Desarrollo de biomateriales de construcción utilizando el hongo de pudrición blanca Ganoderma lucidum con residuos lignocelulósicos mediante fermentación en estado sólido

figuras, tablas

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Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad de Caldas
Repositorio:
Repositorio Institucional U. Caldas
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.ucaldas.edu.co:ucaldas/22269
Acceso en línea:
https://repositorio.ucaldas.edu.co/handle/ucaldas/22269
Palabra clave:
570 - Biología
1. Ciencias Naturales
Economía circular
Propiedades térmicas
Secado
Inactivación micelial
Biomaterial aislante
Biología
Materiales de construcción
Hongo
Biotecnología
Fermentación
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Arcila Henao, Juan Sebastián
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_version_ 1836145022981898240
spelling Desarrollo de biomateriales de construcción utilizando el hongo de pudrición blanca Ganoderma lucidum con residuos lignocelulósicos mediante fermentación en estado sólido570 - Biología1. Ciencias NaturalesEconomía circularPropiedades térmicasSecadoInactivación micelialBiomaterial aislanteBiologíaMateriales de construcciónHongoBiotecnologíaFermentaciónfiguras, tablasEl crecimiento acelerado del desarrollo urbano ha intensificado la necesidad de desarrollar materiales sostenibles que minimicen el impacto ambiental y fomenten la economía circular. En este sentido, los biomateriales basados en micelio (MBM) se perfilan como una alternativa prometedora. Sin embargo, su estabilidad estructural y térmica depende en gran medida del tratamiento térmico aplicado durante su elaboración. Esta investigación tuvo como objetivo principal evaluar el efecto de distintos pretratamientos térmicos sobre la inactivación del crecimiento de Ganoderma lucidum utilizando en residuos lignocelulósicos (poda de pasto y arboloco) y su influencia en las propiedades termofísicas del biomaterial. Para ello, se aplicaron cuatro tratamientos térmicos analizando su impacto en la deformación estructural, en la perdida de humedad (%) y en propiedades termofísicas (capacidad calorífica, conductividad y difusividad térmica). Los datos obtenidos fueron procesados y analizados estadísticamente en RStudio (versión 4.3.2), mediante modelos de regresión múltiple evaluados con ANDEVAs. Se aplicaron pruebas de Tukey para detectar diferencias significativas entre tratamientos, y la prueba de Kruskal-Wallis como alternativa no paramétrica. La visualización de datos se realizó mediante los paquetes ggplot2, dplyr, tidyr, gridExtra y patchwork, permitiendo una representación clara de los resultados. Los resultados mostraron que el tratamiento térmico no solo detuvo eficazmente el crecimiento micelial, sino que también influyó en la microestructura del material, condicionando sus propiedades térmicas. Se evidenció que el proceso de inactivación genera fenómenos acoplados como contracción por pérdida de humedad, reorganización interna del micelio y formación de poros, que repercuten directamente sobre la funcionalidad del biomaterial. Entre los tratamientos evaluados, el tratamiento 4 que incluyó un secado inicial a 105 °C durante 24 horas seguido de una inactivación a 120°C durante 4 horas, se destacó por lograr una inactivación efectiva, una contracción uniforme y un rendimiento térmico aceptable, con valores comparables a materiales aislantes convencionales. Este tratamiento se posiciona como una opción viable para la producción de MBM destinados a aplicaciones constructivas sostenibles. Se concluye que la aplicación controlada de pretratamientos térmicos es esencial no solo para asegurar la estabilidad biológica del MBM, sino también para optimizar sus propiedades funcionales. Finalmente se recomienda, como línea futura, complementar esta evaluación con pruebas físico-mecánicas (tracción, flexión, compresión y absorción de agua) que permitan caracterizar integralmente el material y orientar su aplicación específica en la industria de la construcción. ha intensificado la necesidad de desarrollar materiales sostenibles que minimicen el impacto ambiental y fomenten la economía circular.The accelerated growth of urban development has intensified the need to create sustainable materials that minimise environmental impact and promote a circular economy. In this context, mycelium-based biomaterials (MBM) have emerged as a promising alternative. However, their structural and thermal stability largely depends on the thermal treatment applied during fabrication. This study aimed to evaluate the effect of different thermal pre-treatments on the inactivation of Ganoderma lucidum growth on lignocellulosic residues (grass clippings and arboloco), and their influence on the thermophysical properties of the resulting biomaterial. Four thermal treatments were applied, and their impact on structural deformation, moisture loss (%), and thermophysical properties (heat capacity, thermal conductivity, and thermal diffusivity) was analysed. The data were processed and statistically analysed using RStudio (version 4.3.2) through multiple regression models assessed with ANDEVA. Tukey’s tests were used to detect significant differences between treatments, and the Kruskal–Wallis test was applied as a non-parametric alternative. Data visualisation was conducted using the ggplot2, dplyr, tidyr, gridExtra, and patchwork packages, allowing for a clear representation of results. The findings showed that thermal treatment not only effectively halted mycelial growth but also influenced the material's microstructure, thereby shaping its thermal properties. The inactivation process involved coupled phenomena such as moisture-induced shrinkage, internal reorganisation of the mycelium, and pore formation, which directly impacted the biomaterial’s functionality. Among the treatments evaluated, Treatment 4 which included an initial drying at 105 °C for 24 hours followed by inactivation at 120 °C for 4 hours — stood out for achieving effective inactivation, uniform shrinkage, and acceptable thermal performance, with values comparable to conventional insulating materials.This treatment emerges as a viable option for producing MBM intended for sustainable construction applications. It is concluded that the controlled application of thermal pre-treatments is essential not only to ensure the biological stability of MBM but also to optimise its functional properties. As a future line of research, it is recommended to complement this evaluation with physical-mechanical tests (tensile, flexural, compressive strength and water absorption) to comprehensively characterise the material and guide its specific use in the construction industry.Introducción -- Objetivos -- Objetivos secundarios -- Planteamiento del problema -- Justificación -- Marco teórico -- Micelio, morfogénesis e integridad celular -- Materiales basados en micelio (MBM) -- Técnica de fermentación en estado sólido (FES) -- Técnica de secado de los MBM -- Métodos -- Preparación de moldes de acrílico para los MBM -- Formulación y elaboración del biomaterial micelial (MBM) -- Proceso de secado e inactivación micelial de G. lucidum -- Evaluación del crecimiento de G. lucidum tras el tratamiento térmico -- Contenido de humedad (%) -- Deformación (%) -- Caracterización térmica -- Análisis estadístico -- Resultados -- Contenido de humedad -- Deformación de las medidas (ancho, largo y alto) de los MBM tras el tratamiento térmico -- Evaluación cualitativa del crecimiento de G. lucidum y otros contaminantes después del tratamiento térmico -- Evaluación de la temperatura interna del biomaterial basado en micelio -- Caracterización térmica -- Discusión -- Conclusiones -- Recomendaciones -- Referencias -- AnexosPregradoSe utilizó la cepa de Ganoderma lucidum WC806, proveniente de la colección de Pensylvania State University Mushroom Culture Collection, y disponible en la Planta de Bioprocesos y Agroindustrias de la Universidad de Caldas (Fig. 1). Esta cepa se mantiene bajo protocolos establecidos por Montoya et al. (2018). El material base incluyó poda de pasto recolectada en distintas zonas de Manizales, Colombia, sometida a un proceso de secado a 60°C, los trozos con una longitud de 5mm y médula de Montanoa quadrangularis, conocido en Colombia como arboloco, que fue triturada y tamizada, para su uso se seleccionaron partículas con tamaño entre 1.0 – 5.66 mm. Para la formación de los MBM se utilizaron moldes de acrílico de forma rectangular, con seis compartimentos cada uno, con medidas de 13 x 8 x 7 cm. Los moldes fueron previamente lavados con detergente, enjuagados y desinfectados mediante inmersión en una solución de formol al 10 % durante una hora. Posteriormente, se almacenaron en bolsas de polipropileno estériles y se secaron en un horno de convección a 80°C durante 24 horas.Biólogo(a)Universidad de CaldasFacultad de Ciencias Exactas y NaturalesManizalesBiologíaPosada, Raúl HernandoArcila Henao, Juan SebastiánQuiroz Palacios, Nayeli Fabiana2025-05-27T19:39:15Z2025-05-27T19:39:15Z2025-05-26Trabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis59 páginasapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttps://repositorio.ucaldas.edu.co/handle/ucaldas/22269Universidad de CaldasRepositorio Institucional Universidad de Caldasrepositorio.ucaldas.edu.cospaAbobakr, H., Ait-Dahi, M., Bensalah, M. O., Bouhfid, R., & Raji, M. (2024). A novel ultra-light bio-based fiberboard from Mexican feather grass for thermal and acoustic insulation in green building construction applications. 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