Desenvolvimento e caracterização de biocompósitos fúngicos para aplicação na indústria de embalagens

Abstract

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e caracterização de biocompósitos fúngicos para aplicação na indústria de embalagens utilizando os fungos Trametes versicolor e Pleurotus ostreatus. Em uma primeira etapa, fez-se necessário, para a propagação e preservação dos microrganismos, o meio Potato Ágar Dextrose, composto por glicose, peptona e ágar. Em uma segunda etapa, grãos de trigo foram utilizados como substrato para ativação dos fungos, embebidos em água por 18 horas. Finalmente, para a obtenção dos biocompósitos, ocorreu a etapa de inoculação dos substratos e crescimento dos microrganismos. Foram utilizados substratos únicos (serragem, tecido e pó de café) ou substratos combinados entre si via planejamento fatorial. Esta etapa foi realizada de maneira asséptica em recipientes plásticos higienizados e preenchidos em camadas de microrganismo, substrato e, finalizando com outra camada com a mesma composição da camada 1, seguidos de secagem após 14 dias de crescimento. O processo resultou na obtenção de biocompósitos com estrutura resistente e sem indícios de contaminações exceto para os ensaios que possuíam altas concentrações de tecido que resultaram em biomateriais frágeis. A densidade final dos materiais estava atrelada à sua composição do substrato, e o tecido conferiu densidades menores em comparação com o café, que apresentou densidades elevadas. Por outro lado, a presença do café conferiu um retardamento do fogo quando o biomaterial sofreu exposição a uma chama durante os testes de inflamabilidade. Os materiais que apresentaram melhores resultados mecânicos de resistência à compressão foram os compostos unicamente por serragem ou pó de café, e ambos com o fungo Pleurotus ostreatus. De maneira geral, os biocompósitos tiveram desempenho inferior aos obtidos na literatura nos testes de flexão mecânica. Em uma análise consequente do processo produtivo foi possível identificar, por meio da teoria das restrições, que o tempo de desenvolvimento do microrganismo foi o fator limitante e, para aumento de escala desta produção, faz-se necessário um estudo aprofundado desta etapa com objetivo de redução de seu tempo de duração. O trabalho conclui a possibilidade de desenvolvimento de biocompósitos de micélio e de sua caracterização.

The objective of this work was the development and characterization of fungal biocomposites for use in the packaging industry, employing the fungi Trametes versicolor and Pleurotus ostreatus. In the first stage, it was necessary the propagation and preservation of microorganisms using Potato Agar Dextrose mean of propagation, which is composed of glucose, peptone, and agar. In the second stage, wheat grains were used as a substrate for fungal activation, soaked in water for 18 hours. Finally, to produce biocomposites, the inoculation of substrates and the growth of microorganisms took place. Single substrates (sawdust, fabric, and coffee powder) or combinations of substrates were used based on factorial planning. This stage was carried out aseptically in sanitized plastic containers, filled in layers of microorganism, substrate, and concluding with another layer with the same composition as layer 1, followed by drying after 14 days of growth. The process resulted in the production of biocomposites with a resistant structure and no signs of contamination except for tests with high concentrations of fabric, which resulted in fragile biomaterials. The final density of the materials was linked to their substrate composition, with fabric contributing to lower densities compared to coffee, which showed higher densities. On the other hand, the presence of coffee delayed ignition when the biomaterial was exposed to a flame during flammability tests. Materials composed solely of sawdust or coffee, both with the Pleurotus ostreatus fungus, exhibited the best mechanical compression results. Overall, the biocomposites performed less effectively than those reported in the literature in mechanical flexion tests. In a subsequent analysis of the production process it was possible to identify, through the theory of constraints, that the microorganism development time was the limiting factor. To scale up this production an in-depth study of this stage is necessary to reduce its duration. The work concludes by affirming the possibility of developing mycelium biocomposites and characterizing them.