Utveckling av svampbiobaseradmaterial från hushållsmatavfall med användning av Rhizopus delemar
2025 (Swedish)Independent thesis Basic level (university diploma), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Development of fungal bio-based materials from household food waste using Rhizopus delemar (English)
Abstract [sv]
De miljömässiga och etiska problemen kopplade till traditionell läderproduktion, tillsammans med den omfattande utmaningen med matsvinn, har lett till sökandet efter hållbara alternativ. Denna studie undersöker omvandlingen av blandat matavfall (MFW) till svampbaserade material med hjälp av Rhizopus delemar, en trädsvamp känd för sin förmåga att växa på organiska ämnen. Målet med forskningen var att optimera förhållandena för svamptillväxt, undersöka effekterna av olika substratkoncentrationer och analysera de mekaniska egenskaperna hos den biomassa som erhållits efter garvningsbehandlingar. Experiment utfördes både i skakflaskor och luftlyftbioreaktorer för att utvärdera tillväxteffektivitet och skalningspotential. Högpresterande vätskekromatografi (HPLC) analyserades för att övervaka den metaboliska aktiviteten, vilket visade att en MFWkoncentration på 7,5% ledde till den högsta biomassaproduktionen (7,49 g/L), medan högre koncentrationer (såsom 10%) orsakade etanoluppbyggnad, vilket hindrade svamptillväxten. Luftlyftreaktorn skalades framgångsrikt, vilket gav en biomassa på 6,6 g/L, vilket bekräftade dess industriella livskraft. Den svampiga biomassan genomgick garvning med två olika ämnen Chestnut N och Indusol ATOför att förbättra materialets egenskaper. Fourier transform infraröd spektroskopi (FTIR) indikerade strukturella förändringar i den garvade biomassa, med distinkta toppar som visade korslänkning och stabilisering av svampproteiner. Dragprovning visade att den otannade biomassa hade den högsta draghållfastheten (14,6 MPa) men uppvisade låg förlängning (1,83%), vilket indikerade att den var spröd. I kontrast visade proverna garvade med Chestnut N förbättrad flexibilitet (9,77% förlängning) samtidigt som de bibehöll måttlig styrka (0,84MPa), medan proverna garvade med Indusol ATO visade större styrka (0,95 MPa) mellan de testade material med minskad förlängning (3,51%). Denna forskning belyser potentialen hos Rhizopus delemar att omvandla matavfall till hållbara, biobaserade material med anpassningsbara mekaniska egenskaper. Resultaten främjar utvecklingen av strategier för en cirkulär ekonomi genom att utnyttja avfallsströmmar och öka beroendet av biobaserade material.
Abstract [en]
The environmental and ethical issues linked to traditional leather production, coupled with the extensive challenge of food waste, have led to the search for sustainable alternatives. This study investigates the conversion of mixed food waste (MFW) into fungal bio-based materials using Rhizopus delemar, a filamentous fungus renowned for its ability to thrive on organic substances. The goal of the research was to optimize the conditions for fungal growth, examine the effects of different substrate concentrations, and analyze the mechanical properties of the materials made from biomass obtained after tanning treatments. Experiments were conducted in both shake flasks and in an airlift bioreactor to evaluate growth efficiency and scale-up potential. High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) analysis was performed to monitor metabolic activity, revealing that a MFW concentration of 7.5% led to the highest biomass production (7.49 g/L), while higher concentrations (such as 10%) caused ethanol build-up, which hindered fungal growth. The airlift reactor was successfully scaled, yielding a biomass of 6.6 g/L, confirming its Scalability The fungal biomass was tanned using two different agents, Chestnut N and Indusol ATO, to improve its material properties. Subsequently, the biomass was homogenized and subjected to vacuum suction for the wet laying process. Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) indicated structural alterations in the tanned biomass, with distinct peaks demonstrating the cross-linking and stabilization of fungal proteins. Tensile testing showed that the untanned biomass had the highest tensile strength (14.6 MPa) but exhibited low elongation (1.83%), indicating it was brittle. In contrast, the samples tanned with Chestnut N displayed improved flexibility (9.77% elongation) while maintaining moderate strength (0.84 MPa), whereas the Indusol ATO-tanned samples demonstrated greater strength (0.95 MPa) among the tested sheets with reduced elongation (3.51%). This research highlights the potential of Rhizopus delemar to transform food waste into sustainable, Bio-based materials with customizable mechanical properties. The findings promote the development of circular economy strategies by utilizing waste streams and increas the reliance on Bio-based materials
Place, publisher, year, edition, pages
2025.
Keywords [sv]
filamentous fungus, mixed food waste, Rhizopus delemar, valorization, bio-based materials
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hb:diva-33734OAI: oai:DiVA.org:hb-33734DiVA, id: diva2:1975489
Subject / course
Industriell ekonomi - Högskoleingenjör
Supervisors
Examiners
2025-07-012025-06-242025-09-24Bibliographically approved