domingo, 27 de noviembre de 2016

Definición palabras clave

Biomasa:
Materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizada como fuente directa o indirecta de energía.[1]
Biorreactor: Medio de cultivo optimizados para el crecimiento de microorganismos con el fin de realizar reacciones químicas. (La guia, 2016)  
Biosensor: sistema formado por moléculas que tiene la función de reconocer una determinada especie con un conversor físico-químico a partir de señales eléctricas.(Biodic, 2016)  
Combustible:
Combustible es toda sustancia que emite o desprende energía por combustión controlada (energía química) o escisión nuclear (energía nuclear) capaz de plasmar su contenido energético en trabajo. Es también cualquier sustancia capaz de arder en determinadas condiciones (necesitará un comburente y una energía de activación).
 (Bomberos de Navarra, 2001)
Combustión:
 La combustión es un conjunto de reacciones de oxidación con desprendimiento de calor, que se producen entre dos elementos: el COMBUSTIBLE, que puede ser un sólido (Carbón, Madera, etc.), un líquido ( Gasóleo, Fuel-Oil, etc.) o un gas (Natural, Propano, etc.) y el COMBURENTE, Oxígeno. La combustión se distingue de otros procesos de oxidación lenta, por ser un proceso de oxidación rápida y con presencia de llama; a su vez también se diferencia de otros procesos de oxidación muy rápida (detonaciones, deflagraciones y explosiones) por obtenerse el mantenimiento de una llama estable. 
(García, R. , 2001)
Energía:
 Es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar trabajo y producir calor, movimiento, entre otros.
(Diccionario de Física, 2016)
Microorganismo:
 Organismo unicelular procariota, que se reproduce por división celular sencilla, microscópico entre 1 y 10 micrómetros de longitud.[1]
Proceso biogeoquímico:
 Se denomina ciclo o proceso biogeoquímico al movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio, y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos de producción y descomposición. En la biosfera la materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la Tierra; de otro modo, los nutrientes se podrían agotar  y la vida desaparecería.
(García, F. 2016)
Proceso electroquímico:
 Es la relación que se establece entre sistemas químicos y sistemas eléctricos. Cuando ambos fenómenos inciden se crea un proceso electroquímico.
(Farrera, L. , 2015)
Transformación de energía:
Es el conjunto de transformaciones energéticas que permiten pasar de un tipo de energía a otro.[1]
Biorreactor de membrana:
La tecnología de Biorreactor de Membrana (MBR) se puede definir como la combinación de dos procesos; degradación biológica y separación por membrana, en uno único en el que los sólidos en suspensión y microorganismos responsables de la biodegradación son separados del agua tratada mediante una unidad de filtración por membrana.            
(YACUTEC, 2016)
Tratamiento de aguas residuales:
El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano.
Geobacter: es una bacteria anaerobia que se caracteriza por transferir electrones con el fin de producir electricidad, se ha utilizado para usos industriales. (Microbewiki, 2016) 
Respiración Anaerobiatipo de respiración que se realiza sin la presencia de oxígeno. este se realiza en algunos tipos de bacterias (Biodic, 2016)

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Comunicar la idea


En el equipo se discutió acerca de la mejor manera para poder dar a conocer nuestra investigación. Se llegó a la conclusión de un blog en una página web sería la mejor manera de comunicar la información adquirida. Esto se debe a que lo que relevante por informar sería muy cansado e incluso aburrido  si son puros escritos, ya que se busca explicar el proceso de un microorganismo trabajando como energía principal para generar electricidad, por esta razón se busca agregar imágenes que ayuden a explicar este proceso de manera concisa; también dentro de esta explicación hay conceptos complicados de comprender por lo que se busca agregar la explicación del concepto sin cruzarse con la información principal que se quiere comunicar.  La información que se investigó va dirigida a empresas que buscan una energía alterna a los combustibles fósiles para disminuir el dióxido de carbono, así como otras sustancias, que contaminan el medio ambiente. Para comunicar la información de manera eficiente el blog debe de tener imágenes relacionadas con los procesos tanto químicos como biotecnólogos de las bacterias que producen electricidad para que se entienda correctamente; también imágenes de la maquinaria necesaria para que se logre generar la biopila; agregar algunas empresas que ya están implementando este tipo de combustible para generar energía eléctrica.
Al inicio del blog se va explicar el impacto que tienen los combustibles fósiles al medio ambiente, como contaminan, que tanto contaminan; después se van a presentar alternativas para disminuir esta contaminación a causa de los combustibles fósiles; después,  los tipos de bacterias y la maquinaria necesaria para poder cultivar estas bacterias; se explicará el proceso en el cual estas bacterias generan la electricidad y se presenta una tabla con la intensidad en voltaje comparada con otros tipos de combustibles. Para finalizar el blog se presentará algunas empresas que ya están utilizando esta alternativa para su producción de energía.

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Biopila

Constituye uno de los métodos de bio-degradación ex - situ más eficaces para la descontaminación de suelos afectados por hidrocarburos. El fundamento del bio-tratamiento es relativamente sencillo. Consiste en potenciar la bio-degradación de los hidrocarburos, que de forma natural se produce en el suelo, como consecuencia de la existencia de microorganismos autóctonos (bacterias, hongos, levaduras, etc.) degradadores. Por lo tanto, para que el sistema tenga éxito hay que asegurar que los suelos de forma natural presenten un adecuado volumen de población bacteriana y que las condiciones ambientales dentro de la biopila sean las adecuadas (humedad, temperatura, pH, contenido en nutrientes, toxicidad, etc.).
constituyen una tecnología de biorremediación ex situ en la cual el suelo contaminado con hidrocarburos es extraído y dispuesto en un área de tratamiento o piscina previamente excavada para su descontaminación con microorganismos.
Las biopilas se utilizan cuando la sustancia contaminante es demasiado volátil como para ser tratada con la técnica de landfarming, ya que las emisiones gaseosas serían demasiado altas, o cuando se quiere acelerar el proceso de biorremediación.
La zona de tratamiento incluye sistemas de recolección de lixiviados y un sistema de aireación que cuenta con una serie de tuberías de PVC que son colocadas durante la construcción. Estas cañerías están interconectadas a un soplador de presión negativa o de vacío, que fuerza al oxígeno atmosférico a pasar a través de la pila de suelo. También se controlan otros parámetros como la humedad, la temperatura, los nutrientes o el pH. Existen en el mercado aditivos químicos específicos cuyas propiedades nutritivas pueden estimular la biodegradación. De esta manera se tiene un alto control sobre las condiciones de remediación y el medio.
La base de la piscina de tratamiento estará cubierta con una superficie impermeable para reducir al mínimo el riesgo de lixiviación de los contaminantes al suelo limpio que queda debajo. Los lixiviados recogidos por el sistema de drenaje pueden ser tratados en un biorreactor en la misma zona.
Los montones de suelo no suelen exceder los 2 o 3 metros como máximo y pueden estar cubiertos en la parte superior por plásticos impermeables para controlar la volatilización de los COV, que deberían ser tratados antes de su emisión a la atmósfera.

El tratamiento de suelos mediante biopilas se aplica fundamentalmente para la eliminación de COV no halogenados e hidrocarburos. Los COV halogenados, los compuestos semivolátiles y los pesticidas también pueden ser tratados mediante esta tecnología, pero la eficacia del proceso puede disminuir, y puede ser sólo aplicable a ciertos compuestos dentro de estos grupos.

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Representación gráfica de la situación multidisciplinar elegida y sus intersecciones



Intersección Biotecnología - Electrónica
Funcionamiento de la Biopila: Las bacterias utilizadas son las Geobacter (que habita el subsuelo) y este procedimiento se está llevando a cabo por el Centro de Astrobiología (CAB) y del Instituto de Electroquímica de la Universidad de Alicante, junto a un argentino de la Universidad de Mar del Plata.

Como generan electricidad las bacterias: técnicas espectroscópicas la transferencia directa de electrones de una bacteria viva y un electrodo de oro, en un espacio de cinco nanómetros.

Intersección Industrial - Electrónica
Funcionamiento de la maquinaria: El funcionamiento de la maquinaria necesaria para la fabricación de las pilas está relacionado con la ingeniería industrial y la electrónica.
Fabricación de la pila: En el proceso de fabricación de la pila entran diversos factores
es, como las empresas y su forma de trabajo (Ingeniería Industrial) y los componentes necesarios para la creación de una pila combustible o biopila.

Intersección Biotecnología-Industrial
Sistemas de biorreactores de membrana: Existen dos sistemas diferentes en función de la configuración de los mismos: reactores biológicos de membrana externos, en los que el módulo de membranas se encuentra fuera del reactor; y reactores biológicos de membrana sumergidos, en los que el módulo se encuentra sumergido en un reactor biológico o en un tanque anexo.

Tipos de energía renovable

Las fuentes de energía renovable son fuentes que producen constantemente energía, de forma que la energía consumida se renueva continuamente y, en consecuencia, su utilización es limitada. Tales que podremos encontrar algunos como:
       Energía solar: es la energía producida por el sol y que es convertida a energía útil por el ser humano, ya sea para calentar algo o producir electricidad (como sus principales aplicaciones).
       La biomasa: es aquella materia orgánica de origen vegetal o animal, incluyendo los residuos y desechos orgánicos, susceptible de ser aprovechada energéticamente. Las plantas transforman la energía radiante del sol en energía química a través de la fotosíntesis, y parte de esta energía queda almacenada en forma de materia orgánica.
       Energía eólica: es una fuente de energía renovable que utiliza la fuerza del viento para generar electricidad.


       Energía hidráulica: es la producida por el agua retenida en embalses o pantanos a gran altura (que posee energía potencial gravitatoria). Si en un momento dado se deja caer hasta un nivel inferior, esta energía se convierte en energía cinética y, posteriormente, en energía eléctrica en la central hidroeléctrica.

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Impacto del combustible fósil

El propósito de la actividad es realizar una indagación sobre el impacto ambiental que genera el uso de combustibles fósiles en estos días, analizar estadísticas y generar conclusiones.
La realización de esta segunda actividad surge de la necesidad de comprender mejor la situación planteada al inicio del documento,


A continuación, se anexa el concepto de combustible fósil y sus tipos, las causas y consecuencias de la implementación de este tipo de combustibles y estadísticas del impacto ambiental que genera. Además, se agrega la bibliografía requerida.

Combustibles fósiles
Se agrupan bajo esta denominación el carbón, el petróleo y el gas natural, productos que por sus características químicas se emplean como combustibles. Se han formado naturalmente a través de complejos procesos biogeoquímicos, desarrollados bajo condiciones especiales durante millones de años. La materia prima a partir de la cual se generaron incluye restos vegetales y antiguas comunidades planctónicas.
Constituyen un recurso natural no renovable.

Tipos de combustibles fósiles

Los combustibles fósiles son tres: petróleo, carbón y gas natural.

Gas natural
El gas natural es un hidrocarburo compuesto por una mezcla de gases livianos. principalmente por metano y en menor proporción por etano, propano, butano y gasolina natural.

Petróleo
Es un aceite mineral de color oscuro, olor fuerte y formado por mezclas, en proporciones diferentes de sustancias orgánicas compuestas, casi en su totalidad, por carbono e hidrógeno denominadas hidrocarburos.

Carbón
El carbón es el combustible fósil más abundante de todos y asu vez el más contaminante de los combustibles fósiles. Se le encuentra en casi todas la regiones del mundo, pero en la actualidad el mayor depósito de carbón en el mundo se encuentra en Asia.
(Schnlepp, 1968)

Impacto ambiental a causa de los combustibles fósiles

Impactos ambientales producidos por hidrocarburos (petróleo y gas natural)

El petróleo o cualquier tipo de hidrocarburos, crudo o refinado, daña los ecosistemas marinos produciendo uno o varios de los siguientes efectos:
- Muerte de los organismos por asfixia.
- Destrucción de los organismos jóvenes o recién nacidos.
- Disminución de la resistencia o aumento de infecciones en las especies, especialmente aves, por absorción de ciertas cantidades subletales de petróleo.
- Efectos negativos sobre la reproducción y propagación a la fauna y flora marina.
- Destrucción de las fuentes alimenticias de las especies superiores.
- Incorporación de carcinógenos en la cadena alimentaria.
Lo cierto es que sea cual sea la forma en que se produce la contaminación, a la larga se ve afectado todo el ecosistema, e incluso se afirma puede llegar al hombre a través de la cadena alimenticia.
(Greenpeace México, 2012)

Impacto ambiental del carbón

El carbón daña los sistemas respiratorio, cardiovascular y nervioso a través de agentes contaminantes que actúan directamente sobre el cuerpo. Pero la combustión de carbón también tiene efectos indirectos sobre la salud a través de sus aportes a las emisiones de gases de efecto invernadero.
Los efectos del calentamiento global que ya son evidentes incluyen aumentos de las temperaturas globales promedio en las superficies terrestres y oceánicas; aumentos del derretimiento de nieves y disminución de los glaciares; aumentos del nivel medio del mar; y cambios en las precipitaciones.
(Greenpeace México, 2009)[1]


Estadísticas del impacto ambiental en México

Las tendencias ambientales del país no han cambiado. A pesar de las alertas de organizaciones y de académicos, México aún presenta uno de los mayores índices de degradación ambiental del mundo. De acuerdo con el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), la destrucción ambiental del país equivale a 8.8 por ciento del Producto Interno Bruto (PIB).
De de acuerdo con el INEGI, en 2006 (su dato más reciente) el deterioro ambiental equivalió a 903,724 millones de pesos, es decir, 149,724 millones de pesos más que en 2003 (19.85 por ciento más, para ser exactos).
(Greenpeace, 2009)[2]

Otras estadísticas:

       El 90 por ciento de la energía primaria en el país proviene de hidrocarburos. (Balance nacional de energía, 2007).
       Entre 2006 y 2007 la producción de electricidad primaria a partir de fuentes renovables (hidroenergía, geoenergía y energía eólica) fue de sólo 3.3 por ciento, respecto al total de la demanda (Balance Nacional de Energía, 2007).
       La generación de energía (petróleo, gas, electricidad) es causante de 195.6 millones de toneladas de CO2, esto es, 27.3 por ciento de las emisiones totales de GEI de México (CICC. Programa Especial de Cambio Climático. Versión de consulta pública. 2009).
       A pesar del compromiso internacional del gobierno calderonista de reducir las emisiones de GEI de México a la mitad para 2050, México planea construir dos nuevas plantas de carbón (el combustible fósil más sucio y más contaminante) a partir de 2017 y ampliar la generación de energía a través de la peligrosa, costosa e insostenible energía nuclear (Programa de Obras e Inversiones del Sector Eléctrico 2009-2018).



El primer combustible fósil


El primer combustible fósil que ha utilizado el hombre es el carbón. Representa cerca del 70% de las reservas energéticas mundiales de combustibles fósiles conocidas actualmente, y es la más utilizada en la producción de electricidad a nivel mundial.
El carbón
Según este criterio, el carbón se puede clasificar en:
 - Turba: es el carbón más reciente. Tiene un porcentaje alto de humedad (hasta 90%), bajo poder calorífico (menos de 4000 kcal/kg) y poco carbono (menos de un 50%). Se debe secar antes de su uso. Se encuentra en zonas pantanosas. Se emplea en calefacción y como producción de abonos. Tiene muy poco interés industrial debido a su bajo poder calorífico.
 - Lignito: poder calorífico en torno a las 5000 kcal/kg, con más de un 50 % de carbono (casi un 70%) y mucha humedad (30%). Se encuentra en minas a cielo abierto y por eso, su uso suele ser rentable. Se emplea en centrales térmicas para la obtención de energía eléctrica y para la obtención de subproductos mediante destilación seca.
 - Hulla: tiene alto poder calorífico, más de 7000 kcal/kg y elevado porcentaje de carbono (85%). Se emplea en centrales eléctricas y fundiciones de metales. Por destilación seca se obtiene amoniaco, alquitrán y carbón de coque (muy utilizado en industria: altos hornos).
- Antracita: es el carbón más antiguo, pues tiene más de un 90% de carbono. Arde con facilidad y tiene un alto poder calorífico (más de 8000 kcal/kg).
Polución del aire
La contaminación del aire proviene de varias fuentes, pero los automóviles y la industria son los dos mayores contribuyentes. La quema de combustibles fósiles produce productos de desecho debido a las impurezas presentes en el combustible. Produce varios gases, dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles. El resultado es la lluvia ácida, el smog y el hollín. El smog se forma cuando varios compuestos orgánicos y dióxido de nitrógeno interactúan con la luz del sol y el calor. El smog causa graves problemas respiratorios. El hollín se forma a partir de pequeñas partículas de nitrógeno y dióxido de azufre. Las diminutas partículas se inhalan con facilidad. Las enfermedades asociadas con el hollín incluyen ataques al corazón, ritmo cardíaco irregular, asma y muerte prematura. La contaminación del aire también tiene efectos perjudiciales sobre las plantas y la agricultura.

Cambio climático

La quema de combustibles fósiles contribuye a la acumulación de gases de efecto invernadero, que es considerado como el principal factor de cambio climático y el calentamiento global. El mayor contribuyente a los gases de efecto invernadero es la quema de combustibles fósiles. El uso del automóvil en los Estados Unidos es uno de los que más contribuyen a los gases de efecto invernadero. Las consecuencias perjudiciales son una reducción de la capa de ozono y las temperaturas más cálidas. La reducción de la capa de ozono amenaza la salud humana, la vegetación y el ecosistema marino. Contribuye a la subida de las aguas, que amenazan las regiones costeras.
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Conceptos centrales

A partir de la situación interdisciplinar elegida se anexan los conceptos centrales en relación a la misma.
Combustibles fósiles:
Se agrupan bajo esta denominación el carbón, el petróleo y el gas natural, productos que por sus características químicas se emplean como combustibles. Se han formado naturalmente a través de complejos procesos biogeoquímicos, desarrollados bajo condiciones especiales durante millones de años. La materia prima a partir de la cual se generaron incluye restos vegetales y antiguas comunidades planctónicas, como carbón, gas natural y petróleo. Estos combustibles constituyen un recurso natural no renovable.

(Centro Científico Tecnológico Mendoza, 2016)
Impacto ambiental:
El impacto ambiental se presenta cuando una acción o actividad produce una alteración favorable o desfavorable en el medio ambiente o en alguno de sus componentes, es decir, el impacto ambiental de un proyecto productivo sobre el medio ambiente puede definirse como la diferencia entre la situación natural del ambiente presente y la situación evolutiva normal del ambiente futuro, sin tal impacto.
(Universidad Nacional Autónoma de México, 2008)
Agentes contaminantes:
Un agente contaminante es cualquier sustancia o forma de energía que puede provocar algún daño o desequilibrio (irreversible o no) en un ecosistema, en el medio físico o en un ser vivo. Es siempre una alteración negativa del estado natural del medio ambiente, y generalmente, se genera como consecuencia de la actividad humana.
(Bermúdez, M., 2010)
Cultivo de bacterias:
El cultivo de microorganismos o bacterias  consiste en proporcionarles las condiciones físicas, químicas y nutritivas adecuadas para que puedan multiplicarse de forma controlada. En general, podemos distinguir cultivos líquidos y sólidos en función de las características del medio y cultivos discontinuos y continuos en función de la disponibilidad de nutrientes en el medio.
(Universidad Pública de Navarra, 2002)
Energía eléctrica:
La energía eléctrica es una transformación de la energía, esta transformación de energía se mide mediante la unidad kilovatio-hora (kWh).
(Asociación de Generadores de Energía Eléctrica de la República Argentina, 2009)
Oxidación de combustibles:
Es una reacción química relativamente rápida que consiste en la unión de materia combustible con oxígeno con desprendimiento de calor, que se se desarrolla en su fase gaseosa o heterogénea.
(Universidad de Buenos Aires, 2010)
Energía alternativa:
Genéricamente, se denomina energía alternativa, o más propiamente fuentes de energía alternativas, a aquellas fuentes de energía planteadas como alternativa a las tradicionales o clásicas. Por otro lado las energías alternativas se consideran a  todas las fuentes de energía que no implican la quema de combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo).
(Aura Energía, 2016)
Pila combustible (célula combustible):
Una célula de combustible es un dispositivo que utiliza una fuente de combustible, como el hidrógeno, y un oxidante para crear electricidad a partir de un proceso electroquímico.
(National Geographic, 2013)
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