Pesquisa
Fungos basidiomicetos para a produção de biocompósitos como substituto ao poliestireno expandido na construção civil
Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Marcella Ribeiro da Costa
Orientador: Maria Graciela Iecher Faria
Defendido em: 23/06/2023
Resumo
A construção civil é fundamental para o desenvolvimento econômico e social, porém ela utiliza 23% do plástico mundial, destacando-se o poliestireno expandido (EPS) em forma de painéis termoacústicos e compósitos cimentícios. Entretanto o EPS leva mais de um século para se decompor, causando poluição ao meio ambiente. A geração de resíduos agroindustriais lignocelulósicos gira em torno de 140 gita tonelada (Gt), e quando descartado erroneamente também gera poluições. 60% da biomassa vegetal é composta por lignocelulose, que pode ser degradada por fungos. Biocompósitos podem ser uma alternativa ao EPS, contribuindo para reduzir o impacto ambiental. Os biocompósitos são produzidos a partir da formação de micélio fúngico em resíduos agroindustriais, com características semelhantes ao EPS. Dessa forma, objetivou-se estudar basidiomicetos para a produção de biocompósitos como substituto ao EPS na construção civil. O Capítulo I estudou-se a produção de biomateriais através de uma revisão bibliográfica, por meio de pesquisa de trabalhos científicos relacionados com o tema, entre os anos de 2020 a 2022, abordando a seleção e certificação de espécies fúngicas e de substratos agroindustriais, fungos utilizados, condições de cultivo, inativação do crescimento micelial e potenciais aplicações dos biocompósitos. No Capítulo II foi avaliado o crescimento micelial longitudinal dos fungos Ganoderma lucidum, Lentinus crinitus, Panus strigellus e Trametes polyzona em nove formulações distintas de bagaço de cana-de-açúcar (BC), casca de arroz (CA) e serragem de eucalipto (SE), sendo realizada a caracterização físico-química dos substratos agroindustriais. A partir desta caracterização, foi avaliado o crescimento micelial longitudinal em tubos de borossilicato das linhagens fúngicas e as suas respectivas formulações de substratos, sob condições e períodos controlados de cultivo. A combinação de G. lucidum no substrato com 75% BC + 25% CA, apresentou maior crescimento, justificado pelo teor de nutrientes disponíveis nos substratos que influenciaram no crescimento micelial. Já no Capítulo III, a partir da melhor combinação fúngica com o substrato apresentado no Capítulo II, foram produzidas placas de biocompósitos com dimensões de 30,00 cm x 30,00 cm x 2,50 cm também sob condições e períodos controlados de cultivo. O crescimento micelial foi inativado por meio de aquecimento em estufa à 80°C durante 24 horas para a sua posterior análise das propriedades físicas e mecânicas em relação ao EPS segundo as normas específicas. Os resultados de densidade, o teor de absorção e a resistência à compressão e à flexão dos biocompósitos foram de 137,09 Kg/m³, 21,29%, 47,76 KPa e 102,50 KPa. Portanto todas as propriedades físicas e mecânicas do biocompósito foram superiores ao EPS, tornando este biomaterial passível de substituição ao EPS. Porém, as pesquisas sobre biocompósitos ainda são recentes, e a sua produção para aplicação na construção civil ainda não é padronizada, tornando-se promissor o desenvolvimento de pesquisas neste seguimento.
Palavras-chave
Basidiomicetos. Substratos agroindustriais. Poliestireno expandido. Biocompósitos. Propriedades físicas e mecânicas. Construção civil.
Title
Basidiomycete for the production of biocomposites as a substitute for expanded polystyrene in civil construction.
Abstract
Civil construction is fundamental for economic and social development, but it uses 23% of the world's plastic, especially expanded polystyrene (EPS) in the form of thermoacoustic panels and cementitious compounds. However, EPS takes over a century to decompose, causing harm to the environment. The generation of lignocellulosic agro-industrial waste is around 140 gigatons (Gt), and when erroneously disposed of, it also generates pollutants. 60% of plant biomass is composed of lignocellulose, which can be degraded by fungi. Biocomposites can be an alternative to EPS, favorable to minimize the environmental impact. Biocomposites are produced from the formation of fungal mycelium in agro-industrial waste, with characteristics similar to EPS. Thus, the objective was to study basidiomycetes for the production of biocomposites as substitutes for EPS in civil construction. In chapter I studies the production of biomaterials through a bibliographical review, through research of scientific works related to the theme, between the years 2020 to 2022, addressing the selection and certification of fungal species and agro-industrial substrates, fungi used, cultivation conditions, inactivation of mycelial growth and potential applications of biocomposites. In Chapter II, the longitudinal mycelial growth of the fungi Ganoderma lucidum, Lentinus crinitus, Panus strigellus and Trametes polyzona was evaluated in nine different formulations of sugarcane bagasse (SB), rice husks (RH) and eucalyptus sawdust (ES), and the physical-chemical characterization of the agro-industrial substrates was carried out. From this characterization, the longitudinal mycelial growth in borosilicate tubes of the fungal strains and their respective substrate formulations was evaluated, under controlled conditions and periods of cultivation. The combination of G. lucidum in the substrate with 75% SB + 25% RH, showed greater growth, justified by the content of nutrients available in the substrates that influenced the mycelial growth. In Chapter III, from the best fungal combination with the substrates presented in Chapter II, biocomposite plates with dimensions of 30.00 cm x 30.00 cm x 2.50 cm were produced, also under controlled conditions and periods of cultivation. Mycelial growth was inactivated by heating in an oven at 80°C for 24 hours for subsequent analysis of physical and mechanical properties in relation to EPS according to specific standards. The results of densities, absorption content and resistance to flexibility and flexion of the biocomposites were 137.09 Kg/m³, 21.29%, 47.76 KPa and 102.50 KPa. Therefore, all the physical and mechanical properties of the biocomposite were superior to EPS, making this biomaterial capable of replacing EPS. However, research on biocomposites is still recent, and its production for application in civil construction is not yet standardized, making the development of research in this segment promising.
Keywords
Basidiomycetes. Agroindustrial substrates. Expanded polystyrene. Biocomposites. Physical and mechanical properties. Civil construction.