BIODEGRADACIN DE LA MADERA

BIODEGRADACIN DE LA MADERA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE GUAYANA

VICE-RECTORADO ACADMICO

PROYECTO DE CARRERAS: INGENIERA EN INDUSTRIAS FORESTALES

COORDINACIN DE PREGRADO

COMPONENTE: BIODEGRADACIN DE LA MADERA

CARACTERSTICAS GENERALES, RECONOCIMIENTO Y ASPECTOS ANATMICOS DE LA MADERA DETERIORADA

PROFESORA: REALIZADOPOR:

FERAIDA, CASTRO. RUZ, CARLOS.

UPATA, NOVIEMBRE DEL 2013

NDICE

LISTA DE FIGURAS.Pg.3

IINTRODUCCIN.Pg.4

MARCO TERICOPg.5-12

CONCLUSINPg.13

BIBLIOGRAFAPg.14

ANEXOSPg.15-16

LISTA DE FIGURAS.

Fig. 1. Tpica apariencia de la madera con pudricin blancaPg.7

Fig. 2. Las diferentes fases de pudricin blanca simultnea..Pg.8

Fig. 3. Apariencia de la madera con pudricin marrn avanzada.Pg.9

Fig. 4. Desarrollo de pudricin marrn.....Pg10.

Fig. 5. Modelo de decaimiento de la madera por Ustilina deusta.Pg.12

INTRODUCCIN

La madera es un material biolgico de origen vegetal y composicin qumica muy compleja, formada anatmicamente por la corteza, floema, cambium, albura y duramen. Esta compleja organizacin estructural hace de la madera un material anhistropo con propiedades diferentes en sus tres planos normales de corte: (transversal, radial y tangencial) que lo convierten en un elemento particular y con propiedades diferentes a otros materiales tradicionalmente empleados en la construccin.

La mayora de las diferencias entre la albura y el duramen son de naturaleza qumica

ocasionadas por la infiltracin en el duramen de aceites, gomas, resinas, taninos, compuestos aromticos y colorantes convertidos en tejido duro y de color generalmente oscuro que lo diferencia de la albura.

Las propiedades fsico mecnicas no slo pueden permitir determinar el uso msapropiado de la madera, sino tambin son un instrumento valioso para poder con aproximacin conocer la durabilidad natural, aptitud de la tratabilidad de las diferentes especies forestales y el comportamiento de las mismas frente a diferentes sistemas de preservacin. (Vaca, R, 1990).

La madera tiene como principal caracterstica positiva el ser un material renovable aunque a su vez como caracterstica negativa es el ser perecedera, siendo daada en distinto grado por diversos agentes tanto abiticos como biticos, que pueden causar un deterioro total, con prdida de su estructura constitutiva y consecuentemente de sus propiedades (Rodrguez, 1998).

HONGOS DE PUDRICIN.

La pudricin es una de las mayores causas de deterioro biolgico de la madera, la cual es causada por hongos que utilizan la madera como fuente de alimento (Cassens et al., 1995); an cuando varias especies de rboles tienen maderas qumica y estructuralmente diferentes, todas son susceptibles a la biodegradacin.

Son hongos que se alimentan de los componentes de la pared celular de la madera, causando el deterioro de sta. Afectan a la madera mediante la secrecin de enzimas, capaces de metabolizar en condiciones de humedad y pH de la madera, la holocelulosa y lignina, componentes principales de su pared celular.

El micelio de estos hongos al penetrar en la madera, de forma general, ataca en primer lugar a las hemicelulosas y posteriormente la celulosa y lignina, en razn de presencia de enlaces de hidrogeno fuertes en la primera y enlaces covalentes transversales en la segundas, que impiden temporalmente y de alguna forma el acceso de de las enzimas (Zabel y Morrel, 1992).

Las esporas de estos hongos se producen en los cuerpos de fructificacin formados en la superficie de la madera. Bajo condiciones de humedad de la madera y temperatura ambiental semejantes a las que necesitan los hongos cromgenos, las esporas germinan y originan unas hifas que se introducen en la madera desde el punto de infeccin, pasando de una clula a otra a travs de orificios que se realizan en el punto de contacto de la hifa con la pared celular. Estos orificios se deben a acciones enzimticas.

An cuando se producen los diversos tipos de produccin por el aspecto externo de la madera afectada (fibroso, laminar, cbico, etc.), por la zona daada (albura, duramen, ambas) o por el grado de humedad que presente (pudriciones hmedas o secas), la clasificacin ms practica se realiza considerando el elemento de la pared celular de la madera que es atacada preferentemente (Rodrguez, 1998). As se pueden distinguir tres grupos a considerar: Pudricin blanca, Pudricin marrn, y Pudricin blanda.

HONGOS DE PUDRICIN BLANCA

Los hongos de pudricin blanca tienen un sistema de enzimas celulasa y lignasa que le permiten degradar todos los componentes de las paredes celulares de la madera. Algunos, sin embargo, remueven lignina ms rpido.

La mayora de ellos aparentemente remueve la lignina y polisacaridos casi al mismo tiempo, y la madera en estado intermedio o avanzado de pudricin contiene casi iguales proporciones de estos componentes que en la madera sana.La madera podrida por hongos de pudricin blanca tiende a perder gradualmente sus propiedades de solidez y retiene su estructura fibrosa an en estados avanzados. La madera podrida se vuelve esponjosa, filamentosa, o laminada y usualmente est manchada y descolorida en relacin a la madera sana.

Los hongos de pudricin blanca producen fenol-oxidasas extracelulares y generalmente dan positivo en los ensayos de oxidasas sobre medios con cido tnico o glico y con goma de guayaco. Los hongos de pudricin castaa no producen fenol-oxidasas extracelulares y generalmente dan negativo los mismos ensayos.

Los hongos de pudricin blanca eventualmente pudren la madera completamente y los residuos de la pudricin blanca no son componentes muy estables de los suelos forestales. En contraposicin, los residuos de la pudricin castaa son extremadamente estables y son importantes componentes orgnicos en los suelos forestales. (Gilbertson&Ryvarden, 1986).

Las pudriciones blancas afectan ms a las maderas de latifoliadas que a las de confieras, a diferencia de las marrones, en razn de:

La madera de latifoliada suele tener ms lignina que la de confiera

Existe una preferencia de estos hongos por las hemecelulosas de las latifoliadas

En la madera de latfoliadas, las fibras y las clulas del parenquima radial pueden ser totalmente degradadas, mientras que los vasos permanecen relativamente libre de ataques, lo cual se atribuye a las altas concentraciones de lignina tipo guayacil en los vasos. Varios estudios han demostrado que la lignina tipo siringil es ms fcil de degradar que la lignina guayacil por los hongos de pudricin blanca, lo que podra explicar la poca ocurrencia de los hongos de pudricin blanca sobre conferas que tienen mayormente lignina tipo guayacil (Blanchette et al., 1990).

La pudricin blanca del tipo simultneo ataca todos los constituyentes de la pared celular (celulosa, hemicelulosa y lignina) en forma uniforme durante todos los estados de la pudricin, mientras que los hongos de pudricin blanca del tipo selectivo degradan preferentemente la lignina y la hemicelulosa antes que la celulosa (Zabel y Morrell, 1992).

Algunos hongos que producen un ataque selectivo sobre la lignina pueden remover la lmina media entre clulas, sin embargo, no degradan totalmente las esquinas de las mismas (Eriksson et al., 1990). No todas las clulas son degradadas en las mismas intensidad; las fibras de las maderas latfoliadas son generalmente degradadas ms rpidamente y en mayor proporcin que las traqueidas de las conferas.

Fig. 1. Tpica apariencia de la madera con pudricin blanca.

A

B

C

D

Fig. 2. A-D) Las diferentes fases de pudricin blanca simultnea. A) En la fase temprana, la degradacin en la pared celular ocurre a los alrededores de las hifas. B) la pared celular est progresivamente deteriorndose del interior (el lumen) a los exteriores. Las hifas penetran en la pared celular. C) Aparecen en la pared celular numerosos agujeros entre clulas vecinas. D) En la fase tarda se observa la degradacin de la lmina media y las esquinas de las clulas.

Fig. 13. A-D) Diferentes fases de pudricin blanca selectiva. A, B) En la fase temprana las enzimas de las hifas que crece en el lumen producen el decaimiento en la pared secundaria. Esto causa la degradacin de la lignina dentro de la pared secundaria extendindose hacia la lmina media. C, D) En la fase tarda la degradacin de la lignina selectiva origina clulas individuales que estn separadas de entre si. La celulosa permaneintacta durante el principio del deterioro.

B

D

C

A

HONGOS DE PUDRICIN MARRN

La madera que presenta este tipo de pudricin tiene la apariencia resquebrajada en sentido transversal a la fibra, se la conoce tambin como pudricin cbica o rmbica, pierde peso afectando las propiedades fsico - mecnicas.

Tambin se puede decir que, La pudricin marrn es producida exclusivamente por los hongos de los Basidiomicetes, por hongos que se alimentan preferentemente de celulosa y hemicelulosa componentes de la pared celular de la madera. Como consecuencia del ataque queda la lignina ms o menos modificada; la madera es reducida a masas de restos de madera que varan en formas cbicas de color marrn y fcilmente disgregable entre los dedos (JUNAC, 1988).

Este tipo de pudricin se caracteriza por la degradacin de la celulosa por accin enzimtica, es un proceso complicado, la cadena de celulosa formada por unidades Bque es el monmero que se halla unido por enlaces glucosdicosB. (Baillod. G, 1990).

Fig. 3. Apariencia de la madera con pudricin marrn avanzada.

El proceso de pudricin de la madera comporta dos procesos consecutivos, inicialmente una oxidacin y posteriormente una hidrlisis, catalizada por enzimas del hongo.

Los hongos de pudricin marrn producen celulasa (endocelulasa y exocelulasas), hemicelulasas, - glucosidasas y oxidasas. Como el grado de polimerizacin de la celulosa puede afectar la proporcin en la cual las molculas de celulosa son solubilizadas, se acepta que el modo inicial de ataque es al azar, a lo largo de la cadena de celulosa accesible por las endocelulasas; en contraste, las exocelulasas toman como sitio de ataque los extremos de las molculas de celulosa (Eaton and Hale, 1993).

La despolimerizacin es inicialmente rpida y luego, lenta, dndose una importante prdida de peso y cambios en la distribucin del tamao molecular de la celulosa alo largo del proceso de pudricin (Eaton y Hale, 1993).

Fig. 4 A-D) Desarrollo de pudricin marrn. A) Fase temprana, las enzimas de las hifas crecen en el lumen y facilitan su penetracin radial en la pared celular. B) Aumento de la degradacin, las enzimas han penetrado en la pared secundaria, involucrando la degradacin de hemicelulosa y celulosa. C) Las disminuciones de volumen de la pared celular es debido a la degradacin de celulosa descrita en B, aparecen muchas rajaduras y hendiduras. D) En la fase tarda, se observa la prdida continua de volumen de la pared celular, y queda el armazn de restos de lignina modificada.

A

C

D

B

La pudricin marrn afecta ms a las maderas de confieras que a las latifoliadas, en razn principalmente por la hemicelulosa presentes en la primera. As mismo y de forma general ocasionan descensos de la resistencia a la carga, a compresin particular y paralela a las fibras (Rodrguez, 1998).

HONGOS DE PUDRICIN BLANDA

Es un grupo ms recientemente reconocido que restringe su ataque a la superficie externa de la madera. Atacan tpicamente a la madera muy hmeda, producida por las condiciones cambiantes de humedad, el ataque tambin puede ocurrir con poco oxgeno o en ambientes que inhiben el hongo de la pudricin.

La mayora de los hongos de la pudricin blanda requieren de la adicin de alimentos exgenos para causar el ataque substancial. Estos alimentos a menudo son proporcionados inadvertidamente por losfertilizantesen suelos agrcolas, restos de basura en torres de enfriamiento, y otras fuentes nutrientes.

Aunque pueden ser encontrados en algunas situaciones, los hongos de la pudricin suave no se asocian normalmente a prdidas significativas de la resistencia en los componentes de una estructura. Para propsitos descriptivos, el grado de dao en la madera se puede clasificar en tres etapas: incipiente, intermedia, y avanzado. El dao incipiente ocurre en el margen en que la infeccin avanza a nuevas partes, donde es difcil de detectar el dao porque no hay muestras visibles del ataque. Los cambios significativos en las caractersticas de la madera pueden ocurrir en las etapas incipientes. Mientras que el dao que incorpora la etapa intermedia, la madera se ablanda, se descolora, y se conserva poco.

En las etapas de dao avanzado, la madera no conserva virtualmente ninguna resistencia, se forman los bolsillos de pudricin, o la madera se disuelve literalmente. La deteccin del dao en la etapa inicial o incipiente es la ms difcil, pero tambin la parte ms importante de la inspeccin. A este punto, el dao puede ser efectivamente controlado para prevenir ms daos severos a la estructura. (Pea, 2006).

La pudricin blanda ocurre principalmente bajo condiciones donde el desarrollo y actividad de los Basidiomycetes es retardada por el alto contenido de humedad, baja aireacin o por el efecto de preservantes o extractivos. Entre otros factores influyentes, la temperatura elevada y las altas concentraciones de nitrgeno soluble pueden favorecer la pudricin blanda; esta pudricin es causada por Ascomicetes y Deuteromicetes, que se alimentan principalmente de celulosa y hemicelulosas de la pared celular de la madera, an cuando algunos autores han reportado cavidades en la pared celular producidas por Basidiomicetes, normalmente reconocidos como hongos de pudricin blanca y marrn (Eaton y Hale, 1993).

Normalmente estos hongos afectan a la pared secundaria de las clulas en su capa intermedia S2, originando cavidades paralelas a la direccin de las microfibrillas de celulosa. Para la formacin de cavidades en la pared celular, las hifas que invaden inicialmente el lumen de la clula penetran la pared, ramificndose en forma de T o doblndose formando una L, luego con actividad enzimtica disuelven la pared celular a su alrededor, originando una cavidad con extremos cnicos, la cual aumenta en dimetro gradualmente, continuando el proceso con la prolongacin de la hifa (crecimiento rtmico) siguiendo la orientacin de las microfibrilla, comenzando de nuevo la formacin de otra cavidad, formndose entonces las cadenas por la repeticin sucesiva de ese ciclo (Eaton y Hale, 1993).

C

A

B

D

Fig. 5 A-D) Modelo de decaimiento de la madera por Ustilina deusta. A) Penetracin de las hifas hyphae en la pared celular. B) Ramificacin y orientacin de las hifas en el sentido de las microfibrillas en la capa de S2. C) Degradacin enzimtica alrededor de las hifas origina la formacin de cavidades en la pared celular de la madera. D) En la fase tarda de decaimiento de la madera por el Ustilina deusta, se observa en la pared secundaria el deterioro casi completamente, conservando restos de la lamina media.

Si el ataque es de gran intensidad, la pared secundaria puede quedar totalmente destrozada y suelta de la terciaria, que tambien puede aparecer daada. En otros casos menos frecuentes, se originan erosiones en la pared celular, de origen enzimatico, desde el lumen hacia la lmina media.

CONCLUSIN

Existen muchas variedades de hongos que utilizan a la madera como fuente de alimentacin, los daos por estos organismos pueden originarse incluso cuando un rbol est de pie, los altos contenidos de humedad los previene del ataque por hongos e insectos, pero cuando el rbol es derribado, comienza la prdida del contenido de humedad en sus tejidos, las esporas de los hongos que circulan en el medio encuentran el sustrato apropiado para su germinacin y su posterior penetracin en el tejido leoso.

Las preferencias alimenticias de los hongos son muy variadas, mientras unos desintegran las paredes celulares causando pudriciones, otros se alimentan de azcares y almidones que forman parte del contenido celular y originan cambios decoloracin en la madera.

Los agentes biolgicos atacan a la madera porque para ellos se constituye en su fuente de alimento o una va para conseguir el mismo, no todas las maderas se comportan en forma similar frente a estos agentes, algunas especies producen materiales llamados extractivos que le confieren cierto nivel de resistencia frente a hongos e insectos, son aceites esenciales, resinas y taninos, compuestos fenlicos, extractivos que se acumulan en el duramen o cerno y que no se presenta en la albura o smago; porque la albura almacena azcares y almidones que son apetecidos por ciertos hongos e insectos xilfagos, en consecuencia la albura es susceptible al ataque de estos agentes.

BIBLIOGRAFA

Baillod G: Madera Wolmanizada Tratada a Vaco - Presin Uruguay, 45 pag.

Blanchette, R.; Nilsson, T.; Daniel, G. And Abad,a. 1990. Biological degradation of wood.

Cassens, D.; Johnson, B.; Feist, W. And De Groot, R. 1995. Selecction and use of preservative-treated wood. Forest Products Society. N 7299, Madison.

Eaton, R. and Hale, M. 1993. Wood: Decay, pest and protection. Chapman & Hall, London.546 p.

Eriksson, K.; Grnewald, A.; Nilsson, T. And Vallanden, L. 1980. A Scanning Electron Microscopy Study of the Grown and Attack on Wood by tree White-rot Fungi and Their Cellulose-less Mutants. Holzforschung.

Gilbertson, R. L., and L. Ryvarden. 1987. North American Polypores, Volume 2. Fungiflora, Oslo, Norway.

JUNAC. (1988). Manual del Grupo Andino para la Preservacin de la Madera. Junta de Acuerdo Cartagena. Lima Per.

Rodrguez, J. 1998. Patologa de la madera. Fundacin Conde del Valle de Salazar. Ediciones Mundi-Prensa. Madrid. 358 pp.

Taiz, Lincoln; Zeiger, Eduardo (2006).Fisiologa vegetal. 1. Universitat Jaume I. p.549

Vaca, R. B. 1990: Propiedades Tecnolgicas de la Gmelina Arbrea Roxb., Blgica, 80 pag.

Vignote Pea, Santiago (2006)(Google Books).Tecnologa de la madera(3 edicin). Mundi prensa libros. pp.678.

Zabel, R. y Morrell, J. 1992. Wood microbiologuy and its prevention. Academic press, San Diego.

ANEXOS

HONGO DE PUDRICIN BLANCA

HONGO DE PUDRICION MARRN

HONGO DE PUDRICION BLANDA

16