diversidad de inconvenientes en los procesos de enseñanza aprendizaje, por
ejemplo: la estructura lógica de contenidos conceptuales, el nivel de exigencia formal de los mismos, así como la importancia de conocimientos previos y preconcepciones del estudiante (Campanario, 1999).
Por otra parte, es importante tener en cuenta que la eficacia de las estrategias para lograr un cambio conceptual, metodológico y axiológico, contempla no solamente la visión de la estrategia como tal, sino la característica de un enfoque coherente.
Dentro del campo de la Educación Ambiental, hay experiencias relevantes que
muestran este camino como trascendental en el conocimiento medioambiental
y la repercusión positiva en el individuo para unas disposiciones y actuaciones favorables en su contexto cotidiano. Es pues el espacio adecuado para seguir profundizando y adecuando aspectos del enfoque Ciencia, Tecnología, Sociedad y Ambiente (CTSA) con el fin de desarrollar actividades y propuestas que permitan al estudiante mejorar la imagen empobrecida de la ciencia(Solbes y Vilches, 2004) y a su vez participe de una formación ciudadana acorde con las necesidades del mundo actual.
El planteamiento de esta propuesta permite y posibilita dinamizar el proceso de enseñanza - aprendizaje en Ciencias, específicamente en Bioquímica, a nivel universitario; se considera como alternativa educativa en la formación de profesionales con pensamiento critico frente al papel que juega la ciencia en los diferentes aspectos de la sociedad.
Membiela (1997), plantea que este enfoque ha jugado un papel importante en
el diseño de propuestas curriculares para la enseñanza de las ciencias;
además, ha permitido diseñar estrategias de enseñanza, mediante las cuales el aprendizaje sea dinámico y rompa la monotonía de los modelos tradicionales.
También el enfoque CTSA brinda importantes posibilidades para la elaboración de diferentes tipos de materiales educativos, en procura de un mejor aprendizaje por parte de los estudiantes (Blanco, Uraga y otros, 2001).
Es así, como este documento presenta los resultados de la investigación
realizada con estudiantes de décimo semestre de Licenciatura en Química de
la Universidad Pedagógica Nacional de Colombia con sede en Bogota, Distrito
Capital, estrategia didáctica y pedagógica con un enfoque CTSA, cuya
aplicabilidad directa es uno de los problemas que aquejan gran parte de la
comunidad campesina del territorio colombiano; contribuye al aprendizaje de
conceptos de Bioquímica y a la madurez social del estudiante.
RECURSOS NATURALES
Se denominan recursos naturales a aquellos bienes materiales y servicios que proporciona la naturaleza sin alteración por parte del ser humano; y que son valiosos para las sociedades humanas por contribuir a su bienestar y desarrollo de manera directa (materias primas, minerales, alimentos) o indirecta (servicios ecológicos indispensables para la continuidad de la vida en el planeta).
Trabajo práctico realido en el 2006 para el Profesor Ayala, Raúl
INTRODUCCIÓN
Desechos que sirven: biomasa, biogás...
Así como no todo lo que brilla es oro, no to¬dos los residuos son inservibles. No toda la ba¬sura es basura.
¿Qué es la biomasa? Es el conjunto de mate¬ria orgánica renovable de origen vegetal, animal o el producto de su transformación por algún medio natural o artificial. Una porción de esta biomasa es la que originará energía utilizable por el hombre.
A partir de la fermentación del estiércol de los animales y de la descomposición de otras materias orgánicas, como la basura doméstica, salvo los restos de carne y huesos (crudos o co¬cidos) cuyo proceso de biodegradación es mu¬cho más lento, se genera biogás.
El artefacto en el que se produce el biogás es el biodigestor. En él se mezclan las sustancias orgánicas con agua, en una propor¬ción 4:5, alimentando, así, la cámara de fermentación que debe estar herméticamente cerrada. Es la falta de oxígeno la que provoca la fermentación y favorece la acción de las bacterias, dando origen a un gas rico en metano: el biogás.
Una vez "digerido" todo el material cargado en el artefacto, los residuos son aprovechados, luego de su centrifugación, como fertilizan¬tes, nutrientes o alimento de animales.
Para tener una idea de los beneficios del recurso, es útil pensar que medio kilogramo de basura doméstica alcanza para calentar una pava de agua.
La transformación de la biomasa puede producir también combustibles líquidos: los biocarburantes. Se utilizan en motores como bioaceites y bioalcoholes.
El biodiesel (producto de la destilación del bioaceite) se obtiene de semillas vege¬tales de soja, girasol y otros.
Los bioalcoholes son producto de destilación de la caña de azúcar y de maíz.
Biomasa
Abreviatura de masa biológica, es la cantidad de materia viva producida en un área determinada de la superficie terrestre, o por organismos de un tipo específico. El término es utilizado con mayor frecuencia en las discusiones relativas a la energía de biomasa, es decir, al combustible energético que se obtiene directa o indirectamente de recursos biológicos.
La energía de biomasa que procede de la madera, residuos agrícolas y estiércol, continúa siendo la fuente principal de energía de las zonas en desarrollo. En algunos casos también es el recurso económico más importante, donde se obtiene gas a partir de estiércol. Existen varios proyectos de investigación que pretenden conseguir un desarrollo mayor de la energía de biomasa, sin embargo, la rivalidad económica que plantea con el petróleo es responsable de que dichos esfuerzos se hallen aún en una fase temprana de desarrollo.
Gracias al Sol, que es nuestro mejor proveedor de energía, es posible que los animales realicen sus funciones vitales y las plantas el proceso fotosintético. Mediante este proceso las plantas toman del suelo el agua y las sales minerales, a través de las raíces, que junto con el anhídrido carbónico (C02) del aire se transforman, por los rayos solares, en hidratos de carbono, azúcares y almidones y también oxígeno, que es devuelto a la atmósfera, lo que contri¬buye a mantener el equilibrio biológico. Esta energía que se almacena, en las plantas constituye la base del sustento del resto de los seres vivos.
Al conjunto de materia orgánica renovable de procedencia vegetal, animal, o la resultante de la transformación natural o artificial de éstas se denomina biomasa y parte de esta biomasa es transformada por el hombre para producir energía.
De toda la biomasa de que se dispone, bien por razones medioambienta¬les como económicas, sólo es rentable la utilización de la siguiente:
• Residuos procedentes de la agricultura, ganadería y algunas industrias.
• Residuos forestales procedentes de la poda y limpieza de bosques
• Cultivos vegetales energéticos. Se trata de plantaciones de vegetales que produzcan gran cantidad de biomasa.
La biomasa es la masa total de la materia viva de una parte de un organismo, población o ecosistema. Por lo general se da en términos de materia seca por unidad de área (por ejemplo kg/ha o g/m²). En la pluvisilva del Amazonas puede haber una biomasa de plantas de 1.100 tn/ha de tierra.
En términos energéticos, se utiliza como energía renovable, como es el caso de la leña, del biodiésel, del bioalcohol, del biogás y del bloque sólido combustible.
La biomasa podría proporcionar energías sustitutivas, gracias a biocarburantes tanto líquidos como sólidos, como el biodiésel o el bioetanol.
La biomasa se puede producir o se puede obtener a partir de subproductos o residuos. Algunos argumentan que producir biomasa necesitaría muchas hectáreas de plantaciones que habría que quitar a cultivos para alimentos, o acaparar más terreno salvaje.
Biomasa cultivada:
• Cardo
• Árboles.
Biomasa a partir de residuos
• Alpechín, residuo del proceso de elaboración de aceite de oliva.
• Cáscaras de frutos secos.
• Restos de carpintería.
• Restos de podas, siegas y limpieza de montes.
• Otros residuos de industria alimenticia. Si contiene humedad, el residuo se seca.
• Excrementos secos de animales.
Ventajas:
• Permite eliminar residuos orgánicos e inorgánicos, al tiempo que les da una utilidad.
• Es una fuente de energía renovable.
• Es una fuente de energía no contaminante.
Inconvenientes:
• La incineración puede resultar peligrosa, al producir la emisión de sustancias tóxicas. Por ello se deben utilizar filtros y realizar la combustión a temperaturas mayores a los 900ºC.
• No existen demasiados lugares idóneos para su aprovechamiento ventajoso
BIOMASA: ¿RECURSO RENOVABLE O NO RENOVABLE?
Tradicionalmente, el hombre ha explota¬do los bosques para obtener energía a partir de la madera y del carbón vegetal. ¿Pero có¬mo se puede lograr que un bosque siga pro-duciendo árboles en forma indefinida? Si la tala de árboles responde a una planificación forestal, es decir que la explotación del recur¬so se realiza para cubrir sólo las necesidades económicas preservándolo para que no desa¬parezca, el recurso podrá considerarse reno-vable. Si, en cambio, la tala es indiscrimina¬da, el recurso pasa a ser no renovable y se agotará para siempre, con numerosos perjui¬cios para el medio ambiente. Un claro ejem-plo de este último caso es la deforestación masiva de las selvas tropicales del planeta.
Ahora bien, la madera y el carbón vege¬tal, no son la única fuente energética prove-niente de la materia viva o biomasa.
Biogás
Mezcla de gases que se obtienen a partir de la descomposición en un ambiente anaerobio (sin oxígeno) de los residuos orgánicos, como el estiércol animal o los productos de desecho de los vegetales. En este proceso realizado por bacterias, se libera una mezcla de gases formada por metano (el principal componente del biogás), dióxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno y ácido sulfhídrico. Es un combustible económico y renovable; se utiliza en vehículos de motor, para mezclar con el gas del alumbrado y para usos industriales y domésticos. La producción de biogás, además de aprovechar materia considerada como desperdicio, origina como subproducto un fertilizante de calidad excelente. El biogás tiene mucha importancia en los países en desarrollo, y en los industrializados está aumentando la atención por este combustible para intentar reducir la dependencia actual del petróleo.
A partir de la fermentación del estiércol de los animales o de la descomposición de los residuos sólidos urbanos (RSU) se genera, biogás. Este proceso se realiza en ausencia de oxígeno en un dispositivo denominado biodigestor.
Los biodigestores se constituyen en una valiosa alternativa para el tratamiento de los desechos orgánicos de las explotaciones agropecuarias pues permiten:
• Disminuir la carga contaminante,
• Mejorar la capacidad fertilizante del material,
• Eliminar los malos olores y,
• Generar un gas combustible denominado biogás el cual tiene diversos usos. En este trabajo se presentan los resultados de la utilización del biogás para generación de electricidad
Biodiesel
Cultivos energéticos
Una interesante alternativa a la creciente demanda mundial de energía son los cultivos energéticos
En muchos países del mundo se realizan cultivos con la finalidad especí¬fica de su aprovechamiento energético. Esos cultivos pueden ser de dos ti¬pos: cultivos de materiales leñosos (con especies de crecimiento rápido), que se procesan con las mismas técnicas que los residuos forestales y agríco¬las, y residuos de plantas herbáceas, que producen una gran cantidad de material combustible y son procesados con otras técnicas.
De esos cultivos energéticos se obtienen biocarburantes, que son com¬bustibles líquidos originados en las diferentes transformaciones de la bioma¬sa. Los biocarburantes se utilizan en motores y existen dos grupos: los bioaceites y los bioalcoholes.
Los bioaceites se obtienen de los aceites vegetales, a partir de cultivos oleaginosos como la soja, el girasol, etc. El producto resultante de esa transformación es el biodiesel.¬
Los bioalcoholes más importantes son el alcohol fino, o etanol, y el alcohol de quemar, o metanol. El primero procede de la fermentación alcohólica, y el segundo, de la destilación de la madera.
Biodiesel, sustituto del diesel convencional
Reduce la contaminación y alarga la vida del motor de los vehículos
El aceite usado que habitualmente se tira por la fregadera de las casas puede reciclarse y convertirse en un combustible totalmente ecológico y biodegradable. Aunque todavía no se puede encontrar en todas las gasolineras, este sustituto del diesel convencional será en pocos años algo habitual en nuestro país. El biodiesel tiene varias ventajas respecto a otros carburantes, pero su principal valor es que reduce la contaminación y alarga la vida del motor de los vehículos.
Su origen
En Europa el biodiesel se usa desde hace diez años, aunque en España es ahora cuando empieza a venderse en las gasolineras como sustituto del diesel. Todo gracias al reciclaje de un residuo que hasta ahora se tiraba por la fregadera y terminaba en las depuradoras de agua. La primera planta española de biodiesel empezó a funcionar en Cataluña en el 2002, y ahora mismo hay 25 gasolineras que lo venden en esta comunidad.
El biodiesel se fabrica a partir de aceites vegetales usados o vírgenes, aunque se hace casi siempre con aceite doméstico usado. Para recuperar este aceite existe un sistema de recogida que trabaja con los principales consumidores de este producto: hoteles, empresas de catering, cocinas industriales u hospitales. “Una vez recogido se lleva a una planta gestora de residuos donde se recicla y limpia. Después se los lleva a las plantas de biodiesel”.
En algunas ciudades existen experiencias de recogida domiciliaria a través de los “puntos verdes”, donde los ciudadanos depositan sus residuos, entre ellos el aceite de fritura usado. Para garantizar su buen funcionamiento se requiere una mayor concienciación sobre la importancia del reciclaje. En opinión de Miguel Ángel García, director general de Bionor, una empresa de biodiesel ubicada en Álava, “la administración debería implicarse mucho más para que se cumpla la normativa. Existe una ley de residuos que afecta a todas las empresas, pero en la actualidad no siempre se cumple”.
Una vez que se trata el producto y se le quitan todas las impurezas y la humedad que contiene, el aceite usado se envía a las plantas que producen el biodiesel. Tras un proceso de transformación se convierte en éster metílico. “Este combustible está elaborado a partir de aceites vegetales. Hasta ahora los carburantes se hacían con aceites minerales, como el petróleo. El biodiesel tiene una estructura química parecida, la diferencia es que se hace con cadenas de carbono extraídas de aceites vegetales”, especifica Jordi Vaquer.
VENTAJAS DEL COMBUSTIBLE ECOLÓGICO
Este combustible es ecológico porque al no tener azufre contamina mucho menos que otros, y está comprobado que en su proceso de combustión las emisiones contaminantes son un 55% más bajas que las del gasóleo tradicional. Su principal ventaja es que no emite CO2, causante del efecto invernadero. “Pero, además, tampoco contiene hidrocarburos aromáticos policíclicos, que son cancerígenos”, aclara Miguel Ángel García. “Otro valor añadido de este producto es que permite retirar y reciclar un residuo muy contaminante, el aceite de fritura, que normalmente llega desde el sumidero a los ríos”.
Para el director de Bionor, otro punto a su favor es que reduce la dependencia energética del petróleo. “Nosotros tenemos la materia prima, así que podemos garantizar el suministro de carburante sin depender de nadie”. Pero además también tiene la ventaja de que su punto de inflamación es superior al del gasoil, lo que aporta una mayor seguridad en su almacenamiento o en caso de accidente, ya que le cuesta más arder.
Por último, el biodiesel aporta otros beneficios para los coches, según confirma Jordi Vaquer. “Este combustible mejora el rendimiento del motor porque al estar hecho con aceites es mucho más lubricante que el gasóleo y va mejor para los vehículos. Está demostrado que alarga su vida y, además, el motor hace incluso menos ruido”.
Antes de que saltara el escándalo de las dioxinas en los pollos belgas, el aceite usado se utilizaba para elaborar los piensos de los animales, pero a raíz de este problema la Unión Europea lo prohibió. “Por eso las empresas que recogen el aceite han pasado de venderlo a un sector agrícola a suministrarlo al sector de los carburantes. Nosotros no podemos pagar mucho, así que el servicio de recogida que ahora es gratuito para las empresas, tendrá pequeñas cuotas dentro de muy poco tiempo”, avanza el director de Bionor.
Biodiésel
Se trata de un combustible que se obtiene por la transesterificación de triglicéridos (aceite). El producto obtenido es muy similar al gasóleo obtenido del petróleo (también llamado petrodiésel) y puede usarse en motores de ciclo diésel, aunque algunos motores requieren modificaciones.
Proceso
El proceso de transesterificación consiste en combinar el aceite (normalmente aceite vegetal) con un alcohol ligero, normalmente metanol, y deja como residuo glicerina que puede ser aprovechada por la industria cosmética, entre otras.
La fuente de aceite vegetal suele ser aceite de colza, pues es la planta con mayor rendimiento de aceite por hectárea, aunque también se pueden utilizar aceites usados (por ejemplo, aceites de fritura), en cuyo caso, la materia prima es muy barata y además se reciclan lo que en otro caso serían residuos.
Ventajas
• El biodiesel no contabiliza en la producción de anhídrido carbónico porque se supone que las plantas absorbieron ese gas en su crecimiento, así que, por ello, ayuda a contener la emisión de gases de efecto invernadero. En realidad la cuenta no es tan sencilla, pues el metanol que se emplea en su fabricación se suele obtener del petróleo, por lo que el balance de CO2 no es nulo. Se podría obtener metanol de la madera, pero resulta más costoso.
• Es una fuente de energía renovable, siempre que el metanol se obtenga a partir de la madera.
Desventajas
A pesar de sus muchas ventajas, también presenta algunos problemas.
• Derivado de su mejor capacidad solvente que el diesel de petróleo; por lo cual los residuos existentes son disueltos y enviados por la línea de combustible, pudiendo atascar los filtros.
• Menor capacidad energética, aproximadamente un 5% menor; aunque esto en la práctica no es tan notorio, debido al mayor índice cetano; lo que produce una combustión más completa con menor compresión. No existe registro de que produzca mayores depósitos de combustión ni tampoco que degrade el arranque en frío de los motores. Por su mayor índice de cetano y lubricidad reduce el desgaste en la bomba de inyección y en las toberas.
• Otro problema que presenta se refiere al área de la logística de almacenamiento; ya que es un producto hidrófilo y degradable; por lo cual es necesaria una planificación exacta de su producción y expedición, ya que el producto se degrada notoriamente más rápido que el diesel de petróleo.
El rendimiento promedio para oleaginosas como girasol, maní, lino, arroz, algodón, soja o ricino; ronda los 900 litros de biodiésel por hectárea cosechada. Esto puede hacer que para países con poca superficie cultivable, sea impráctico; sin embargo, la gran variedad de semillas aptas para su producción, muchas de ellas complementarias en su rotación; o con subproductos utilizables en otras industrias, hace que sea un proyecto sustentable.
Estándares y regulación
Los esteres metílicos de los ácidos grasos (FAME), denominados biodiésel, son productos de origen vegetal o animal, cuya composición y propiedades están definidas en la norma EN 14214, con excepción del índice de yodo, cuyo valor máximo queda establecido en 140.
El Biodiésel aparece regulado en el Real Decreto 61/2006, de 31 de enero, por el que se determinan las especificaciones de gasolinas, gasóleos, fuel óleos y gases licuados del petróleo y se regula el uso de determinados biocarburantes
BIBLIOGRAFÍA
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