Produzione e test del comportamento all'umidità e delle proprietà termiche della paglia di colza e dei biocompositi di micelio Ganoderma resinaceum

Summary

Qui presentiamo una metodologia ottimizzata per la produzione di compositi a base di micelio (MBC) da prodotti petrolchimici e materiali inquinanti per applicazioni di isolamento termico. Per diventare a zero emissioni di carbonio e sostenibili, i materiali biobased e compostabili come il bio-composito di micelio potrebbero essere la soluzione. Per determinare se soddisfano gli standard di costruzione, sono stati condotti diversi esperimenti.

Abstract

Questa ricerca mirava a soddisfare la crescente domanda di materiali da costruzione sostenibili sviluppando biocompositi di micelio come isolanti innovativi a base biologica. Utilizzando sottoprodotti residui lignocellulosici dell'agricoltura locale legati al micelio, offrono una promettente alternativa circolare ai materiali a base fossile. Questo manoscritto è una visione condensata del progetto Mythic, focalizzato sull'ottimizzazione delle tecniche di crescita e delle proprietà dei materiali per garantire la fattibilità tecnica.

Nella fase di ottimizzazione della crescita, un nuovo metodo di inoculazione che utilizza cellulosa rigenerata, invece di inoculanti a base di chicchi di grano, ha migliorato significativamente la velocità di crescita e la colonizzazione del substrato, riducendo i tempi di incubazione e allineandosi alle esigenze di produzione industriale.

L'ottimizzazione delle proprietà dei materiali si è concentrata sulle proprietà termiche, sulla resistenza al fuoco e sul comportamento all'umidità, attributi chiave per i materiali isolanti. I biocompositi di micelio hanno raggiunto valori di conducibilità termica di 0,034-0,039 W/m·K, paragonabili agli isolanti convenzionali. Le proprietà di comportamento all'umidità sono considerate sufficienti per il suo utilizzo come isolante. Le proprietà idrofobiche sono state migliorate attraverso un rivestimento, migliorando la durata in condizioni di umidità. Queste innovazioni assicurano che i biocompositi di micelio soddisfino i parametri di riferimento del settore per varie applicazioni.

Introduction

Nel 2022, l'industria delle costruzioni è stata responsabile del 21% delle emissioni globali di gas serra e ha generato il 38,4% del totale dei rifiuti nell'Unione Europea ^1,2. Una parte significativa di questo impatto deriva dalla produzione e dallo smaltimento di materiali isolanti convenzionali come il polistirene espanso (EPS) e le schiume di poliisocianurato (PIR). Questi materiali sono a base petrolchimica, ad alta intensità energetica per la produzione e presentano rischi ambientali a lungo termine a causa della scarsa biodegradabilità e dell'elevato contenuto di carbonio ^3,4.

Per affrontare queste sfide, il presente studio presenta una metodologia ottimizzata per la produzione di compositi a base di micelio (MBC) per applicazioni di isolamento termico. L'obiettivo principale di questo metodo è quello di stabilire un approccio riproducibile su scala di laboratorio che possa essere scalato a contesti industriali, utilizzando Ganoderma resinaceum (GR) coltivato su paglia di colza (RS). Questa tecnica è progettata per generare un materiale isolante completamente a base biologica, a zero emissioni di carbonio, con proprietà termiche e di regolazione dell'umidità competitive.

Gli MBC offrono vantaggi convincenti rispetto all'isolamento convenzionale. Sono prodotti da rifiuti agricoli, richiedono un apporto energetico minimo, fungono da pozzo di assorbimento del carbonio durante la loro vita e si decompongono naturalmente nella fase di fine vita, rendendoli un forte candidato per i sistemi di costruzione circolare ^5,6. Rispetto ad altre alternative biobased come la cellulosa o la canapa, gli MBC combinano in modo unico una bassa conducibilità termica con la coesione strutturale e la regolazione idrofobica, che possono essere ottenute tramite il controllo della crescita e le tecniche di post-elaborazione ^7,8.

La letteratura più ampia supporta sempre più l'importanza degli MBC. Recensioni e studi empirici evidenziano la loro idoneità per l'isolamento termico e acustico, la loro adattabilità a diversi accoppiamenti substrato-fungo e il loro potenziale per la produzione modulare o in situ su scala architettonica ^6,9,10. Ad esempio, gli MBC GR-RS testati in condizioni controllate hanno dimostrato una conducibilità termica di circa 0,045 W/m·K, una capacità termica specifica di 1800 J/kg· K, e una resistenza alla compressione fino a 0,5 MPa, che indica livelli di prestazione adatti per pannelli isolanti non portanti in pareti e tetti ^6,7,8. Inoltre, sono emersi approcci biomimetici, che inquadrano le MBC come materiali di design reattivo nella ricerca architettonica¹¹. Tuttavia, garantire l'uniformità meccanica e la durabilità su tutte le scale rimane un'area di ricerca attiva¹².

MNEXT ha lanciato il progetto Mythic - Materiali di micelio (Mytherials) per l'isolamento termico nelle costruzioni. Questa iniziativa amplia i risultati precedenti secondo cui GR e RS costituiscono una combinazione promettente per lo sviluppo di MBC, concentrandosi sul perfezionamento delle condizioni di crescita, sui test dei materiali secondo gli standard ISO pertinenti per l'applicazione dell'isolamento e sulla valutazione dei parametri economici e di accettazione da parte degli utenti per il futuro upscaling.

Questa tecnica è particolarmente rilevante per ricercatori, architetti e produttori che esplorano materiali da costruzione a basso impatto con un ciclo di vita circolare. Il metodo si concentra sulle applicazioni di isolamento in pareti, tetti e pavimenti, dove la bassa densità, la regolazione termica e il comportamento all'umidità sono fondamentali. I fattori contestuali chiave includono la disponibilità locale di substrati e specie fungine, la scalabilità del processo di inoculazione e crescita e il rispetto degli standard di prestazione degli edifici. La metodologia include la valutazione della conducibilità termica, della capacità termica specifica, della risposta all'umidità e dell'idrorepellenza, consentendo agli utenti di valutarne l'applicabilità in base alle condizioni ambientali e ai requisiti normativi.

Questo manoscritto presenta i risultati di quel lavoro: un metodo su scala di laboratorio ma scalabile per la produzione di MBC GR-RS, inclusi parametri di crescita ottimizzati e protocolli di test sui materiali. Sebbene il GR-RS sia l'obiettivo, il protocollo è adattabile ad altre specie fungine e substrati, rendendolo rilevante per varie aree geografiche e disponibilità di materie prime. Sebbene il metodo sia efficace su scala di laboratorio o pilota, potrebbero essere necessari ulteriori adattamenti per l'attuazione su larga scala al fine di garantire coerenza ed efficienza in termini di costi.

Protocol

I materiali, le attrezzature, le macchine e il software associato utilizzati in questo articolo sono elencati nella Tabella dei materiali. Il protocollo è diviso in due sezioni principali, la produzione MBC e il test dei materiali.

1. Produzione MBC

1. Preparazione della deposizione delle uova
   1. Sciogliere 20 g di brodo di estratto di malto in polvere in 1 litro di acqua demineralizzata (o 2 g per 100 ml di brodo) in un pallone di Erlenmeyer da 1 litro. Mescolare il contenuto nel matraccio di Erlenmeyer con un agitatore riscaldato a 150 °C.
   2. Coprire il pallone con un tappo permeabile, come una garza di cotone in un tappo di alluminio, e sterilizzare in autoclave la miscela a 121 °C per 25 minuti. Il brodo estratto di malto (MEB) è pronto per l'uso.
      NOTA: Per ogni passaggio con un'autoclave, controllare il livello dell'acqua all'interno dell'autoclave e lo scarico, assicurandosi che il livello dell'acqua sia compreso tra il livello minimo e quello massimo. L'acqua aggiunta all'autoclave (o l'acqua che entra nell'autoclave) deve essere demineralizzata per garantire un funzionamento ottimale, poiché i minerali possono causare problemi con il funzionamento della macchina. Tutti gli articoli autoclavabili sono contrassegnati con nastro indicatore per autoclave, che sviluppa strisce nere dopo la sterilizzazione, confermando che il processo di sterilizzazione in autoclave è andato a buon fine. Lasciare sempre raffreddare il contenuto a temperatura ambiente (RT) prima di iniziare il passaggio successivo.
   3. Aggiungere la cellulosa in una sacca autoclavabile 1:1,32 per grammo di cellulosa di acqua demineralizzata.
   4. Massaggiare manualmente i sacchetti per 2 minuti per garantire una distribuzione uniforme dell'acqua all'interno della cellulosa.
   5. Etichettare i sacchetti (inoculo - tipo fungino - data - peso - iniziali ricercatore) e attaccare il nastro adesivo per autoclave sul sacchetto.
   6. Autoclavare le sacche a 121 °C per 25 min, contenenti cellulosa mescolata con acqua.
   7. Una volta terminato il ciclo dell'autoclave, posizionare i sacchetti di cellulosa nella cappa a flusso d'aria laminare (LAF) fino a quando non si sono raffreddati.
      NOTA: Quando si opera nelle LAF, è fondamentale mantenere una rigorosa sterilità. Le procedure eseguite in questo ambiente sono altamente sensibili e una manipolazione impropria può aumentare significativamente i tassi di contaminazione. Si consiglia di pulire l'armadio LAF e tutti gli oggetti da inserire al suo interno strofinandoli prima con una soluzione medicarine (1 compressa per 10 L di acqua), quindi strofinandoli con etanolo al 70%, sia prima che dopo la procedura.
   8. Utilizzare un anello di inoculazione sterile o una spatola sterile per tagliare una piastra di Petri di GR di 100 mm di diametro completamente colonizzata in quattro sezioni uguali.
      NOTA: La piastra GR viene acquistata come spawn madre. La progenie madre può essere replicata in laboratorio da un tecnico di laboratorio biologico; Tuttavia, il processo non rientra nell'ambito di questo manoscritto.
   9. Sterilizzare la tazza del frullatore da laboratorio sterilizzandola in autoclave a 121 °C per 25 minuti, prima di metterla nel LAF, pulire l'esterno con una soluzione medicarine e etanolo al 70%.
   10. Trasferire due sezioni nella tazza del frullatore da laboratorio sterile e aggiungere 50 ml di MEB (preparato in 1.1.2).
   11. Posizionare la tazza sul rotatore e far funzionare a bassa velocità per 30 s, assicurandosi che l'intera piastra di Petri sia stata adeguatamente rifilata ispezionando visivamente la miscela.
   12. Versare la miscela di brodo inoculata nella busta con la miscela di cellulosa + acqua autoclavata e massaggiare manualmente il contenuto per 2 minuti.
   13. Trasferire la sacca nella camera climatica per 5 giorni a 30 °C e 80% di umidità relativa (RH).
   14. Agitare e massaggiare delicatamente il sacchetto per 2 minuti dopo 3 giorni. Rimettilo nell'incubatrice. La deposizione delle uova è pronta dopo 5 ± 1 giorni di crescita.
2. Preparazione del substrato
   1. Metti una ciotola o un secchio vuoto sulla bilancia e tara. Quindi trasferire il substrato nel secchio e registrare il peso del substrato.
      NOTA: Si raccomanda di non utilizzare più di 160 g per busta (530 mm x 370 mm) per garantire un'adeguata sterilizzazione del contenuto della busta. L'utilizzo di quantità maggiori potrebbe richiedere tempi di sterilizzazione più lunghi a causa della lenta penetrazione del calore in grandi volumi (o di un rapporto volume/superficie maggiore).
   2. Pesare l'acqua da aggiungere secondo il rapporto 1,65:1 RS substrato: acqua demineralizzata e mescolare accuratamente con le mani o, per quantità maggiori, con una betoniera.
   3. Versare la miscela in sacchetti autoclavabili.
   4. Chiudere i sacchetti con un sigillante o del nastro adesivo.
   5. Etichettare il/i sacchetto/i (tipo di substrato - data - peso - iniziali) e incollare il nastro adesivo per autoclave.
   6. Mettere i sacchi nell'autoclave e avviare il ciclo a 121 °C per 25 min.
3. Inoculazione del substrato
   1. Estrarre i sacchetti dall'autoclave e riporli nell'armadio LAF.
   2. Frullare la cellulosa inoculata con un frullatore a immersione da cucina alla minima intensità (pulito con soluzione medicarina ed etanolo) per 30 s per garantire particelle di dimensioni omogenee.
   3. Pesare le uova: 10% del peso totale del substrato + acqua (peso umido) con una bilancia e versarla all'interno del sacchetto.
      NOTA: La deposizione delle uova del 10% può variare a seconda delle condizioni di sterilità. In condizioni di laboratorio, il 10% è stato determinato come il miglior compromesso tra la quantità di uova e la contaminazione. In condizioni di aumento di scala, maggiore è la quantità di uova, minori sono i livelli di sterilità/pulizia necessari per una crescita adeguata.
   4. Sigillare il sacchetto con un sigillante o del nastro adesivo e agitare/massaggiare delicatamente per 2 minuti per garantire una distribuzione uniforme.
   5. Etichettare nuovamente i sacchetti (tipo di substrato - tipo di fungo - data - peso del substrato - peso di deposizione delle uova - iniziali).
4. Modanatura
   NOTA: Questo passaggio può essere eseguito immediatamente dopo l'inoculazione del substrato o entro cinque giorni. In questo protocollo, viene eseguito immediatamente per accelerare il processo complessivo. Sebbene le tempistiche non influiscano sul risultato finale, dopo 5 giorni il materiale diventa difficile da modellare, poiché tende a legarsi strettamente tra loro.
   1. Pulire lo stampo per modellare l'MBC prima con la soluzione medicarine e poi con etanolo al 70% prima di posizionarlo sotto l'armadio LAF.
      NOTA: Gli stampi utilizzati in questo studio sono quadrati 200 mm x 200 mm x 50 mm, in conformità con le dimensioni specificate nelle norme ISO per le prove previste.
   2. Tarare lo stampo sulla bilancia e riempirlo con il substrato inoculato. Assicurarsi di distribuire uniformemente il materiale sullo stampo, lasciandolo completamente piatto.
   3. Registrare il peso per garantire la stessa densità di produzione per il resto degli stampi, se applicabile.
   4. Tagliare un foglio perforato per coprire la superficie superiore degli stampi e pulirlo con una soluzione di medicarina ed etanolo al 70%.
   5. Coprire lo stampo con un foglio perforato e fissarlo con del nastro adesivo.
   6. Etichettare lo stampo (tipo di substrato - tipo di fungo - data - peso - iniziali).
   7. Porre gli stampi riempiti in camera climatica a 25 °C e 80% di umidità relativa per 7 ± 1 giorni.
   8. Dopo 3 giorni di crescita, prelevare i campioni dallo stampo nel LAF, capovolgerli delicatamente di 180° (capovolti) e coprire nuovamente gli stampi con la pellicola perforata.
5. Disattivazione e asciugatura
   1. Ispezionare visivamente la crescita dei campioni osservando la colonizzazione uniforme del micelio e il grado di bianco.
   2. Dopo una crescita sufficiente, comunemente 7 ± 1 giorni, sformare il campione e la crescita deattiva e asciugarlo mettendolo in forno a 65 °C per 24 ore e posizionare la carta da forno sotto per assorbire l'umidità ed evitare che si attacchi alla superficie del forno.
      NOTA: Se si asciuga un pannello più grande, posizionare un peso sopra per evitare deformazioni (con la carta da forno in mezzo). Considera che per pannelli spessi, richiederà più di 24 h di essiccazione. Per verificare se il campione è completamente asciutto, monitorarne il peso durante l'essiccazione in forno. Il campione può essere considerato secco quando la variazione di peso è inferiore allo 0,1% in un periodo di 24 ore.
   3. Posizionare le etichette del sacchetto vicino ai campioni nel forno o incollare il nastro adesivo sul campione.
   4. Pesare il campione al termine del processo di essiccazione ed etichettarlo (tipo di substrato - tipo di fungo - data - peso - sigla).
6. Post-produzione
   1. Aggiungere un rivestimento idrofobico applicando uniformemente 10 ml con uno spray a bassa pressione e lasciare asciugare per 24 ore in un ambiente ventilato.
   2. Immergere il campione in 50 mL di rivestimento per applicare un secondo strato e lasciare asciugare per altre 24 ore in uno spazio ventilato.
   3. Pesare il campione utilizzando una bilancia e aggiungere il tipo di rivestimento e il peso finale all'etichetta.

2. Test sui materiali

NOTA: I file supplementari, comprese le schermate dettagliate, sono forniti per l'utilizzo del software sia per le proprietà termiche (File supplementare 1) che per le misurazioni della resistenza alla compressione (File supplementare 2). I campioni per il test sono tutti condizionati a una temperatura ambiente costante (23 ± 5) °C e 50 ± 20% di umidità relativa per 48 ore prima del test.

1. Misurazione della conducibilità termica
   NOTA: In questa ricerca, la conducibilità termica e la capacità termica specifica sono state misurate utilizzando un misuratore di flusso di calore (HFM) basato sullo standard NEN-EN ISO 8301, che è specificamente destinato a determinare le proprietà termiche dei materiali isolanti¹³.
   1. Avviare il software HFM e fare clic con il pulsante sinistro del mouse sulla scheda Autocalibrazione .
   2. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul pulsante di calibrazione HFT .
   3. Inserire i dati di base e configurare i set point nella tabella. Impostare la temperatura della piastra superiore a 17,5 °C e la temperatura della piastra inferiore a 2,5 °C, ottenendo una temperatura media di 10 °C.
   4. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Descrizione di riferimento . Pesare e misurare lo standard di calibrazione Netzsch EPS 200 mm e inserirlo nel software.
   5. Posizionare il pezzo EPS nell'HFM, chiudere lo sportello e fare clic con il pulsante sinistro del mouse per selezionare il setpoint di carico a 2,1 kPa, quindi fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul pulsante Start .
      NOTA: Una volta raggiunta la stabilità, la calibrazione e il test si fermeranno automaticamente.
   6. Nel software HFM, fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul pulsante Wizards , quindi fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Test di conducibilità termica.
   7. Inserire i dati di base e la descrizione del campione. Impostare gli stessi valori di 2.1.3 nella tabella dei setpoint. Utilizzare lo spessimetro integrato per misurare lo spessore del campione.
      NOTA: Quando si inseriscono i dati di base, assicurarsi di modificare l'ID del campione, il nome del file e la destinazione per campione
   8. Posizionare il campione MBC nell'HFM e chiudere lo sportello, assicurandosi di mantenere il campione centrato.
   9. Selezionare la calibrazione precedentemente eseguita e fare clic con il pulsante sinistro del mouse per spuntare il setpoint di carico a 2,1 kPa, quindi fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul pulsante Start .
2. Misurazione della capacità termica specifica
   1. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul pulsante Autocalibrazione .
   2. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul pulsante Correzione pila vuota .
   3. Inserire i dati di base, impostare la temperatura a tre livelli mostrata nella Tabella 1 e guidare la piastra a uno spessore di 0.25 cm. Quindi premere Start.
   4. Una volta terminata la calibrazione della pila vuota, fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul pulsante Wizards e quindi fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Specific Heat Test.
   5. Posizionare il campione MBC all'interno dell'HFM e chiudere lo sportello.
   6. Inserire i dati di base e la descrizione del campione. Utilizzare lo spessimetro integrato per misurare lo spessore del campione.
   7. Impostare gli stessi valori di 2.2.3 nella tabella dei set point e selezionare la calibrazione della pila vuota eseguita in precedenza. Fare clic con il pulsante sinistro del mouse per selezionare il setpoint di carico a 2,1 kPa, quindi fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul pulsante Start .
   8. Per accedere ai dati per campione, fare clic con il pulsante sinistro del mouse sul pulsante Report .
3. Assorbimento/desorbimento dell'umidità
   NOTA: La norma ISO 23327:2021 è rilevante per i materiali isolanti¹⁴.
   1. Preparare una scatola dell'acqua riempita per un quarto d'acqua, come mostrato nella Figura 1. Posizionare tre strisce di nastro di plastica per tenere il campione in posizione, assicurandosi che rimanga sospeso e non entri in contatto con l'acqua. La configurazione è simile alla Figura 1.
   2. Precondizionare la scatola di plastica in una stanza a una temperatura di 23 ± 5 °C e attendere 24 ore prima di iniziare gli esperimenti.
   3. Dopo 24 ore, posizionare il campione sopra il nastro di plastica.
   4. A intervalli di 0 ore (prima dell'esperimento), 0,5 ore, 1 ora, 2 ore, 4 ore, 8 ore, 24 ore e 48 ore estrarre il campione MBC dalla scatola, pesarlo su una bilancia e misurarne le dimensioni secondo la Figura 2. Una volta pesata, riponete all'interno della scatola e chiudete il coperchio.
      NOTA: Essere il più veloci possibile nella fase di pesatura e misurazione per evitare di perdere umidità.
   5. Dopo 48 ore, estrarre il campione dalla scatola e collocarlo in una camera climatica a 25 °C e 40% di umidità relativa.
   6. Agli stessi intervalli del punto 2.3.5, pesare il campione per determinare la perdita di peso.
   7. Dopo 48 ore l'esperimento è terminato e vengono prodotte le curve: assorbimento/desorbimento in peso (kg), in funzione del tempo (h) e stabilità dimensionale (%) in funzione del tempo (h).
   8. Calcola la variazione di massa (%) tramite:
      
      M0 è la massa iniziale del campione
      Mf è la massa finale dopo il test di assorbimento
   9. Calcola la media di ogni dimensione: lunghezza (), base () e spessore () ad ogni intervallo.
      Per ogni dimensione:
      
      
      
      n è il numero di misurazioni
      l_i, b_i, t_i = valori misurati individuali
   10. Calcolare la variazione dimensionale (%) ad ogni intervallo utilizzando la formula.
       
       è l, b o t.
   11. Calcolare il volume iniziale (cm³) e ad ogni intervallo.
       
       
   12. Calcolare la variazione dimensionale volumetrica (V%) ad ogni intervallo.
       
4. Resistenza alla compressione (comportamento all'umidità)
   NOTA: È stato utilizzato il test di resistenza alla compressione a deformazione del 10% secondo lo standard ISO 29469 come previsto per i materiali isolanti¹⁵. È stata utilizzata la configurazione della macchina di prova universale (UTM) con piastre di compressione quadrate (250 mm x 250 mm). Questa macchina consente un'ampia gamma di prove meccaniche, tra cui prove di compressione, trazione e taglio. La resistenza alla compressione viene misurata quando è asciutta, umida e post-essiccata per comprendere il comportamento all'umidità degli MBC.
   1. Misurare le dimensioni del campione MBC utilizzando un calibro a corsoio, secondo la Figura 2.
   2. Posizionare il campione nell'UTM, centrato sopra la piastra di compressione inferiore.
   3. Accendi prima l'UTM, quindi avvia il software. Segui questo ordine; In caso contrario, la macchina non si collegherà correttamente e rimarrà in modalità dimostrativa.
   4. Nel software UTM, fare clic con il pulsante sinistro del mouse sulla scheda Strumenti libreria e fare clic con il pulsante sinistro del mouse sulla sottoscheda Metodi di libreria .
   5. Cerca Iso 29469 nello strumento di ricerca , quindi fai clic con il pulsante destro del mouse sullo standard e premi Modifica metodo.
      NOTA: Non tutte le librerie software UTM dispongono di questo standard. La configurazione di questo test richiede l'impostazione dei segmenti UTM a una velocità di 5 mm/min e l'impostazione del limite della sperimentazione al 10% di deformazione (10% dello spessore iniziale del campione).
   6. Premi Avvia esperimento sul software UTM.
   7. Calcolare la resistenza a compressione del 10% in Pascal (Pa) (σ₁₀) utilizzando la formula:
      
      F₁₀ è la forza al 10% di deformazione, in Newton (N)
      A₀ è l'area della sezione trasversale iniziale del campione, in metri quadrati (m²).
   8. Calcola il modulo di compressione in Pa.
      
      Δσ è la variazione della resistenza a compressione, in Pa.
      Δε è la variazione della deformazione, in %.
   9. Condizionare i nuovi campioni nella scatola dell'acqua della Figura 1 per 24 ore e ripetere i passaggi da 2.4.1 a 2.4.8 per i campioni umidi.
      NOTA: Condizionare i campioni extra nella scatola dell'acqua dal punto 2.4.9 per poi asciugarli per l'uso nel punto 2.4.10.
   10. Trasferire i campioni umidi non testati in un forno a 50 °C per 12 ore e con ventilazione ventilata, quindi ripetere i passaggi da 2.4.1 a 2.4.8 per i campioni post-essiccati.
5. Idrorepellenza
   1. Preparare una soluzione mescolando 9 ml di acqua con 1 ml di colorante rosso utilizzando un cilindro graduato da 10 ml. Mescolate bene con un cucchiaio.
   2. Dividere la superficie del campione in quattro quadranti come mostrato nella Figura 3, utilizzando un sottile pezzo di nastro adesivo o un pennarello sottile.
   3. Misurare 100 μl di acqua colorata di rosso utilizzando una micropipetta e posizionare una gocciolina in ciascun quadrante del campione. Assicurati che la gocciolina sia posizionata su una superficie piana in ogni quadrante.
      NOTA: Assicurarsi che la gocciolina venga rilasciata con un unico movimento; In caso contrario, può disturbare la tensione superficiale e dare un risultato non valido. Se la gocciolina si disperde a questo volume, utilizzare invece 50 μl e annotare la variazione.
   4. Con una fotocamera montata su un treppiede all'altezza degli occhi della superficie superiore del campione, scattare una foto di ogni gocciolina.
   5. Utilizzando un software di elaborazione delle immagini open source, misurare l'angolo di contatto su entrambi i lati di ciascuna gocciolina. Calcola l'angolo medio di contatto utilizzando la formula:
      
   6. Dopo aver misurato tutti e quattro i quadranti, calcolare l'angolo di contatto medio complessivo per il campione utilizzando:
      

Tabella 1: Temperature a gradini per la capacità termica specifica. Questa tabella elenca gli intervalli di temperatura definiti (in °C) utilizzati per valutare la capacità termica specifica dei campioni MBC. Ogni passo rappresenta un intervallo utilizzato durante il riscaldamento controllato e deve essere utilizzato come input per l'HFM. Clicca qui per scaricare questa tabella.

Figura 1: Configurazione di assorbimento-desorbimento dell'umidità. Questo diagramma mostra la configurazione sperimentale utilizzata per testare l'assorbimento di umidità e il comportamento di desorbimento delle MBC. I campioni sono stati posti in condizioni di temperatura e umidità controllate. Non è necessaria alcuna barra di scala poiché la panoramica della configurazione è qualitativa. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Dimensioni di misurazione degli MBC. Il diagramma mostra dove misurare le variazioni dimensionali degli MBC prima e dopo il ciclo di umidità. Le misurazioni sono state effettuate in più punti equidistanti per campione (n = 5) per lunghezza, base e spessore con un calibro a corsoio (precisione ± 0,1 mm). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Divisione della superficie per test di idrorepellenza. Questo diagramma illustra come ogni campione sia stato suddiviso in quadranti equidistanti per il test sistematico delle goccioline d'acqua. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Results

Produzione MBC
L'MBC dovrebbe essere per lo più bianco in superficie. Il campione deve assomigliare alla struttura, al colore e all'omogeneità dei campioni della Figura 4 e della Figura 5.

Figura 4: Esempio di MBC adeguato - <...

Discussion

Un passaggio fondamentale nello sviluppo degli MBC è la preparazione della deposizione delle uova, che deve essere eseguita in condizioni rigorosamente sterili da un tecnico di laboratorio qualificato. Questo processo è sensibile alla contaminazione e richiede un alto livello di abilità nelle tecniche asettiche. Un'adeguata formazione sulla sicurezza biologica e sulla manipolazione in laboratorio è essenziale, poiché la qualità della deposizione delle uova influisce direttamente sull'eff...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Fiaschetta 1 L Erlenmeyer	Glazen-en-potten.nl	GT00148
Cilindro di misura da 1 L	Sigma-Aldrich	213905408
Cilindro di misura da 50 mL	Sigma-Aldrich	Z740856	Cilindro graduato Aldrich Essentials, classe A, soddisfa la norma DIN ISO 4788
70% etanolo	Boomlab	8,00,12,02,72,500
Borsa autoclavabile	SacO2	PPD75/REH6/V37*53
Autoclave	VWR	TUTT210001
Nastro autoclave	Sigma-Aldrich	BR61750
Sigillatore di sacchi	Profipack	101481	Modello HC-300
Standard di calibrazione Netzsch EPS 200 mm	Netzsch	HFM446S0A95.001-00
Cellulosa	Recell	https://recell.eu/markets/#recell-compose	Consegnato da un partner di progetto
Ganoderma resinaceum	Westerdijk Instituut	CBS 194.76
Misuratore di flusso di calore (HFM)	Netzsch	https://analyzing-testing.netzsch.com/en/products/thermal-conductivity/hfm-446-lambda-eco-line-1	HFM 446 Lambda Small Eco-line
Dispositivo riscaldato per agitazione	Labinco	32000
Software Horizon	Horizon Software	https://www.tiniusolsen.com/product/horizon-software/	Software per l'uso di UTM
Rivestimento idrofobo	Impershield Europe	https://impershield.eu/product/bioseal-mycelium/	Micelio BioSeal Impershield
ImageJ	ImageJ	https://imagej.net/ij/	Software per l'elaborazione delle immagini
Anelli di inoculazione	VWR	DIFC220217
Frullatore da cucina	Bosch	MSM6M810
Lab blender	Labowebshop	AXMX1000XTEES	Frullatore da laboratorio Waring 2L
Cappa a flusso d'aria laminare (LAF)	MSE Supplies	LS1309	MSE PRO 43" Ampiezza del mobile a flusso laminare orizzontale
Livello	Manutan	A830619	waterpas - I-beam base - Stanley
Polvere di brodo estratto di malto	BoomLab	7,00,00,05,90,500
Medicarina	Ecolab	3021760
Micropipetta	Sigma-Aldrich	FA10006M	Espulsione metallica micropipetta PIPETMAN P1000L
Lamina perforata	Scabro	414075
Proteus SmartMode 8.5	Netzsch	https://analyzing-testing.netzsch.com/en/products/thermal-conductivity/hfm-446-lambda-eco-line-1	Software per l'operazione HFM
Scala	VEVOR	https://www.vevor.nl/analytische-balans-c_11079/vevor-digitale-laboratoriumweegschaal-laboratorium-analytische-weegschalen-5000g-p_010521620455?lang=en&srsltid=AfmBOopchyZ-medHCTmpdHiqjXOtvV7xCOdhXZ VIKi9LowzUk6ibehSx	Modello HZ-B50002
Substrato	Greenport Ovest-Olanda	-	Cannuccia di colza consegnata dal partner del progetto.
Macchina di prova universale (UTM)	Tinius Olsen	https://www.tiniusolsen.com/product/model-50st/	Modello 50ST
Calibro vernier	Sigma-Aldrich	Z136115