PARTE 2. MARCO TEÓRICO

Marco teórico

Capítulo I. Problemáticas ambientales globales

Debido al crecimiento masivo de la población, se han generado nuevas problemáticas que no sólo afectan a la especie humana, sino a todas aquellas que habitan en la tierra, algunas de ellas a nivel global son:

1.1 Escasez del agua

     La escasez de agua y la sequía son fenómenos diferentes, aunque están muy relacionados y pueden agravar el impacto de cada uno. La escasez de agua se produce donde no hay suficientes recursos hídricos disponibles para satisfacer las demandas de agua a medio-largo plazo. La sequía, por otra parte, se puede considerar como una disminución temporal de la disponibilidad de agua debido por ejemplo a la falta de precipitaciones. Las sequías pueden ocurrir en cualquier temporada y en cualquier parte del mundo, tanto en zonas con pocas precipitaciones, como la zona del Levante en España, pero también en zonas donde no existe un déficit hídrico estructural, como por ejemplo en Holanda.

1.2 Cambio climático

La atmósfera terrestre nos protege de los rayos perjudiciales del sol durante el día y conserva el calor durante la noche. Gran parte de la radiación solar de onda corta, pasa a través de la atmósfera. Parte de ella es absorbida por la tierra y por el mar, que se calientan y a su vez irradian energía hacia fuera, pero en longitudes de onda más largas, en la gama infrarroja. Este proceso se ha mantenido estable, pero en teoría, si hubiese más dióxido de carbono en la atmósfera, podría retener más calor y haría aumentar la temperatura terrestre: es el denominado efecto invernadero, definido por primera vez en 1861. Desde esta fecha la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado desde 270 ppm a 350 ppm. Contribuyen fundamentalmente a este efecto el dióxido de carbono (60 %), los clorofluorocarbonos (22%), el metano (15 %), el ozono (8 %) y el óxido nitroso (5%).

El dióxido de carbono se desprende al quemarse los combustibles fósiles, carbón y petróleo, y los combustibles orgánicos, como la madera. Igualmente, provoca su aumento la tala de los bosques ya que reduce la cantidad de tejidos vegetales que lo absorben para la fotosíntesis. A este ritmo, se calcula que para el año 2065 la concentración habrá aumentado hasta 600 ppm. ¿Teóricamente, al duplicarse la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, se produciría un aumento global de la temperatura del orden de 3º C;  las regiones polares se calentarían mas deprisa que el resto de la Tierra, fundiéndose los hielos y provocando el aumento del nivel del mar y la inundación de grandes zonas de tierra. El resto de los gases se producen en las fermentaciones de materia orgánica en el caso del metano (residuos ganaderos, vertederos de residuos, metanización de residuos) y por volatilización de los CFCs de los circuitos de refrigeración. La acumulación de estos gases de efecto invernadero puede provocar un lento pero continuo calentamiento progresivo de la atmósfera. Debido a esta problemática se han extinguido algunas especies, principalmente de flora, ya que al haber un cambio constante del clima en su hábitat se crea un desequilibrio en el que ya no se pueden desarrollar estas especies, pasando lo mismo con las especies de fauna que no pueden migrar a un lugar al que se puedan adaptar.

1.3 Desertificación

La desertificación consiste en una degradación persistente de los ecosistemas de las tierras secas producida por las variaciones climáticas y la actividad del hombre. Está presente en todos los continentes (salvo en la Antártida) y afecta al medio de vida de millones de personas, entre los que se encuentran buena parte de los pobres que viven en las tierras secas.

La Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación (UNCCD) define este proceso como «la degradación de las tierras de zonas áridas, semiáridas y subhúmedas secas resultante de diversos factores, tales como las variaciones climáticas y las actividades humanas». Por su parte, la degradación de las tierras se define como la reducción o pérdida de productividad biológica o económica de las tierras.

1.4 Pérdida de la biodiversidad

Esta problemática se debe a varios factores, algunos de los que más influyen son:

1.4.1 Degradación de los ecosistemas

Las áreas más ricas del planeta y de las que en parte depende la climatología mundial están siendo afectadas por las actividades humanas a un ritmo superior al de su capacidad de carga. Las selvas tropicales o pluviselvas forman los ecosistemas terrestres más maduros y antiguos, como lo son los arrecifes en el mar. El acoso que sufren se basa en la tala y quema de bosques para abrir carreteras, cultivar nuevas tierras, criar ganado, extraer maderas preciosas o destinadas a la industria y explotar yacimientos minerales.

Esta destrucción puede afectar al clima, calentando la atmósfera debido a la producción de gases invernadero y a la disminución de la evapotranspiración. Asimismo afecta al suelo, desertizando por el deterioro rápido del suelo. Consecuentemente se produce la aniquilación de poblaciones enteras de animales y plantas y la extinción de especies. Por desgracia, las naciones con áreas de selva tropical importante son países en vías de desarrollo y es precisamente cuando intentan salir del subdesarrollo o pagar una deuda externa elevada cuando agreden y degradan su propio ambiente.

1.4.2 Agotamiento de recursos naturales

Se denomina reservas a aquellos depósitos identificables de minerales, de los que se sabe que son recuperables con la tecnología actual y en las presentes condiciones económicas. Los recursos incluyen reservas y minerales ya identificados, pero que no pueden extraerse actualmente por limitaciones tecnológicas o económicas, así como materiales de cuya existencia se tienen razonables sospechas. Tomando los consumos globales, el 20 % de la población consume el 75 % de la energía comercial mundial. La humanidad consume en un año la cantidad de combustibles fósiles que la naturaleza le ha costado un millón de años en producir. Los recursos quizás no se estén agotando, pero sí la capacidad de la Tierra para soportar el coste ambiental del modelo actual de producción. Cada vez es más urgente cambiar el modelo actual de consumo de recursos por otro menos contaminante, y que se integre ya decididamente en el modelo de desarrollo sostenible.

1.5 Deforestación

La vegetación fija y protege el suelo mediante sus raíces, facilitando la penetración del agua y evitando las escorrentías. La deforestación es una práctica tan antigua como la agricultura y la ganadería. Es considerada una problemática ambiental global debido a que está presente en todos lados y es algo que afecta tanto a la población en general como aquellos seres vivos animales que dependen de este tipo de vegetación, pues la desaparición de árboles ocasiona a su vez una mala calidad de aire en la zona de deforestación, la desaparición de especies y la disminución del suministro de agua.

  Erosión, desertización y deforestación

Cada año se produce la pérdida de 7 millones de hectáreas cultivadas. En la I Conferencia Mundial sobre Desertización (Nairobi, 1977), se define desertización como “la intensificación de la extensión de las condiciones del desierto, o como en conjunto de procesos que rompen el equilibrio del suelo, vegetación, aire y agua, y conducen a la disminución o destrucción del potencial biológico de un área y al deterioro del bienestar humano”. Las principales causas de este problema es el factor humano, influyendo de dos maneras:

1.6 Degradación de la capa de ozono

“Rowland y Molina, en 1973 descubrieron que determinados compuestos con cloro, como los clorofluorocarbonos (CFC) usados en las instalaciones de refrigeración, como propelentes y en extintores se descomponen mediante la luz ultravioleta convirtiéndose con compuestos muy reactivos. Además migran a las capas más altas de la atmósfera, hasta la altura donde concentra la mayor cantidad de ozono y al disociarse liberan cloro, gran catalizador y que puede destruir millares de moléculas de ozono en muy poco tiempo. “

El cloro de los CFC permanece enjaulado mientras éstos se mueven lentamente por las capas bajas de la atmósfera. Los CFC pueden permanecer allí durante mucho tiempo sin dejarse notar, pero existe un punto donde pueden ascender hasta las capas altas: el cinturón ecuatorial, donde las fuertes corrientes cálidas ascendentes los transportan hasta la estratosfera, a unos 25 Km de altura.

Cuando sobrepasan esta barrera ante la radiación ultravioleta el clorose libera de su molécula originaria y cada átomo ya está libre para catalizar la destrucción de centenares de miles de moléculas de ozono. Las corrientes atmosféricas globales pueden hacer que se acumulen en el Antártico durante la larga noche polar. Al llegar la primavera, la radiación solar incide sobre estas moléculas, que liberan cloro, con lo que se produce una rápida disminución del espesor de la capa de ozono sobre la Antártica. Otros compuestos con acción sobre el ozono son derivados del bromo, como el bromuro de metilo, muy utilizado en la agricultura.

Como consecuencia más inmediata de la disminución de la capa de ozono tenemos el incremento de energía en la superficie terrestre y consecuentemente de los dañinos rayos ultravioleta.

Todo esto daría lugar a modificaciones graves de la flora y fauna (cambios en la composición química de varias especies de plantas, cuyo resultado sería una disminución de las cosechas y perjuicios a los bosques), sin contar el grave problema de salud que conlleva para el hombre (cáncer, cataratas, la deformación del cristalino, la presbicia, suprime la eficiencia del sistema inmunológico del cuerpo humano Por otro lado las pérdidas de ozono en la alta atmósfera hacen que los rayos UV-B incrementen los niveles de ozono en la superficie terrestre, sobre todo en áreas urbanas y suburbanas, alcanzando concentraciones potencialmente nocivas durante las primeras horas del día.

El ozono de baja altura puede causar problemas respiratorios y agravar el asma, así como también dañar a los árboles y a algunos cereales. Además, los bajos niveles de ozono contribuyen con el incremento de los problemas causados por la lluvia ácida.

 Capítulo II. Problemas Locales

2.1 Contaminación atmosférica

La contaminación atmosférica es la presencia en la atmósfera de determinadas sustancias perjudiciales para el ser humano y el resto de seres vivos. Es un tipo de contaminación ambiental que afecta el aire que respiramos y dado el gran desarrollo de las industrias actuales cada vez se la hace más difícil de frenar.

Uno de los principales factores que la ocasiona es la quema de basura, en las casas de los ciudadanos, así como el uso de los combustibles fósiles.

2.2 Contaminación de agua

Algunas aguas residuales, fertilizantes y aguas de alcantarillados, contienen altos niveles de nutrientes. Si terminan en los cuerpos de agua, estimulan el crecimiento de algas y malezas en el agua. Esto hace que el agua no sea potable e incluso obstruye los filtros. Un exceso de algas también usará todo el oxígeno en el agua y muchos organismos acuáticos morirán.

n muchas comunidades del  mundo, la gente bebe agua sin tratar (directamente de un río o arroyo). A veces existe contaminación natural causada por microorganismos como virus, bacterias y protozoos. Esta contaminación natural puede causar la muerte de peces y otras especies. También pueden causar enfermedades graves para las personas que beben de esas aguas.

2.3 Contaminación del suelo

Este tipo de contaminación es principalmente ocasionado por el mal uso que se le da al suelo, en la agricultura, pues la mayoría de los agricultores prefiere usar productos que garanticen una buena cosecha, en el menor tiempo posible y sin importar las condiciones climáticas, sin embargo, este tipo de productos terminan matando o afectando las propiedades naturales del suelo; afortunadamente, hoy en día ya existen fertilizantes efectivos y de origen orgánico.

2.4 Contaminación visual

La contaminación visual es un modelo de contaminación que se basa en toda las cosas que perturben o perjudiquen la vista de alguna zona o que deterioren la estética de un lugar o paisaje. También se puede considerar contaminación visual si afecta o perjudica a la salud de las personas o a los lugares que puedan producir un impacto ambiental. En resumen, la contaminación visual es el usar abusivamente algunos materiales que altera la estética del paisaje, tanto como la rural como la urbana, y crean una excesiva estimulación visual muy simultánea, invasiva y agresiva

2.5 Contaminación auditiva

Implica la generación de altos niveles de ruido o de sonido, que pueden ser dañinos para la salud y el bienestar  de una persona que es expuesta a ellos de manera constante; y que en la mayoría de las ocasiones los ruidos o sonidos se producen en el ámbito público y que son causados por fenómenos tales como el tráfico y las bocinas de los vehículos, la constante actividad de aviones,  presencia de obras públicas que utilizan herramientas eléctricas muy sonoras, etc.

Capítulo III. Energías sustentables

Son aquellas que se producen de forma continua y son inagotables a escala humana, aunque habría que decir que, para fuentes como la biomasa, esto es así siempre que se respeten los ciclos naturales.

Utilizar la radiación solar para producir calor o electricidad no disminuye en ningún caso la cantidad de energía que el Sol envía a la Tierra. Otro tanto sucede con el viento . Las energías sustentables no solo disminuyen el porcentaje de contaminación, si no también contribuyen a las necesidades del ser humano, y existen diferentes tipos. Según ”Fondo Sectorial CONACYT” Las principales formas de energías sustentables que existen son: la biomasa, hidráulica, eólica, solar, geotérmica y las energías marinas. Existe una gran variedad de energías con las cuales se puede contribuir al sustento del medio ambiente

En cambio, los combustibles fósiles se están acabando. Hasta el punto de que su control estratégico provoca conflictos políticos y sociales en el mundo. Las energías sustentables crean cinco veces más puestos de trabajo que las convencionales. Nosotros como seres humanos estamos acabando con los recursos que nos proporciona la naturaleza al punto que provocan conflictos políticos , no conforme a eso afectan a la sociedad en general

En la actualidad, la contribución de las energías sustentables (con respecto al consumo total de energía primaria) a nivel mundial ronda el 8% y en Europa es del 6%; estos porcentajes corresponden casi exclusivamente a energía hidráulica y biomasa.

3.1 Energía a partir de biomasa

La energía que se puede obtener de la biomasa proviene de la luz solar, la cual gracias al proceso de fotosíntesis, es aprovechada por las plantas verdes mediante reacciones químicas en las células, las que toman CO2 del aire y lo transforman en sustancias orgánicas, según su reacción de tipo:CO2 + H2O (H-COH)+02.

en estos procesos de conversión la energía solar se transforma en energía química que se acumula en diferentes compuestos orgánicos (polisacáridos, grasas) y que es incorporada y transformada por el reino animal, incluyendo al ser humano, el cual invierte la transformación para obtener bienes de consumo.   Gracias a los desechos orgánicos podemos obtener una de las energías verdes que favorecen a nuestras plantas siendo así por el estado de putrefacción que presentan los desechos orgánicos también podemos aprovechar los abonos sustentables que nos proporcionan.

La biomasa se clasifica en:

3.1.1 Biomasa seca:

 

Es aquella que puede obtenerse en forma natural con un tenor de humedad menor al 60% como la leña, paja, etc. Este tipo se presenta mejor a ser utilizada energéticamente mediante procesos termoquímicos o físico químicos que producen directamente energía térmica o productos secundarias en la forma de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos. La biomasa seca se centra más a la creación de biocombustibles como el bioetanol que sería una muy buena sustitución del gas Lp además que la creación de esta podría disminuir mucho la contaminación.

3.1.2 Biomasa húmeda:

 

Se denomina así cuando el porcentaje de humedad supera el 60% por ejemplo en los restantes vegetales, residuos animales, vegetación acuática, etc. Resulta especialmente adecuada para su tratamiento mediante procesos químicos, o en algunos casos particulares mediante simples procesos físicos en la obtención de abonos orgánicos. La biomasa húmeda se centra más en la creación de abonos orgánicos o sustentables ya que al estar los desechos más húmedos los abonos se obtendrían con una concentración mejor y de una manera más rápida.

3.2 Estufa ecológica.

La estufa ecológica utiliza como fuente de energía el combustible el etílico, el cual extraemos de la caña mediante un proceso de destilación.  La cual se define como; una técnica que nos permite separar mezclas, comúnmente líquidas, de sustancias que tienen distintos puntos de ebullición. Cuanto mayor sea la diferencia entre los puntos de ebullición de las sustancias de la mezcla, más eficaz será la separación de sus componentes; es decir, los componentes se obtendrán con un mayor grado de pureza.

La estufa ecológica es un prototipo que se diseñó con la finalidad de utilizar un combustible sustentable que en este caso es el etanol el cual se extrae de la caña.

La fermentación es un proceso de tipo catabólico, es decir, de transformación de moléculas complejas, en moléculas simples, dentro del metabolismo. Así la fermentación es un proceso catabólico de oxidación que tiene lugar de forma incompleta, siendo además un proceso totalmente anaeróbico (sin presencia de oxígeno), dando como producto final un compuesto de tipo orgánico.

Entre los procesos que se requieren para que el combustible sea útil para su manejo está la fermentación la cual nos da como resultado un compuesto orgánico de carácter líquido.Existen dos tipos de fermentaciones. La fermentación láctica y la fermentación alcohólica. Para nuestro prototipo elegimos la fermentación alcohólica.

El tipo de fermentación empleada es la alcohólica.

Capítulo IV. Beneficios de las energías verdes.

Las energías verdes o también conocidas como renovables son amplias desde económicamente como médicas ya que hoy en día la contaminación genera que la población adquiera mayores enfermedades en comparación de las generaciones pasadas es decir las personas de la tercera edad , así mismo económicamente ya que la producción de ellas no es muy elevado. Los beneficios que obtenemos al sustituir las energías de los combustibles fósiles por las energías verdes son bastantes grandes ya que la contaminación disminuye de un modo muy positivo para nuestro entorno que vivimos.

-       Ventajas

Es una fuente limpia, inagotable y de acceso libre, por lo tanto es altamente confiable.

Implica bajos costos de mantenimiento y la fabricación e instalación de penales genera fuentes de trabajo.

 Resulta un sistema idóneo para aquellos lugares donde no llega el tendido eléctrico.

Aplicable para diferentes usos.

Es fácil de instalar y puede producir energía a escala masiva.

Implica una gran inversión sólo en su instalación, pero en su mantenimiento es sumamente barato.

Las ventajas de su empleo son incontables así como eficazmente aplicable en nuestra comunidad.