Setor tecnológico da Invenção

[001 ] A presente invenção pertence ao setor de Biotecnologia voltado ao mercado de acústica, construção civil, embalagens, arquitetura e design de interiores, que se refere, mais especificamente, a um processo para produção de biocompósitos fúngicos em três fases de crescimento, utilizando como matéria-prima resíduos lignocelulósicos (cascas, palhas, bagaços, serragem etc.) da agroindústria.

[002] A presente invenção também se refere a biocompósitos fúngicos e uso dos ditos biocompósitos para fabricação de soluções para substituição de materiais de origem não-renovável nas áreas de construção civil e acústica, embalagens protetivas e arquitetura/design de interiores.

Estado da técnica

[003] Materiais químicos e de nanotecnologia modernos têm-se mostrado eficientes para inúmeras aplicações, já que possuem especificações precisas e variadas propriedades. A atratividade da produção desses materiais por meio da biotecnologia tem sido objeto de pesquisas por todo o mundo a fim de desenvolver novos materiais de alto desempenho com baixos custos de produção e principalmente de forma sustentável. Entretanto, por vezes esses materiais continuam possuindo alto custo e tendo alta dificuldade de processamento, produção e ainda contraditoriamente com produção de resíduos agressivos (HANEEF et ai,, 2017, p. 1 ).

[004] Por conta dessa dificuldade, o estudo da criação de um biocompósito que não precise passar por processamentos químicos agressivos para fazer a separação de componentes específicos se toma mais necessário para que o conceito de material “verde” seja mais aplicável. Uma estratégia escolhida é utilizar fungos, que crescem superficialmente e nos entremeios do material de suporte e formam aglomerados de filamentos entrelaçados (HANEEF et al., 2017, p, 1 ).

[005] Os fungos são os recicladores de materiais biológicos da natureza, que por meio da produção de enzimas quebram e dissolvem diversos materiais biológicos (NWE & FURUIKE&TAMURA, 201 1 , p, 189), Dentre os diversos tipos existentes, destacam-se os basidiomicetos pertencentes às ordens Agarica/es e Polyporales, nos quais os mecanismos de digestão consiste em produção de enzimas extracelu lares oxidativas (lacases e peroxidases), que convertem materiais insolúveis em solúveis para que as células destes fungos, chamadas hifas, possam usar como nutrientes (ABREU et al,, 2007, p, 322; NWE & FURUIKE & TAMURA, 201 1 , p. 189). [006] Os nutrientes que o fungo absorve, são utilizados para a multiplicação celular e consequentemente para o crescimento da colônia, produzindo quitina, glucanos, glutamatos, d-manose, d-galactose, fucoses, glicoproteínas, glicopeptídios, proteínas, DNA, RNA, e outros materiais celulares (NWE & FURUIKE & TAMURA, 201 1 , p, 189).

[007] O fungo permeia o substrato, por meio de pressão física e secreção enzimática, absorvendo nutrientes de fontes de carbono, nitrogênio e outros materiais que são utilizados para seu crescimento, principalmente o carbono, que é utilizado para a formação da parede celular, composta principalmente por quitina, glucanos e proteínas (NWE & FURUIKE & TAMURA, 201 1 , p. 189; HANEEF et al., 2017, p. 2). A quitina, além de compor a parede celular dos fungos, também é um dos principais componentes do exoesqueleto de crustáceos e insetos, o que dá a propriedade de resistência e durabilidade, (ROSS & WENNER& MOORLEGHEN, 2018, p. 25),

[008] Os biomateriais formados por micélio (nome dado ao emaranhado de hifas) são alternativas realísticas para materiais à base de petróleo, além de serem obtidos de forma natural, utilizando pouca energia para a produção, Possuem boa resistência e são resistentes à água (ZELLER & ZOCHER, 2012, p. 52-54; HANEEF et al„ 2017, p. 1 ).

[009] Outro fator a ser considerado na produção de materiais de base fúngica são as estruturas formadas e complexidade de estruturas formadas pelas suas hifas. Por exemplo fungos que possuem estruturas monomítica, dimítica e trimítica, diferenciando principalmente nas estruturas das hifas por elas produzidas, de um modo geral, do monomítlco ao trimítico aumentando a complexidade das estruturas pode elas produzidas (JONES et. al., 2019, p.7).

[010] Poucas empresas no mundo estão trabalhando no desenvolvimento de biomateriais fúngicos, como a Ecovative Design, que produz material de embalagem protetora, materiais de construção, materiais automotivos, entre outros (ZELLER & ZOCHER, 2012, p. 54).

[01 1] Em 2017 o IBGE realizou um censo agropecuário sobre a Produção e Extração Vegetal e da Silvicultura (PEVS), que permitiu a atualização de dados sobre esse setor de produção (IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, 2017, p. 1 ). Os dados mostram que o Brasil produz quantidades significativas de material vegetal que, em seu processamento, geram grandes quantidades de subprodutos. De acordo com o senso sobre a PEVS, foi gerada uma renda de R$ 19,1 bilhões de reais, dos quais 77,3% são originada apenas da silvicultura. A área plantada é de 9,8 milhões de hectares, sendo as principais regiões o Sul e Sudeste do Brasil, que representam cerca de 70,5% dessa produção (IBGE - INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, 2017, p. 1 -3).

[012] Em 2017, houve um crescimento de 5% da participação da Silvicultura em relação ao ano anterior, podendo citar que, de toda a área de replantio, cerca de 75% e 21 % são de Eucalipto e Pinus, respectivamente. A região Sul do Brasil produz 89% do Pinus nacional, sendo o estado do Paraná responsável por 25% da produção nacional em 2021 (IBGE, 2017).

[013] A usual destinação dos resíduos agrícolas (biomassas) geralmente é a queima, sendo que na produção da cana de açúcar cerca de 95% do bagaço é utilizado como combustível para fornalhas (CACURO & WALDMAN, 2015, p. 2156). Novas destinações às biomassas geradas pelas indústrias agropecuárias podem ser exploradas, a fim de agregar valor através de uma bioconversão de microrganismos, principalmente do reino Fungi (FIGUEIRÓ & GRACIOLU, 201 1 , p. 924). No caso da produção de madeira cortada, 60% viram resíduo, especialmente serragem (também chamado de pó de serra). A serragem é um resíduo de longa biodegradabil idade (acumulando-se no ambiente) e de baixa combustibilidade. Ainda, por ser leve, é facilmente carregado pelo vento e polui as áreas vizinhas.

[014] Assim, utilizar fungos para crescimento em biomassa (resíduos agrícolas) para geração de um biocompósito pode se tornar uma solução baseada em economia circular, como proposto por Grimm (2018). teso envolve o fato de propor uma desti nação mais adequada para a crescente biomassa gerada no agronegócio do Brasil (IBGE, 2019) e uma diminuição de emissão de gases para atmosfera pela queima de biomassas, salientada por Cacuro (2015), culminando com a geração de um biomaterial com propriedades úteis para o mercado e capaz de substituir materiais tradicionalmente produzidos a partir de matérias-primas de origem fóssil.

Do problema técnico

[015] Os atuais modos de produção e consumo são incompatíveis com a necessidade de se preservar o meio ambiente e a qualidade de vida das pessoas. O consumo excessivo de materiais de origem não-renovável tem causado impactos ambientais que resultam na perda de biodiversidade, poluição de ambientes naturais, diminuição da qualidade do ar, aquecimento global, etc.

[016] Ao mesmo tempo, o Brasil é um país de economia baseada no agronegócio. A produção agrícola e o processamento de alimentos, assim como a silvicultura, geram quantidades enormes de resíduos (cascas, palhas, bagaços, sabugos, serragem cepilho, etc.) que podem ser aproveitados para produção de materiais de origem renovável. Na produção de grãos, por exemplo, gera-se 2 toneladas de resíduos vegetal (planta) para cada tonelada de grão produzido. Isso significa que se produz muito mais resíduos do que alimento.

[017] A presente invenção apresenta uma tecnologia que utiliza esses resíduos como suporte e fonte de nutrientes para o crescimento de um fungo. À medida que cresce no resíduo, o fungo atua como uma cola natural agregando partículas e resultando em um biocompósito. Esse material possui diversas propriedades químicas, físicas e mecânicas que foram anaiisadas em laboratório. Dentre essas propriedades, destaca-se: baixa densidade, resistência à chama, resistência à umidade, biodegradabilidade, compostabilidade em condições domésticas, resistência mecânica, baixa pegada hídrica.

[018] Esse conjunto de características permite desenvolver soluções para substituição de materiais de origem não-renovável nas áreas de construção civil e acústica (substituição de poliestireno expandido, lã de vidro e lã de rocha), embalagens protetivas (substituição de plásticos em geral) e arquitetura/design de interiores (artigos decorativos).

[019] Ao aproveitar esses resíduos lignocelulósicos abundantes e que já estão produzidos, promovesse uma otimização dos recursos naturais, financeiros, econômicos, humanos e tempo utilizados na produção e processamento de alimentos.

[020] O aproveitamento dos resíduos gerados no agronegócio ainda é uns dos grandes desafios que se enfrenta não só no âmbito nacional, mas mundialmente. Algumas soluções que envolvem processos de reaproveitamento de resíduos podem ser destacadas. O documento de patente PI 0720758-1 descreve um método de produção de um material compósito envolvendo formação de um inoculo que inclui um fungo pré- selecionado, formação de uma mistura de substrato e a inoculação do fungo na mistura. Este método pode incluir também colocar a dita mistura em um invólucro antes da adição do inoculo, porém não define as condições e fungos que podem ser utilizados e falhou em provar seus efeitos técnicos.

[021] O documento de patente US94101 16 descreve um método para o cultivo de materiais de construção derivados organicamente na forma de um substrato moldável que pode ser projetado para servir a uma ampla gama de aplicações de fabricação e construção. Em particular, as modalidades consideram uma pluralidade de formas moldadas por fungos, de preferência cultivadas a partir do inóculo de fungos e compactadas mecanicamente pelo menos uma vez durante o processo de crescimento, bem como a integração dos membros de suporte da estrutura a estrutura do fungo. A solução fornece um substrato fúngico que pode ser moldada e pré-processado de forma fácil e barata para especificações geométricas precisas, segundo os autores. Porém, destaca-se a necessidade de se realizar a compactação do material sob grande pressão (mínimo 100PSL preferencialmente 500PSI). As propriedades físicas e mecânicas atingidas não são apresentadas. Ainda, aos materiais de construção de origem orgânica são incorporadas camadas de reforços estruturais para melhorar o suporte de carga e outras capacidades estruturais.

[022] Outro documento é US201 10268955 que demonstra um método de fabricação de uma peça moldada, incluindo a formação de um agregado líquido a partir de uma mistura de agregado finamente moído e um fluido. É formada uma mistura de um inóculo de fungo e o agregado líquido. As nanopartículas são distribuídas homogeneamente pela mistura e esta é inserida em uma cavidade do molde. O micéllo vivo é cultivado para preencher a cavidade do molde. Esta etapa do processo prejudica signiflcativamente a escalabilidade da tecnologia. Após o crescimento do micélio o molde é aquecido para interromper o crescimento. A adição de nanopartículas é descrita como agente melhorador de características, como condutividade elétrica, resiliência, capacidades defletoras, durabilidade, rigidez, etc., mas nenhum dado é demonstrado. [023] E ainda, o documento WO2018014004 reveia um método de formação de materiais fúngicos e objetos fúngicos com características de polímero amorfo de alta densidade, flexível e macio, não sendo objetos compreendidos na presente invenção, O método compreende as etapas de crescimento de um primeiro tecido fúngico em contato com um veículo nutritivo; fornecimento de um material poroso em contato com o referido primeiro tecido fúngico; direcionamento do crescimento do referido tecido fúngico através do referido material poroso de modo que uma porção do referido tecido fúngico compreenda um primeiro material fúngico tendo as primeiras hifas fúngicas; opcionalmente incorporando material compósito; direcionamento a uma mudança na composição ou padrão de crescimento de pelo menos algumas das referidas primeiras hifas fúngicas; separação pelo menos uma porção do primeiro material fúngico do referido veículo nutritivo; e obtenção de um segundo material fúngico com segundas hifas fúngicas. O objeto da presente invenção é um material composto por micélio sem a presença do substrato utilizado para o crescimento do mesmo.

Novidades e objetivos da invenção

[024] A presente invenção, por sua vez, se caracteriza como uma plataforma tecnológica para geração de soluções sustentáveis a partir de resíduos agrícolas e fungos, O processo de crescimento do fungo compreende três etapas, sendo a primeira realizada em sacos de cultivo, a segunda em moldes (produto final adquire o formato do molde) e a terceira fora dos moldes (acabamento), No processo produtivo, entende- se que para melhoramento das características do material resultante, pode-se adicionar suplementações na fase em que se acondiciona os materiais nos moldes. [025] O sistema de produção em três etapas permite maior dinâmica na produção, separando as etapas de crescimento de fungos da formação de um produto finai. Ainda, results na diminuição de perdas de produtividade devido a possibilidade de controlar melhor as condições de cultivo do fungo (salas separadas para produção de fungo e cultivo do produto final dentro e fora de moldes), redução na contaminação, facilidade em escalar o processo, melhoramento das características do material resultante pela suplementação. A separação das fases do processo promoveu uma redução de quatro vezes na taxa de contaminação quando comparada com o método tradicional de uma única fase.

[026] Encontrar opções sustentáveis para a substituição de materiais oriundos de fontes não renováveis é um objetivo nos dias de hoje. A tecnologia apresentada neste documento tem como objetivo promover a transformação de resíduos agrícolas e da silvicultura em um material inovador e sustentável, utilizando uma tecnologia limpa, capaz de gerar créditos de carbono e reconhecida pelo selo SESI ODS 2021 .

[027] Diversas variáveis podem ser alteradas para o crescimento micelial no substrato escolhido (como suplementações no substrato, variações de umidade, de temperatura, de concentração de CO ₂ e de luminosidade no ambiente de crescimento, pré-processamento e pós-processamento), podem implicar mudanças no processo de crescimento celular do fungo e nos compostos que ele produz. Qualquer dessas alterações pode resultar em diferentes propriedades no material, podendo se apresentar propriedades parecidas com as de termoplásticos, de exoesqueleto de insetos, couro de animal, espumas, materiais de construção, embalagens para acondicionamento de alimentos e materiais de alto desempenho (MCINTYRE et a!., 2015, p, 3; BETTS & TUDRYN & HART, 2016, p. 6; ROSS, 2016, p. 13; ROSS & WENNER & MOORLEGHEN, 2018, p. 26).

Descrição dos desenhos anexos

[028] A fim de que a presente invenção seja plenamente compreendida e levada à prática por qualquer técnico deste setor tecnológico, a mesma será descrita de forma clara, concisa e suficiente, tendo como base os desenhos anexos, que a ilustram e subsidiam, abaixo listados:

[029] Figura 1 representa o fluxograma de etapas do processo objeto da presente invenção;

[030] Figura 2 representa exemplos de produtos obtidos pelo processo objeto da presente invenção;

[031] Figura 3 representa exemplos de painéis acústicos fabricados;

[032] Figura 4 representa o gráfico de absorção sonora para cada faixa de frequências de terço de oitava de painéis acústicos com 18mm de espessura;

[033] Figura 5 representa o gráfico de avaliação de absorção acústica em tubo de impedância com diferentes formulações da fase IIl;

[034] Figura 6 representa a avaliação da inflamabilidade do biocompósitos produzido com casca de trigo sarraceno;

[035] Figura 7 representa uma placa onde se aplicou uma chama.

Descrição detalhada da mvenção

[036] Encontrar opções sustentáveis para a substituição de materiais oriundos de fontes não renováveis é um objetivo nos dias de hoje. Somando os ideais da biotecnologia e a vasta gama de propriedades do crescimento fúngico, a presente invenção visa a criação de biocompósitos de base fúngica para oferecer à sociedade bens de consumo sustentáveis e inofensivos à natureza. O processo da presente invenção compreende 5 fases:

[037] I) Preparo do substrato; II) Primeiro crescimento; Segundo crescimento; IV) Terceiro crescimento; e V) Processamento finai, conforme exposto na Figura 1 e abordado a seguir.

FASE I - PREPARO DO SUBSTRATO

Material lignocelulósico e caracterização

[038] Diversos materiais lignoceiuiósicos podem ser utilizados para produção de biocompósitos fúngicos. Utilizaram-se principalmente serragem e cepilho (resíduos da indústria de madeira), casca de trigo sarraceno (mourisco), casca de arroz, resíduo de milho, resíduo de soja e bagaço de cana. Cada material lignocelulósico possui uma composição específica, que deve ser ajustada de forma a proporcionar o crescimento do fungo (Tabela 1 ).

Tabela 1. Relação carbono/nitrogênio de materiais lignoceíuíóstcos.

[039] Os principais parâmetros utilizados para o crescimento fúngico nos substratos são: umidade e reiação entre o teor de carbono e o de nitrogênio. A umidade geraimente mede-se em laboratório (secagem em estufa e medida da diferença de peso), enquanto a reiação C/N é extraída da literatura científica ou analisada.

[040] Os materiais lignocelulósicos podem ser triturados e peneirados para padronização de tamanho (granulometria). Diferentes granulometries e características da partícula dão propriedades diferentes ao produto final (principalmente no que tange a densidade, dureza e resistência mecânica. No caso da densidade, por exemplo, materiais produzidos com serragem de Pinus no tamanho MESH 10 possui 0.325g/cm ² , enquanto em MESH 5/8 a densidade é de 0,133g/cm ³ . As partículas de materiais lignocelulósicos podem estar em duas formas principais: em fibra e em grânulo, bem como uma mescla a depender da mistura utilizada.

Adição de nutrientes para prepara da formulação

[041] De acordo com a composição do material lignocelulósico, e conhecendo as condições preferidas pelos fungos utilizados (Ganoderma lucidum, Ganoderma neo-japonicium, Ganoderma resinaceuni, Trametes versico/or e P/eurotus ostreatus), na otimização do crescimento, precisa- se adicionar nutrientes. Os nutrientes geralmente adicionados são: farelo de trigo (podendo ser outro servindo para ajustar a quantidade de nitrogênio), carbonato de cálcio (controle de pH), calcário de conchas (fonte de cálcio) e água (de forma a ajustar o teor gravimétrico para 45 a 70% preferencialmente, dependendo da capacidade de absorção do substrato).

[042] Por exemplo, para preparar uma formulação à base de casca de trigo sarraceno, utlllza-se: * 78% de casca de trigo sarraceno (integral ou triturado);

* 20% de farelo de trigo;

* 1% de carbonato de cálcio;

* 1% de calcário de concha.

[043] Para preparar uma formulação a base de cepilho ou serragem (ou mistura de ambos em diferentes proporções), faz-se:

* 88% de cepilho ou serragem;

* 10% de farelo de trigo;

* 1% de carbonato de cálcio;

* 1% de calcário de conchas.

[044] Borra de café:

* 99% borra de café;

* 1% carbonato de cálcio.

[045] Bagaço de malte:

* 50% bagaço de malte;

* 49% farelo de trigo;

* 1% carbonato de cálcio.

[046] Palha de milho (geralmente é triturada):

* 86% palha de milho;

* 10% farelo de trigo;

* 2% carbonato de cálcio:

* 2% calcário de conchas. [047] Cabe destacar que pode ser utilizada a mistura desses materiais. Cada material lignocelulósico e suas respectivas misturas proporcionam propriedades diferentes ao produto final. Da fase II à fase V o processamento não muda, independentemente do material lignocelulósico empregado.

[048] Os fungos crescem nos ditos materiais lignocelulósicos, em variadas composições e os casos supracitados são formulações que possuem caráter de exemplificação.

[049] No presente caso, sabe-se que materiais de menor granulometria (partículas menores, com MESH variando de 3/8 a 30) proporcionam maior resistência mecânica ao material, e deve-se utilizá-los principalmente na construção civil e embalagens. Quando se utiliza materiais de partículas maiores (como o cepilho ou serragem em MESH 5/5, por exemplo, ou a casca de trigo sarraceno inteira), o material fica bem mais flexível (menor resistência mecânica) e possui melhor absorção acústica - aplicando-se principalmente na fabricação de painéis e revestimentos acústicos.

Acondicionamento em recipientes e esterilização ou pasteurização

[050] A mistura, preparada, é acondicionada em recipientes, que podem ser plásticos, vidro ou metal. Segue-se para a etapa de esterilização a 121 °C por 90 minutos (podendo variar proporcionalmente com o volume do recipiente e da capacidade volumétrica da autoclave). Alternativamente, pode-se proceder com pasteurização a 70 a 80 ^º C por 10 a 12 horas. Antes da próxima etapa o substrato deve ser resfriado até atingir temperatura de no máximo 35 ^º C.

FASE II - PRIMEIRO CRESCIMENTO [051] Em ambiente microbiologicamente controlado (mais asséptico possível), é feita a adição do fungo à mistura. Os fungos utilizados são Ganoderma lucidum, Ganoderma neo-Japonicium, Tramefes versíco/or e Pleurotus ostreatus. Destacando os fungos de podridão branca que possuem estruturas de hifas trimíticas.

[052] Os substratos inoculados são acondicionados em salas de cultivo com temperatura e umidade controlada. A temperatura idealmente é de 25 -C (pode variar de 20 a 33 ^º C) e a umidade relativa do ar preferencialmente em 70%, podendo variar de 60 a 80%. Nessa etapa, o fluxo e a troca de ar com o ambiente também é controlado a fim de acelerar o crescimento do fungo. Ao manter a concentração do CO ₂ entre 500 a 3.000 ppm, faz com que 0 micélio tenha um crescimento otimizado.

FASE m ™ SEGUNDO CRESCIMENTO

[053] Ao final do crescimento Fase Il, que dura entre 3 a 20 dias, e em concretizações preferidas de 3 a 7 dias, dependendo do material lignocelulósico e da cepa de fungo utilizado, forma-se um primeiro bloco de biocompósito fúngico. Esse bloco é quebrado (triturado em pequenas partículas) e são adicionados novos nutrientes à mistura.

[054] Nessa etapa, em uma primeira concretização preferida, adiciona-se ao biocompósito triturado, em relação ao peso úmido de 5 a 15%, uma mistura composta por:

• 74% farinha de trigo;

• 7,4% de gesso;

* 7,4% de calcário de concha;

* 7,4% de celulose; • 3,8% lignina.

[055] E, em uma segunda concretização preferida, adiciona-se ao biocompósito triturado, em relação ao peso úmido de 3 a 9%, uma mistura composta por:

• 74% farinha de trigo;

• 7,4% de gesso;

• 7,4% de calcário de concha;

• 7,4% de celulose.

[056] A suplementação pode ser realizada pela adição de um único componente isoladamente e ou uma combinação entre eles, não se limitando aos supracitados, desde que tenha como finalidade melhorar as características estruturais do micélio e promover o crescimento.

[057] É feito, então, o acondicionamento do material em formas (moldes) com o formato que se deseja ter o produto final. Esses moldes podem ser feitos dos mais diversos materiais, desde que inertes à água (preferencialmente não devem absorver umidade). Os moldes com o material são acondicionados em salas de cultivo, com temperatura de 25-0 (podendo variar de 20 a 33 ^º C). Em uma concretização preferida da invenção, a umidade pode variar entre 60 e 80%, sendo preferencialmente de 75%. Em uma segunda concretização preferida da invenção, a umidade pode variar entre 55 e 100% sendo preferencialmente 96%. . Já, o fluxo de CO ₂ pode variar de 500-50.000ppm a depender do fungo, sendo preferencialmente de 1.000 a 30.000ppm. O material completa essa segunda fase de crescimento em 1 a 4 dias sendo preferencialmente 2 dias. FASE IV - TERCEIRO CRESCIMENTO

[058] O material é retirado do molde e mantido em ambiente com temperatura controlada de 25 ^º C (podendo variar de 20 a 33 ^º C). A umidade é alterada para 95% preferentemente (podendo ser de 75 a 95%) e o teor de CO ₂ é reduzido (permitindo-se mais troca gasosa, diminuindo a faixa de CO ₂ para 500-10.OOOppm).

[059] O material é mantido nesse ambiente por 1 a 2 dias.

FASE V - PROCESSAMENTO FINAL

[060] Ao final do crescimento, 0 biocompósito fúngico é aquecido a pelo menos 24 ^º C em uma concretização preferida e pelo menos 50°C em uma segunda concretização preferida, alcançando a temperatura máxima de 240°C, sendo preferencialmente 50°C por pelo menos 24h para inativação (morte) do fungo e realiza-se a secagem, para não proliferação de outros contaminantes e agentes decompositores (0 tempo de secagem do produto é dependente do seu tamanho). Como parâmetro, utiliza-se 0 tempo necessário para 0 produto atingir 40% do valor do peso inicial após 0 procedimento). Exemplos de produtos finais são demonstrados nas Figuras 2 e 3.

Produção de placas acústicas utilizando serragem de madeira como matéria-prima

[061] A produção de placas acústicas utilizando serragem de madeira se inicia na padronização da granulometria da matéria-prima. A granulometria pode ser ajustada de acordo com as propriedades mecânicas (resistência física, por exemplo) e densidade desejadas. Neste caso, utilizou-se serragem de Pinus na granulometria variando de 0-2 mm do tamanho da partícula. A serragem padronizada por peneiramento é utilizada na composição do substrato para a fermentação sólida.

• 88% de serragem;

• 10% de farelo de trigo;

• 1 % de carbonato de cálcio;

• 1 % de calcário de conchas.

[062] À mistura de nutrientes é adicionada água de forma a obter-se umidade entre 30 a 80%, preferencialmente 65%. O substrato é acondicionado em recipientes que possam ser esterilizados ou pasteurizados. Uma abertura é feita nesses recipientes de forma que seja permitida troca gasosa. Após esterilização, é adicionada a espécie de fungo desejada, neste caso Ganoderma lucidum, a uma proporção de 1 a 25% (m/m). O recipiente de cultivo é acondicionado em ambiente com temperatura de 25 ^º C e umidade de 80% controladas, sendo realizada trocas de ar para controle da concentração de CO ₂ no ambiente (25 trocas de ar por hora).

[063] Passados 4 a 15 dias preferencialmente 8 dias de cultivo, 0 recipiente é aberto e 0 cultivo é mecanicamente triturado. São adicionados 15% de farinha de trigo, 1 % de Lignina ou glicose ou sacarose ou celulose; 1 % Gesso e 1 % calcário de concha. Em seguida, a mistura é acondicionada em moldes no formato desejado. Toda a manipulação para trituração do substrato, mistura e acondicionamento em moldes deve ser realizada em ambiente controlado (mas não asséptico - ambiente sem circulação de ar, em superfícies limpas e utilizando-se de boas práticas de manipulação microbiológica como uso de luvas, máscaras etc.). No caso da placa quadrada, 0 molde possui dimensões 33 cm x 33 cm x 2,5 cm. [064] Os moldes então são colocados em um novo ambiente com temperatura de 25 ^º C e umidade de 80% controladas, sendo realizada trocas de ar para controle da concentração de CO ₂ no ambiente (20 trocas de ar por hora). Ao final de 1 a 4 dias preferencialmente 2 dias, 0 produto é retirado da forma e deixado no mesmo ambiente por mais 1 a 4 dias preferencialmente 2 dias. No último passo, 0 produto é desidratado utilizando um forno/estufa a 50 ^º C por 6 a 24h ou em temperatura ambiente até atingir 0 peso constante.

[065] Se fez uma avaliação da capacidade de absorção acústica seguindo a ISO 354:2003 Acoustics - Measurement of sound absorption in a reverberation room, com montagem baseada nas diretrizes gerais do tipo A, Anexo B da ISO 354:2003, atingindo-se um coeficiente de absorção médio (aw) de 0,40, NRC = 0.35 e SAA = 0.33, conforme mostra a Figura 4.

[066] O material demonstrou capacidade de absorção acústica superior a materiais comuns utilizados em ambientes internos, comprovando a ação de absorção de ondas sonoras. A capacidade de absorção acústica pode ser otimizada com 0 aumento da espessura da placa ou dependendo da forma de instalação. A avaliação acústica foi realizada mimetizando a instalação das placas por colagem em parede de alvenaria. Neste caso a absorção acústica é feita exclusivamente pela face frontal do material. No caso de instalação em que a placa não fique colada na parede, permitindo a formação de um espaço entre ela e a parede, a taxa de absorção é significativamente aumentada por explorar as duas faces do material. A escolha de materiais acústicos depende não somente do aw, NRC e SAA, mas da capacidade de absorção em comprimentos de onda específicos, que dependem do tipo de ambiente em que serão instaladas. Desta forma, as placas acústicas descritas neste documento caracterizam-se como materiais únicos e inovadores. O material da presente invenção possui, por exemplo, NRC muito similar à de produtos comerciais produzidos a partir de espuma de poliuretano poliéster com espessura maior (material com 20mm possui NRC = 0,36 e com 40mm possui NRC = 0.39).

Avaliação de absorção acústica em tubo de impedância com diferentes formulações da fase III

[067] Foi avaliado o efeito da formulação do substrato contendo serragem de madeira na capacidade de absorção acústica do material em tubo de impedância. A produção seguiu a Fase II do processo (primeira fase de crescimento), mas foram realizadas modificações nos componentes adicionados na Fase III (segunda fase de crescimento). A amostra A01 não recebeu nenhuma suplementação de nutrientes, A02 apenas farinha de trigo (15%); A03 farinha, calcário e gesso (15%, 1%, 1%, respectivamente); A04 farinha, calcário, gesso e celulose (15%, 1%, 1%, 1%, respectivamente); A05-A08 farinha, calcário, gesso, celulose e lignina (15%, 1%, 1%, 1%, 1%, respectivamente), todos os ensaios foram feitos em triplicates, conforme mostra a Figura 5.

[068] Observou-se que na capacidade acústica dos ensaios do A03 ao A08 mostra uma melhora na regularidade do material para absorção de ondas em maiores frequências, sendo que dos ensaios de A04 ao A08 apresentam um ligeiro aperfeiçoamento na capacidade acústica do material, validando a importância da suplementação correta da Fase III. A possibilidade de se manipular a capacidade de absorção acústica em diferentes frequências de acordo com a suplementação realizada na Fase III da produção apresenta uma inovação e comprova a versatilidade desta tecnologia. Avaliação da inflamabilidade do biocompósito com casca de trigo sarraceno

[069] A produção de placas utilizando casca de trigo sarraceno se inicia na adição de componentes e mistura na seguinte composição para a fermentação em estado sólido:

• 78% de casca de trigo sarraceno (integral ou triturado);

• 20% de farelo de trigo;

• 1 % de carbonato de cálcio;

• 1 % de calcário de concha.

[070] A depender, a casca de trigo sarraceno pode ser utilizada triturada e também padronizada com tamanhos variados de acordo com as características desejadas do material resultante.

[071] À mistura de nutrientes, é adicionada água de forma a obter-se umidade entre 30-50%. O substrato é acondicionado em recipientes que possam ser esterilizados ou pasteurizados. Uma abertura é feita nesses recipientes de forma que seja permitida troca gasosa e que mantenha o ambiente livre microrganismos de contaminantes. Após esterilização, é adicionado a espécie de fungo desejada, neste caso Ganoderma lucidum, a uma proporção de 1 -25% (m/m). O recipiente de cultivo é acondicionado em ambiente com temperatura de 25 ^º C e umidade de 80% controladas, sendo realizada trocas de ar para controle da concentração de CO ₂ no ambiente (25 trocas de ar por hora). Passados 4 a 15 dias preferencialmente 8 dias de cultivo, 0 recipiente é aberto e 0 cultivo é mecanicamente triturado. Foram adicionados 15% de farinha de trigo, 1 % de Lignina ou glicose ou sacarose ou celulose; 1 % Gesso e 1 % calcário de concha. Em seguida, a mistura foi acondicionada em moldes no formato desejado. Toda a manipulação para trituração do substrato, mistura e acondicionamento em moldes deve ser realizado em ambiente controlado (mas não asséptico - ambiente sem circulação de ar, em superfícies limpas e utilizando-se de boas práticas de manipulação microbiológica como uso de luvas, máscaras etc.). No caso da placa quadrada, o molde possui dimensões 33 cm x 33 cm x 2,5 cm.

[072] Os moldes então são colocados em um novo ambiente com temperatura de 25 ^º C e umidade de 80% controladas, sendo realizada trocas de ar para controle da concentração de CO ₂ no ambiente (20 trocas de ar por hora). Ao final de 1 a 4 dias preferencialmente 2 dias, 0 produto é retirado da forma e deixado no mesmo ambiente por mais 1 a 4 dias preferencialmente 2 dias. No último passo, 0 produto é desidratado utilizando um forno/estufa a 50 ^º C por 6 a 24h ou em temperatura ambiente até atingir 0 peso constante, conforme mostra a Figura 6.

[073] Depois da secagem, realizou-se um estudo de inflamabilidade do material “UL 94 - Vertical burn test” e “UL 94 - Horizontal burn test” a qual 0 material foi cortado nas dimensões (127 x 13 x 3,2 mm) especificadas do ensaio em questão culminando nos seguintes resultados: [074] O material em questão possui capacidade de auto extinguir a chama com uma das melhores classificações aplicadas pelo método em questão. [075] Com a finalidade de aplicar esse ensaio em escala, recortou-se uma placa com dimensão de aproximadamente 10 x 10 cm e se aplicou uma chama direta (Figura 7) proveniente de um maçarico alimentado por butano a uma distância de 5 cm da placa por um minuto. Logo após o desligamento da chama o material cessou a queima, ficando incandescente por 3 segundos.

[076] O material além de ser autoextinguível, possui excelente resistência a chama, fazendo com que o mesmo não queime o material internamente. Ao passo que foi validado laboratorialmente em pequena escala, foram realizados ensaios de acordo com a ASTM E662: 2021 e ABNT NBR 9442:2019 sendo determinados o lp=1 ,71 e o Dm=390,87, categorizando o material com a Classe ll-A segundo a classificação de acordo com ABNT NBR 16626:2017 e IT n ^Q 10:2019

Avaliação da biodegradabilidade do biocompósito com serragem

[077] Foi realizada avaliação de biodegradabilidade seguindo a norma 301 B-OECD. O ensaio foi conduzido utilizando uma amostra de efluente de uma estação de tratamento que continha 1 ,60x10 ⁷ UFC/mL. O teor de carbono no material avaliado foi igual a 45.05 e a quantidade de amostra utilizada foi 0,074g/3L, sendo o teste conduzido a 21 ,5 ± 0,5 ^º C por 28 dias. O ensaio foi considerado validado porque a diferença entre os extremos nas duplicatas foi menor do que 20%. O padrão biodegradável apresentou biodegradação de 60% de evolução de CO ₂ em 10 dias contados a partir do momento em que se observou 10% de evolução de CO ₂ e não excedeu 0 período máximo de 14 dias e, não houve inibição dos microrganismos empregados uma vez que o tratamento inibição atingiu 25% de liberação de CO ₂ em 14 dias.

[078] De acordo com a metodologia empregada e nas condições do ensaio, 0 item teste apresentou biodegradação de 100%, dentro do período de 28 dias e atingiu 0 critério de rápida biodegradação (60% ThCÜ2 e cumprimento da janela de 10 dias). Assim, 0 item foi considerado rapidamente biodegradável.

[079] Também foi realizado teste de biodegradabilidade em condições domésticas e em diferentes ambientes. Resíduos de placas produzidas a partir da presente invenção foram encaminhadas para análises dos parâmetros de contaminantes biológicos e metais pesados de acordo com MAPA - IN SDA 27, de junho de 2006. Os contaminantes biológicos avaliados foram ovos viáveis de helmintos, coliformes termotolerantes e Salmonella, que apresentaram quantidades abaixo dos limites exigidos pelo MAPA para produção de fertilizantes. Em relação aos metais pesados foram avaliados Arsênio, Cádmio, Chumbo, Cromo, Cromo VI, Mercúrio, Níquel e Selênio, todos apresentando concentrações abaixo do limite de detecção do equipamento. Desta forma, estes resultados estão de acordo com àqueles exigidos como um bom condicionador de solo após processo de compostagem como exigido (MAPA - IN SDA 27, de junho de 2006).

[080] Em seguida, os resíduos das placas da invenção foram separados e conduzidos em diferentes condições e/ou ambiente natural utilizando amostras de 10 gramas. Os materiais foram acondicionados em bandejas de plástico e submetidas a 6 diferentes condições:

- Tratamento 1 : Material da presente invenção in natura acondicionado sobre bandeja de plástico, sem presença de água, solo ou areia; - Tratamento 2: Material da presente invenção in natura acondicionado sobre bandeja de plástico, umedecido com 20 ml_ de água 1 vez por semana;

- Tratamento 3: Material da presente invenção in natura acondicionado sobre bandeja de plástico cheia de água (2000 ml_ constante);

- Tratamento 4: Material da presente invenção in natura acondicionado sobre bandeja de plástico cheia de água com NaCI (2000 ml_ constante);

- Tratamento 5: Material da presente invenção in natura acondicionado sobre bandeja de plástico sobre a areia, recebendo irrigação de 500 ml_ de água 1 vez por semana;

- Tratamento 6: Material da presente invenção in natura acondicionado sobre bandeja de plástico sobre o solo, recebendo irrigação de 500 ml_ de água 1 vez por semana.

[081] Os tratamentos foram conduzidos por 106 dias, sob temperatura ambiente (vide tabela a seguir). Os ensaios realizados em ambiente líquido foram conduzidos sem agitação. Ao fim do ensaio, todos os materiais foram encaminhados para análise de parâmetros químicos, físicos e biológicos. Portanto, este estudo teve também como objetivo determinar o comportamento nutricional, características físicas, químicas e biológicas dos resíduos das placas da invenção em função de diferentes processos de biodegradação, podendo ou não serem utilizados como condicionador de solo.

Tabela: Valores de pH, Umidade; Carbono Orgânico Total, Condutividade, Matéria Orgânica, Capacidade de Troca Catiônica (CTC), Capacidade de Retenção de Água (CRA) e Sólido Voláteis, provenientes dos diferentes processos de compostagem nos resíduos de placa da invenção: in natura; material úmido; areia; solo; H20; H20+NaCI, ao final de 106 do início dos tratamentos

[082] Observou-se que o material no tratamento T1 não apresentou nenhuma alteração visual quanto a degradação das estruturas, alteração de coloração ou até mesmo crescimento de microrganismos oportunistas. Este resultado mostra que o material ficou estável, preservando as características durante o período avaliado (106 dias). Observou-se que os demais tipos de tratamento impostos, quando comparados com o tratamento inicial (in natura T1 ), resultaram em reduções dos teores nutricionais de Nitrogênio, Fósforo Total (P), Fósforo Total (P2O5), Potássio Total (K), Potássio total (K2O), Enxofre, Cálcio e Magnésio. Na amostra de solo, 0 aumento dos teores de Nitrogênio e Fósforo são consequência da mistura do Material da presente invenção com a amostra de solo, que inviabilizou a completa separação para a realização da análise de nutrientes. Em relação aos micronutrientes (Boro, Ferro, Zinco, Cobre e Manganês), foi observada também a redução significativa de todos os parâmetros avaliados, com exceção de Boro (B) cujo comportamento foi inverso para todos os tratamentos impostos.

[083] Durante a compostagem, notou-se um incremento significativo para todos os tratamentos para o pH e condutividade comparados ao tratamento in natura. Verificou-se também um aumento de 500% do teor de umidade nos tratamentos 5 e 6, o que fortalece o potencial deste material como importante componente do solo para aumento da capacidade de retenção de água (CRA). Ao observar os valores superiores de 200 mmolc.kg-1 para a CTC e 60% para CRA, no tratamento T6, e ao comparar como as informações descrito na instrução normativa MAPA - IN DAS N ^Q 35, de 4 de julho de 2006, observa-se que os resíduos das placas da invenção, ao serem incorporadas com o solo, podem melhor as condições do solo, tanto as características físicas, químicas e biológicas, funcionando como um bom condicionador de solo classe A. Estes resultados demonstram a intensa interação das placas da invenção com o solo, favorecendo o processo de compostagem.

[084] É importante salientar que as figuras e descrição realizadas não possuem o condão de limitar as formas de execução do conceito inventivo ora proposto, mas sim de ilustrar e tornar compreensíveis as inovações conceituais reveladas nesta solução. Desse modo, as descrições e imagens devem ser interpretadas de forma ilustrativa e não limitativa, podendo existir outras formas equivalentes ou análogas de implementação do conceito inventivo ora revelado e que não fujam do espectro de proteção delineado na solução proposta.