Contribution to the development of new bio-based thermal insulation materials made from vegetal pith and natural binders : hygrothermal performance, fire reaction and mould growth resistance

The building sector is moving towards new approaches to energy efficient design, which includes not only the improvement of the thermal performance of the building envelope but also the reduction of the embodied energy. The development of bio-based thermal insulation materiaIs contribute to such approaches as their use may result in a reduction of both energy demand and embodied energy, together with other beneficial environmental aspects such as the reduction of non-renewable resources depletion and waste generation. Currently there are several commercial examples of bio-based materiaIs , most based on industrial fibres (flax, hemp, kenaf, etc.), wood or sheep's wool. The use of food-crop by-products is less common, but might be an interesting alternative for countries such as Spain where industrial fibre production is very marginal. These by-products, especially cereal straw, have been used and are increasingly used in building as reinforcement in composites , deck finishes , interior partitions or structural closures. In this research their use in building thermal insulation is proposed. On a first stage of the research, the aim is to explore the possibility of using some crop by-products available in Spain for the development of rigid thermal insulation boards. The availability of the raw materiaIs is evaluated and contrasted to two different forecast scenarios of demand. As a result, three widely available crop by-products (barley straw, corn pith and rice husks) are chosen to develop experimental composites using two natural binders (corn starch and sodium alginate). Both the raw materials and the composites made from them are characterised. Attention is focused on the physical, thermal and hygroscopic properties of the materiaIs, specially their porous structure, density, thermal conductivity and diffusivity, water vapour sorption and water vapour diffusivity. Results are evaluated against commercially available bio-based materials and other conventional insulation materials. Moreover, the fire reaction of the composites is investigated. The composite based on corn pith and alginate presented several favourable properties such as low density and low thermal conductivity, significant moisture adsorption and low fire contribution and it was therefore subject of a further investigation. Thus, on a second stage, the corn pith alginate composite is investigated. The dependence of the main thermal and hygroscopic properties to moisture content is analysed together with its hygrothermal performance. Moreover, its formulation is optimised in two different aspects: fire reaction and resistance to mould growth. In the case of fire, the analysis was mainly focused on the smouldering process. lt is found that the incorporation of boric acid results in a speed reduction of the combustion process, while ammonium polyphosphate increases the onset temperature. Lime has shown to effectively protect the corn pith granulates from mould growth. Finally, the hygrothermal performance of ETIC -like Systems incorporating the new material is evaluated and compared to mainstream materials.El sector de la construcció s'interessa cada vegada més per l'eficiència energètica de l'edificació, cosa que inclou no només la millora del comportament tèrmic dels tancaments, sinó també la reducció de l'energia incorporada en els materials. El desenvolupament d'eco-materials aïllants tèrmics pot suposar una bona contribució a aquest fi, ja que el seu ús pot comportar tant una reducció de la demanda energètica com de l'energia incorporada, a més d'altres beneficis com la reducció de l'ús de recursos no renovables i de la generació de residus. Actualment existeixen diversos eco-materials disponibles al mercat, la majoria a base de fibres vegetals industrials (lli, cànem, kenaf, etc.), fusta o llana d'ovella. L'ús de subproductes agrícoles és menys comú, però podria ser una alternativa interessant per a països com Espanya, on la producció de fibra industrial és molt marginal. Aquests subproductes, especialment la palla de cereals, s'han utilitzat i s'utilitzen cada vegada més en la construcció com a reforç en materials compostos, acabats de coberta, façana o tancaments estructurals. En aquesta investigació es proposa el seu ús en aïllaments tèrmics. En una primera etapa de la investigació, l'objectiu és explorar la possibilitat d'utilitzar alguns dels subproductes agrícoles disponibles a Espanya per al desenvolupament de panells aïllants rígids. S'ha avaluat la disponibilitat de les matèries primeres contrastant-la amb dos possibles escenaris de demanda. Tres dels subproductes disponibles (palla d'ordi, medul·la de blat de moro i clofolla d'arròs) s’han seleccionat per al desenvolupament de materials compostos experimentals, aglutinats amb dos tipus de polímers naturals (midó de blat de moro i alginat de sodi). Tant les matèries primeres com els materials compostos han estat caracteritzats analitzant les seves propietats físiques, tèrmiques i higroscòpiques, en concret la seva estructura porosa, la seva densitat, la seva conductivitat i difusivitat tèrmiques, la sorció i la difusivitat al vapor d'aigua. Els resultats s’han contrastat amb els d'altres materials convencionals. D'altra banda, s’ha analitzat la reacció al foc dels materials compostos. El compost basat en la medul·la de blat de moro i alginat ha presentat diverses propietats favorables com ara una baixa densitat i una baixa conductivitat tèrmica, una capacitat d'adsorció de vapor d'aigua significativa i una baixa contribució a la propagació del foc, pel que ha estat objecte d'una investigació ulterior. Per tant, en una segona etapa, s'ha estudiat en més profunditat el compost a base de medul·la de blat de moro i alginat. S'ha analitzat la dependència de les principals propietats tèrmiques i higroscòpiques amb el contingut d'humitat del material, així com el seu comportament higrotèrmic. D'altra banda, s'ha tractat de millorar el seu comportament en dos aspectes importants: la seva reacció al foc i la seva resistència a l'atac biòtic. Per avaluar el primer aspecte s’ha analitzat principalment el procés de smouldering. S’observa que la incorporació d'àcid bòric redueix la velocitat de propagació del front de combustió, mentre que el polifosfat d'amoni és capaç d'impedir l’smouldering fins a certes temperatures. Per a l'avaluació del segon aspecte s’ha analitzat l'afectació dels materials exposats a diferents nivells d'humitat i temperatura, i s’ha comprovat que la calç és capaç d'incrementar significativament la resistència a l'atac biòtic dels materials. Finalment, s'ha avaluat el rendiment higrotèrmic de Sistemes SATE que incorporen el nou material comparant-lo amb el d'altres materials convencionals.El sector de la construcción se interesa cada vez más por la eficiencia energética de la edificación, lo que incluye no sólo la mejora del comportamiento térmico de los cerramientos, sino también la reducción de la energía incorporada en los materiales. El desarrollo de eco-materiales aislantes térmicos puede contribuir a este fin, ya que su uso puede conllevar tanto una reducción de la demanda energética corno de la energía incorporada, además de otros beneficios como la reducción del uso de recursos no renovables y de la generación de residuos. Actualmente existen diversos eco-materiales disponibles en el mercado, la mayoría a base de fibras vegetales industriales (lino, cáñamo. kenaf, etc.), madera o lana de oveja. El uso de subproductos agrícolas es menos común, pero podría ser una alternativa interesante para países como España, donde la producción de fibra industrial es muy margínal. Estos subproductos, especialmente la paja de cereales, se han utilizado y se utilizan cada vez más en la construcción como refuerzo en materiales compuestos, acabados de cubierta, particiones interiores o cerramientos estructurales. En esta investigación se propone su uso como aislamiento térmico. En una primera etapa de la investigación, el objetivo es explorar la posibilidad de utilizar algunos de los subproductos agrícolas disponibles en España para el desarrollo de paneles aislantes rígidos . Se ha evaluado la disponibilidad de las materias primas contrastándola con dos posibles escenarios de demanda. Tres de los subproductos disponibles (paja de cebada, médula de maíz y cascarilla de arroz) se seleccionaron para el desarrollo de materiales compuestos experimentales que se aglutinaron con dos tipos de polímeros naturales (almidón de maíz y alginato de sodio). Tanto las materias primas como los materiales compuestos fueron caracterizados analizándose sus propiedades físicas, térmicas e higroscópicas, en concreto su estructura porosa, su densidad, su conductividad y difusividad térmicas, la sorción y la dífusividad al vapor de agua de los materiales. Los resultados se contrastaron con los de otros materiales convencionales. Por otra parte, se analizó la reacción al fuego de los materiales compuestos . El compuesto basado en la médula de maíz y alginato presentó diversas propiedades favorables tales como una baja densidad y una baja conductividad térmica, una capacidad de adsorción de vapor de agua significativa y una baja contribución a la propagación del fuego, por lo que ha sido objeto de una investigación ulterior. Por lo tanto, en una segunda etapa, se ha estudiado en más profundidad el compuesto a base de médula de maíz y alginato. Se ha analizado la dependencia de las principales propiedades térmicas e higroscópicas con el contenido de humedad del material, así como su comportamiento higrotérmico. Por otra parte, se ha tratado de mejorar su comportamiento en dos aspectos importantes: su reacción al fuego y su resistencia al ataque biótico. Para evaluar el primer aspecto se analizó principalmente el proceso de smouldering. Se observó que la incorporación de ácido bórico reduce la velocidad de avance del frente de combustión, mientras que el polifosfato de amonio es capaz de impedir el smouldering hasta ciertas temperaturas. Para la evaluación del segundo aspecto se analizó la afectación de los materiales expuestos a distintos niveles de humedad y temperatura comprobando que la cal es capaz de incrementarsignificativamente la resistencia al ataque biótico de los materiales. Finalmente, se ha evaluado el rendimento higrotermtrico de los Sistemas SATE que incorporan el nuevo material comparándolo con el de otros materiales convencionale

"Brick-topia", the thin-tile vaulted pavilion

The project ‘‘Brick-topia’’ was based on a combination of the latest structural analysis and form-finding computational tools with traditional, cheap and effective construction techniques. It is the result of innovation to fight against budget and time. The initial budget was 3000 euros and only seven weeks was the time to look for sponsors, design the pavilion, plan the construction phases and build it. The whole process of designing, decision on the materials, structural analysis and construction is presented in the paper, including exploration on new form-finding methods to redesign a project in situ and research on a new formwork system using scaffolding, cardboard, wire and steel rods and having a cutter as main toolPostprint (published version

Self-consumption possibilities by rooftop PV and building retrofit requirements for a regional building stock: The case of Catalonia

European Union policies are encouraging the implementation of renewable energies to reduce fossil fuels dependency. This is further motivated by the effects of global warming and the relevant temperature rise in large cities. Thus, it is increasingly important to analyze the large-scale potential of solar energy, making use of the roof availability for renewable energy generation in cities. Furthermore, it is important to couple this analysis with the energy demand of the buildings analyzing the self-consumption possibilities and help in the decision-making process in regional investments. The proposed methodology estimates and matches the roof potential for electricity generation by PV and the building's energy demand, including the building characteristics as a novelty. As a result, we calculate the self-consumption possibilities and the retrofit requirements of a selected housing stock. Our methodology starts with the quantification and classification of the residential stock. This includes the characterization of the types of dwellings in the regional residential stock, taking into account the size of the municipalities. Then the energy demand of the dwellings, depending on the characteristics of the buildings and the roof generation potential, is compared. Catalonia region (Spain), including the city of Barcelona is studied to show the contributions of this methodology to the energy transition. Results indicate that between 8 and 30% of the residential electricity demand of the municipalities can be covered by rooftop PV. Important energy retrofits (reductions of 80% of the energy demand) are required to approach the feasibility of self-consumption. Nevertheless, there is a limited potential impact in larger cities due to the reduced available roof area per habitant.Peer ReviewedPostprint (published version

Collective intelligence to co-create the cities of the future: proposal of an evaluation tool for citizen initiatives

Citizen initiatives (CIs), through their activities, have become a mechanism to promote empowerment, social inclusion, change of habits, and the transformation of neighbourhoods, influencing their sustainability, but how can this impact be measured? Currently, there are no tools that directly assess this impact, so our research seeks to describe and evaluate the contributions of CIs in a holistic and comprehensive way, respecting the versatility of their activities. This research proposes an evaluation system of 33 indicators distributed in 3 blocks: social cohesion, urban metabolism, and transformation potential, which can be applied through a questionnaire. This research applied different methods such as desk study, literature review, and case study analysis. The evaluation of case studies showed that the developed evaluation system well reflects the individual contribution of CIs to sensitive and important aspects of neighbourhoods, with a lesser or greater impact according to the activities they carry out and the holistic conception they have of sustainability. Further implementation and validation of the system in different contexts is needed, but it is a novel and interesting proposal that will favour decision making for the promotion of one or another type of initiative according to its benefits and the reality and needs of the neighbourhood.Peer ReviewedPostprint (published version

¿Cómo prevenir, sancionar y erradicar la violencia de género en las universidades?

El presente artículo tiene como objetivo abrir el debate acerca del tratamiento de la violencia de género dentro de las instituciones educativas de nivel superior, tomando como caso modelo la experiencia desarrollada durante dos años y medio del Programa contrala Violencia de Género de la Universidad Nacional de San Martín. Se presentan y problematizarán las perspectivas teóricas hegemónicas en el tratamiento de la violencia de género con el fin de esbozar alternativas al punitivismo y la judicialización de las relaciones interpersonales dentro de los espacios educativos. En el segundo y tercer apartado, a la luz de un abordaje no victimizante, se presentan datos generados a partir del PcVG y se describe el tratamiento de los casos que se dan en la comunidad. Por último, proponemos unas reflexiones finales que plantean un horizonte de trabajo en red con otras universidades ,a partir de los desafíos en común.Fil: Vazquez Laba, Vanesa Paula. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Altos Estudios Sociales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Palumbo, Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Fernández, Carla. Universidad Nacional de San Martín; Argentin

Characterization of thermal insulation materials developed with crop wastes and natural binders

This paper seeks to discuss the possibility of developing insulation materials for the construction sector made of non-industrial crop wastes and natural binders. Three different crop wastes widely available in Spain, namely barley straw, corn pith and rice husk, are used in the production of experimental insulation panels. Their thermal behaviour, equilibrium moisture content and water vapour permeability are assessed in order to determine their suitability as a construction insulation material. Results show that crop wastes can perform adequately as insulation materials with any or little manipulation. They also reflect how the choice of the crop waste affects the characteristics of the final products.Postprint (published version

Recycling No-man’s-land

La cultura del usar y tirar ha imperado en los últimos tiempos y el culto a lo nuevo ha también la arquitectura. Del mismo modo en que se descartan productos de consumo que todavía por los nuevos modelos, se planifican barrios completamente nuevos sobre suelos no urbanizados que provocan la expansión de las ciudades en forma de mancha de aceite, ignorando la de espacios ya urbanizados que se rechazan por ser tejidos industriales o socialmente marginales. Pero,¿No debería ser imperativo reciclar el residuo antes de continuar con una expansión en una ciudad con “agujeros negros”? Proponemos cuestionar la concepción del reciclaje como un bien en sí mismo y enfocar el discurso desde la óptica de Braungart y McDonough que en « Cradle to Cradle » sugieren un diseño capaz ya no de reciclar los residuos existentes sino de eliminar el concepto de residuo en sí. El diseño arquitectónico debe ir más allá del objeto en sí y centrarse en la formulación de sistemas cerrados de materias, energías y espacios donde el concepto de reciclaje pierde su significado por la inexistencia de residuos que deben ser reciclados.Postprint (published version

Recorregut Invisible

Segon premiAward-winningPostprint (published version

Characterization of the thermal behavior, mechanical resistance, and reaction to fire of totora (Schoenoplectus californicus (C.A. Mey.) Sojak) panels and their potential use as a sustainable construction material

The extraction and use of construction materials generate an impact on the environment due to human activity. Facing these problems requires the development of new alternatives that support changes toward sustainable construction. The development of materials using natural resources creates an important opportunity to reduce the demand for energy, such as the energy used in manufacturing materials. This will contribute to the reduction of exhausting nonrenewable resources and waste production. The objective of this study is to develop a new kind of thermal insulation out of natural vegetation. In this case, using totora (Schoenoplectus californicus (C.A. Mey.) Sojak), which is an aquatic plant that grows in Lake Titicaca. Panels were made from both shredded and whole totora. These panels could be used to improve the thermal comfort inside houses in the high Andes region of Peru, where there are extreme variations in temperature. Studies have demonstrated that one of the characteristics of this plant is its low thermal conductivity, which reveals its potential for insulation. Considering which variables exist that affect the thermal efficiency of an insulating material, flexural tests, air permeability, water vapor permeability, and fire resistance tests were done.Peer ReviewedPostprint (published version

Strategies to display heterologous proteins on the cell surface of lactic acid bacteria using as anchor the C-terminal domain of Lactobacillus acidophilus SlpA

The surface-layer (S-layer) protein of Lactobacillus acidophilus is a crystalline array of self-assembling subunits, non-covalently bound to the most outer cell wall envelope, which constitutes up to 20% of the total cell protein content. These attributes make S-layer proteins an excellent anchor for the development of microbial cell-surface display systems. In L. acidophilus, the S-layer is formed predominantly by the protein SlpA. We have previously shown that the C-terminal domain of SlpA is responsible for the cell wall anchorage on L. acidophilus ATCC 4356. In the present study, we evaluated the C-terminal domain of SlpA of L. acidophilus ATCC 4356 as a potential anchor domain to display functional proteins on the surface of non-genetically modified lactic acid bacteria (LAB). To this end, green fluorescent protein (GFP)-CTSlpA was firstly produced in Escherichia coli and the recombinant proteins were able to spontaneously bind to the cell wall of LAB in a binding assay. GFP was successfully displayed on the S-layer stripped surface of L. acidophilus. Both the binding stability and cell survival of L. acidophilus decorated with the recombinant protein were then studied in simulated gastrointestinal conditions. Furthermore, NaCl was tested as a safer alternative to LiCl for S-layer removal. This study presents the development of a protein delivery platform involving L. acidophilus, a microorganism generally regarded as safe, which utilizes the contiguous, non-covalently attached S-layer at the cell surface of the bacterium without introducing any genetic modification.Fil: Gordillo, Tania Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Palumbo, Miranda Clara. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Calculo. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Calculo; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Allievi, Mariana Caludia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Fernández Do Porto, Darío Augusto. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Calculo. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Calculo; ArgentinaFil: Ruzal, Sandra Mónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Palomino, Maria Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin