Desarrollo de un biomaterial compuesto por el micelio del hongo ganoderma lucidum (Curt.:Fr.) P. Karst crecido sobre subproductos agrícolas

Abstract

El crecimiento constante de la población mundial ha impulsado una producción masiva de materiales como lana, algodón hasta el desarrollo de plásticos y otros polímeros, los cuales se asocian generalmente con impactos ambientales negativos, tanto a un nivel local como global. Esto se debe a que frecuentemente implican la generación de desechos tóxicos y contaminantes, un alto consumo de energía durante su producción, una liberación constante de gases efecto invernadero, entre otros efectos. Por esta razón surgen alternativas como los compuestos basados en micelio (MBC) que representan una innovación de materiales ecológicos con un gran potencial en diversas aplicaciones. El objetivo de esta investigación es el desarrollo y caracterización físico-mecánica de biobloques compuestos por micelio de Ganoderma lucidum cultivado sobre residuos agroindustriales disponibles en Chile, concretamente de paja de avena y trigo. Estos biobloques crecen en un periodo de treinta días a una temperatura controlada de aproximadamente 25°C. Se desarrollan sobre tres diferentes mezclas de sustratos, de los cuales solo dos fueron llevados a término, siendo un tratamiento la mezcla 1:1 de paja de avena y trigo, mientras que el otro tratamiento consiste en 100% paja de trigo. Se evalúa el efecto sobre las propiedades físicas (densidad, absorción de agua, coeficiente de absorción de agua) y mecánicas (flexión estática, resistencia a la compresión y resistencia a la tracción perpendicular). La densidad aparente promedio varía entre los 0,116 g/cm3 a 0,143 g/cm3 , mientras que la capacidad máxima de absorción de agua a las 72 horas entre 306,2% a 210,2%. Dentro de las propiedades mecánicas, el módulo de ruptura para los tratamientos avena-trigo y trigo alcanza los 0,769 kg/cm2 y 3,502 kg/cm2 respectivamente, por otra parte, el módulo de elasticidad es de 1,69 kg/cm2 para el tratamiento de avena-trigo y de 10,49 kg/cm2 para trigo. Mientras que la resistencia a la tracción arroja valores de 0,0225 N/mm2 para avena-trigo y de 0,00224 N/mm2 para trigo. En términos generales, los biobloques con el tratamiento de trigo muestran propiedades físico-mecánicas superiores a las del tratamiento avena-trigo. Este estudio abre la puerta a nuevas investigaciones que puedan integrar tratamientos adicionales y/o modificaciones estructurales para mejorar el desempeño de estos biomateriales en condiciones adversas.

The constant growth of the world's population has driven a massive production of materials such as wool, and cotton to the development of plastics and other polymers, which are generally associated with negative environmental impacts, both locally and globally. This is because they frequently involve the generation of toxic and polluting waste, high energy consumption during their production, and a constant release of greenhouse gases, among other effects. For this reason, alternatives such as mycelium-based composites (MBC) are emerging, representing an innovation of ecological materials with great potential in various applications. The objective of this research is the development and physical-mechanical characterization of bioblocks composed of Ganoderma lucidum mycelium grown on agroindustrial residues available in Chile, specifically oat and wheat straw. These bioblocks grow for thirty days at a controlled temperature of approximately 25°C. They will be developed on three different substrate mixtures, of which only two were carried out, one treatment is the 1:1 mixture of oat straw and wheat, while the other consists of 100% wheat straw. The effect on physical (density, water absorption, water absorption coefficient) and mechanical (static bending, compressive strength, and perpendicular tensile strength) properties is evaluated. The average bulk density varies between 0.116 g/cm3 and 0.143 g/cm3, while the maximum water absorption capacity at 72 hours ranges from 306.2% to 210.2%. Within the mechanical properties, the modulus of rupture for the oat-wheat and wheat treatments reaches 0.769 kg/cm2 and 3.502 kg/cm2 respectively; on the other hand, the modulus of elasticity is 1.69 kg/cm2 for the oat-wheat treatment and 10.49 kg/cm2 for wheat. Meanwhile, the tensile strength yields values of 0.0225 N/mm2 for oats-wheat and 0.00224 N/mm2 for wheat. Generally, bioblocks with wheat treatment show superior physical-mechanical properties to those of oat-wheat treatment. This study opens the door to new research that can integrate additional treatments and/or structural modifications to improve the performance of these biomaterials under adverse conditions.