Desarrollo de un compuesto densificado de fibra de piña y micelio (Ganoderma lucidum & Pleurotus ostreatus) como biomaterial | Desarrollo de un biocompuesto densificado de fibra de piña y micelio (Ganoderma lucidum & Pleurotus ostreatus)

Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Forestal) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería Forestal, 2023

En los últimos años, se ha visto una revolución tecnológica dirigida al diseño y creación de productos provenientes de fuentes naturales y ecológicamente amigables, entre ellos materiales lignocelulósicos combinados con la acción de hongos- El objetivo de la presente investigación fue desarrollar un compuesto densificado de fibra de piña y micelio de Ganoderma lucidum y Pleurotus ostreatus, estableciendo el sustrato que brinde las mejores condiciones de crecimiento, así como el micelio que se adapte mejor a estas condiciones. Además, se determinaron las características físico-mecánicas y químicas (densidad, contenido de humedad, estabilidad dimensional, flexión, dureza, cohesión interna, FTIR, TGA) del compuesto densificado de micelio. Los resultados mostraron que las fibras lavadas presentaron menores tiempos de crecimiento (40 y 61 días), mientras que, para las fibras sin lavar, la duración fue mayor (72 y 88 días). El micelio con mejor capacidad de adaptación correspondió a P. ostreatus, ya que, destacó positivamente en los resultados de las características físico-mecánicas y químicas. Entre las características físicas, la densidad varió entre 0,29 a 0,32 g/cm3, el contenido de humedad entre 4,35-5,9%, y la estabilidad dimensional, medido por la absorción de agua, varió de 10,16% hasta 15,21%. Con respecto a las características mecánicas, el mayor módulo de ruptura se presentó en las fibras sin lavar con el micelio de G. lucidum con 342,26 MPa y una dureza de 14,33 kg. Por otra parte, las fibras sin lavar con el micelio de P. ostreatus y las fibras lavadas con el micelio de G. lucidum presentaron la mayor fuerza de cohesión interna, con 0,027 kg/cm2. Además, el tratamiento de fibras sin lavar con el micelio de P. ostreatus se destacó por obtener el segundo mejor resultado de dureza (10,68 kg). En la prueba de fuego, destacó P. ostreatus obteniendo el mayor tiempo de resistencia (11 min y 44 seg) y la menor pérdida de peso (34%). Con respecto a los análisis de TGA, los tratamientos de P. ostreatus presentan una mayor curva a G. lucidum, siendo así que, hubo una mejor asimilación del sustrato por parte de P. ostreatus. Por otra parte, el FT-IR mostró una curva algo distinta para el tratamiento de fibras sin lavar y P. ostreatus, corroborando nuevamente, el aprovechamiento eficiente del sustrato.

In recent years, a technological revolution has been seen aimed at the design and creation of products from natural and ecologically friendly sources, including lignocellulosic materials combined with the action of fungi. The objective of this research was to develop a densified fiber composite of pineapple and mycelium of Ganoderma lucidum and Pleurotus ostreatus, establishing the substrate that provides the best growth conditions, as well as the mycelium that best adapts to these conditions. In addition, the physical-mechanical and chemical characteristics (density, moisture content, dimensional stability, bending, hardness, internal cohesion, FTIR, TGA) of the mycelium-densified composite were determined. The results showed that the washed fibers had shorter growth times (40 and 61 days), while for the unwashed fibers, the duration was longer (72 and 88 days). The mycelium with the best adaptation capacity corresponded to P. ostreatus since it stood out positively in the results of the physical-mechanical and chemical characteristics. Among the physical characteristics, the density varied between 0.29 to 0.32 g/cm3, the moisture content between 4.35-5.9%, and the dimensional stability, measured by water absorption, varied from 10, 16% up to 15.21%. Regarding the mechanical characteristics, the highest modulus of rupture occurred in the unwashed fibers with the G. lucidum mycelium with 342.26 MPa and a hardness of 14.33 kg. On the other hand, the unwashed fibers with the P. ostreatus mycelium and the washed fibers with the G. lucidum mycelium presented the highest internal cohesive force, with 0.027 kg/cm2. In addition, the treatment of unwashed fibers with the mycelium of P. ostreatus stood out for obtaining the second-best hardness result (10.68 kg). In the acid test, P. ostreatus stood out, obtaining the longest resistance time (11 min and 44 sec) and the lowest weight loss (34%). With respect to the TGA analyses, the P. ostreatus treatments present a higher curve than G. lucidum, thus, there was a better assimilation of the substrate by P. ostreatus. On the other hand, the FT-IR showed a somewhat different curve for the treatment of unwashed fibers and P. ostreatus, once again corroborating the efficient use of the substrate.