Ciencias de los materiales

PJ – CM – 220 Bongi

Industria, innovación e infraestructura
Ciudades y comunidades sostenibles
Vida de ecosistemas terrestres

Asesor: Aelin Zerón Hernández

Instituci: Instituto Thomas Jefferson Zona Esmeralda

Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)

Equipo [Bongi] Ana Paula Ramírez Mujica, Elizabeth Fernanda García Sánchez , Santiago Renato Hoyo Romero

Este proyecto explora el uso de biomateriales hechos con micelio de hongos como alternativa sostenible a materiales sintéticos como el plástico y el poliestireno. Para ello, se utilizó una mezcla de paja y semillas como sustrato, en la que se cultivó micelio dentro de moldes para crear objetos como cajas y macetas.

El objetivo fue evaluar si estos materiales naturales pueden cumplir funciones similares a los materiales tradicionales y, al mismo tiempo, ser completamente biodegradables. Tras aproximadamente 15 días de crecimiento y secado, el micelio logró unir los residuos agrícolas formando una estructura sólida, ligera y resistente.

Los resultados muestran que los materiales basados en micelio pueden ser una alternativa ecológica viable, permitiendo transformar residuos orgánicos en productos útiles y compostables.

This project explores the use of biomaterials made from fungal mycelium as a sustainable alternative to synthetic materials such as plastic and polystyrene. To achieve this, a mixture of straw and seeds was used as a substrate, in which mycelium was grown inside molds to create objects such as boxes and pots.

The objective was to evaluate whether these natural materials can perform functions similar to traditional materials while also being completely biodegradable. After approximately 15 days of growth and drying, the mycelium successfully bonded the agricultural residues, forming a solid, lightweight, and resistant structure.

The results show that mycelium-based materials can be a viable ecological alternative, allowing organic waste to be transformed into useful and compostable products.

“In tlalli quimaca nemiliztli ipan xihuitl ihuan nanacatl. In micelio quimotzotzona tlatquitl tlen tlalticpac, huan quicuepa in tlatzintli ipan yancuic nemiliztli.”

Español

“La tierra da vida a través de las plantas y los hongos. El micelio transforma lo que desechamos y lo convierte en nueva vida.”

Hoy en día, materiales como el plástico y el poliestireno generan una gran cantidad de contaminación, ya que pueden tardar cientos de años en degradarse y afectan seriamente a los ecosistemas (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, 2023). Debido a este problema, han surgido nuevas alternativas basadas en la naturaleza, como la biotecnología del micelio, que utiliza la estructura de los hongos para crear materiales sostenibles.

De acuerdo con Bayer y McIntyre (2007), el micelio actúa como un “pegamento natural” que une residuos agrícolas para formar materiales resistentes y biodegradables. Esta tecnología ha sido utilizada incluso en proyectos arquitectónicos, como el desarrollado por Benjamin (2014), donde se construyeron estructuras sólidas a partir de biomateriales. Además, estudios como el de Haneef et al. (2017) explican que el micelio puede transformar sustratos como la paja, mejorando propiedades como la resistencia, ligereza y durabilidad del material.

En este proyecto, se aplicaron estos principios para crear objetos funcionales a partir de micelio, demostrando que es posible transformar residuos orgánicos en materiales útiles que, al final de su vida útil, regresan a la naturaleza sin contaminar.

Elegimos este proyecto porque materiales como el plástico y el poliestireno tardan cientos de años en degradarse y están causando un gran daño al medio ambiente. Estos materiales se utilizan diariamente en objetos comunes y generan grandes cantidades de residuos que contaminan el suelo y los océanos.

Nuestro proyecto es importante porque propone una alternativa basada en la naturaleza, utilizando micelio de hongos para crear materiales biodegradables a partir de residuos orgánicos como la paja y las semillas. A través de este proceso, es posible obtener objetos útiles que no generan contaminación al final de su vida útil, ya que pueden descomponerse y regresar a la tierra.

Además, este proyecto se relaciona con los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ya que promueve la reducción de residuos, el uso de materiales sostenibles y el cuidado del medio ambiente. De esta manera, no solo buscamos crear un material alternativo, sino también demostrar que es posible aprovechar los recursos naturales para desarrollar soluciones más responsables con el planeta.

Actualmente, la contaminación por plásticos es uno de los problemas ambientales más graves a nivel mundial. De acuerdo con el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, cada año se producen más de 400 millones de toneladas de plástico, de las cuales una gran parte termina como residuo y contamina el ambiente (PNUMA, 2023). Muchos de estos materiales, como el poliestireno, pueden tardar entre cientos y hasta mil años en degradarse, lo que provoca una acumulación constante de basura en el planeta.

Uno de los mayores impactos de esta contaminación ocurre en los océanos, donde millones de toneladas de plástico llegan cada año, afectando a la vida marina y entrando en la cadena alimenticia en forma de microplásticos (PNUMA, 2023). Este problema no solo daña a los ecosistemas, sino también a la salud humana.

En México, la situación también es preocupante. Según la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, el país genera grandes cantidades de residuos plásticos diariamente, y una parte importante no se recicla adecuadamente, lo que contribuye a la contaminación del suelo y del agua (SEMARNAT, 2022).

Ante esta situación, surge la necesidad de buscar alternativas sostenibles que permitan reducir el uso de materiales sintéticos y sustituirlos por opciones biodegradables, como los biomateriales elaborados a partir de micelio.

Si utilizamos micelio de hongos y paja para crear objetos, entonces se podrá obtener un material natural, resistente y biodegradable que pueda reemplazar materiales sintéticos como el plástico o el poliestireno.

Diseñar y elaborar biomateriales a partir de micelio de hongos y residuos orgánicos, con el fin de evaluar si pueden funcionar como una alternativa resistente, biodegradable y sostenible frente a materiales sintéticos como el plástico y el poliestireno.

  1. Elaborar prototipos (cajas y macetas) utilizando micelio y sustratos orgánicos como paja y semillas.
  2. Evaluar las propiedades físicas del biomaterial obtenido, como resistencia, ligereza y capacidad de soportar peso.
  3. Comparar el comportamiento del biomaterial con materiales sintéticos tradicionales en términos de uso, durabilidad y biodegradabilidad.
  4. Analizar el tiempo de degradación del material y su impacto ambiental en comparación con materiales como el poliestireno.

ODS 9: Industria, innovación e infraestructura
El proyecto contribuye a este objetivo al desarrollar un biomaterial innovador a partir de micelio de hongos y residuos agrícolas. A través de la experimentación, se demuestra que es posible crear materiales alternativos al plástico y al poliestireno utilizando procesos biológicos, lo que promueve el desarrollo de soluciones tecnológicas sostenibles y accesibles. Este enfoque fomenta la innovación en materiales y propone nuevas formas de producción más amigables con el ambiente.

ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles
El uso de materiales biodegradables como los desarrollados en este proyecto puede reducir la acumulación de residuos sólidos en entornos urbanos. Al proponer una alternativa compostable para empaques u objetos cotidianos, el proyecto contribuye a disminuir la contaminación en las ciudades y a fomentar prácticas más responsables en el consumo y manejo de residuos, promoviendo comunidades más limpias y sostenibles.

ODS 15: Vida de ecosistemas terrestres
Este proyecto apoya la conservación de los ecosistemas terrestres al reducir el uso de materiales sintéticos que contaminan el suelo. Al utilizar residuos orgánicos como sustrato y generar un material completamente biodegradable, se promueve el aprovechamiento de recursos naturales y la disminución del impacto ambiental. Esto ayuda a proteger la biodiversidad y a mantener el equilibrio de los ecosistemas.

Uno de los avances más importantes en el uso de micelio como biomaterial es el desarrollo de Mushroom® Packaging, creado por la empresa Ecovative Design. Bayer y McIntyre (2007) demostraron que el micelio puede actuar como un pegamento natural que une residuos agrícolas, permitiendo reemplazar materiales como el poliestireno en empaques. Este desarrollo representa una alternativa sostenible que reduce la contaminación generada por plásticos.

Por otro lado, el proyecto arquitectónico Hy-Fi, desarrollado por Benjamin (2014), mostró que los materiales basados en micelio pueden utilizarse incluso en estructuras de gran escala. En este proyecto se construyó una torre de aproximadamente 13 metros utilizando “ladrillos vivos”, demostrando que estos biomateriales pueden ser resistentes, seguros y completamente biodegradables.

En el ámbito científico, Haneef et al. (2017) realizaron un estudio sobre materiales avanzados a partir de micelio, en el cual analizaron cómo el hongo crece sobre sustratos como la paja y modifica sus propiedades físicas. Sus resultados demostraron que el micelio puede mejorar la resistencia, ligereza y durabilidad de los materiales, lo que explica el funcionamiento de los biomateriales utilizados en este proyecto.

Finalmente, Stamets (2005) destaca el potencial de los hongos como una herramienta para resolver problemas ambientales, señalando que el micelio puede transformar residuos orgánicos en materiales útiles y biodegradables. Este enfoque respalda la idea de utilizar procesos naturales para desarrollar soluciones sostenibles.

Materiales, equipo y sustancias

  • Semillas de trigo
  • Hongos
  • Micelio
  • Paja
  • Moldes
  • Horno de secado

Procedimiento

  1. Primero, se reunieron las materias primas necesarias para el experimento, incluyendo la paja, las semillas, el micelio y los moldes donde se formarían los objetos.
  2. Después, se realizó un proceso de pasteurización de la paja para reducir la presencia de microorganismos que pudieran afectar el crecimiento del micelio.
  3. Posteriormente, se buscó el hongo necesario en la naturaleza para obtener el organismo que sería utilizado en el experimento.
  4. Una vez recolectado, el hongo fue clonado en el laboratorio con el objetivo de obtener una muestra adecuada para su crecimiento controlado.
  5. El hongo se incubó durante 4 días para favorecer el desarrollo inicial del micelio.
  6. Después, el micelio se mezcló con las semillas y la paja para formar el sustrato del biomaterial.
  7. Esta mezcla se incubó durante 15 días, permitiendo que el micelio colonizara el sustrato y actuara como un pegamento natural entre los residuos orgánicos.
  8. Una vez que el material mostró suficiente crecimiento, la mezcla se colocó dentro de los moldes para darle forma a los prototipos.
  9. Después del moldeo, las piezas se dejaron en secado durante 5 días en un horno, con el fin de detener el crecimiento del micelio y endurecer la estructura.
  10. Finalmente, se retiraron los prototipos de los moldes y se observaron sus propiedades físicas, como resistencia, ligereza y rigidez.

Los resultados obtenidos muestran que el micelio logró unir la paja y las semillas formando un material sólido, ligero y resistente después del proceso de crecimiento y secado. Los prototipos elaborados, como cajas y macetas, mantuvieron su forma y fueron capaces de soportar peso, lo que indica que el material cumple funciones similares a algunos materiales sintéticos. Además, se observó que el biomaterial es completamente biodegradable, ya que puede descomponerse en un periodo mucho menor en comparación con materiales como el poliestireno. En conjunto, los datos presentados en las tablas y las imágenes confirman que el micelio puede utilizarse como una alternativa sostenible para la fabricación de objetos.

A partir del desarrollo del proyecto, se logró demostrar que es posible crear biomateriales a partir de micelio de hongos y residuos orgánicos como la paja y las semillas. Los prototipos elaborados, como cajas y macetas, mostraron ser funcionales, manteniendo su forma y resistencia, lo que indica que pueden cumplir funciones similares a materiales sintéticos.

De acuerdo con la hipótesis planteada, se comprobó que el micelio actúa como un “pegamento natural” capaz de unir los materiales y formar una estructura sólida, ligera y resistente. Esto confirma que es posible obtener un material natural que puede reemplazar, en ciertos usos, al plástico o al poliestireno.

Además, uno de los aspectos más importantes del proyecto es su impacto ambiental, ya que el material obtenido es completamente biodegradable y puede descomponerse en un tiempo mucho menor en comparación con materiales sintéticos, los cuales tardan cientos o miles de años en degradarse.

En general, los resultados coinciden con los objetivos del proyecto, ya que se logró diseñar, elaborar y evaluar biomateriales sostenibles. Este proyecto demuestra que es posible aprovechar procesos naturales para desarrollar alternativas más responsables con el medio ambiente y reducir la contaminación.

Finalmente, se concluye que el uso de micelio representa una opción viable para el futuro, aunque se podrían realizar mejoras en el proceso para aumentar la resistencia del material y ampliar sus aplicaciones.

  • Bayer, E., & McIntyre, G. (2007). Mushroom® Packaging: A biodegradable alternative to plastic foam. Ecovative Design. https://www.ecovative.com
  • Benjamin, D. (2014). Hy-Fi: The organic mushroom-brick tower. Museum of Modern Art. https://www.moma.org/interactives/exhibitions/yap/2014ny_living.html
  • Haneef, M., Ceseracciu, L., Canale, C., Bayer, I. S., Heredia-Guerrero, J. A., & Athanassiou, A. (2017). Advanced materials from fungal mycelium: Fabrication and tuning of physical properties. Scientific Reports, 7(1), 41292. https://doi.org/10.1038/srep41292
  • Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. (2023). Turning off the tap: How the world can end plastic pollution and create a circular economy. https://www.unep.org
  • Stamets, P. (2005). Mycelium running: How mushrooms can help save the world. Ten Speed Press.