Cuero, hilo y papel sostenibles — de br

sociedad Química Americana

imagen: Las fibras fúngicas se pueden convertir en hilo (izquierda) o en un sustituto del cuero (derecha).ver más

Crédito: Akram Zamani

SAN DIEGO, 23 de marzo de 2022 — Su próxima cartera de moda podría estar hecha de "cuero" hecho de un hongo. Hoy, los investigadores describirán cómo han aprovechado este organismo para convertir los desechos de alimentos en piel sintética sostenible, así como en productos de papel y sustitutos del algodón, con propiedades comparables a las de los materiales tradicionales. Explican que este cuero fúngico lleva menos tiempo de producir que los sustitutos existentes que ya están en el mercado y, a diferencia de algunos, es 100% de base biológica.

Los investigadores presentarán sus resultados hoy en la reunión de primavera de la American Chemical Society (ACS). ACS Spring 2022 es una reunión híbrida que se lleva a cabo virtualmente y en persona del 20 al 24 de marzo, con acceso a pedido disponible del 21 de marzo al 8 de abril. La reunión presenta más de 12,000 presentaciones sobre una amplia gama de temas científicos.

El algodón es escaso y, al igual que los textiles y el cuero a base de petróleo, su producción está asociada con preocupaciones ambientales. Mientras tanto, mucha comida se desperdicia. Akram Zamani, Ph.D., se propuso resolver estos problemas aparentemente no relacionados con nuevos materiales sostenibles de base biológica derivados de hongos. "Esperamos que puedan reemplazar el algodón o las fibras sintéticas y el cuero animal, que pueden tener aspectos ambientales y éticos negativos", dice Zamani, investigador principal del proyecto. "En el desarrollo de nuestro proceso, hemos tenido cuidado de no utilizar productos químicos tóxicos ni nada que pueda dañar el medio ambiente".

Al igual que los humanos, los hongos necesitan comer. Para alimentar a los organismos, el equipo recolectó pan de supermercado sin vender, que secaron y molieron en pan rallado. Los investigadores mezclaron el pan rallado con agua en un reactor a escala piloto y agregaron esporas de Rhizopus delemar, que normalmente se encuentran en los alimentos en descomposición. A medida que este hongo se alimentaba del pan, producía fibras naturales microscópicas hechas de quitina y quitosano que se acumulaban en sus paredes celulares. Después de dos días, los científicos recolectaron las células y eliminaron los lípidos, las proteínas y otros subproductos que podrían usarse en alimentos o piensos. El residuo gelatinoso restante que constaba de las paredes celulares fibrosas se hilaba luego en hilo, que podría usarse en suturas o textiles para curar heridas y tal vez en ropa.

Alternativamente, la suspensión de células fúngicas se extendió y se secó para hacer materiales similares al papel o al cuero. Los primeros prototipos de cuero fúngico que produjo el equipo eran delgados y no lo suficientemente flexibles, dice Zamani, de la Universidad de Borås en Suecia. Ahora el grupo está trabajando en versiones más gruesas que consisten en múltiples capas para imitar más de cerca el cuero animal real. Estos compuestos incluyen capas tratadas con taninos derivados de árboles, que dan suavidad a la estructura, combinadas con capas tratadas con álcali que le dan fuerza. La flexibilidad, la resistencia y el brillo también mejoraron mediante el tratamiento con glicerol y un aglutinante de base biológica. "Nuestras pruebas recientes muestran que el cuero fúngico tiene propiedades mecánicas bastante comparables al cuero real", dice Zamani. Por ejemplo, la relación entre la densidad y el módulo de Young, que mide la rigidez, es similar para los dos materiales.

Si bien algunos otros cueros con hongos ya han llegado al mercado, se ha publicado poca información sobre su producción y sus propiedades aún no coinciden con el cuero real, según Zamani. Por lo que puede determinar, los productos comerciales están hechos de hongos cosechados o de hongos que crecen en una capa delgada sobre desechos de alimentos o aserrín mediante fermentación en estado sólido. Dichos métodos requieren varios días o semanas para producir suficiente material fúngico, señala, mientras que su hongo se sumerge en agua y tarda solo un par de días en producir la misma cantidad de material. Algunos otros investigadores también están experimentando con el cultivo sumergido, pero a una escala mucho menor que los esfuerzos de su grupo.

Además, algunas de las pieles fúngicas del mercado contienen revestimientos o capas de refuerzo nocivos para el medio ambiente hechos de polímeros sintéticos derivados del petróleo, como el poliéster. Eso contrasta con los productos del equipo de la Universidad de Borås, que consisten únicamente en materiales naturales y, por lo tanto, serán biodegradables, espera Zamani.

Su equipo está trabajando para refinar aún más sus productos fúngicos. También recientemente comenzaron a probar otros tipos de desperdicios de alimentos, incluidas frutas y verduras. Un ejemplo es la masa que queda después de exprimir el jugo de la fruta. "En lugar de tirarlo, podría usarse para cultivar hongos", dice Zamani. "Así que no nos estamos limitando al pan, porque ojalá llegue un día en que no haya desperdicio de pan".

Los investigadores reconocen el apoyo y la financiación de Vinnova. Un video sobre la investigación de Zamani está disponible en la Universidad de Borås aquí.

El miércoles 23 de marzo, a las 10 a. m., hora del este, se publicará una sesión informativa para los medios grabada sobre este tema en www.acs.org/acsspring2022briefings.

ACS Spring 2022 será un evento de vacunación obligatoria y mascarilla recomendada para todos los asistentes, expositores, proveedores y personal de ACS que planeen participar en persona en San Diego, CA. Para obtener información detallada sobre el requisito y todas las medidas de seguridad de ACS, visite el sitio web de ACS.

La American Chemical Society (ACS) es una organización sin fines de lucro autorizada por el Congreso de los Estados Unidos. La misión de ACS es promover la empresa química más amplia y sus profesionales en beneficio de la Tierra y toda su gente. La Sociedad es líder mundial en la promoción de la excelencia en la educación científica y en el acceso a la información y la investigación relacionadas con la química a través de sus múltiples soluciones de investigación, revistas revisadas por pares, conferencias científicas, libros electrónicos y el periódico semanal Chemical & Engineering News. Las revistas de ACS se encuentran entre las más citadas, confiables y leídas dentro de la literatura científica; sin embargo, la propia ACS no realiza investigaciones químicas. Como líder en soluciones de información científica, su división CAS se asocia con innovadores globales para acelerar los avances mediante la selección, conexión y análisis del conocimiento científico mundial. Las oficinas principales de ACS están en Washington, DC y Columbus, Ohio.

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Nota para los periodistas: informe que esta investigación se presentó en una reunión de la American Chemical Society.

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TítuloTextiles fúngicos sostenibles y materiales similares al papel a partir de desechos de alimentos

Abstracto La escasez de algodón y las preocupaciones ambientales de los textiles a base de petróleo han resultado en una gran demanda de alternativas sostenibles. Al mismo tiempo, el desperdicio de alimentos provoca enormes pérdidas económicas y ambientales. Esta investigación presenta un enfoque novedoso para la reutilización de residuos de alimentos a través de su bioconversión en materiales textiles. El hongo filamentoso Rhizopus delemar se cultivó en desechos de alimentos en un biorreactor de transporte aéreo en un proceso de cultivo sumergido escalable. La pared celular del micelio, que contiene quitina y quitosano, se aisló de la biomasa fúngica recolectada y se sometió a un proceso de hilado en húmedo para alinear las microfibras fúngicas y desarrollar hilos de monofilamento. Desde la perspectiva de la resistencia mecánica, la mayor resistencia a la tracción y el módulo de Young fue de 118 MPa y 6,4 GPa, respectivamente. El tratamiento de las fibras con glicerol resultó en una mejora significativa en la flexibilidad de la fibra y resultó en el mayor alargamiento a la rotura del 15,8%. Los monofilamentos exhibieron propiedades antibacterianas y biocompatibilidad. Además, las microfibras fúngicas se depositaron en húmedo para formar materiales similares al papel biocompatibles con una resistencia a la tracción de hasta 71 MPa y un módulo de Young de hasta 3,4 GPa. Además, se realizó un proceso de curtido de microfibras fúngicas y se prepararon materiales similares al cuero mediante aplicación en húmedo y postratamientos. El cuero fúngico exhibió un módulo de Young frente a un comportamiento de densidad similar al de los cueros naturales.

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