Raportul Ştiinţific şi Tehnic 2018

Contract de finanțare nr. 164 CI/2018

Cod proiect: PN-III-P2-2.1-CI-2018-0975

Titlul proiectului: MICOTEHNOLOGIE INOVATIVĂ DE RECICLARE COMPLETĂ A DEȘEURILOR POMICOLE SUB FORMĂ DE MATERIALE COMPOZITE NATURALE DESTINATE CONSTRUCȚIILOR ECOLOGICE (MINOREC)

Durata proiectului: 5 luni (4.07 – 05.12.2018)

Descrierea ştiinţifică şi tehnică a activităților

În conformitate cu planul de activitate prezentat în cuprinsul cererii de finanțare, principalele obiective ale proiectului au fost următoarele:

1 – Conceperea modelului experimental de micotehnologie inovativă, destinată valorificării integrale a deșeurilor pomicole, prin creșterea controlată a miceliilor de ciuperci lignicole Fomes fomentarius și Ganoderma applanatum pe astfel de substraturi vegetale, în scopul obținerii de materiale compozite naturale, cu întrebuințări multiple în construcțiile ecologice, datorită proprietăților fizico-chimice extrem de avantajoase rezultate în urma penetrării hifelor miceliene în masa fragmentelor lignocelulozice ale deșeurilor utilizate ca materie primă și formarea de structuri hidro- și termoizolante, rezistente la factorii de mediu;

2 – Optimizarea micotehnologiei inovative de reciclare completă a deșeurilor din fermele pomicole prin creșterea controlată a miceliilor aparținând speciilor de ciuperci lignicole Fomes fomentarius și Ganoderma applanatum pe substraturi constituite din aceste deșeuri, în vederea obținerii de materiale compozite 100 % naturale, ce vor fi utilizate pentru construcțiile ecologice; 

3 – Protejarea drepturilor de proprietate intelectuală asupra rezultatelor obținute în cadrul proiectului

Pe parcursul derulării acestui proiect au fost efectuate următoarele activități incluse în planul de realizare, și anume:

1 – Elaborarea modelului experimental de aplicare a micotehnologiei inovative de reciclare completă a deșeurilor vegetale rezultate din plantațiile de măr, prun și cireș, prin utilizarea miceliilor de ciuperci lignicole Fomes fomentarius și Ganoderma applanatum în calitate de lianți biologici de compactare și de aderență a fragmentelor mărunțite ale acestor deșeuri vegetale pentru obținerea de materiale compozite naturale, termo- și hidroizolante și extrem de rezistente la solicitări mecanice, destinate construcțiilor ecologice;

2 – Testarea, la nivel microproductiv, a micotehnologiei inovative de creștere controlată a miceliilor aparținând ciupercilor lignicole Fomes fomentarius și Ganoderma applanatum pe deșeuri pomicole de măr, prun și cireș pentru obținerea de materiale compozite, utilizabile la construcțiile ecologice sub formă de blocuri, cărămizi sau plăci având compoziție 100% naturală, precum și a proprietăților fizico-chimice ale materialelor obținute în scopul evidențierii calităților superioare ale acestora comparativ cu actualele materiale de construcții;

3 – Redactarea și înregistrarea la OSIM a două cereri de brevet de invenție privind reciclarea integrală a deșeurilor vegetale rezultate din plantațiile de măr, pun și cireș prin creșterea controlată a miceliilor ciupercilor lignicole Fomes fomentarius și Ganoderma applanatum, ambele având proprietăți medicinale dovedite științific

Conform obiectivelor stabilite în cererea de finanțare, a fost elaborat modelul experimental de micotehnologie inovativă, destinată valorificării integrale a deșeurilor pomicole, prin creșterea controlată a miceliilor de ciuperci lignicole Fomes fomentarius și Ganoderma applanatum pe astfel de substraturi vegetale, în scopul obținerii de materiale compozite naturale, cu întrebuințări multiple în construcțiile ecologice, datorită proprietăților fizico-chimice extrem de avantajoase rezultate în urma penetrării hifelor miceliene în masa fragmentelor lignocelulozice ale deșeurilor utilizate ca materie primă și formarea de structuri hidro- și termoizolante, rezistente la acțiunea degradativă a factorilor de mediu.

Astfel, a fost conceput un model experimental simplu și eficient destinat producerii de materiale compozite naturale, utilizabile în realizarea construcțiilor ecologice, prin creşterea miceliului aparținând unor ciuperci lignicole, de preferință din speciile Ganoderma applanatum și Fomes fomentarius, pe substraturi constituite preponderent din deșeuri lemnoase provenite din tăierile anuale de trunchiuri și ramuri de pomi fructiferi.

Obiectivul principal la aplicării modelului experimental de micotehnologie inovativă a constat în obţinerea prin mijloace simple și eficiente economic, a unor materiale constituite din componente complet naturale, destinate construcțiilor ecologice, prin creşterea controlată a miceliului unor ciuperci lignicole, de preferință din speciile Ganoderma applanatum și Fomes fomentarius pe substraturi formate din deșeuri lignocelulozice, provenite din fermele pomicole, concomitent cu valorificarea ecologică integrală a acestor materiale redundante, fără valoare economică și generatoare de potențiale fenomene de poluare în zonele în care se produc.

Acest model experimental a fost realizat prin asigurarea condițiilor optime de creştere a miceliului aparținând unor ciuperci lignicole din speciile Ganoderma applanatum și Fomes fomentarius, care se cultivă pe substraturi constituite preponderent din deșeuri lignocelulozice provenite din tăierile anuale de trunchiuri și ramuri de pomi fructiferi, de preferință măr, prun și cireș (Fig. 1), fragmentate la dimensiuni de ordinul a maximum 2-3 cm, care au fost introduse în interiorul unor vase ceramice de diferite forme, majoritatea paralelipipedice, având dimensiuni asemănătoare cărămizilor sau blocurilor de tip BCA utilizate în construcții, cu suprafața de 200 cm și înălțimea de 10 cm, peste care s-a adăugat o soluție apoasă, compusă din melasă, tărâțe de grâu și pulbere de calcar, întreaga compoziție fiind menținută la hidratare timp de 10 ore.

                      a)                                                   b)                                                     c)

Fig. 1 – Deșeuri pomicole lemnoase, tocate și marunțite a) măr; b) prun; c) cireș

Apoi, aceste vase cu deșeuri lignocelulozice au fost sterilizate timp de o oră la 128^o C, iar după răcire, au fost inoculate cu culturi pure din speciile menționate anterior, după care s-au incubat la temperatura de 23 ^oC, timp de 20-35 zile, în funcție de specia de ciuperci utilizată ca inoculum, în final rezultând materiale naturale cu o structură dură, compactă și omogenă, sub forma unor blocuri conținând fragmentele lignocelulozice acoperite integral de o rețea de hife miceliene, ce posedă o structură compozită ignifugă, hidro- și termorezistentă, cu duritate ridicată și înaltă rezistență la acțiuni mecanice (Fig. 2).

                             a)                                                            b)

Fig. 2 – Matrițe ceramice conținând amestec de deșeuri pomicole impregnate cu miceliu aparținând speciilor Ganoderma applanatum (a) și Fomes fomentarius (b)

În final, blocurile formate din deșeurile lignocelulozice impregnate cu miceliul speciilor de ciuperci menționate au fost deshidratate, fie lent, la temperatura camerei, timp de 5 zile, fie mult mai rapid, în curent continuu de aer, într-o incintă de tip etuvă, la temperatura de 50...60 ^oC, timp de 15 ore, în acest mod putând fi conservate în orice condiții timp îndelungat fără să se degradeze (Fig. 3).

                                                   a)                                                                                                                b)

Fig. 3 – Materiale compozite naturale în formă de plăci conglomerate, constituite din deșeuri lignocelulozice pomicole impregnate cu miceliu aparținând speciilor de ciuperci Ganoderma applanatum (a) și Fomes fomentarius (b)

Fig. 4 – Materiale compozite naturale în formă de blocuri cilindrice, constituite din deșeuri lignocelulozice pomicole impregnate cu miceliu aparținând speciilor de ciuperci Ganoderma applanatum

Fig. 5 – Material compozit natural în formă de bloc tronconic, constituit din deșeuri lignocelulozice pomicole impregnate cu miceliu aparținând speciilor de ciuperci Ganoderma applanatum

Rezultatele obținute au permis redactarea și înregistrarea la OSIM a două cereri de brevet de invenție privind aceste procedee tehnologice de reciclare integrală și integrată a deșeurilor din plantațiile de măr, prun și cireș.

Experimentele efectuate au evidențiat realizarea acestor obiective cu caracter inovativ, prin testarea, aplicarea și patentarea tehnologiilor ecologice de valorificare integrală a deșeurilor vegetale produse în fermele pomicole, prin cultivarea speciilor de ciuperci medicinale menționate.

Punerea în evidență a modului de valorificare și a rezultatelor cecului de inovare

În cursul aplicării micotehnologiei inovative de reciclare a deșeurilor pomicole, materiile prime au fost reprezentate de ramuri de măr, prun și cireș, a căror valoare comercială este insignifiantă sub raport economic, la care s-au adăugat unele materii organice cu rol de stimulare a creșterii miceliilor, la un preț de cost redus, astfel încât produsele finale, reprezentate de materialele compozite naturale, vor fi competitive economic în comparație cu materialele clasice de construcții.

Posibilitatea ca întreaga producție de materiale compozite naturale, ce va fi obținută în decursul unui an calendaristic, să fie comercializată integral este asigurată de preţurile extrem de avantajoase la care se vor livra aceste produse către firmele de distribuție din domeniul construcțiilor ecologice, comparativ cu produsele similare, existente pe piaţa din România.

Gradul de realizare a rezultatelor estimate  

Conform obiectivelor proiectului, livrabilele stabilite pentru a fi realizate au fost următoarele:

1 – Două cereri de brevet de invenție privind procedeele de reciclare completă a deșeurilor pomicole prin creșterea controlată a ciupercilor lignicole, înregistrate la OSIM până la finalizarea proiectului

2 - Trei tipuri de materiale compozite naturale, obținute prin creșterea controlată a speciilor de ciuperci lignicole Fomes fomentarius și Ganoderma applanatum în masa deșeurilor lignocelulozice de măr, prun și cireș, sub forma unor blocuri și a unor plăci, utilizabile în construcțiile ecologice

Ca urmare a efectuării experimentelor prevăzute în cadrul contractului de finanțare deja finalizat, au fost îndeplinite toate responsabilitățile asumate privind livrabilele proiectului, fiind deja elaborate și înregistrate la OSIM două cereri de brevet de invenție având numerele A/00988/29.11.2018 și A/00989/29.11.2018, iar cele trei tipuri de material compozite

Prima cerere de brevet se referă la un procedeu de obținere a unor material composite natural destinate construcțiilor ecologice, iar cea de-a doua descrie o metodă biotehnologică original de creștere a ciupercilor medicinale pe deșeuri pomicole

Avantajele de ordin economic-financiar și ecologic ale aplicării acestor invenții sunt următoarele:

- se utilizează un procedeu simplu, economic şi eficient, destinat producerii de materiale compozite 100% naturale, necesare la edificarea construcților ecologice, prin intermediul unor procese biologice de valorificare a deşeurilor pomicole, în condițiile creșterii controlate a unor ciuperci lignicole, de preferinţă din speciile Ganoderma applanatum și Fomes fomentarius, pe substraturi constituite din aceste deșeuri integral naturale;

- asigură, prin aplicarea procedeului ecologic menţionat, obţinerea în timp scurt a unor materiale compozite, sub formă de blocuri de deșeuri lignocelulozice solidificate într-o structură miceliană cu o cosistență dură, caracteristică fiecăreia dintre speciile de ciuperci lignicole cultivate, având o structură compactă, ignifugă, hidro- și termorezistentă, cu duritate ridicată și înaltă rezistență la acțiuni mecanice ;

- elimină în totalitate efectele negative ale poluării mediului cu aceste deşeuri lignocelulozice redundante, atât în fermele pomicole, cât şi în zonele adiacente acestora;

- determină realizarea unor beneficii financiare substanţiale de către agenţii economici care activează în domeniul pomicol, prin comercializarea materialelor compozite naturale obţinute prin aplicarea acestui procedeu ecologic

Raportarea indicatorilor de stare și de progres realizați

Indicatorii de stare şi de progres privind eficienţa activităților derulate în cadrul proiectului se vor evalua din declaraţiile privind evoluţia cifrei de afaceri, iar pentru aprecierea calităţii produselor comercializate se vor utiliza chestionarele de estimare a satisfacţiei clienților, prin implementarea de către beneficiar a sistemului calităţii ISO 9001, pentru stabilirea coeficientului de feed-back pozitiv.

Pentru extinderea exploatării afacerii rezultate în urma finalizării proiectului actual, prin atragerea de fonduri pentru investiții, beneficiarul împreună cu furnizorul de servicii vor acționa sinergic în perioada imediat următoare finalizării contractului de finanțare, prin participarea la saloane și expoziții de inventică, naționale și internaționale, în scopul promovării cererii de brevet de invenție, ce va fi înregistrată la OSIM în cursul implementării proiectului, privind aplicarea micotehnologiei de reciclare completă a deșeurilor pomicole prin creșterea controlată a unor specii de ciuperci lignicole cu proprietăți medicinale pentru obținerea de materiale compozite naturale.

În acest context, rezultatele activităților ce vor fi efectuate în cursul anului 2019 pentru implementarea modelului experimental de micotehnologie inovativă vor constitui baza de date pentru elaborarea raportului de impact ce va fi predat la UEFISCDI la sfârșitul anului viitor și vor fi publicate periodic pe web-site-ul Universității din Pitești

https://www.upit.ro/ro/academia-reorganizata/facultatea-de-stiinte-educatie-fizica-si-informatica/departamente-la-nivelul-facultatii-de-stiinte-educatie-fizica-si-informatica/departamentul-stiinte-ale-naturii2/proiect-minorec

       Program 2: Creșterea competitivității economiei românești prin cercetare, dezvoltare și inovare

           Subprogramul 2.1. Competitivitate prin cercetare, dezvoltare si inovare – Cecuri de inovare

Responsabil de proiect,

Prof. Univ. Dr. Marian PETRE