Miselyum ile geliştirilen biyokompozit malzemelerin analizi ve kullanım alanlarının değerlendirilmesi
Analysis of biocomposite materials developed with mycelium and evaluation of usage areas
Yazar: NURİYE HANDE KUTBAY
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN GÜÇLÜ YAVUZCAN ; DOÇ. DR. SİNAN AKTAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyoloji = Biology ; Endüstri Ürünleri Tasarımı = Industrial Design ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kompozit malzemeler = Composite materials ; Miselyum = Mycelium ; Tarımsal atıklar = Agricultural wastes

Özet:
Fosil bazlı kaynaklara olan bağımlığın ve doğal kaynak kullanımının azaltılması, yenilenebilir kaynak kullanımına yönelinmesi, atık ve artık malzemelerle ürünlerin tekrar malzeme döngülerine dahil edilmesi, atık oluşumunun azaltılması ve atıkların çevreye zarar vermemesi önem arz etmektedir. Miselyum bazlı biyokompozit malzemeler, yenilenebilir kaynaklardan oluşmakta, üretiminde düşük maliyet ve enerji gerektirmekte ve yaşam sonunda doğaya tekrar karışabilmektedir. Miselyum, kendi doğal gelişimi sırasında enzimleriyle hücre dışı sindirim yaparak ortamdaki besin kaynağı olarak değerlendirdiği organik maddeler arasında doğal bir yapıştırıcı görevi görmektedir. Bu sayede ek bir malzeme ya da süreç gereksinimi olmadan doğal bir büyüme süreci doğrultusunda malzeme oluşumunu sağlamaktadır. Bu çalışma kapsamında buğday samanı ve Pleurotus ostreatus kültürü ile miselyum kompozit malzeme üretilmiştir. Aynı hammaddelerin kullanılmasıyla farklı miselyum yoğunluklarına sahip üç farklı grup malzeme geliştirilmiş ve özellikleri incelenmiştir. Geliştirilen malzemelerin tam kuru haldeki yoğunlukları 0,076-0,093 g/cm3 aralığındadır. Malzeme yapısında bulunan miselyum oranı arttıkça malzemenin mekanik özelliklerinin arttığı tespit edilmiştir. En düşük miselyum yoğunluğuna sahip malzeme grubunda basınç dayanımı %69, çekme dayanımı 1,71 N ve eğme dayanımı 0,92 N iken en yüksek miselyum yoğunluğuna sahip grupta bu değerler sırasıyla %83, 4,91 N ve 2,08 N olarak ölçülmüştür. Geliştirilen her bir malzeme grubuna tek alev kaynağı testi uygulanmış ve numunelerin hiçbirinde deney süresi boyunca alev 150 mm eşiğine ulaşmamıştır. Geliştirilen malzemelerin ambalaj, reklamcılık, inşaat gibi farklı sektörlerde özellikle polistiren ve poliüretan köpükler yerine kullanılma potansiyelinin olmasının yanı sıra otomotiv ve havacılık sektörlerinde de değerlendirilebileceği öngörülmektedir.

Abstract:
It is important to reduce the dependency on fossil-based resources and the use of natural resources, to turn to the use of renewable resources, to include waste and residual materials and products in the material cycles, to reduce waste generation and not to harm the environment. Mycelium-based biocomposite materials consist of renewable resources, require low cost and energy in production, and can be reintegrated into nature at the end of life. During its natural development, the mycelium performs extracellular digestion with its enzymes and acts as a natural glue between the organic substances in the environment, which it evaluates as a nutrient source. In this way, it provides material formation in line with a natural growth process without the need for an additional material or process. Within the scope of this study, mycelium composite materials were produced with wheat straw and Pleurotus ostreatus culture. Using the same raw materials, three different groups of materials with different mycelium densities were developed and their properties were investigated. The densities of the developed materials in the fully dry state are in the range of 0.076-0.093 g/cm3. It has been determined that the mechanical properties of the material increase as the mycelium content in the material structure increases. While the compressive strength was 69%, the tensile strength was 1.71 N, and the bending strength was 0.92 N in the material group with the lowest mycelium density, these values were measured as 83%, 4.91 N, and 2.08 N, respectively, in the group with the highest mycelium density. A single flame source test was applied to each developed material group and none of the samples reached the 150 mm threshold during the test period. The developed materials have the potential to be used in different sectors such as packaging, advertising and construction especially instead of polystyrene and polyurethane foams, and it is foreseen that these materials will be able to be used in the automotive and aviation sectors.