Production and characterization of mycelium-based materials using agri-food waste biomass
2022 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [sv]
Den här vetenskapliga rapporten redovisar produktionen och karaktäriseringen av biobaserade kompositer och absorberande material från mycelbaserade material. Två svamparter, Ganoderma lucidum och Pleurotus ostreatus undersöktes för sin förmåga att producera kompositer i kombination med lignocellulosabaserade material avsedda för värme- och mekanisk isolering, och svampbaserade material, för absorberandesyften.
Två svampar odlades vid 30 och 25°C på fyra substrat för att producera biokompositerna: rishalm, förbrukad kaffesump, medel- och finkornigt vetekli. Mycelbaserade kompositer från G. lucidum visade på bättre potential än de från P. ostreatus. Kompositerna placerades i en 60°C ugn över natt för att helt torka och inaktivera svamparna. De slutgiltiga produkterna hade mindre än 4% fuktinnehåll. Analys av monosackaridkomposition och scanning electron microscopy (SEM) gav information om produkternas struktur och verkningsmekanism.
Kompositerna testades sedan för sin tryck- och draghållfasthet, termogravimetriska beteende och isoleringsegensskaper. MW-G-30 (Ganodermabaserad komposite på medelstor partikel-vetekli) uppvisade den högsta drag- och tryckhållfastheten och både substrattypen och partikelstorleken är viktiga faktorer i dessa tester. I isolerngstestet uppvisade risbaserade kompositer den bästa prestandan. Materialen visade potential för att vara en biobaserad substitution till expanderad polystyren (fossilbaserat material); Emellertid behövs ytterligare forskning för att uppnå de önskade egenskaperna.
Det absorberande materialet producerades genom att odla de två svamparna på kolanrikat medium. Myceliet torkades antingen vid 60°C under 4 timmar eller genom frys-torkning, med eller utan närvaro av exopolysackarider. Materialets FSC (free swelling capacity) och CRC (centrifugala retentionskapacitet) testades i blod och jämfördes med polyuretan- (PU) skum från en kommersiellt tillgänglig binda. Det bästa mycelbaserade absorberande materialet kom från Ganoderma vid 25°C och frystorkades (FSC vid 30 min: 9.4 g/g jämfört med 24.3 g/g för PU) vid vilket torksteget var den viktigaste faktorn.
Abstract [en]
This scientific report presents the production and characterization of biobased composites and absorbent materials from mycelium-based materials. Two fungal species, Ganoderma lucidum and Pleurotus ostreatus were investigated for their ability to produce composites in combination with lignocellulosic substrates intended for thermal and mechanical insulation, and mycelial materials, for absorbent purposes. Two fungi were cultured at 30 and 25°C on four substrates to produce the biocomposites: rice straw, spent coffee grounds, and medium and fine size wheat bran. Mycelium-based composites from G. lucidum showed better potential than those from P. ostreatus. The composites were put in a 60°C oven overnight to dry completely and inactivate the fungi. The final products had less than 4% moisture content. Monosaccharide composition analysis and scanning electron microscopy (SEM) provided information about the products’ structure and mechanism of action.
The composites were tested for their thermogravimetric behavior, tensile and compressive strength, and thermal insulation properties. MW-G-30 (Ganoderma- based composite on medium particle-wheat bran) exhibited the highest tensile and compressive strength, and both the substrate type and particle size are important factors in these tests. In the thermal insulation test, rice-based composites had the best performance. The materials showed the potential to be a biobased substitution of expanded polystyrene (fossil-based material); however, further research is needed to achieve the desired properties.
The absorbent material was produced by culturing the two fungi on carbon-rich media. The mycelia were dried either at 60°C for 4 h or by freeze-drying, with and without the presence of exopolysaccharides. The FSC (free swelling capacity) and CRC (centrifugal retention capacity) of the material were tested in blood and compared to polyurethane (PU) foam from a commercially available sanitary pad. The best mycelial absorbent material was from Ganoderma at 25°C and freeze-dried (FSC at 30 min: 9.4 g/g compared to 24.3 g/g for PU), and the most important factor was the drying step.
Place, publisher, year, edition, pages
2022.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2022:179
Keywords [en]
Insulation, Absorbent, Mycelium-based Biocomposite, Ganoderma lucidum, Pleurotus ostreatus
Keywords [sv]
Isolering, absorberande, Mycel-baserad biokomposit, Ganoderma lucidum, Pleurotus ostreatus
National Category
Industrial Biotechnology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-314452OAI: oai:DiVA.org:kth-314452DiVA, id: diva2:1672910
Subject / course
Biotechnology
Educational program
Master of Science - Industrial and Environmental Biotechnology
Supervisors
Examiners
2022-06-202022-06-202022-06-25