densità e rigidità del pezzo. Durante la crescita le ife colonizzano il substrato: prima il micelio aderisce allo stampo, poi forma uno strato esterno compatto.

La maggior parte delle specie cresce bene a temperatura ambiente, tra 21 e 30 °C, con umidità tra il 70 e il 100%, in ambienti bui e ben ventilati. Secondo la review, il tempo di crescita negli studi varia da 5 a 42 giorni, a seconda del volume del pezzo.

In L-ife gli stampi si disegnano al computer con un software CAD 3D e si stampano in 3D in PLA o PET. Sono materiali facili da lavorare e costano molto meno degli stampi in acciaio usati per la plastica o la polpa di cellulosa. Ogni stampo è su misura, si riutilizza per più cicli e se ne producono abbastanza da coprire la produzione settimanale del cliente.

La crescita segue un'incubazione a doppio stadio, in una cella dove umidità e anidride carbonica sono controllate. Il pezzo resta nello stampo per circa 5 giorni. Poi viene estratto e cresce altri 2 giorni fuori dallo stampo: in questa seconda fase il micelio forma lo strato esterno compatto che chiude la superficie.

5. Essiccazione

Quando il micelio ha colonizzato tutto il substrato, il pezzo viene riscaldato. Il calore ha due compiti: eliminare l'umidità e fermare l'organismo. Il risultato è un materiale inerte. Gli studi usano metodi diversi, dal forno tra 60 e 125 °C alla pressatura a caldo, che rende il materiale più resistente e rigido.

In L-ife i pezzi, usciti dalla seconda incubazione, si dispongono su griglie per asciugare in modo uniforme, a una temperatura tra 50 e 70 °C. Servono circa un giorno per i pezzi piccoli e due per quelli grandi. Una volta asciutto, il micelio non è più attivo. L'essiccazione completa è anche un controllo di qualità, perché un pezzo rimasto umido può sviluppare muffe.

6. Finiture

Alla fine si possono applicare finiture per migliorare l'aspetto, chiudere i pori della superficie e proteggerla dall'acqua. La review cita oli naturali, cere e gommalacca, ma anche resine. Qui serve attenzione: Barbara Pollini avverte che finiture e riempitivi non naturali, usati per aumentare durata e prestazioni, possono compromettere il fine vita del materiale.

In L-ife la personalizzazione si fa con l'incisione laser, che marca il logo sul pezzo senza inchiostri. Sulla superficie il team sta sperimentando due strade: variare luce, anidride carbonica e tempi di crescita per ottenere finiture diverse direttamente dal micelio, e provare cere e oli naturali che non compromettano il fine vita del prodotto. Sono prove ancora in corso.

Cosa determina le prestazioni di un materiale biofabbricato

Due materiali in micelio possono avere poco in comune. Secondo la review del 2023, le proprietà dipendono soprattutto da quattro fattori: la specie fungina, il substrato, le condizioni di crescita e la lavorazione.

La specie conta perché ogni fungo costruisce una rete diversa. Lo stesso substrato di paglia di colza, colonizzato da due funghi differenti, dà in un caso una struttura liscia simile a una schiuma e nell'altro una struttura ruvida. Il substrato influisce su resistenza, densità e capacità di trattenere acqua; aggiungere lolla di riso o particelle di vetro, per esempio, migliora il comportamento al fuoco. La lavorazione fa il resto: la pressatura a caldo rende il materiale più resistente e rigido rispetto a quella a freddo.

Per chi acquista, la conseguenza è semplice. I dati della ricerca sul micelio indicano cosa è possibile ottenere, ma non descrivono un prodotto specifico. Le prestazioni di un packaging o di un espositore vanno verificate su quel prodotto, con quella ricetta. Abbiamo raccolto proprietà e limiti emersi dagli studi nell'articolo sul micelio.

Anche L-ife lavora così. L'azienda ha schede tecniche su resistenza meccanica, assorbimento acustico e comportamento al fuoco, che cambiano a seconda dello scarto usato: tipo di fibra, lunghezza e dimensione delle particelle danno caratteristiche diverse.

Cosa si produce oggi con la biofabbricazione

Con il micelio la ricerca ha sperimentato molte applicazioni. La review del 2023 cita packaging, arredi, carta, materiali da costruzione, pellicole per il tessile, isolanti, pannelli acustici e pavimentazioni. Nel tessile il progetto europeo MY-FI ha sviluppato prototipi di tessuti non tessuti in fibre di micelio.

Il passaggio dal laboratorio al mercato però non è automatico. Pollini osserva che molte produzioni sono ancora in fase sperimentale e lavorano su tirature limitate, perché industrializzare un processo biologico richiede tempo e i ritmi del vivente non sempre si adattano agli standard della produzione in serie.

In L-ife il processo parte dallo stampo, che si disegna intorno a ciò che deve proteggere o mostrare. Per un prodotto premium diventa un packaging su misura in micelio, che lo protegge e accompagna l'apertura della confezione. Per un negozio diventa un espositore in micelio che mette in risalto i prodotti senza coprirli. Lo stesso processo serve per gli allestimenti di stand ed eventi e per oggetti più piccoli, come i profumatori in micelio per la casa e per l'auto.

Il metodo di base è stato sviluppato da Ecovative, l'azienda statunitense da cui L-ife ha ricevuto una licenza per produrre quando ha avviato l'attività. Da allora L-ife ha sviluppato due brevetti propri sul micelio, dedicati al micelio armato, ai rivestimenti e all'uso degli scarti.

Il micelio in bioedilizia

Il micelio compare sempre più spesso tra i materiali studiati per la bioedilizia. L'interesse nasce soprattutto da tre proprietà emerse negli studi: basso passaggio di calore, buon assorbimento acustico e un comportamento al fuoco migliore di alcune schiume isolanti, quando il substrato è scelto bene.

Gli usi restano quelli non strutturali o semistrutturali, come pannelli, isolanti, rivestimenti e arredi. La review del 2023 sottolinea che l'edilizia è un settore in cui la variabilità di un materiale può causare cedimenti improvvisi, quindi ogni nuovo prodotto richiede verifiche approfondite prima dell'uso commerciale. Pesano anche la sensibilità all'acqua e all'umidità prolungata e la mancanza di standard condivisi per i test.

Dati e limiti sono raccolti nell'articolo che funzione ha il micelio, nella sezione sul micelio come materiale da costruzione.

Scegliere un materiale biofabbricato

La biofabbricazione cambia il modo di produrre: il materiale cresce invece di essere fabbricato, e prende forma nello stampo in cui cresce. Per un'azienda il valore sta nei dettagli del processo, cioè quali scarti si usano, come si controlla la crescita, quali prestazioni si ottengono su quel prodotto.

Pollini indica la strada anche per chi sceglie: accompagnare l'adozione di questi materiali con l'ecodesign e con l'analisi del ciclo di vita, lo studio che misura l'impatto ambientale di un prodotto dalla materia prima allo smaltimento.

Se stai valutando un packaging, un espositore o un allestimento in micelio, scrivici: partiamo dal tuo prodotto e dalle sue esigenze.

Domande frequenti sulla biofabbricazione

Cos'è la biofabbricazione in parole semplici?

La biofabbricazione è un modo di produrre materiali facendoli crescere. Si usa un organismo vivente, come un fungo, un batterio o un'alga, e se ne guida la crescita fino a ottenere un materiale solido o una fibra. Nel caso del micelio, il fungo cresce su scarti vegetali dentro uno stampo e prende la sua forma.

Che differenza c'è tra biofabbricazione e biomateriali?

Biomateriali è il termine più ampio e comprende tutti i materiali a base biologica. La biofabbricazione indica un processo preciso, in cui il materiale viene prodotto da un organismo vivente. Secondo la designer e ricercatrice Barbara Pollini, i materiali biofabbricati sono anche più standardizzati, perché puntano alla produzione in scala industriale.

Quali organismi si usano nella biofabbricazione?

I più usati sono alghe, funghi, batteri ed enzimi. I funghi, attraverso il micelio, producono packaging, pannelli e materiali simili alla pelle. I batteri possono dare filati, tinture e perfino mattoni. Le alghe si usano come riempitivi nella carta e nella plastica e come inchiostri.

Quanto tempo serve per far crescere un oggetto in micelio?

Dipende dalla specie fungina e dalle dimensioni del pezzo. Negli studi raccolti da una review del 2023 su Alexandria Engineering Journal, la fase di crescita dura da 5 a 42 giorni, a seconda del volume del substrato. A questa si aggiungono la preparazione del substrato e l'essiccazione. In L-ife il pezzo cresce circa 5 giorni nello stampo e 2 fuori, poi asciuga in uno o due giorni a seconda delle dimensioni.

Come si realizzano gli stampi per il micelio?

Nel caso di L-ife, gli stampi si progettano con un software CAD 3D e si stampano in 3D in PLA o PET, materiali economici rispetto agli stampi in acciaio usati per plastica e polpa di cellulosa. Ogni stampo è su misura e si riutilizza per più cicli di produzione.

Un oggetto biofabbricato in micelio è ancora vivo?

No. Dopo la crescita il pezzo viene riscaldato per eliminare l'umidità e fermare l'organismo. Secondo la letteratura scientifica, il risultato è un materiale inerte e leggero. In L-ife l'essiccazione avviene tra 50 e 70 °C e dura uno o due giorni: un pezzo completamente asciutto non è più attivo.

Che differenza c'è tra compostabile e biodegradabile?

Un materiale biodegradabile viene scomposto da microrganismi, ma questo non basta a renderlo compostabile. Per gli imballaggi, la norma UNI EN 13432 richiede tra l'altro che il materiale si degradi almeno al 90% entro sei mesi e che, dopo tre mesi a contatto con materiale organico, sia ridotto per almeno il 90% in frammenti più piccoli di 2 millimetri. Un materiale compostabile è sempre biodegradabile, il contrario non vale.

La biofabbricazione si usa in bioedilizia?

Sì, soprattutto con il micelio, che viene studiato per pannelli isolanti, acustici e rivestimenti. Gli usi restano non strutturali: secondo la ricerca, i compositi in micelio non sono adatti a reggere carichi importanti e sono sensibili all'acqua.