Los científicos crean ‘azulejos de hongos’ con textura de la piel de elefante para enfriar edificios
Crédito: Nanyang Technological University
Un equipo de científicos dirigido por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) ha desarrollado “azulejos de hongos” que algún día podrían ayudar a reducir el calor en los edificios sin consumir energía.
Estas baldosas de pared están hechas de una nueva red de raíz de hongos biomateriales que combinan los hongos, llamados micelio, y desechos orgánicos. Investigaciones anteriores han demostrado que los compuestos unidos a micelio son más eficientes energéticamente que los materiales de aislamiento de edificios convencionales, como la vermiculita expandida y el agregado de arcilla expandida ligera.
Sobre la base de esta propiedad aislante probada, el equipo de NTU Singapur trabajó con la firma de diseño de ecología local y biomimética Biosea para agregar una textura irregular y arrugada al azulejo, imitando la capacidad de un elefante para regular el calor de su piel. Los elefantes no tienen glándulas sudoríferas y confían en estas arrugas y grietas en su piel para regular el calor.
En experimentos de laboratorio, los científicos encontraron que la tasa de enfriamiento de su los mosaico de micelio inspirado en la piel de elefante era un 25% mejor que un mosaico de micelio completamente plano, y la tasa de calefacción era un 2% más baja. También descubrieron que el efecto de enfriamiento del mosaico inspirado en la piel de elefante mejoró un 70% adicional en condiciones de lluvia simuladas, lo que lo hace adecuado para climas tropicales.
La industria de la construcción representa casi el 40% de todas las emisiones relacionadas con la energía en todo el mundo, por lo que la búsqueda de materiales de aislamiento ecológicos es fundamental. El profesor asociado de NTU Hortense Le Ferrand, quien dirigió el estudio, dijo que los compuestos unidos a micelio podrían ser una alternativa prometedora.
Asociación El profesor Le Ferrand, quien posee una cita conjunta en las escuelas de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de NTU (MAE) e Ingeniería e Ingeniería de Materiales (MSE), dijo: “Los materiales de aislamiento están cada vez más integrados en las paredes del edificio para mejorar la eficiencia energética, pero estos son en su mayoría sintéticos y vienen con consecuencias ambientales a lo largo de su ciclo de vida.
“El compuesto unido al micelio es un material biodegradable que es altamente poroso, lo que lo convierte en un buen aislante. De hecho, su conductividad térmica es comparable o mejor que algunos de los materiales aislantes sintéticos utilizados en edificios en la actualidad.
“Trabajamos en estrecha colaboración con Biosea para integrar los principios de diseño natural que pueden optimizar su rendimiento como un aislante de construcción. El resultado es una prueba de concepto prometedora que nos lleva un paso más cerca de soluciones de enfriamiento pasivas eficientes, sostenibles y más baratas en condiciones cálidas y húmedas”.
El Dr. Anuj Jain, director fundador de Biosea, explicó la inspiración detrás de la innovación vinculada a elefantes: “Los elefantes son animales grandes que viven en climas tropicales calientes y a veces húmedos. Para resistir el calor, los elefantes evolucionaron para desarrollar una piel que se arrugas fuertemente, lo que aumenta la retención de agua y enfría el animal por evaporación.
“Nos inspiramos cómo un elefante podía enfriarse en clima cálido sin glándulas sudoríparas, e intentamos ver cómo podríamos replicar los mismos mecanismos de enfriamiento de sombreado, atrapar el aire frío y aumentar el área de superficie para que el agua se evapore”.
Este estudio, publicado en Energy & Buildings, se basa en Assoc. El trabajo del profesor Le Ferrand sobre posibles usos para compuestos unidos a micelio, como los materiales de construcción más verdes.
Convertir los hongos en un material funcional
Los compuestos unidos al micelio se crean mediante hongos en crecimiento sobre materia orgánica como el aserrín o los desechos agrícolas. A medida que el hongo crece, se une a la materia orgánica en un compuesto sólido y poroso.
Para este estudio, los científicos de NTU utilizaron el micelio de hongos de ostras (Pleurotus ostreatus), un hongo comúnmente encontrado, y las virutas de bambú recolectadas de una tienda de muebles.
Estos dos componentes se mezclaron con avena y agua y se empacaron en un molde hexagonal con una textura inspirada en la piel elefante diseñada por Biosea utilizando modelado computacional y algoritmos para seleccionar el diseño óptimo.
Las baldosas de micelio se dejaron crecer en la oscuridad durante dos semanas, luego retiradas del molde hexagonal y se dejaron crecer en las mismas condiciones durante otras dos semanas.
Finalmente, las baldosas se secaron en un horno a 48 ° C durante tres días. Este paso final elimina cualquier humedad restante, que prohíbe un mayor crecimiento micelial.
La textura inspirada en la piel de elefante mejora la regulación del calor
Investigaciones anteriores han demostrado que los compuestos unidos a micelio tienen una conductividad térmica comparable a los materiales de aislamiento de edificios convencionales como lana de vidrio y poliestireno extruido.
Para evaluar cómo una textura inspirada en la piel de elefante afecta la regulación del calor del mosaico de micelio, los científicos calentaron los mosaicos de micelio en una placa caliente de 100 ° C durante 15 minutos y los cambios de temperatura rastreados usando una cámara infrarroja.
Descubrieron que el azulejo inspirado en la piel elefante absorbió el calor más lentamente. Cuando su superficie texturizada con baches se enfrentó a la fuente de calor, su temperatura aumentó en 5.01 ° C por minuto, en comparación con 5.85 ° C por minuto cuando su superficie plana estaba expuesta al calor. Como control, los científicos también calentaron un mosaico de micelio plano y encontraron que ganó 5.11 ° C por minuto.
Para medir la eficiencia de enfriamiento del mosaico, los científicos calentaron un lado a 100 ° C durante 15 minutos, luego la expusieron a condiciones ambientales (22 ° C, 80% de humedad) y midieron los cambios de temperatura en el lado opuesto del mosaico.
El mosaico inspirado en la piel de elefante se enfrió más rápido cuando se calentó desde el lado plano, perdiendo 4.26 ° C por minuto. Cuando se calienta desde el lado texturizado, su lado plano perdió 3.12 ° C por minuto. El mosaico de control completamente plano perdió 3.56 ° C por minuto.
Basado en estos hallazgos, los científicos recomendaron instalar los mosaicos con el lado plano adherido a la fachada del edificio y la superficie texturizada expuesta al calor externo para un rendimiento térmico óptimo.
Las baldosas funcionan mejor en clima húmedo
Para simular el efecto de la lluvia en las baldosas, los científicos calentaron los mosaicos como se describió anteriormente. Mientras les permitieron enfriar, los científicos rociaron agua sobre los mosaicos a intervalos de un minuto durante un período de 15 minutos.
Cuando se puso en mal estado en su lado lleno de baches, el mosaico inspirado en la piel elefante perdió 7.27 ° C por minuto, un 70% de mejora en comparación con su rendimiento en condiciones secas.
Los científicos atribuyeron este efecto a la naturaleza hidrofóbica del compuesto unido al micelio. “La piel fúngica que se desarrolla en la superficie del mosaico repele el agua, lo que permite que las gotas permanezcan en la superficie en lugar de moverse de inmediato. Esto promueve el enfriamiento evaporativo, aumentando la tasa de enfriamiento”, explicó Eugene Soh, un investigador de NTU y el primer autor del estudio.
Sobre la base de esta prueba de concepto, los científicos ahora están explorando formas de mejorar los mosaicos para el uso del mundo real, como aumentar su estabilidad mecánica y durabilidad o usar diferentes cepas de micelio.
Los científicos también están trabajando con Mykílio local para ampliar el tamaño de los mosaicos de micelio y realizar pruebas al aire libre en fachadas de edificios.
Un desafío que prevían para ampliar la producción de los mosaicos es el tiempo necesario para hacer crecer los mosaicos de micelio. Si bien requiere recursos energéticos mínimos, el proceso lleva de tres a cuatro semanas.
Los científicos también esperan una alta inercia para usar mosaicos de micelio como material de construcción alternativo debido a la infraestructura bien establecida en producción, almacenamiento y transporte de materiales aislantes comunes.
Asociación El profesor Le Ferrand dijo: “Hemos desarrollado una prometedora alternativa ecológica que transforma los desechos en un recurso valioso mientras repite los materiales de gestión térmica convencionales. Esto abre la vía de los diseños inspirados en la piel más elefante y el uso de diferentes tensiones de micelio para superar los desafíos que se realizan con el uso de los azuleos de micelio como material de construcción alternativo”.
Más información: Eugene Soh et al, mosaicos de micelio biodegradables con textura inspirada en la piel del elefante para la regulación térmica de edificios, energía y edificios (2024). Doi: 10.1016/j.enbuild.2024.115187
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Nanyang
Cita: los científicos crean ‘mosaicos de hongos’ con textura de la piel de elefante a edificios fríos (2025, 2 de abril) recuperado el 2 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-scientists-fungi-tiles-elephant-skin.html
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