BR102021002137A2 - MYCOMMATERIALS, THEIR PRODUCTION PROCESSES AND USES - Google Patents

Abstract

A presente invenção descreve compostos alternativos a materiais de origem fóssil, plásticos e tecidos de origem animal, como o couro, por meio do desenvolvimento de micomateriais. Mais especificamente, a presente invenção descreve micomateriais produzidos a partir de macrofungos, seus processos de produção e usos. A presente invenção se situa nos campos da Química, Bioquímica, Biotecnologia e Engenharia de Materiais.

The present invention describes alternative compounds to materials of fossil origin, plastics and fabrics of animal origin, such as leather, through the development of mycomaterials. More specifically, the present invention describes mycomaterials produced from macrofungi, their production processes and uses. The present invention is located in the fields of Chemistry, Biochemistry, Biotechnology and Materials Engineering.

Description

MICOMATERIAIS, SEUS PROCESSOS DE PRODUÇÃO E USOSMYCOMMATERIALS, THEIR PRODUCTION PROCESSES AND USES Campo da InvençãoField of Invention

[0001] A presente invenção revela micomateriais, seus processos de produção e seus usos. A presente invenção situa-se nos campos da Química, Bioquímica, Biotecnologia e Engenharia de Materiais.[0001] The present invention discloses mycomaterials, their production processes and their uses. The present invention is in the fields of Chemistry, Biochemistry, Biotechnology and Materials Engineering.

Antecedentes da InvençãoBackground of the Invention

[0002] A prática do uso de couro para a confecção de artefatos e vestimentas é milenar. Entretanto, o amplo uso do couro, atualmente, acarreta em criações extensas de gado, contribuindo para a emissão de gases estufa, desmatamento e elevado consumo de água. Ainda, acarreta em processos industriais que liberam gases poluidores e que fazem uso de compostos nocivos ao meio ambiente, como cromo, ésteres de ftalato, sabões de nonilfenois, pentaclorofenol.[0002] The practice of using leather to make artifacts and clothing is ancient. However, the widespread use of leather currently leads to extensive cattle ranching, contributing to the emission of greenhouse gases, deforestation and high water consumption. Also, it leads to industrial processes that release polluting gases and that make use of compounds harmful to the environment, such as chromium, phthalate esters, nonylphenol soaps, pentachlorophenol.

[0003] Dessa forma, tendo em vista as desvantagens ambientais e éticas do uso do couro animal, a busca por alternativas ao couro animal foi incentivada, e nesse contexto surgiram os comumente utilizados couros sintéticos, produzidos a partir de cloreto de polivinila (PVC) e poliuretano (PU).[0003] Thus, in view of the environmental and ethical disadvantages of using animal leather, the search for alternatives to animal leather was encouraged, and in this context the commonly used synthetic leathers, produced from polyvinyl chloride (PVC) emerged. and polyurethane (PU).

[0004] Entretanto, tais materiais ainda apresentam, na maioria das vezes, performances inferiores ao couro de origem animal e sua produção também exige o uso de produtos químicos perigosos e derivados de combustíveis fósseis.[0004] However, such materials still present, in most cases, inferior performances to leather of animal origin and their production also requires the use of hazardous chemicals and fossil fuel derivatives.

[0005] Uma maneira em ascensão de se substituir o couro de origem animal e a partir de PVC e PU trata-se do uso de micomateriais, materiais de origem fúngica.[0005] A growing way to replace animal leather and from PVC and PU is the use of mycomaterials, materials of fungal origin.

[0006] Dessa forma, a busca por processos de produção de micomateriais vem crescendo cada vez mais, mas ainda há a necessidade de estudos e desenvolvimento de processos cada vez mais eficientes para a obtenção de produtos de melhor qualidade.[0006] In this way, the search for mycomaterials production processes has been growing more and more, but there is still a need for studies and development of increasingly efficient processes to obtain better quality products.

Sumário da InvençãoSummary of the Invention

[0007] Dessa forma, a presente invenção resolve os problemas do estado da técnica a partir do desenvolvimento de processos de produção de micomateriais a partir de macrofungos, que permitiu a obtenção de um produto com elevadas resistências a rasgamentos e rupturas.[0007] In this way, the present invention solves the problems of the state of the art from the development of processes for the production of mycomaterials from macrofungi, which allowed to obtain a product with high resistance to tears and ruptures.

[0008] Em um primeiro objeto a presente invenção revela um processo de produção de micomateriais compreendendo as seguintes etapas:

• i - Preparar um pré-inóculo de um macrofungo, compreendendo pelo menos uma fonte de carbono, uma fonte de nitrogênio e um ou mais sais minerais;
• ii - Preparar um inóculo sólido, com período de incubação de 15 a 60 dias, com os macrofungos pré-inoculados na etapa i, em que é depositada uma camada porosa sobre ou sob o inóculo após 5 a 10 dias de incubação;
• iii - Recuperação e secagem do micomaterial obtido após o período de incubação da etapa ii;

[0008] In a first object, the present invention reveals a process for the production of mycomaterials comprising the following steps:

• i - Prepare a pre-inoculum of a macrofungus, comprising at least one carbon source, one nitrogen source and one or more mineral salts;
• ii - Prepare a solid inoculum, with an incubation period of 15 to 60 days, with the macrofungi pre-inoculated in step i, in which a porous layer is deposited on or under the inoculum after 5 to 10 days of incubation;
• iii - Recovery and drying of the mycomaterial obtained after the incubation period of step ii;

[0009] Em um segundo objeto, a presente invenção revela um micomaterial, obtido conforme definido no primeiro objeto.[0009] In a second object, the present invention discloses a mycomaterial, obtained as defined in the first object.

[0010] Em um terceiro objeto, a presente invenção revela o uso do dito micomaterial na área têxtil, automotiva ou esportiva, como substituto de materiais de origem fóssil, plásticos ou tecidos de origem animal.[0010] In a third object, the present invention reveals the use of said mycomaterial in the textile, automotive or sports area, as a substitute for materials of fossil origin, plastics or fabrics of animal origin.

[0011] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e serão descritos detalhadamente a seguir.[0011] These and other objects of the invention will be immediately appreciated by those skilled in the art and will be described in detail below.

Breve Descrição das FigurasBrief Description of Figures

[0012] São apresentadas as seguintes figuras:[0012] The following figures are presented:

[0013] A Figura 1 apresenta a resistência ao rasgamento do micomaterial em comparação ao couro caprino e bovino.[0013] Figure 1 shows the tear strength of the mycomaterial compared to goat and bovine leather.

[0014] A Figura 2 apresenta a resistência a tração do micomaterial em comparação ao couro caprino e bovino.[0014] Figure 2 shows the tensile strength of the mycomaterial compared to goat and bovine leather.

[0015] A Figura 3 apresenta diversas peças do material fúngico produzido por diferentes espécies fúngicas, evidenciando a possibilidade de aproveitamento da cor produzida naturalmente pelos fungos ou de tingimento, visto que alguns fungos não apresentam produção de pigmentação.[0015] Figure 3 shows several pieces of fungal material produced by different fungal species, showing the possibility of using the color naturally produced by the fungi or dyeing, since some fungi do not produce pigmentation.

Descrição Detalhada da InvençãoDetailed Description of the Invention

[0016] A presente invenção refere-se a processos de produção de micomateriais a partir de macrofungos filamentosos, oferecendo alternativas mais sustentáveis frente aos couros animais e sintéticos de PU e PVC e de melhor atuação frente aos micomateriais atualmente descritos no estado da técnica.[0016] The present invention refers to processes for the production of mycomaterials from filamentous macrofungi, offering more sustainable alternatives to animal and synthetic PU and PVC leathers and better performance against the mycomaterials currently described in the state of the art.

[0017] Ainda, os processos de produção de micomateriais, do presente pedido de patente são menos onerosos e de menor impacto ambiental. Em uma concretização o processo utiliza meio de crescimento micelial compreendendo farelo de trigo e café (tanto na forma de borra como pó), além de serragem; utiliza fungos dos gêneros Pleurotus e Lentinus, selecionados por crescerem rapidamente e formarem estrutura micelial sem necessidade de hormônios fúngicos, além de possuírem coloração natural semelhante ao de couro animal; utiliza glicerol como plastificante; utiliza revestimento com acetado de polivinila (PVA) ou poliácido-láctico (PLA); e não utiliza antibióticos e nem moldes em 3D.[0017] Also, the production processes of mycomaterials, of the present patent application are less expensive and have a lower environmental impact. In one embodiment the process uses mycelial growth medium comprising wheat bran and coffee (in both lees and powder form), plus sawdust; uses fungi of the Pleurotus and Lentinus genera, selected for growing quickly and forming mycelial structure without the need for fungal hormones, in addition to having a natural color similar to that of animal leather; uses glycerol as a plasticizer; uses polyvinyl acetate (PVA) or polylactic acid (PLA) coating; and does not use antibiotics or 3D molds.

[0018] Sabe-se que os fungos formam biofilmes sobre materiais devido a estabilidade de sua estrutura sólida, proporcionando aos micélios a possibilidade de crescerem de forma controlada, facilitando o manejo das matérias-primas em escala industrial. Além disso, trata-se de uma forma de crescimento rápida, de baixo custo e baixa utilização de energia. A produção de materiais utilizando fungos de forma controlada, como na presente invenção, estimula pesquisas em novas áreas e permite a obtenção de produtos com uma ampla faixa de aplicações.[0018] It is known that fungi form biofilms on materials due to the stability of their solid structure, providing mycelia with the possibility of growing in a controlled way, facilitating the handling of raw materials on an industrial scale. In addition, it is a form of fast growth, low cost and low energy use. The production of materials using fungi in a controlled manner, as in the present invention, stimulates research in new areas and allows obtaining products with a wide range of applications.

[0019] A principal parte do macrofungo explorada na presente invenção trata-se do micélio, que é composto por um emaranhado de hifas que coloniza um substrato lignocelulósico.[0019] The main part of the macrofungus explored in the present invention is the mycelium, which is composed of a tangle of hyphae that colonizes a lignocellulosic substrate.

[0020] O substrato lignocelulósico, por sua vez, é composto por celulose, hemicelulose e lignina. É uma das matérias-primas mais abundantes no mundo e são utilizadas para diferentes aplicações, entre elas as biorrefinarias, para produção de etanol de segunda geração. Para a confecção dos micomateriais da presente invenção, foram utilizadas matérias-primas lignocelulósicas, como subprodutos da agroindústria, dentre eles serragem, casca de arroz, farelo de trigo.[0020] The lignocellulosic substrate, in turn, is composed of cellulose, hemicellulose and lignin. It is one of the most abundant raw materials in the world and is used for different applications, including biorefineries for the production of second-generation ethanol. For the manufacture of the mycomaterials of the present invention, lignocellulosic raw materials were used, as by-products of the agroindustry, among them sawdust, rice husk, wheat bran.

[0021] De forma geral, o processo de produção de micomateriais da presente invenção compreende uma etapa de pré-inoculação, em que o macrofungo se desenvolve em um meio compreendendo fontes de carbono, nitrogênio e sais minerais, seguida de uma etapa de inoculação sólida, cujo crescimento do macrofungo passa a ser controlado e intermediado por camadas porosas poliméricas ou de algodão, que conferem resistência mecânica ao produto final.[0021] In general, the mycomaterials production process of the present invention comprises a pre-inoculation step, in which the macrofungus grows in a medium comprising sources of carbon, nitrogen and mineral salts, followed by a solid inoculation step , whose growth of the macrofungus starts to be controlled and intermediated by porous polymeric or cotton layers, which provide mechanical resistance to the final product.

[0022] Após o período de incubação da etapa de inoculação sólida, podendo variar de 5 dias a 60 dias, o micomaterial deve ser separado do meio e seco, preferencialmente em uma estufa. Após a secagem, o micomaterial pode passar por etapas de pós-processamento, a depender do objetivo de sua utilização, podendo ser prensado a frio ou a seco e/ou plastificado com o uso de polímeros como poli ácido láctico (PLA), acetato de polivinila (PVA), glicerol ou etileno glicol.[0022] After the incubation period of the solid inoculation step, which can vary from 5 days to 60 days, the mycomaterial must be separated from the medium and dried, preferably in an oven. After drying, the mycomaterial can go through post-processing steps, depending on the purpose of its use, and can be cold or dry pressed and/or plasticized using polymers such as polylactic acid (PLA), polyvinyl (PVA), glycerol or ethylene glycol.

[0023] Foram realizados testes de resistência ao rasgamento e a resistência a tração do micomaterial da presente invenção e, de forma surpreendente, foram obtidos resultados que demonstram as ótimas capacidade mecânicas do material, principalmente devido ao inovador emprego de macrofungos e ao processo de produção da presente invenção.[0023] Tear strength and tensile strength tests of the mycomaterial of the present invention were carried out and, surprisingly, results were obtained that demonstrate the excellent mechanical capacity of the material, mainly due to the innovative use of macrofungi and the production process of the present invention.

[0024] Em um primeiro objeto a presente invenção revela um processo de produção de micomateriais compreendendo as seguintes etapas:

• i - Preparar um pré-inóculo de um macrofungo, compreendendo pelo menos uma fonte de carbono, uma fonte de nitrogênio e um ou mais sais minerais;
• ii - Preparar um inóculo sólido, com período de incubação de 15 a 60 dias, com os macrofungos pré-inoculados na etapa i, em que é depositada uma camada porosa sobre ou sob o inóculo após 5 a 10 dias de incubação;
• iii - Recuperação e secagem do micomaterial obtido após o período de incubação da etapa ii;

[0024] In a first object the present invention discloses a process for the production of mycomaterials comprising the following steps:

• i - Prepare a pre-inoculum of a macrofungus, comprising at least one carbon source, one nitrogen source and one or more mineral salts;
• ii - Prepare a solid inoculum, with an incubation period of 15 to 60 days, with the macrofungi pre-inoculated in step i, in which a porous layer is deposited on or under the inoculum after 5 to 10 days of incubation;
• iii - Recovery and drying of the mycomaterial obtained after the incubation period of step ii;

[0025] Em uma concretização, o macrofungo é do filo Basidiomycota ou Ascomycota.[0025] In one embodiment, the macrofungus is from the phylum Basidiomycota or Ascomycota.

[0026] Em uma concretização, a fonte de carbono é glicose, sacarose, celulose, farelo de trigo, serragem.[0026] In one embodiment, the carbon source is glucose, sucrose, cellulose, wheat bran, sawdust.

[0027] Em uma concretização, a fonte de nitrogênio é farelos de grãos,[0027] In one embodiment, the nitrogen source is grain bran,

[0028] Em uma concretização, os sais minerais são selecionados do grupo que consiste de KH2PO4, (NH4)2SO4; MgSO4.7H2O; CO(NH2)2; (ureia); CaCl2; FeSO4.7H2O; MnSO4.H2O; ZnSO4.7H2O e CoCl2.6H2O.[0028] In one embodiment, the mineral salts are selected from the group consisting of KH2PO4, (NH4)2SO4; MgSO4.7H2O; CO(NH2)2; (urea); CaCl2; FeSO4.7H2O; MnSO4.H2O; ZnSO4.7H2O and CoCl2.6H2O.

[0029] Em uma concretização, o inóculo pode ser realizado de duas formas. Pode ser realizado por meio da adição de grãos de cereais como trigo, arroz, milho miceliados com os fungos. Estes grãos miceliados são misturados aos meios de cultivo a fim que ocorra o desenvolvimento do fungo. Também pode ser realizado o inóculo por meio do crescimento do fungo em meio submerso.[0029] In one embodiment, the inoculum can be performed in two ways. It can be performed by adding cereal grains such as wheat, rice, corn myceliated with the fungi. These myceliated grains are mixed with the culture media in order for the fungus to develop. Inoculum can also be performed by growing the fungus in a submerged medium.

[0030] Em uma concretização, utiliza-se o meio de cultivo batata dextrose, o qual é preparado com 200g de batata cozida em cerca de um litro de água. Após o cozimento, a parte sólida é removida e o líquido é utilizado para a preparação do meio de cultivo em associação com 20 g de glicose por litro. Para meio submerso é realizado o inóculo e os frascos contendo este meio de cultivo e o inóculo são mantidos sob agitação recíproca durante 7 dias, visando o desenvolvimento do micélio. Após este período, o conteúdo dos frascos é utilizado para inocular o meio sólido, o meio formulado majoritariamente com serragem. O meio sólido é acondicionado em bandejas e mantém-se espessuras em torno de 5 a 10 centímetros de altura. Sobre esse meio de cultivo são adicionadas as diferentes camadas, as quais são tecidos de algodão.[0030] In one embodiment, potato dextrose growing medium is used, which is prepared with 200g of boiled potato in about one liter of water. After cooking, the solid part is removed and the liquid is used to prepare the culture medium in association with 20 g of glucose per liter. For submerged medium, the inoculum is carried out and the flasks containing this culture medium and the inoculum are kept under reciprocal agitation for 7 days, aiming at the development of the mycelium. After this period, the contents of the flasks are used to inoculate the solid medium, the medium formulated mostly with sawdust. The solid medium is packed in trays and maintained at thicknesses of around 5 to 10 centimeters in height. On top of this culture medium, different layers are added, which are cotton fabrics.

[0031] Em uma concretização, o pré-inóculo é sólido. Em uma concretização, os inóculos sólidos foram preparados a partir da utilização de grãos que inicialmente são cozidos para sua hidratação e para desinfecção. Após 24 horas adiciona-se 1% de carbonato de cálcio e novamente esterilização em autoclave, a fim de evitar o desenvolvimento de bactérias esporulantes que muitas vezes estão presentes neste tipo de grãos. Após a esterilização e o resfriamento do material, adiciona-se um pequeno fragmento de meio de cultivo contendo micélio, para que este se desenvolva. Quando este é utilizado para fazer o inóculo utiliza-se de 2 a 5% normalmente em relação à quantidade de meio sólido utilizado para a produção do micomaterial. Pode-se adicionar concentrações maiores, assim se reduz o tempo de crescimento e de formação do micomaterial, porém aumenta-se o custo de produção.[0031] In one embodiment, the pre-inoculum is solid. In one embodiment, solid inoculums were prepared using grains that are initially cooked for hydration and disinfection. After 24 hours, 1% calcium carbonate is added and again sterilized in an autoclave, in order to avoid the development of sporulating bacteria that are often present in this type of grain. After sterilization and cooling of the material, a small fragment of culture medium containing mycelium is added, so that it develops. When this is used to make the inoculum, 2 to 5% is normally used in relation to the amount of solid medium used for the production of the mycomaterial. Higher concentrations can be added, thus reducing the time of growth and formation of the mycomaterial, but increasing the cost of production.

[0032] Em uma concretização, o pré-inóculo é líquido e apresenta período de incubação de 2 a 10 dias.[0032] In one embodiment, the pre-inoculum is liquid and has an incubation period of 2 to 10 days.

[0033] Em uma concretização, o meio sólido é inoculado com o meio líquido do pré-inóculo do macrofungo.[0033] In one embodiment, the solid medium is inoculated with the liquid medium from the pre-inoculum of the macrofungus.

[0034] Em uma concretização, o meio é incubado em ambiente com umidade de 70% a 90%.[0034] In one embodiment, the medium is incubated in an environment with humidity of 70% to 90%.

[0035] Em uma concretização, o meio líquido que contém o macrofungo é vertido sobre o meio sólido.[0035] In one embodiment, the liquid medium containing the macrofungus is poured over the solid medium.

[0036] Em uma concretização, o meio sólido com micélio é adicionado ao meio de produção.[0036] In one embodiment, the solid medium with mycelium is added to the production medium.

[0037] Em uma concretização, a etapa ii do processo compreende a deposição de camadas intermediárias porosas adicionais sobre ou sob o inóculo a cada 5 a 10 dias, durante o período de incubação, contados a partir da deposição da primeira camada intermediária porosa. Em uma concretização, a camada porosa foi umedecida com um meio de cultivo.[0037] In one embodiment, step ii of the process comprises the deposition of additional porous intermediate layers on or under the inoculum every 5 to 10 days, during the incubation period, counted from the deposition of the first porous intermediate layer. In one embodiment, the porous layer has been moistened with a culture medium.

[0038] Em uma concretização, para a preparação das camadas intermediárias, utiliza-se tecido de algodão embebido em meio de cultivo batata dextrose, assim fornecemos nutrientes, bem como a umidade necessária para o desenvolvimento do fungo. Em uma concretização a camada porosa é composta de algodão, conhecido vulgarmente como tecido de pano de prato. Outros tecidos podem ser utilizados, tais como nylon, mas devido à composição desse material os fungos podem degradar esse material perdendo assim a resistência auxiliar conferida pela presença da adição das camadas.[0038] In one embodiment, for the preparation of the intermediate layers, cotton fabric soaked in potato dextrose medium is used, thus providing nutrients as well as the necessary moisture for the development of the fungus. In one embodiment the porous layer is composed of cotton, commonly known as dishcloth fabric. Other fabrics can be used, such as nylon, but due to the composition of this material, fungi can degrade this material, thus losing the auxiliary resistance conferred by the presence of the addition of layers.

[0039] Em uma concretização, a secagem do micomaterial ocorre em uma estufa com circulação de ar durante 24h e em temperatura de 30°C a 50 °C.[0039] In one embodiment, the drying of the mycomaterial takes place in an oven with air circulation for 24 hours and at a temperature of 30°C to 50°C.

[0040] Em uma concretização, o micomaterial é seco a temperatura ambiente.[0040] In one embodiment, the mycomaterial is dried at room temperature.

[0041] Em uma concretização, o processo apresenta uma etapa adicional de aplicar uma camada polimérica plastificante ao micomaterial obtido ao final da etapa iii.[0041] In one embodiment, the process has an additional step of applying a plasticizing polymeric layer to the mycomaterial obtained at the end of step iii.

[0042] Em uma concretização, o plastificante é glicerol, PVA ou PLA.[0042] In one embodiment, the plasticizer is glycerol, PVA or PLA.

[0043] Em uma concretização, o micomaterial é lavado após tratamento com plastificantes.[0043] In one embodiment, the mycomaterial is washed after treatment with plasticizers.

[0044] Em uma concretização, o micomaterial é submerso em material polimérico por 24h a 48h.[0044] In one embodiment, the mycomaterial is submerged in polymeric material for 24h to 48h.

[0045] Em uma concretização, o micomaterial é submerso em uma solução de material polimérico com até cinco vezes a sua massa.[0045] In one embodiment, the mycomaterial is submerged in a solution of polymeric material with up to five times its mass.

[0046] Em uma concretização, é utilizada uma solução compreendendo 5% a 10% de polímero.[0046] In one embodiment, a solution comprising 5% to 10% polymer is used.

[0047] Em uma concretização, o processo apresenta uma etapa adicional de prensar o micomaterial a frio ou a quente ao final da etapa iii.[0047] In one embodiment, the process has an additional step of cold or hot pressing the mycomaterial at the end of step iii.

[0048] Em uma concretização, a camada intermediária é polimérica ou de algodão.[0048] In one embodiment, the intermediate layer is polymeric or cotton.

[0049] Em um segundo objeto, a presente invenção revela um micomaterial, obtido conforme definido no primeiro objeto.[0049] In a second object, the present invention discloses a mycomaterial, obtained as defined in the first object.

[0050] Em uma concretização, o micomaterial apresenta entre 20N a 30N de resistência máxima ao rasgamento e 3MPa a 7Mpa como tensões de ruptura.[0050] In one embodiment, the mycomaterial presents between 20N to 30N of maximum tear strength and 3MPa to 7Mpa as rupture stresses.

[0051] Em um terceiro objeto, a presente invenção revela o uso do dito micomaterial na área têxtil, automotiva ou esportiva, como substituto de materiais de origem fóssil, plásticos ou tecidos de origem animal.[0051] In a third object, the present invention reveals the use of said mycomaterial in the textile, automotive or sports area, as a substitute for materials of fossil origin, plastics or fabrics of animal origin.

[0052] Na presente invenção, entende-se por:[0052] In the present invention, it is understood by:

[0053] Macrofungos: como aqui utilizado, o termo "macrofungos" refere-se a todas as espécies de fungos que possuem estrutura reprodutora visível a olho nu.[0053] Macrofungi: As used herein, the term "macrofungi" refers to all species of fungi that have reproductive structure visible to the naked eye.

[0054] Micomaterial: como aqui utilizado, o termo "micomateriais" refere-se a materiais produzidos a partir de fungos, sendo composto, principalmente, por micélios.[0054] Mycomaterial: As used herein, the term "mycomaterials" refers to materials produced from fungi, being composed primarily of mycelia.

[0055] Em suma, a presente invenção resolve os problemas do estado da técnica por meio do desenvolvimento de uma alternativa mais sustentável frente aos couros animais e sintéticos de PVA e PU e de melhor atuação frente aos micomateriais já existentes. Ainda, a presente invenção permite o reaproveitamento de subprodutos agroindustriais como substrato, que são matérias-primas lignocelulósicas.[0055] In short, the present invention solves the problems of the state of the art through the development of a more sustainable alternative to animal and synthetic PVA and PU leathers and better performance against existing mycomaterials. Furthermore, the present invention allows the reuse of agro-industrial by-products as a substrate, which are lignocellulosic raw materials.

ExemplosExamples

[0056] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.[0056] The examples shown here are intended only to exemplify one of the numerous ways to carry out the invention, however without limiting its scope.

Manutenção das linhagens empregadasMaintenance of used strains

[0057] As linhagens fúngicas foram procedentes da Coleção de Macrofungos do Laboratório de Enzimas e Biomassas da Universidade de Caxias do Sul, incorporados no acervo da Micoteca da Universidade de Caxias do Sul (MIUCS)/Herbário da Universidade de Caxias do Sul (HUCS). Os macrofungos P. albidus 88F (PA) e L. velutinus 154L.21 (LV) foram coletados na Fazenda dos Novilhos/Família Osório, em São Francisco de Paula, RS, no Brasil.[0057] The fungal strains came from the Macrofungi Collection of the Laboratory of Enzymes and Biomass of the University of Caxias do Sul, incorporated into the collection of the Micoteca of the University of Caxias do Sul (MIUCS) / Herbarium of the University of Caxias do Sul (HUCS) . The macrofungi P. albidus 88F (PA) and L. velutinus 154L.21 (LV) were collected at Fazenda dos Novilhos/Família Osório, in São Francisco de Paula, RS, Brazil.

Meio de manutenção dos fungosFungi maintenance medium

[0058] Os fungos foram replicados em meio de manutenção contendo 20 g.L-1 de farelo de trigo, 20 g.L-1 de serragem, 15 g.L-1 de ágar e 2 g.L-1 de carbonato de cálcio em 100 mL de água destilada. Os meios foram dispostos em Erlenmeyers e esterilizados em autoclave durante 30 minutos com pressão de 1 atm e 120 °C. Após, os meios foram vertidos em placas de Petri, sendo que em cada placa foi colocado 20 mL de meio. O inóculo foi feito com um disco de aproximadamente 0,7 cm do fungo, que foi colocado no centro da placa. Até a utilização dos fungos, as placas foram mantidas em estufa da marca Oxylab® cerca de 28 °C, umidade de 70 a 80% e luminosidade controlada (BRUSCATO et al., 2019).[0058] The fungi were replicated in maintenance medium containing 20 g.L-1 of wheat bran, 20 g.L-1 of sawdust, 15 g.L-1 of agar and 2 g.L-1 of calcium carbonate in 100 mL of distilled water. The media were placed in Erlenmeyers and sterilized in an autoclave for 30 minutes at 1 atm pressure and 120 °C. Afterwards, the media were poured into Petri dishes, and 20 mL of media was placed in each dish. The inoculum was made with a disc of approximately 0.7 cm of the fungus, which was placed in the center of the plate. Until the fungi were used, the plates were kept in an Oxylab® oven at around 28 °C, humidity from 70 to 80% and controlled light (BRUSCATO et al., 2019).

Meio sólido para produção do micomaterialSolid medium for mycomaterial production

[0059] O substrato sólido é composto por 60 a 80 % (m/m) de serragem, 5 a 38 % (m/m) de farelo de trigo, 2 a 20 % (m/m) de borra de café e 1 % (m/m) de carbonato de cálcio (CaCO3), totalizando 400 gramas de substrato seco e 800 mL de água. Sobre o meio sólido foi disposta um tecido de algodão. O meio foi alocado dentro de embalagem de polietileno, em sequência, foi submetido a esterilização em autoclave durante 2 horas, a 1 atm e 120 °C (GAMBATO et al., 2016).[0059] The solid substrate is composed of 60 to 80% (m/m) of sawdust, 5 to 38% (m/m) of wheat bran, 2 to 20% (m/m) of coffee grounds and 1 % (m/m) of calcium carbonate (CaCO3), totaling 400 grams of dry substrate and 800 mL of water. A cotton cloth was placed over the solid medium. The medium was placed inside a polyethylene package, then subjected to sterilization in an autoclave for 2 hours at 1 atm and 120 °C (GAMBATO et al., 2016).

[0060] Com o pré-inóculo do fungo já crescido em cultivo submerso (meio de cultivo batata dextrose), foi feito o inóculo do substrato sólido. O meio inoculado foi colocado dentro da embalagem de polietileno e fechado com um tubo de PVC onde foi colocado para fechar o tubo uma camada de algodão e gaze para oxigenação durante o período de incubação.[0060] With the pre-inoculum of the fungus already grown in submerged cultivation (potato dextrose culture medium), the inoculum of the solid substrate was made. The inoculated medium was placed inside the polyethylene package and closed with a PVC tube where a layer of cotton and gauze was placed to close the tube for oxygenation during the incubation period.

[0061] A incubação do fungo durou de 5 a 45 dias a cerca de 28 °C e umidade de 70 a 80 %, sendo que após 10 a 15 dias foi colocada a segunda camada (tecido de algodão). A cada 7 dias, adicionou-se nova camada até atingir a espessura desejada. Após prosseguiu-se para a recuperação e conservação do material.[0061] The fungus incubation lasted from 5 to 45 days at about 28 °C and humidity of 70 to 80%, and after 10 to 15 days the second layer was placed (cotton fabric). Every 7 days, a new layer was added until reaching the desired thickness. Then proceeded to the recovery and conservation of the material.

Conservação do micomaterialMycomaterial conservation

[0062] O micomaterial foi limpo em água corrente para remoção de resíduos e seco em estufa com circulação de ar a 40 °C durante 24 horas. Em seguida, foi feita a conservação do material, utilizando plastificante, onde o micomaterial foi submerso no glicerol durante 48 horas. O glicerol que não foi absorvido pelo material, foi reutilizado para conservação de materiais seguintes.[0062] The mycomaterial was cleaned in running water to remove residues and dried in an oven with air circulation at 40 °C for 24 hours. Then, the material was preserved using a plasticizer, where the mycomaterial was submerged in glycerol for 48 hours. The glycerol that was not absorbed by the material was reused for the conservation of subsequent materials.

[0063] Após 48 horas de imersão em plastificante, a lavagem do material foi feita submergindo-o em uma solução contendo 500 mL de água e 5 mL de detergente neutro, sendo feito o enxague final em água corrente para que fosse retirado todo o detergente. O micomaterial seguiu para secagem em estufa com circulação de ar a 40 °C, durante 24 a 48 horas (BAYER; McINTYRE, 2017)[0063] After 48 hours of immersion in plasticizer, the material was washed by submerging it in a solution containing 500 mL of water and 5 mL of neutral detergent, with the final rinse being carried out in running water to remove all the detergent . The mycomaterial was dried in an oven with air circulation at 40 °C for 24 to 48 hours (BAYER; McINTYRE, 2017)

Pós-processamento do micomaterialPost-processing of the mycomaterial

[0064] A camada polimérica de PLA ou de PVA foi disposta sobre o micomaterial e espalhada de forma homogênea. A solução de PLA foi feita a 10 % (m/v) com solvente clorofórmio sob agitação de 40 minutos a 2 horas em temperatura ambiente (PAVEZI et al., 2020). A solução de PVA foi feita a 10 % (m/v) com água como solvente, a 75 °C sob agitação por 1 hora, após foi adicionado ácido oxálico (C2H2O4) a 2 % (m/v) como agente de reticulação. A mistura foi feita sob agitação durante 5 minutos em banho maria de 70 a 80 °C. O micomaterial com a camada polimérica foi seco a cerca de 25 °C durante 72 horas. Para finalizar o micomaterial foi feita a moldagem por compressão a 70 °C, pelo período de 5 minutos sem aplicar pressão.[0064] The polymeric layer of PLA or PVA was arranged on the mycomaterial and spread homogeneously. The PLA solution was made at 10% (w/v) with chloroform solvent under stirring from 40 minutes to 2 hours at room temperature (PAVEZI et al., 2020). The PVA solution was made at 10% (w/v) with water as solvent, at 75°C under stirring for 1 hour, after which 2% (w/v) oxalic acid (C2H2O4) was added as a crosslinking agent. The mixture was stirred for 5 minutes in a water bath at 70 to 80 °C. The mycomaterial with the polymeric layer was dried at about 25°C for 72 hours. To finish the mycomaterial, compression molding was performed at 70 °C, for a period of 5 minutes without applying pressure.

CARACTERIZAÇÃO DO MICOMATERIALCHARACTERIZATION OF MYCOMMATERIAL

[0065] A caracterização do micomaterial foi feita nos materiais com pós-processamento e sem, avaliando a eficiência do material. Também foram realizados testes com couro bovino e caprino para fins de comparação.[0065] The characterization of the mycomaterial was made in the materials with post-processing and without, evaluating the efficiency of the material. Tests were also carried out with bovine and goat leather for comparison purposes.

[0066] A caracterização das propriedades mecânicas dos micomateriais foi realizada por tensão sob tração (resistência à tração na força máxima), conforme a norma ASTM D 412 (2016), e de resistência ao rasgamento, conforme a norma ASTM D 624 (2020).[0066] The characterization of the mechanical properties of the mycomaterials was carried out by tension under tension (tensile strength at maximum force), according to ASTM D 412 (2016), and tear resistance, according to ASTM D 624 (2020) .

[0067] Resumidamente, a resistência à tração foi analisada comparando o couro de origem bovino, couro de origem caprina, micomaterial sem a camada polimérica e o micomaterial com a camada polimérica.[0067] Briefly, the tensile strength was analyzed comparing the leather of bovine origin, leather of goat origin, mycomaterial without the polymeric layer and the mycomaterial with the polymeric layer.

[0068] O micomaterial com a camada polimérica apresentou resistência a tração semelhante ao couro de origem caprina, apresentando a resistência a tração na força máxima de 3,85 ± 1,72 Mpa, enquanto o couro de origem caprina apresentou a resistência a tração na força máxima de 5,02 ± 1,09 MPa. A camada polimérica sobre o micomaterial melhora a resistência a tração na força máxima. O micomaterial sem a camada polimérica apresentou a resistência a tração na força máxima de 3,19 ± 0,78 MPa. O couro de origem bovina tem a maior resistência a tração na força máxima, 16,66 ± 1,18 MPa, para o micomaterial atingir valores maiores da resistência a tração na força máxima pode ser adicionada mais camadas, tornando-o mais semelhante ao couro de origem bovina e resistência superior ao couro de origem bovina.[0068] The mycomaterial with the polymeric layer showed tensile strength similar to goat leather, presenting tensile strength at maximum force of 3.85 ± 1.72 Mpa, while goat leather presented tensile strength at maximum force of 5.02 ± 1.09 MPa. The polymeric layer over the mycomaterial improves tensile strength at maximum strength. The mycomaterial without the polymeric layer showed tensile strength at maximum strength of 3.19 ± 0.78 MPa. Leather of bovine origin has the highest tensile strength at maximum strength, 16.66 ± 1.18 MPa, for the mycomaterial to reach higher values of tensile strength at maximum strength, more layers can be added, making it more similar to leather of bovine origin and superior resistance to the leather of bovine origin.

[0069] Haneef e colaboradores (2017) realizaram testes de tração para o material produzido a partir dos fungos Ganoderma lucidum e Pleurotus ostreatus, variando o substrato para crescimento, para o primeiro fungo, a resistência a tração média foi de 0,95 MPa e para o segundo fungo foi de 0,9 MPa. Porém no trabalho de Haneef, não foram utilizadas camadas intermediárias e nem camada polimérica, sendo que essas duas camadas aumentam a resistência do material.[0069] Haneef and collaborators (2017) performed tensile tests for the material produced from the fungi Ganoderma lucidum and Pleurotus ostreatus, varying the substrate for growth, for the first fungus, the average tensile strength was 0.95 MPa and for the second fungus it was 0.9 MPa. However, in Haneef's work, neither intermediate layers nor polymeric layers were used, since these two layers increase the strength of the material.

[0070] Jones e colaboradores (2020), em seu trabalho relatam que o material produzido pela empresa Ecovative Desing, denominado Mylo, tem uma resistência a tração média de 0,2 MPa sem o pós-processamento, o micomaterial sem a camada polimérica apresenta a resistência a tração na força máxima, aproximadamente, 15 vezes maior que o material produzido pela Ecovative. Jones e colaboradores (2020) também relataram a resistência a tração do material Reishi e Mylea, fabricados pela Mykoworks, sendo o primeiro apresentou uma resistência à tração média de 9,05 MPa e o segundo de aproximadamente 14 MPa, sendo que esses materiais apresentam uma camada polimérica de PLA. O micomaterial com a camada polimérica apresentou a resistência a tração na força máxima de aproximadamente três vezes menor que o material Mylea, porém o material da Mykoworks possui no mínimo 2 camadas intermediárias, enquanto o micomaterial com camada polimérica tinha apenas uma camada. No trabalho de Jones e colaboradores (2020) foi relatado a resistência a tração do couro bovino de 16,66 MPa e do couro caprino de 5,19 MPa, valores semelhantes aos couros fornecidos para os testes realizados neste trabalho.[0070] Jones and collaborators (2020), in their work report that the material produced by the company Ecovative Design, called Mylo, has an average tensile strength of 0.2 MPa without post-processing, the mycomaterial without the polymeric layer presents the tensile strength at maximum force, approximately 15 times greater than the material produced by Ecovative. Jones et al. (2020) also reported the tensile strength of Reishi and Mylea material, manufactured by Mykoworks, with the first having an average tensile strength of 9.05 MPa and the second of approximately 14 MPa, and these materials have an average tensile strength of 9.05 MPa. polymer layer of PLA. The mycomaterial with the polymeric layer presented the tensile strength at maximum force of approximately three times lower than the Mylea material, but the Mykoworks material has at least 2 intermediate layers, while the mycomaterial with polymeric layer had only one layer. In the work by Jones et al. (2020), the tensile strength of bovine leather of 16.66 MPa and of goat leather of 5.19 MPa was reported, values similar to the leathers provided for the tests carried out in this work.

[0071] A figura 1 apresenta a resistência ao rasgamento para o couro de origem bovino, couro de origem caprina, micomaterial sem a camada polimérica e o micomaterial com a camada polimérica.[0071] Figure 1 shows the tear strength for leather of bovine origin, leather of goat origin, mycomaterial without the polymeric layer and the mycomaterial with the polymeric layer.

[0072] O micomaterial com camada polimérica apresentou a resistência máxima ao rasgamento de 23,75 ± 5,54 N, valor aproximadamente três vezes menor que o couro de origem caprino, que resultou em 62,55 ± 4,74 N de resistência máxima ao rasgamento, e cinco vezes menor que o couro de origem bovino, que teve a resistência máxima ao rasgamento de 123,63 ± 2,09 N. O micomaterial com camada polimérica apresentou resistência máxima ao rasgamento de, aproximadamente, duas vezes maior do que o micomaterial sem, sendo que o micomaterial sem a camada polimérica teve a resistência máxima ao rasgamento de 13,37 ± 5,3 N.[0072] The mycomaterial with polymeric layer presented the maximum tear strength of 23.75 ± 5.54 N, a value approximately three times lower than the goat leather, which resulted in 62.55 ± 4.74 N of maximum strength to tearing, and five times lower than leather of bovine origin, which had a maximum tear strength of 123.63 ± 2.09 N. The mycomaterial with polymeric layer showed a maximum tear strength of approximately two times greater than the mycomaterial without, and the mycomaterial without the polymeric layer had a maximum tear strength of 13.37 ± 5.3 N.

[0073] A avaliação da microestrutura do micomaterial foi realizada utilizando o microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo (MEV-FEG) da marca TESCAN, modelo MIRA3.[0073] The evaluation of the microstructure of the mycomaterial was performed using the field emission scanning electron microscope (SEM-FEG) from TESCAN, model MIRA3.

[0074] As características térmicas são avaliadas por termogravimétria (TG) em um equipamento Shimadzu modelo TGA-50, com aquecimento de 10 °C.min, em um intervalo de temperatura de 28 °C a 810 °C, em atmosfera de N2. A massa para cada amostra é de aproximadamente 10 mg.[0074] The thermal characteristics are evaluated by thermogravimetry (TG) in a Shimadzu equipment model TGA-50, with heating of 10 °C.min, in a temperature range from 28 °C to 810 °C, in N2 atmosphere. The mass for each sample is approximately 10 mg.

[0075] Para identificar a composição do micomaterial formado, a análise de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) em um equipamento da marca Nicolet, modelo IS10, Termo Scientific foi realizada.[0075] To identify the composition of the mycomaterial formed, the analysis of infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR) in a Nicolet equipment, model IS10, Termo Scientific was performed.

[0076] A análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) é realizada para verificar a viscoelasticidade do micomaterial..[0076] Dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA) is performed to verify the viscoelasticity of the mycomaterial.

[0077] A hidrofobicidade do micomaterial é avaliada medindo-se o ângulo de contato (CA) da água no micomaterial com o auxílio de um goniômetro MobileDrop GH11 (KRÜSS) durante determinado tempo após o depósito de uma gota de água destilada. A forma da gota é analisada usando o software DSA2 (KRÜSS).[0077] The hydrophobicity of the mycomaterial is evaluated by measuring the contact angle (CA) of the water in the mycomaterial with the aid of a MobileDrop GH11 (KRÜSS) goniometer during a certain time after the deposit of a drop of distilled water. The drop shape is analyzed using the DSA2 software (KRÜSS).

[0078] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes e alternativas, abrangidas pelo escopo das reivindicações a seguir.[0078] Those skilled in the art will value the knowledge presented herein and may reproduce the invention in the modalities presented and in other variants and alternatives, covered by the scope of the claims below.

Claims (10)

Processo de produção de micomateriais caracterizado por compreender as seguintes etapas:

• i - Preparar um pré-inóculo de um macrofungo, compreendendo pelo menos uma fonte de carbono, uma fonte de nitrogênio e um ou mais sais minerais;
• ii - Preparar um inóculo sólido, com período de incubação de 15 a 60 dias, com os macrofungos pré-inoculados na etapa i, em que é depositada uma camada porosa sobre ou sob o inóculo após 5 a 10 dias de incubação;
• iii - Recuperação e secagem do micomaterial obtido após o período de incubação da etapa ii.

Production process of mycomaterials characterized by comprising the following steps:

• i - Prepare a pre-inoculum of a macrofungus, comprising at least one carbon source, one nitrogen source and one or more mineral salts;
• ii - Prepare a solid inoculum, with an incubation period of 15 to 60 days, with the macrofungi pre-inoculated in step i, in which a porous layer is deposited on or under the inoculum after 5 to 10 days of incubation;
• iii - Recovery and drying of the mycomaterial obtained after the incubation period of step ii.

Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo macrofungo ser do filo Basidiomycota ou Ascomycota.Process according to claim 1, characterized in that the macrofungus belongs to the phylum Basidiomycota or Ascomycota. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo pré-inóculo ser líquido e apresentar período de incubação de 2 a 10 dias.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the pre-inoculum is liquid and has an incubation period of 2 to 10 days. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por apresentar uma etapa adicional de aplicar uma camada polimérica plastificante ao micomaterial obtido ao final da etapa iii.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that it has an additional step of applying a plasticizing polymeric layer to the mycomaterial obtained at the end of step iii. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por apresentar uma etapa adicional de prensar o micomaterial a frio ou a quente ao final da etapa iii.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that it has an additional step of cold or hot pressing the mycomaterial at the end of step iii. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela camada intermediária porosa ser polimérica ou de algodão.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the porous intermediate layer is polymeric or made of cotton. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela etapa ii compreender a deposição de camadas intermediárias porosas adicionais sobre ou sob o inóculo a cada 5 a 10 dias, durante o período de incubação, contados a partir da deposição da primeira camada intermediária porosa.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that step ii comprises the deposition of additional porous intermediate layers on or under the inoculum every 5 to 10 days, during the incubation period, counted from the deposition of the first intermediate layer. porous. Micomaterial caracterizado por ter sido obtido por um processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações anterioresMycomaterial characterized in that it has been obtained by a process as defined in any one of the preceding claims Micomaterial, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por apresentar entre 20N a 30N de resistência máxima ao rasgamento e 3MPa a 7Mpa como tensões de ruptura.Mycomaterial, according to claim 8, characterized in that it has between 20N to 30N of maximum tear strength and 3MPa to 7Mpa as rupture stresses. Uso de um micomaterial, conforme definido na reivindicação 8 ou 9, caracterizado por ser na área têxtil, automotiva ou esportiva, como substituto de materiais de origem fóssil, plásticos ou tecidos de origem animal.Use of a mycomaterial, as defined in claim 8 or 9, characterized by being in the textile, automotive or sports area, as a substitute for materials of fossil origin, plastics or fabrics of animal origin.

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