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Oct 27, 2023

Influência das taxas de crescimento, propriedades microestruturais e composição bioquímica na estabilidade térmica de fungos micélios

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 15105 (2022) Citar este artigo 1921 Acessos 5 Citações 162 Detalhes de Métricas Altmétricas Espécies de fungos de micélio exibem características retardantes de fogo. O

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 15105 (2022) Citar este artigo

Acessos de 1921

5 citações

162 Altmétrico

Detalhes das métricas

As espécies de fungos de micélio apresentam características retardantes de fogo. A influência do meio de crescimento nas taxas de crescimento dos fungos, na composição bioquímica e nas características microestruturais e sua relação com as propriedades térmicas é pouco compreendida. Neste artigo, demonstramos que o melaço pode apoiar o crescimento de espécies fúngicas não patogênicas do filo Basidiomycota, produzindo materiais bioderivados com características potenciais de retardamento de fogo. Microscopia eletrônica de varredura e espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) foram utilizadas para interrogar as propriedades microestruturais e bioquímicas das espécies de micélios cultivadas em melaço. A decomposição térmica de micélios alimentados com melaço foi avaliada através de análise termogravimétrica em interface com FTIR para análise de gases evoluídos em tempo real. As características morfológicas e microestruturais do carvão residual pós-exposição térmica também foram avaliadas. A caracterização do material permitiu estabelecer uma relação entre as propriedades microestruturais, bioquímicas e térmicas dos micélios alimentados com melaço. Este artigo apresenta uma exploração abrangente dos mecanismos que regem a degradação térmica de três espécies miceliais cultivadas em melaço. Estas descobertas de pesquisa avançam o conhecimento de parâmetros críticos que controlam as taxas e rendimentos de crescimento de fungos, bem como como as propriedades microestruturais e bioquímicas influenciam a resposta térmica dos micélios.

O uso de compósitos poliméricos estruturalmente eficientes em veículos de transporte de passageiros e residências é limitado por códigos de incêndio rigorosos (por exemplo, propriedades de combustibilidade e inflamabilidade do material)1. Os compósitos poliméricos inflamam e queimam com combustão flamejante sustentada quando expostos a altas temperaturas e ambientes oxidativos2. A queima de compósitos poliméricos gera calor que pode comprometer a integridade das estruturas de engenharia através do amolecimento da matriz, decomposição da matriz, rachaduras por delaminação e danos às fibras3. Além disso, a queima de polímeros produz gases e fumos tóxicos, como monóxido de carbono e hidrocarbonetos parcialmente decompostos (ou seja, fuligem de carbono), que são responsáveis ​​pela maioria das mortes relacionadas com incêndios4. O incêndio da Torre Grenfell em 2017, atribuído à utilização de painéis de revestimento compostos de alumínio incorporados em polietileno que não cumpriam as normas de segurança contra incêndios, resultou em 72 mortes – a maior parte causada pela inalação de fumo5. Da mesma forma, o fumo denso, tóxico e irritante proveniente da queima de materiais da cabine causou 48 das 55 mortes no desastre do aeroporto de Manchester em 1985, no qual a aeronave British Airtours Flight 28 M pegou fogo devido a uma falha de motor durante a descolagem6. O incêndio na Torre Grenfell e o desastre no aeroporto de Manchester são apenas dois exemplos de muitas tragédias de incêndio que destacam a importância da compreensão das propriedades de reação ao fogo dos polímeros.

A integração de retardadores de fogo (FRs) nos compósitos poliméricos mitiga efetivamente as reações de combustão flamejante e reduz o volume de gases e vapores tóxicos7,8. Existem vários métodos para integrar FRs em compósitos poliméricos, incluindo a modificação da matriz polimérica usando partículas FR de tamanho nano e micro, a aplicação de revestimentos de superfície de proteção térmica e o uso de polímeros intrinsecamente retardadores de fogo, como resinas fenólicas. Durante muitos anos, os compostos halogenados foram os FR de escolha para a maioria dos sistemas poliméricos devido aos seus mecanismos altamente eficientes de retardamento de fogo em fase gasosa8,12. Infelizmente, os retardadores de fogo halogenados libertam gases corrosivos e que destroem a camada de ozono, limitando a sua utilização ou resultando na sua remoção em algumas jurisdições12,13. A corrida para substituir FRs halogenados tem sido até agora dominada por compostos orgânicos e inorgânicos contendo fósforo e nitrogênio, incluindo polifosfato de amônio14, fosfato de melamina15, pentaeritritol16, compostos intumescentes17, nanomateriais à base de carbono (ou seja, CNTs, grafeno)18, sais metálicos19 e metais hidróxidos20. Embora os FR isentos de halogéneo sejam eficazes, a sua adoção generalizada é desafiada por processos de fabrico prejudiciais ao ambiente, saúde e segurança ocupacional relacionadas com o processamento e manuseamento de materiais perigosos (ou seja, nanomateriais à base de carbono) e possíveis danos ambientais devido à lixiviação de metais pesados. Em contraste, os FRs bioderivados, como o micélio, mostram potencial para FRs ambientalmente benignos que atendem tanto aos requisitos de retardamento de fogo quanto de fabricação sustentável. No entanto, a eficácia do micélio no retardamento do fogo e os mecanismos correspondentes de retardamento do fogo ainda não são totalmente compreendidos para informar com segurança a aplicação em larga escala. Ao cultivar micélio, é fundamental que seja mantido um ambiente estéril para evitar a contaminação por outras espécies patogénicas. Manter um ambiente de crescimento estéril em escala industrial pode ser um desafio. Além disso, a garantia da qualidade do produto será desafiada pela variabilidade dos lotes devido aos diferentes padrões de crescimento.