Les champignons, matériaux du futur ?

02/03/2018

Quand on entend « champignon », on pense généralement aux petites boules blanches qu’on trouve dans la plupart des supermarchés. Mais le terme « champignon » représente une espèce  à part entière, dont les propriétés variées offrent des applications plus prometteuses les unes que les autres. Les champignons sont-ils le matériau du futur ? On essaye d’y répondre dans ce dossier.

I Caractéristiques générales

1. Définitions

Les champignons ont de tout temps attiré notre curiosité, que ce soit pour leur propriété comestibles, hallucinogènes, voire médicales. On a jusqu’ici répertorié environ  100 000 espèces, mais le nombre total de variétés existantes est estimé à plusieurs millions,  avec des caractéristiques très variables selon les espèces.

Ni animaux, ni végétaux, les champignons ont toujours été difficile à classifier – aujourd’hui encore leur classification n’est pas définitive et change régulièrement au fil des avancées scientifiques. Il existe deux catégories distinctes de champignons, issues de deux lignées évolutives différentes :

  • Les eumycètes ou “vrais champignons”, qui se rapprochent de la famille des animaux ; typiquement, le champignon de Paris.

  • Les pseudomycètes ou “pseudochampignons”, qui s’apparentent plus à la famille des plantes ; par exemple certaines moisissures comme le mildiou.

Dans les deux cas, les champignons répondent à certaines caractéristiques générales : ils absorbent la nourriture à travers leur paroi extérieure (ils sont ce qu’on appelle absorbotrophes), leur appareil végétatif est ramifié et ils se reproduisent grâce à des spores.

Là où les plantes vertes ont recours à la photosynthèse pour survivre (transformer le dioxyde de carbone et l’eau en sucre et oxygène, grâce à l’énergie du soleil) les champignons n’ont pas cette capacité à synthétiser leur nourriture. Ils survivent, à la place, grâce à des constituants organiques déjà constitués. Ils peuvent être : :

  • Saprophytes : qui décomposent de la matière morte ;
  • Parasites : qui vivent au détriment d’être vivants ;
  • Symbiotiques : qui s’associent avec un être végétal chlorophyllien.

2. Généralités

Les champignons font partie de notre vie quotidienne : ils sont dans nos forêts, nos jardins, nos caves et tous endroits humides d’une maison, mais aussi dans nos supermarchés et nos assiettes. Pour ces dernières applications, le principal intérêt des champignons est la flexibilité de leur culture : rapide, facile et sans d’engrais, un sol humide leur suffit généralement. De par leurs variétés, les propriétés des champignons sont nombreuses et plus on les étudie, plus on leur découvre des usages, dans des domaines variés.

Récemment, les champignons hallucinogènes ont été utilisés pour soigner des patients atteints de dépression. Le principe actif identifié, la psylocibine, aurait pour effet de “réinitialiser” le cerveau.

En termes d’applications écologiques directes, certains champignons ont notamment fait leur preuves pour faciliter la reforestation en Virginie-Occidentale. Ici, une relation symbiotique, a lieu : les champignons recouvrant les racines, apportent de l’énergie aux arbres grâce à un réseau souterrain et protègent leurs racines par la même occasion ; en contrepartie, ils se nourrissent grâce aux arbres. L’un ne peut survivre sans l’autre, générant un écosystème encore pas tout à fait clair aux yeux de la communauté scientifique.

Plus généralement, la capacité capacité de filtration des champignons sont connues et exploitées dans le cadre de mycoremédiation, une pratique qui consiste à planter des champignons dans des sols pollués pour les nettoyer. Ainsi, en 2016, était lancé un prototype Purifungi, un kit de décontamination de sols. L’invention exploite la capacité des champignons à digérer les polluants par réaction enzymatique, un concept que nous avons déjà présenté dans le cadre de la gestion des déchets plastiques.

II L’utilisation des champignons dans l’alimentation

On compte plus de 1100 espèces de champignons comestibles. Tels quels, ils sont particulièrement appréciés pour leur composition : peu caloriques, riches en fibres solubles, en protéines, en vitamines B et en sélénium.

Mais outre l’utilisation directe de champignons, il existe un microchampignon parasite de plantes et de la famille de moisissures : le Fusarium Venenatum qui est exploité pour fabriquer des substituts de viande. Ces myco-protéines ont été approuvées en 1984 au Royaume-Uni pour la consommation humaine et sont depuis exploité pour la fabrication des produits alimentaires végétariens, sous le nom de Quorn.

Copyright : Quorn

Une consistance similaire à celle de la viande

En réalité, c’est la caractéristique principale de la mycoprotéine : il s’agit de brins, de structure filamenteuse, un peu comme celle des cellules musculaires animales. Mais le processus de production est important pour obtenir la texture désirée.

La mycoprotéine est produite par fermentation du fusarium Venenatum en présence d’une solution de glucose et de minéraux. Le mélange est ensuite chauffé, séché et la pâte obtenue est malaxée avec du blanc d’oeuf, cuite puis refroidie. Le produit final est découpé et congelé : les cristaux de glace poussent les fibres, qui forment des paquets et donnent ainsi au produit sa texture similaire à celle de la viande.

Un impact environnemental moindre

L’intérêt de la viande artificielle Quorn est sa forte teneur en protéines : par rapport à de la viande, il contient moins de graisses saturées et de calories et est donc considéré comme plus sain. En termes d’impact environnemental, la production de Quorn (et de protéines non-animale de façon générale) demande moins d’énergie, d’espace agricole et d’eau que la production de viande, ayant ainsi un impact carbone réduit par rapport à la viande. Ainsi, en moyenne, la production de “viande hachée” Quorn demande 8 fois moins d’eau que du boeuf, avec une empreinte 90% inférieure.

Il s’agit néanmoins d’aliments transformés, dont l’impact environnemental et sanitaire n’est pas nul.

Avec l’augmentation de la consommation de tels produits, de nouvelles inquiétudes apparaissent : en particulier, des cas d’allergies à la mycoprotéine ayant récemment été observés. Quorn précise cependant que de telles allergies concernent entre une personne sur 100 000 et une personne sur 200 000.

III Des objets à base de champignons

3.1. Le mycélium

Quand on parle de champignons pour la fabrication d’objets, en revanche, on parle en réalité de ses racines : le mycélium. Bien que généralement invisible puisque sous terre, le mycélium est le plus large organisme vivant identifié. C’est un matériau composite fibreux, composé notamment de polymères naturels tels que chitine, cellulose et protéines.

Source : Wikimedia

Plusieurs start-up exploitent d’ores et déjà les propriétés du mycélium pour la production d’objets.

L’intérêt principal de cette matière première est qu’elle est facile à obtenir, de part son abondance naturelle et sa facilité de culture. C’est un polymère naturel et biodégradable et les possibilités de création et de produit fini sur cette base sont pratiquement illimitées. Des recherches récentes ont par exemple démontré la possibilité de contrôler les propriétés physiques des fibres récoltées en changeant leurs conditions de culture.

Aujourd’hui, deux acteurs principaux se partagent le marché : MycoWorks et Ecovative (et sa filiale TextileBio). Parmi les applications existantes, on compte notamment :

  • des petits objets du quotidien, emballages et petits meubles
  • des textiles, en particulier du faux cuir
  • des matériaux de construction

3.2. Emballages et meubles

La majorité des emballages industriels sont composés de polymères synthétiques. L’une des applications mise en pratique par le groupe Ecovative est de concevoir des emballages en mycélium, biodégradables, là où les alternatives sont souvent extrêmement polluantes. On pense ici par exemple au polystyrène, l’un des polymères les plus polluant.

Source : Ecovative

L’entreprise a également développé un ensemble de meubles en collaboration avec BioMASON, une entreprise de biotechnologies spécialisée dans la maçonnerie d’origine bactérienne. Les prototypes ont été présentés à l’occasion de la conférence Biofabricate en 2016.
Ce ne sont pas les seuls à expérimenter la fabrication de meubles à base de champignons : en 2016, dans le cadre du travail intitulé They Grow Without Us, des sièges à base de mycélium ont été fabriqués et exposés à l’Université de Colombie Britannique.

3.3. Textiles

L’industrie textile a de multiples impacts sur l’environnement.

La culture de fibres naturelles, telles que le coton ou le lin, consomme des quantités d’eau très importantes : 2 500 litres en moyenne pour un tee-shirt en coton.

Celles qui sont élevées, telles que la soie, la laine ou le cuir, posent d’autres problèmes, éthiques, vis à vis du bien-être animal.

Les fibres synthétiques, bien que très appréciées pour leurs propriétés physiques – élasticité, durabilité, séchage rapide – et leur coût réduit, participent à la pollution plastique des eaux au quotidien.

D’où l’intérêt d’une nouvelle génération de vêtements, à la fois moins gourmande en eau et biodégradable. Dans cette optique, MycoWorks et TextileBio ont développé des matériaux à base de champignon, similaires en apparence et texture aux peaux animales et en comparaison plus souples et résistantes mais moins durable dans le temps. Cette approche offre l’avantage d’offrir des possibilités de contrôle des propriétés finales du matériau bien plus importantes, permettant de créer des motifs ou d’incorporer des composés extérieurs (exemple : fermeture éclair) durant la croissance du cuir bio-synthétique.

Source : MycoWorks

3.4. Matériaux de construction

Enfin, la troisième application principale du mycélium est la construction. En effet, l’utilisation de mycélium comma matériaux constitutif de briques offrent des avantages significatifs en termes d’impacts environnementaux mais également de part leurs propriétés physiques. La vidéo suivante est une très belle illustration des propriétés mécaniques et thermiques spectaculaires de ces briques par Philip Ross, le CEO de Mycoworks.

Un autre projet d’envergure a prouvé la robustesse du matériau : la tour Hy-Fi, développée par les architectes de The Living, à New York. Le projet, réalisé dans le cadre du MoMA’s Young Architects Program, a consisté à faire pousser des briques dans des moules, puis de les utiliser pour assembler une tour de 13 mètres de haut – chaque brique mesurant 45cm par 22cm par 10cm et pesant 450 grammes environ.

Enfin, en Indonésie, le groupe MycoTech fabrique des tuiles pour la fabrication de têtes de lits ainsi que BIOBO Acoustic Panel, des panneaux insonorisants de 7mm d’épaisseur. L’intérêt de la technologie dans une telle application est qu’elle ne nécessite pas de liant chimique souvent utilisé dans la fabrication de meubles agglomérés (dont les têtes de lits et isolations), reconnus comme hautement toxiques.

Les champignons : matériaux du futur ?

Le terme “champignon” regroupe une multitude d’espèces. Leur connaissance et la compréhension de leurs propriétés nous permettent de les utiliser et les transformer pour fabriquer des objets dont les propriétés sont encore inaccessibles autrement.

Depuis 2011, le groupe Dell a fait appel à Ecovative pour concevoir des emballages verts pour ses ordinateurs. En 2016, Ikea a annoncé son intérêt pour cette innovation. Des cabinets de conseils spécialisés ont également vu le jour, tels que Magma Nova, pour former les designer à l’utilisation du mycélium.

Cependant, au delà des preuves de concepts que nous avons présenté dans cet article, les applications commerciales sont encore très limitées. Si les champignons, ou plus précisément le mycélium, semble faire l’unanimité comme potentiel “matériau du futur” à vocation à remplacer le plastique, la question est : quand cela sera-t-il effectivement le cas ?

Ce travail est sous licence CC-BY SA :