Methodenartikel

Productie en testen van vochtgedrag en thermische eigenschappen van koolzaadstro en Ganoderma resinaceum mycelium bio-composieten

DOI:

10.3791/68375

⸱

5 september 2025

 , 
1Centre of Expertise MNEXT, Avans University of Applied Sciences

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier presenteren we een geoptimaliseerde methodologie voor het produceren van op mycelium gebaseerde composieten (MBC's) uit petrochemicaliën en vervuilende materialen voor thermische isolatietoepassingen. Om koolstofneutraal en duurzaam te worden, kunnen biobased en composteerbare materialen zoals mycelium bio-composiet de oplossing zijn. Om te bepalen of ze aan de bouwnormen voldoen, zijn verschillende experimenten uitgevoerd.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit onderzoek was gericht op het inspelen op de groeiende vraag naar duurzame bouwmaterialen door mycelium biocomposieten te ontwikkelen als innovatieve, biobased isolatie. Door gebruik te maken van lokale lignocellulose restbijproducten gebonden door mycelium, bieden ze een veelbelovend circulair alternatief voor fossiele materialen. Dit manuscript is een gecondenseerde weergave van het Mythic-project, gericht op het optimaliseren van groeitechnieken en materiaaleigenschappen om de technische haalbaarheid te garanderen.

In de fase van groeioptimalisatie verbeterde een nieuwe inoculatiemethode met teruggewonnen cellulose in plaats van inoculanten op basis van graankorrels de groeisnelheid en de kolonisatie van het substraat aanzienlijk, waardoor de incubatietijden werden verkort en werd afgestemd op de industriële productiebehoeften.

Optimalisatie van materiaaleigenschappen gericht op thermische eigenschappen, brandwerendheid en vochtgedrag - belangrijke kenmerken voor isolatiematerialen. Mycelium biocomposieten bereikten thermische geleidbaarheidswaarden van 0,034-0,039 W/m·K, vergelijkbaar met conventionele isolatoren. De eigenschappen van het vochtgedrag worden als voldoende beschouwd voor het gebruik als isolatie. Hydrofobe eigenschappen werden versterkt door een coating, waardoor de duurzaamheid in vochtige omstandigheden werd verbeterd. Deze innovaties zorgen ervoor dat mycelium bio-composieten voldoen aan de industriebenchmarks voor verschillende toepassingen.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In 2022 was de bouwsector verantwoordelijk voor 21% van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen en genereerde 38,4% van het totale afval in de Europese Unie 1,2. Een aanzienlijk deel van deze impact is afkomstig van de productie en verwijdering van conventionele isolatiematerialen zoals geëxpandeerd polystyreen (EPS) en polyisocyanuraat (PIR) schuim. Deze materialen zijn op petrochemie gebaseerd, energie-intensief om te produceren en brengen op lange termijn milieurisico's met zich mee vanwege de slechte biologische afbreekbaarheid en het hoge gehalte aan belichaamde koolstof 3,4.

Om deze uitdagingen aan te gaan, presenteert de huidige studie een geoptimaliseerde methodologie voor het produceren van op mycelium gebaseerde composieten (MBC's) voor thermische isolatietoepassingen. Het primaire doel van deze methode is het opzetten van een reproduceerbare aanpak op laboratoriumschaal die kan worden opgeschaald naar industriële contexten, met behulp van Ganoderma resinaceum (GR) gekweekt op koolzaadstro (RS). Deze techniek is ontworpen om een volledig biobased, koolstofnegatief isolatiemateriaal te genereren met concurrerende thermische en vochtregulerende eigenschappen.

MBC's bieden overtuigende voordelen ten opzichte van conventionele isolatie. Ze worden geproduceerd uit landbouwafval, vereisen een minimale energie-input, fungeren tijdens hun levensduur als een koolstofput en ontbinden op natuurlijke wijze aan het einde van de levensduur, waardoor ze een sterke kandidaat zijn voor circulaire bouwsystemen 5,6. Vergeleken met andere biobased alternatieven zoals cellulose of hennepbeton, combineren MBC's op unieke wijze een lage thermische geleidbaarheid met structurele cohesie en hydrofobe afstemming, wat kan worden bereikt via groeicontrole en nabewerkingstechnieken 7,8.

De bredere literatuur ondersteunt in toenemende mate de relevantie van MBC's. Recensies en empirische studies benadrukken hun geschiktheid voor thermische en akoestische isolatie, hun aanpassingsvermogen aan verschillende substraat-schimmelparen en hun potentieel voor modulaire of in-situ productie op architecturale schaal 6,9,10. GR-RS MBC's die onder gecontroleerde omstandigheden werden getest, toonden bijvoorbeeld een thermische geleidbaarheid aan van ongeveer 0,045 W/m·K, een specifieke warmtecapaciteit van 1800 J/kg· K, en een druksterkte tot 0,5 MPa, wat prestatieniveaus aangeeft die geschikt zijn voor niet-dragende isolatiepanelen in muren en daken 6,7,8. Bovendien zijn er biomimetische benaderingen ontstaan, waarbij MBC's worden ingekaderd als responsief ontwerpmateriaal in architectonisch onderzoek11. Het waarborgen van mechanische consistentie en duurzaamheid op alle schalen blijft echter een actief onderzoeksgebied12.

MNEXT lanceerde het Mythic-project - Myceliummaterialen (Mytherials) voor thermische isolatie in de bouw. Dit initiatief bouwt voort op eerdere bevindingen dat GR en RS een veelbelovende combinatie vormen voor MBC-ontwikkeling, gericht op het verfijnen van groeiomstandigheden, materiaaltesten volgens ISO-normen die relevant zijn voor de isolatietoepassing en het evalueren van economische en gebruikersacceptatieparameters voor toekomstige opschaling.

Deze techniek is met name relevant voor onderzoekers, architecten en fabrikanten die bouwmaterialen met een lage impact en een circulaire levenscyclus onderzoeken. De methode richt zich op isolatietoepassingen in muren, daken en vloeren, waar een lage dichtheid, thermische regulatie en vochtgedrag cruciaal zijn. Belangrijke contextuele factoren zijn onder meer de lokale beschikbaarheid van substraten en schimmelsoorten, de schaalbaarheid van het inoculatie- en groeiproces en de naleving van de prestatienormen voor gebouwen. De methodologie omvat evaluatie van thermische geleidbaarheid, specifieke warmtecapaciteit, vochtrespons en waterafstotendheid, waardoor gebruikers de toepasbaarheid ervan kunnen beoordelen op basis van omgevingsomstandigheden en wettelijke vereisten.

Dit manuscript presenteert de resultaten van dat werk: een toch schaalbare methode op laboratoriumschaal voor het produceren van GR-RS MBC's, inclusief geoptimaliseerde groeiparameters en materiaaltestprotocollen. Hoewel GR-RS de focus is, kan het protocol worden aangepast aan andere schimmelsoorten en substraten, waardoor het relevant is voor verschillende regio's en beschikbaarheid van grondstoffen. Hoewel de methode doeltreffend is op laboratorium- of proefschaal, kunnen verdere aanpassingen nodig zijn voor grootschalige implementatie om consistentie en kostenefficiëntie te waarborgen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De materialen, apparatuur, machines en bijbehorende software die in dit artikel worden gebruikt, worden vermeld in de Materiaaltabel. Het protocol is verdeeld in twee hoofdsecties, MBC-productie en materiaaltesten.

1. MBC-productie

  1. Voorbereiding van het broed
    1. Los 20 g moutextractbouillonpoeder op in 1 l gedemineraliseerd water (of 2 g per 100 ml bouillon) in een erlenmeyer van 1 l. Meng de inhoud in de erlenmeyer met behulp van een verwarmd roerapparaat bij 150 °C.
    2. Dek de kolf af met een doorlaatbare dop, zoals een wattenbolletje gaasje in een stop van aluminiumfolie, en autoclaveer het mengsel gedurende 25 minuten op 121 °C. De moutextractbouillon (MEB) is klaar voor gebruik.
      OPMERKING: Controleer voor elke stap met een autoclaaf het waterpeil in de autoclaaf en de uitlaat en zorg ervoor dat het waterpeil tussen het minimum- en maximumniveau ligt. Al het water dat aan de autoclaaf wordt toegevoegd (of al het water dat de autoclaaf ingaat) moet worden gedemineraliseerd om een optimale werking te garanderen, aangezien de mineralen problemen kunnen veroorzaken met de werking van de machine. Alle autoclaveerbare artikelen zijn gemarkeerd met autoclaaf-indicatortape, die na sterilisatie zwarte strepen krijgt, wat bevestigt dat het autoclaverproces is geslaagd. Laat de inhoud altijd afkoelen tot kamertemperatuur (RT) voordat u aan de volgende stap begint.
    3. Voeg cellulose toe aan een autoclaveerbare zak 1:1,32 per gram cellulose gedemineraliseerd water.
    4. Masseer de zakjes handmatig gedurende 2 minuten om een gelijkmatige verdeling van het water in de cellulose te garanderen.
    5. Label zakjes (inoculum media - schimmeltype - datum - gewicht - initialen onderzoeker) en plak autoclaaftape op de zak.
    6. Autoclaaf de zakken gedurende 25 minuten op 121 °C, met cellulose vermengd met water.
    7. Zodra de autoclaafcyclus is voltooid, plaatst u de cellulosezak(ken) in de laminaire luchtstroomkap (LAF) totdat deze is afgekoeld.
      OPMERKING: Bij het werken in de LAF is het handhaven van strikte steriliteit cruciaal. Procedures die in deze omgeving worden uitgevoerd, zijn zeer gevoelig en onjuiste behandeling kan de besmettingspercentages aanzienlijk verhogen. Het wordt aanbevolen om de LAF-kast en alle items die erin moeten worden geplaatst schoon te maken door ze eerst af te vegen met een medicarine-oplossing (1 tablet per 10 L water), gevolgd door ze af te vegen met 70% ethanol, zowel voor als na de procedure.
    8. Gebruik een steriele inoculatielus of een steriele spatel om een volledig gekoloniseerde petrischaal met een diameter van 100 mm GR in vier gelijke delen te snijden.
      LET OP: De GR plaat wordt gekocht als moeder kuit. Het moederbroed kan in het lab worden gerepliceerd door een biologische laboratoriumtechnicus; Het proces valt echter buiten het bestek van dit manuscript.
    9. Steriliseer de laboratoriumblenderbeker door deze gedurende 25 minuten te autoclaveren op 121 °C, voordat u deze in de LAF plaatst, veegt u de buitenkant af met medicarine-oplossing en 70% ethanol.
    10. Breng twee secties over naar de steriele laboratoriumblenderbeker en voeg 50 ml MEB toe (bereid in 1.1.2).
    11. Plaats de beker op de rotator en laat 30 seconden op lage snelheid draaien, waarbij u ervoor zorgt dat de hele petrischaal voldoende is bijgesneden door het mengsel visueel te inspecteren.
    12. Giet het geënte bouillonmengsel in de zak met het geautoclaveerde cellulose + watermengsel en masseer de inhoud handmatig gedurende 2 minuten.
    13. Breng de zak 5 dagen over naar de klimaatkamer bij 30 °C en 80% relatieve vochtigheid (RV).
    14. Schud en masseer het zakje zachtjes gedurende 2 minuten na 3 dagen. Plaats terug in de couveuse. Het broed is klaar na 5 ± 1 dag groei.
  2. Substraat voorbereiden
    1. Zet een lege kom of emmer op de weegschaal en tarreer deze. Breng vervolgens het substraat over in de emmer en noteer het gewicht van het substraat.
      OPMERKING: Het wordt aanbevolen om niet meer dan 160 g per zak (530 mm x 370 mm) te gebruiken om ervoor te zorgen dat de inhoud van de zak voldoende wordt gesteriliseerd. Het gebruik van grotere hoeveelheden kan een langere sterilisatietijd vergen vanwege de langzame warmtepenetratie in grote volumes (of een grotere volume-tot-oppervlakteverhouding).
    2. Weeg het toe te voegen water af tot de verhouding 1,65:1 RS substraat: gedemineraliseerd water en meng grondig met de handen, of voor grotere hoeveelheden, een cementmixer.
    3. Doe het mengsel in autoclaveerbare zak(ken).
    4. Sluit zak(ken) af met een zakjessluiter of tape.
    5. Label de zak(ken) (substraattype - datum - gewicht - initialen) en plak autoclaaftape.
    6. Plaats de zak(pen) in de autoclaaf en start de cyclus van 121 °C gedurende 25 min.
  3. Inoculatie van het substraat
    1. Haal de zakken uit de autoclaaf en plaats ze in de LAF-kast.
    2. Meng de geënte cellulose met een keukenstaafmixer op de laagste intensiteit (gereinigd met medicarineoplossing en ethanol) gedurende 30 s om een gelijkmatige homogene deeltjesgrootte te garanderen.
    3. Weeg kuit: 10% van het totale gewicht van het substraat + water (nat gewicht) met een weegschaal en giet het in de zak.
      OPMERKING: De 10% spawn kan variëren, afhankelijk van de steriliteitsomstandigheden. Onder laboratoriumomstandigheden werd 10% bepaald als het beste compromis tussen de kuithoeveelheid en besmetting. Onder opgeschaalde omstandigheden geldt: hoe groter de hoeveelheid kuit, hoe lager de steriliteit/reinheidsniveaus die nodig zijn voor voldoende groei.
    4. Sluit de zak af met een sealer of tape en schud/masseer deze zachtjes gedurende 2 minuten om een gelijkmatige verdeling te garanderen.
    5. Label de zakken opnieuw (substraattype - schimmeltype - datum - gewicht substraat - paaigewicht - initialen).
  4. Moulding
    OPMERKING: Deze stap kan onmiddellijk na inoculatie van het substraat of binnen vijf dagen worden uitgevoerd. In dit protocol wordt het onmiddellijk uitgevoerd om het algehele proces te versnellen. Hoewel timing geen invloed heeft op het uiteindelijke resultaat, wordt het materiaal na 5 dagen moeilijk te vormen, omdat het de neiging heeft om stevig aan elkaar te binden.
    1. Reinig de mal om de MBC eerst vorm te geven met medicarine-oplossing en vervolgens 70% ethanol voordat u deze onder de LAF-kast plaatst.
      OPMERKING: De mallen die in deze studie zijn gebruikt, zijn vierkant 200 mm x 200 mm x 50 mm, in overeenstemming met de afmetingen die zijn gespecificeerd in de ISO-normen voor de geplande tests.
    2. Tarra de mal op de weegschaal en vul deze met het geënte substraat. Zorg ervoor dat het materiaal gelijkmatig over de vorm wordt verdeeld, zodat deze volledig vlak blijft.
    3. Noteer het gewicht om een gelijke productiedichtheid voor de rest van de matrijzen te garanderen, indien van toepassing.
    4. Snijd geperforeerde folie om het bovenoppervlak van de mallen te bedekken en veeg het af met medicarine-oplossing en 70% ethanol.
    5. Dek de vorm af met geperforeerde folie en plak deze vast om hem vast te zetten.
    6. Label de mal (substraattype - schimmeltype - datum - gewicht - initialen).
    7. Plaats de gevulde mallen in de klimaatkamer bij 25 °C en 80% RV gedurende 7 ± 1 dagen.
    8. Haal na 3 dagen groei de monsters uit de vorm in de LAF, draai ze voorzichtig 180° (ondersteboven) en dek de vormen weer af met de geperforeerde folie.
  5. Deactiveren en drogen
    1. Inspecteer visueel de groei van de monsters door uniforme myceliumkolonisatie en de mate van witheid te observeren.
    2. Na voldoende groei, gewoonlijk 7 ± 1 dagen, ontvormt u het monster en de deactieve groei en droogt u het door het 24 uur in de oven op 65 °C te plaatsen en er bakpapier onder te leggen om het vocht op te nemen en te voorkomen dat het aan het ovenoppervlak blijft plakken.
      OPMERKING: Als u een groter paneel droogt, plaats er dan een gewicht op om kromtrekken te voorkomen (met bakpapier ertussen). Houd er rekening mee dat het voor dikke panelen meer dan 24 uur drogen vereist. Om te controleren of het monster volledig droog is, controleert u het gewicht tijdens het drogen in de oven. Het monster kan als droog worden beschouwd wanneer de gewichtsverandering minder dan 0,1% is gedurende een periode van 24 uur.
    3. Plaats de zaklabel(s) in de buurt van de monsters in de oven, of plak de tape op het monster.
    4. Weeg het monster aan het einde van het droogproces en label het (substraattype - schimmeltype - datum - gewicht - initialen).
  6. Post-productie
    1. Voeg een hydrofobe coating toe door 10 ml gelijkmatig aan te brengen met een lagedrukspray en laat 24 uur drogen in een geventileerde ruimte.
    2. Dompel het monster onder in 50 ml van de coating om een tweede laag aan te brengen en laat nog 24 uur drogen in een geventileerde ruimte.
    3. Weeg het monster met behulp van een weegschaal en voeg het type coating en het uiteindelijke gewicht toe aan het etiket.

2. Materiaal testen

OPMERKING: Aanvullende bestanden, inclusief stapsgewijze schermafbeeldingen, worden verstrekt voor het softwaregebruik in zowel de thermische eigenschappen (aanvullend bestand 1) als de druksterktemetingen (aanvullend bestand 2). De monsters voor de tests worden allemaal geconditioneerd bij een constante kamertemperatuur (23 ± 5) °C en 50 ± 20% relatieve vochtigheid gedurende 48 uur voordat ze worden getest.

  1. Thermische geleidbaarheid meten
    OPMERKING: In dit onderzoek zijn de thermische geleidbaarheid en de specifieke warmtecapaciteit gemeten met behulp van een warmtestroommeter (HFM) op basis van de norm NEN-EN ISO 8301, die specifiek bedoeld is voor het bepalen van de thermische eigenschappen van isolatiematerialen13.
    1. Start de HFM-software en klik met de linkermuisknop op het tabblad Autokalibratie .
    2. Klik met de linkermuisknop op de HFT-kalibratieknop .
    3. Voer de basisgegevens in en configureer de instelpunten in de tabel. Stel de temperatuur van de bovenste plaat in op 17,5 °C en de temperatuur van de onderste plaat op 2,5 °C, wat resulteert in een gemiddelde temperatuur van 10 °C.
    4. Klik met de linkermuisknop op Referentiebeschrijving . Weeg en meet de kalibratiestandaard Netzsch EPS 200 mm en voer deze in de software in.
    5. Plaats het EPS-stuk in de HFM, sluit de deur en klik met de linkermuisknop om het instelpunt voor belasting op 2.1 kPa aan te vinken en klik vervolgens met de linkermuisknop op de Start-knop .
      NOTITIE: Zodra de stabiliteit is bereikt, stoppen de kalibratie en het testen automatisch.
    6. Klik in de HFM-software met de linkermuisknop op de knop Wizards en klik vervolgens met de linkermuisknop op Thermische geleidbaarheidstest.
    7. Voer de basisgegevens en de beschrijving van het monster in. Stel dezelfde waarden in als 2.1.3 in de tabel met instelpunten. Gebruik de ingebouwde diktemeter om de dikte van het monster te meten.
      OPMERKING: Zorg er bij het invoeren van de basisgegevens voor dat u de voorbeeld-ID, bestandsnaam en bestemming per monster wijzigt
    8. Plaats het MBC-monster in de HFM en sluit de deur, waarbij u ervoor zorgt dat het monster gecentreerd blijft.
    9. Selecteer de eerder uitgevoerde kalibratie en klik met de linkermuisknop om het instelpunt voor belasting op 2.1 kPa aan te vinken en klik vervolgens met de linkermuisknop op de knop Start .
  2. Meten van specifieke warmtecapaciteit
    1. Klik met de linkermuisknop op de knop Autokalibratie .
    2. Klik met de linkermuisknop op de knop Correctie legen stapel.
    3. Voer de basisgegevens in, stel de temperatuur in drie stappen in die wordt weergegeven in tabel 1 en de aandrijfplaat op een dikte van 0,25 cm. Druk vervolgens op Start.
    4. Zodra de kalibratie van de lege stapel is voltooid, klikt u met de linkermuisknop op de knop Wizards en klikt u vervolgens met de linkermuisknop op Specifieke warmtetest.
    5. Plaats het MBC-monster in de HFM en sluit de deur.
    6. Voer de basisgegevens en de beschrijving van het monster in. Gebruik de ingebouwde diktemeter om de dikte van het monster te meten.
    7. Stel dezelfde waarden in als 2.2.3 in de tabel met instelpunten en selecteer de eerder uitgevoerde kalibratie van de lege stapel. Klik met de linkermuisknop om het instelpunt voor belasting op 2.1 kPa aan te vinken en klik vervolgens met de linkermuisknop op de knop Start .
    8. Toegang tot de gegevens per monster door met de linkermuisknop op de knop Rapporten te klikken.
  3. Vochtopname/desorptie
    OPMERKING: De norm, ISO 23327:2021, is relevant voor isolatiematerialen14.
    1. Maak een waterbak klaar die voor een kwart gevuld is met water, zoals weergegeven in afbeelding 1. Plaats drie stroken plastic tape om het monster op zijn plaats te houden, zorg ervoor dat het blijft hangen en niet in contact komt met het water. De opstelling lijkt op figuur 1.
    2. Conditioneer de plastic doos in een ruimte bij een temperatuur van 23 ± 5 °C en wacht 24 uur voordat u met de experimenten begint.
    3. Plaats het monster na 24 uur op de plastic tape.
    4. Met tussenpozen van 0 uur (vóór het experiment), 0,5 uur, 1 uur, 2 uur, 4 uur, 8 uur, 24 uur en 48 uur haalt u het MBC-monster uit de doos, weegt het op een weegschaal en meet de afmetingen volgens figuur 2. Eenmaal gewogen, plaatst u de doos weer in de doos en sluit u het deksel.
      OPMERKING: Wees zo snel mogelijk in de weeg- en meetstap om vochtverlies te voorkomen.
    5. Neem het monster na 48 uur uit de doos en plaats het monster in een klimaatkamer bij 25 °C en 40% RV.
    6. Weeg het monster met dezelfde tussenpozen als 2.3.5 om het gewichtsverlies te bepalen.
    7. Na 48 uur is het experiment voltooid en worden curven geproduceerd: absorptie/desorptie in gewicht (kg), tegen de tijd (h) en maatvastheid (%) tegen de tijd (h).
    8. Bereken de massaverandering (%) door:
      figure-protocol-1
      M0 is de beginmassa van het monster
      Mf is de uiteindelijke massa na de absorptietest
    9. Bereken het gemiddelde van elke dimensie: lengte (), basis () en dikte () bij elk interval.
      Voor elke dimensie:
      figure-protocol-2
      figure-protocol-3
      figure-protocol-4
      n is het aantal metingen
      li, bi, t i = individuele gemeten waarden
    10. Bereken de dimensionale verandering (%) bij elk interval met behulp van de formule.
      figure-protocol-5
      figure-protocol-6 is l, b of t.
    11. Bereken het beginvolume (cm3) en bij elk interval.
      figure-protocol-7
      figure-protocol-8
    12. Bereken de volumetrische dimensionale verandering (V%) bij elk interval.
      figure-protocol-9
  4. Druksterkte (vochtgedrag)
    OPMERKING: De druksterktetest met 10% volgens de norm ISO 29469 werd gebruikt omdat deze bedoeld is voor isolatiematerialen15. Er werd gebruik gemaakt van de universele testmachine (UTM) opstelling met vierkante drukplaten (250 mm x 250 mm). Deze machine maakt een breed scala aan mechanische tests mogelijk, waaronder compressie-, trek- en afschuiftests. De druksterkte wordt gemeten wanneer deze droog, vochtig en nagedroogd is om het vochtgedrag van MBC's te begrijpen.
    1. Meet de afmetingen van het MBC-monster met behulp van een schuifmaat, volgens figuur 2.
    2. Plaats het monster in de UTM, gecentreerd boven de onderste compressieplaat.
    3. Zet eerst de UTM aan en start vervolgens de software op. Volg deze volgorde; Anders maakt de machine niet goed verbinding en blijft deze in de demonstratiemodus.
    4. Klik in de UTM-software met de linkermuisknop op het tabblad Bibliotheekhulpmiddelen en klik met de linkermuisknop op het subtabblad Bibliotheekmethoden .
    5. Zoek naar ISO 29469 in de zoekfunctie , klik vervolgens met de rechtermuisknop op de standaard en druk op Methode bewerken.
      OPMERKING: Niet alle UTM-softwarebibliotheken hebben deze standaard. De configuratie van deze test vereist het instellen van de UTM-segmenten op een snelheid van 5 mm/min en het instellen van de limiet van het experiment op 10% rek (10% van de initiële dikte van het monster).
    6. Druk op Start Experiment op de UTM-software.
    7. Bereken 10% druksterkte in Pascal (Pa) (σ10) met behulp van de formule:
      figure-protocol-10
      F10 is de kracht bij 10% rek, in Newton (N)
      Een0 is de initiële dwarsdoorsnede van het preparaat, in vierkante meter (m2).
    8. Bereken de drukmodulus in Pa.
      figure-protocol-11
      Δσ is de verandering in druksterkte, in Pa.
      Δε is de verandering in stam, in %.
    9. Conditioneer nieuwe monsters in de waterbox uit figuur 1 gedurende 24 uur en herhaal stap 2.4.1 tot 2.4.8 voor de vochtige monsters.
      OPMERKING: Conditioneer extra monsters in de waterbox van 2.4.9 om ze vervolgens te drogen voor gebruik in 2.4.10.
    10. Breng niet-geteste, vochtige monsters over in een oven van 50 °C gedurende 12 uur en met ventilatorventilatie, en herhaal vervolgens de stappen 2.4.1 tot 2.4.8 voor de nagedroogde monsters.
  5. Waterafstotendheid
    1. Bereid een oplossing voor door 9 ml water te mengen met 1 ml rode waterkleurstof met behulp van een maatcilinder van 10 ml. Meng goed met een lepel.
    2. Verdeel het oppervlak van het monster in vier kwadranten, zoals weergegeven in figuur 3, met behulp van een dun stuk tape of een dunne viltstift.
    3. Meet 100 μL van het roodgeverfde water af met behulp van een micropipet en plaats een druppel in elk kwadrant van het monster. Zorg ervoor dat de druppel op een vlakke ondergrond in elk kwadrant wordt geplaatst.
      NOTITIE: Zorg ervoor dat de druppel in één beweging wordt vrijgegeven; Anders kan het de oppervlaktespanning verstoren en een ongeldig resultaat geven. Als de druppel zich met dit volume verspreidt, gebruik dan in plaats daarvan 50 μL en noteer de verandering.
    4. Maak met een camera op statief op ooghoogte met het bovenoppervlak van het monster een foto van elke druppel.
    5. Meet met behulp van open-source beeldverwerkingssoftware de contacthoek aan beide zijden van elke druppel. Bereken de gemiddelde contacthoek met behulp van de formule:
      figure-protocol-12
    6. Bereken na het meten van alle vier de kwadranten de totale gemiddelde contacthoek voor het monster met behulp van:
      figure-protocol-13

Tabel 1: Staptemperaturen voor specifieke warmtecapaciteit. Deze tabel geeft een overzicht van de gedefinieerde temperatuurintervallen (in °C) die worden gebruikt om de specifieke warmtecapaciteit van de MBC-monsters te evalueren. Elke stap vertegenwoordigt een bereik dat wordt gebruikt tijdens gecontroleerde verwarming en moet worden gebruikt als input voor de HFM. Klik hier om deze tabel te downloaden.

figure-protocol-14
Figuur 1: Opstelling vochtopname-desorptie. Dit diagram toont de experimentele opstelling die is gebruikt om het vochtabsorptie- en desorptiegedrag van de MBC's te testen. Monsters werden geplaatst onder gecontroleerde temperatuur- en vochtigheidsomstandigheden. Er is geen schaalbalk nodig omdat het installatieoverzicht kwalitatief is. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-protocol-15
Figuur 2: Afmetingen van MBC's meten. Het diagram laat zien waar dimensionale veranderingen in MBC's voor en na vochtigheidscycli kunnen worden gemeten. Metingen werden uitgevoerd op meerdere equidistante punten per monster (n = 5) voor lengte, basis en dikte met een noniusschuifmaat (nauwkeurigheid ± 0,1 mm). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-protocol-16
Figuur 3: Oppervlakteverdeling voor waterafstotendheidstesten. Dit diagram illustreert hoe elk monster werd onderverdeeld in kwadranten op gelijke afstand voor systematische waterdruppeltests. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MBC-productie
De MBC moet aan de oppervlakte grotendeels wit zijn. De steekproef moet lijken op de structuur, kleur en homogeniteit van de steekproeven in figuur 4 en figuur 5.

figure-results-1
Figuur 4: Voorbeeld van adequate MBC

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een belangrijke stap in de ontwikkeling van MBC's is de voorbereiding van broed, die onder strikte steriele omstandigheden moet worden uitgevoerd door een getrainde laboratoriumtechnicus. Dit proces is gevoelig voor contaminatie en vereist een hoog niveau van vaardigheid in aseptische technieken. Een goede training in biologische veiligheid en laboratoriumbehandeling is essentieel, aangezien de kwaliteit van het broed rechtstreeks van invloed is op de kolonisatie-efficiëntie en homogenit...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs verklaren geen belangenconflicten en hebben geen relevante openbaarmakingen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mythic was een publiek gefinancierd onderzoeksproject dat werd ondersteund door SIA Regio-orgaan en werd uitgevoerd als een consortium. Alle projectresultaten zijn volledig in lijn met de FAIR-principes (Findable, Accessible, Interoperable en Reusable). Oprechte dank aan de volgende partners voor hun onschatbare bijdragen, expertise en samenwerking tijdens het hele project. In alfabetische volgorde:
Agrodome B.V., Fred van den Burgh;
Avans Hogeschool - Caradt, Simone van de Broek
FRAAi Architechten, Lydia Fraaije
HZ Hogeschool, Lennart Zoeter
Impershield Europe B.V., Willem Kemmers
Mogu S.R.L., Annalisa Moro
Nýlausn, Hörður Sveinsson
Recell B.V., Yme Flapper
Troldtekt B.V., Janine van Cann
Universiteit Utrecht, dr. J.F. (Jordi) Pelkmans en prof. dr. H.A.B. (Han) Wösten
Verbruggen-paddestoelen B.V., John Verbruggen

Hun inzet en samenwerking hebben bijgedragen aan de ontwikkeling en het succes van dit onderzoek.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
1 L ErlenmeyerkolfGlazen-en-potten.nlGT00148
1 L MeetcilinderSigma-Aldrich213905408
50 mL MeetcilinderSigma-AldrichZ740856Aldrich Essentials graduated cylinder, class A, meets DIN ISO 4788
70% ethanolBoomlab8,00,12,02,72,500
Autoclaveerbare zakSacO2PPD75/REH6/V37*53
AutoclaafVWRTUTT210001
AutoclaaftapeSigma-AldrichBR61750
ZaksluitingProfipack101481Model HC-300
Kalibratiestandaard Netzsch EPS 200 mmNetzschHFM446S0A95.001-00
CelluloseRecellhttps://recell.eu/markets/#recell-compose Wordt geleverd door een projectpartner
Ganoderma resinaceumWesterdijk InstituutCBS 194.76
Hittestroommeter (HFM)Netzschhttps://analyzing-testing.netzsch.com/en/products/thermal-conductivity/hfm-446-lambda-eco-line-1 HFM 446 Lambda Small Eco-line
Verwarmd roerapparaatLabinco32000
Horizon softwareHorizon Softwarehttps://www.tiniusolsen.com/product/horizon-software/ Software voor het bedienen van UTM 
Hydrofobe coatingImpershield Europehttps://impershield.eu/product/bioseal-mycelium/ Impershield BioSeal Mycelium
ImageJImageJhttps://imagej.net/ij/ Software voor het verwerken van afbeeldingen
InoculatiesluizenVWRDIFC220217
KeukenstaafmixerBoschMSM6M810
LabmixerLabowebshopAXMX1000XTEES2L Waring labmixer
Laminaire luchtstroomkap (LAF)MSE SuppliesLS1309MSE PRO 43” Breedte Horizontale Laminaire Stroomkast
WaterpasManutanA830619waterpas - I-balk basis - Stanley
Malt extract bouillonpoederBoomLab7,00,00,05,90,500
MedicarineEcolab3021760
MicropipetSigma-AldrichFA10006MPIPETMAN P1000L Micropipet Metal eject
Geperforeerde folieScabro414075
Proteus SmartMode 8.5Netzschhttps://analyzing-testing.netzsch.com/en/products/thermal-conductivity/hfm-446-lambda-eco-line-1 Software voor het bedienen van HFM
WeegschaalVEVORhttps://www.vevor.nl/analytische-balans-c_11079/vevor-digitale-laboratoriumweegschaal-laboratorium-analytische-weegschalen-5000g-p_010521620455?lang=en&srsltid=AfmBOopchyZ-medHCTmpdHiqjXOtvV7xCOdhXZ
VIKi9LowzUk6ibehSx 		Model HZ-B50002
Substraat Greenport West-Holland-koolzaadstro geleverd door projectpartner. 
Universele testmachine (UTM)Tinius Olsenhttps://www.tiniusolsen.com/product/model-50st/Model 50ST
Vernier-schuifmaatSigma-AldrichZ136115

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Global Status Report for Buildings and Construction: Beyond foundations - Mainstreaming sustainable solutions to cut emissions from the buildings sector. , United Nations Environment Programme. (2024).
  2. Waste Statistics. , Eurostat. At https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php?title=Waste_statistics#Data_sources (2025).
  3. Zhao, J. R., Zheng, R., Tang, J., Sun, H. J., Wang, J. A mini-review on building insulation materials from perspective of plastic pollution: Current issues and natural fibres as a possible solution. J Hazard Mater. 438, 129449(2022).
  4. Torres-Regalado, P., Santiago-Calvo, M., Gimeno, J., Rodríguez-Pérez, M. A. Thermal conductivity aging and mechanical properties of polyisocyanurate (pir) foams produced with different contents of HFO. J Appl Polym Sci. 140 (40), e54504(2023).
  5. Livne, A., WoSten, H. A., Pearlmutter, D., Gal, E. Fungal mycelium bio-composite acts as a co2-sink building material with low embodied energy. ACS Sustainable Chem Eng. 10 (37), 12099-12106 (2022).
  6. Elsacker, E., Vandelook, S., Brancart, J., Peeters, E., De Laet, L. Mechanical, physical and chemical characterisation of mycelium-based composites with different types of lignocellulosic substrates. PLoS One. 14 (7), e0213954(2019).
  7. Appels, F. V., et al. Fabrication factors influencing mechanical, moisture-and water-related properties of mycelium-based composites. Mater Des. 161, 64-71 (2019).
  8. Girometta, C., et al. Physico-mechanical and thermodynamic properties of mycelium-based biocomposites: A review. Sustainability. 11 (1), 281(2019).
  9. Attias, N., Danai, O., Ezov, N., Tarazi, E., Grobman, Y. J. Developing novel applications of mycelium based bio-composite materials for design and architecture. Proceedings of Building With Biobased Materials: Best Practice and Performance Specification. , Zagreb, Croatia. (2017).
  10. Jones, M., et al. Thermal degradation and fire properties of fungal mycelium and mycelium-biomass composite materials. Sci Rep. 8 (1), 17583(2018).
  11. Elsacker, E., et al. A comprehensive framework for the production of mycelium-based lignocellulosic composites. Sci Tot Environ. 725, 138431(2020).
  12. Hartley, K., Schülzchen, S., Bakker, C. A., Kirchherr, J. A policy framework for the circular economy: Lessons from the EU. J Clean Prod. 412, 137176(2023).
  13. Thermal Insulation - Determination of Steady-State Thermal Resistance and Related Properties - Heat Flow Meter Apparatus. ISO 8301:1991. , ISO. at https://www.iso.org/standard/15421.html (1991).
  14. Hygrothermal Performance of Building Materials and Products - Determination of Moisture Adsorption/Desorption Properties in Response to Periodic Temperature Variation. ISO 23327:2021. , ISO. at https://www.iso.org/standard/75239.html (2021).
  15. Cellular Plastics - Determination of Compression Properties. ISO 844:2021. , ISO. at https://www.iso.org/standard/73560.html (2021).
  16. Standard Test Method for Corona-Treated Polymer Films Using Water Contact Angle Measurements. ASTM D5946-17. , ASTM International. at https://www.astm.org/d5946-17.html (2017).
  17. Houette, T., Maurer, C., Niewiarowski, R., Gruber, P. Growth and mechanical characterization of mycelium-based composites towards future bioremediation and food production in the material manufacturing cycle. Biomimetics. 7 (3), 103(2022).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Mycelium Bio CompositesRapeseed StrawGanoderma ResinaceumThermal PropertiesMoisture BehaviorInsulation MaterialsSubstrate InoculationCompressive StrengthHeat Flow MeterWater Repellency

Gerelateerde artikelen