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Jun 05, 2023

Influence des taux de croissance, des propriétés microstructurales et de la composition biochimique sur la stabilité thermique des champignons mycéliens

Scientific Reports volume 12, Numéro d'article : 15105 (2022) Citer cet article 1941 Accès 5 Citations 162 Détails de Altmetric Metrics Les espèces fongiques de mycélium présentent des caractéristiques ignifuges. Le

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 15105 (2022) Citer cet article

1941 Accès

5 citations

162 Altmétrique

Détails des métriques

Les espèces fongiques du mycélium présentent des caractéristiques ignifuges. L'influence des milieux de croissance sur les taux de croissance fongiques, la composition biochimique et les caractéristiques microstructurales ainsi que leur relation avec les propriétés thermiques sont mal comprises. Dans cet article, nous démontrons que la mélasse peut soutenir la croissance d’espèces fongiques non pathogènes du phylum Basidiomycota produisant des matériaux bio-dérivés présentant des caractéristiques potentielles de retardateur de feu. La microscopie électronique à balayage et la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) ont été utilisées pour interroger les propriétés microstructurales et biochimiques des espèces de mycéliums cultivés dans la mélasse. La décomposition thermique des mycéliums nourris à la mélasse a été évaluée par analyse thermogravimétrique interfacée avec FTIR pour une analyse des gaz dégagés en temps réel. Les caractéristiques morphologiques et microstructurales du charbon résiduel après exposition thermique ont également été évaluées. La caractérisation des matériaux a permis d'établir une relation entre les propriétés microstructurales, biochimiques et thermiques des mycéliums nourris à la mélasse. Cet article présente une exploration complète des mécanismes régissant la dégradation thermique de trois espèces mycéliennes cultivées dans la mélasse. Ces résultats de recherche font progresser la connaissance des paramètres critiques contrôlant les taux de croissance et les rendements fongiques ainsi que la manière dont les propriétés microstructurales et biochimiques influencent la réponse thermique des mycéliums.

L'utilisation de composites polymères structurellement efficaces dans les véhicules de transport de passagers et les habitations est limitée par des codes de prévention des incendies rigoureux (p. ex., propriétés de combustibilité et d'inflammabilité des matériaux)1. Les composites polymères s'enflamment et brûlent avec une combustion enflammée soutenue lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées et à des environnements oxydants2. La combustion des composites polymères génère de la chaleur qui peut compromettre l'intégrité des structures techniques en raison du ramollissement de la matrice, de la décomposition de la matrice, de la fissuration du délaminage et de l'endommagement des fibres3. De plus, la combustion des polymères produit des gaz et des fumées toxiques comme le monoxyde de carbone et des hydrocarbures partiellement décomposés (c'est-à-dire la suie de carbone) qui sont responsables de la plupart des décès liés aux incendies4. L'incendie de la tour Grenfell en 2017, attribué à l'utilisation de panneaux de revêtement composites en aluminium incorporés au polyéthylène qui ne répondaient pas aux normes de sécurité incendie, a fait 72 morts, principalement causées par l'inhalation de fumée5. De même, la fumée dense, toxique et irritante provenant des matériaux de cabine en feu a causé 48 des 55 décès lors de la catastrophe de l'aéroport de Manchester en 1985, au cours de laquelle l'avion British Airtours Flight 28 M a pris feu en raison d'une panne moteur au décollage6. L’incendie de la Grenfell Tower et la catastrophe de l’aéroport de Manchester ne sont que deux exemples parmi de nombreuses tragédies d’incendie qui mettent en évidence l’importance de comprendre les propriétés de réaction au feu des polymères.

L'intégration de produits ignifuges (FR) dans les composites polymères atténue efficacement les réactions de combustion enflammées et réduit le volume de gaz et de fumées toxiques7,8. Il existe plusieurs méthodes pour intégrer les FR dans des composites polymères, notamment la modification de la matrice polymère à l’aide de particules FR de taille nano et micro9, l’application de revêtements de surface de protection thermique10 et l’utilisation de polymères intrinsèquement ignifuges tels que les résines phénoliques11. Pendant de nombreuses années, les composés halogénés ont été des FR de choix pour la plupart des systèmes polymères en raison de leurs mécanismes ignifuges en phase gazeuse très efficaces8,12. Malheureusement, les retardateurs de feu halogénés libèrent des gaz corrosifs et appauvrissant la couche d'ozone, limitant leur utilisation ou entraînant leur retrait dans certaines juridictions12,13. La course au remplacement des FR halogénés a jusqu'à présent été dominée par des composés organiques et inorganiques contenant du phosphore et de l'azote, notamment le polyphosphate d'ammonium14, le phosphate de mélamine15, le pentaérythritol16, les composés intumescents17, les nanomatériaux à base de carbone (c.-à-d. NTC, graphène)18, les sels métalliques19 et les composés métalliques. hydroxydes20. Bien que les FR sans halogène soient efficaces, leur adoption généralisée est remise en question par des processus de fabrication peu respectueux de l'environnement, par la santé et la sécurité au travail liées au traitement et à la manipulation de matières dangereuses (c'est-à-dire les nanomatériaux à base de carbone) et par les dommages environnementaux possibles dus à la lixiviation des métaux lourds. En revanche, les FR biodérivés tels que le mycélium présentent un potentiel de FR sans danger pour l'environnement qui répondent à la fois aux exigences de retardateur de feu et de fabrication durable. Cependant, l’efficacité ignifuge du mycélium et les mécanismes ignifuges correspondants ne sont pas encore entièrement compris pour éclairer avec confiance une application à grande échelle. Lors de la culture du mycélium, il est essentiel de maintenir un environnement stérile pour éviter toute contamination par d’autres espèces pathogènes. Maintenir un environnement de croissance stérile à l’échelle industrielle peut s’avérer difficile. De plus, l’assurance qualité des produits sera remise en question par la variabilité des lots due aux différents modèles de croissance.