Unidad 3. Evidencia de aprendizaje y Actividad del docente en línea tecnologías de energía y sus aplicaciones

Introducción

Las energías no renovables produce la emisión de gases que contaminan la atmósfera y resultan tóxicos para la vida, se encuentra en cantidades limitadas, se pueden agotar a corto o medio plazo y además disminuyen las materias primas que sirven para fabricar productos en lugar de ser quemados, se crea la necesidad de empezar a utilizar las energías renovables, que son aquellas cuyo potencial es inagotable por provenir de la energía que llega a nuestro planeta.

Entre los principales impactos destacan:

El conflicto por la propiedad de la tierra donde se ubica el recurso eólico, la degradación de la calidad del paisaje, la pérdida de biodiversidad, la generación de ruido mecánico y aerodinámico, entre otros más.

La producción de energía eólica es un asunto de soberanía nacional ya que pone en juego la capacidad del Estado mexicano para diseñar y conducir la política energética y ambiental, el problema fundamental, está provocando un conflicto entre las empresas eólicas, el gobierno mexicano y comunidades indígenas y campesinas, debido a la generación de impactos sociales y ambientales negativos que afectan el territorio y la calidad de vida de la población en sus generaciones presentes y futuras. La afectación del territorio es importante porque éste representa la base material de su sustento y es un elemento forjador de su identidad cultural, la ausencia de consideración de costos ambientales como la emisión de C02, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, entre otros contaminantes involucrados en la fabricación de productos o tecnologías, y en el transporte de materiales, en la contabilidad económica de los proyectos eólicos. Esto acarrea un problema, ya que si los costos fueran incorporados, las estimaciones de producción total de energía eléctrica y de ahorro de emisiones de GEI de un parque eólico serían menores a las que actualmente se proyectan; e incluso su instalación podría ser más costosa.

Desarrollo

Cómo funciona la energía eólica

La energía eólica es una fuente de energía renovable que se obtiene de la energía cinética del viento que mueve las palas de un aerogenerador el cual a su vez pone en funcionamiento una turbina que la convierte en energía eléctrica.

El proceso comienza cuando el aerogenerador se posiciona para aprovechar al máximo la energía del viento, usando los datos registrados por la veleta y anemómetro y girando sobre su torre. Después, el viento hace girar las palas que se conectan a un rotor que a su vez se conecta a una multiplicadora que eleva la velocidad de giro a miles de revoluciones por minuto. Esta energía cinética se transfiere al generador que la convierte en energía eléctrica que es conducida por el interior de la torre hasta su base, luego sigue por la subestación para que eleve su tensión y continúa hasta la red eléctrica para su posterior distribución.

Otra razón para buscar fuentes adicionales de energía es la creciente demanda un proyecto de nación y no de los intereses del capital privado, así como para garantizar el cumplimiento de derechos colectivos y la protección del medio ambiente.

Las operaciones unitarias está relacionada con el proceso de producción de energía del viento las cantidades de emisiones contaminantes a la atmósfera CO2, dióxido de carbono,SO2, dióxido de azufre, NOx, óxido de nitrógeno, en México la generación de electricidad se lleva a cabo, a partir de la combustión de energéticos fósiles, lo cual contribuye a la emisión de contaminantes como SO2, NOx, CO2, pm10, compuestos volátiles COV que afectan la calidad de aire, aunque la cantidad relativa depende del combustible utilizado en la generación de electricidad es uno de los principales contribuyentes a la emisión de contaminantes.

Tecnología de baja emisión y sin emisión

Se utiliza una tecnología si emisión se habla de la energía eólica siendo esta composta por generadores que son instalados en lugares estratégicos donde existen corrientes de viento considerables y sostenidas, la energía eólica depende de la fuerza del viento y se implementa en lugares donde exista la viabilidad económica, además es una fuente excelente a ser tomada para aportar un caudal eléctrico a cualquier red eléctrica existe una gran variedad de instrumentos que posibilitan almacenar la fuerza del viento, se encuentra una gran variabilidad de diseños de vientos domésticos, la mayoría son generadores eólicos.

	residuo	suelos	energía
Problemática Ambiental	plomo	plaguicidas	Energía Eólica
Causas	- Perturbación de la biosíntesis de hemoglobina y anemia -Daños en los riñones perturbación de sistema nervioso	-          Intoxicación humana y animal -          Plaga de los plaguicidas	-Emisión de ruido mecánico. - La degradación de la calidad del paisaje -Generación de ruido La pérdida de biodiversidad, y aerodinámico. interferencia electromagnéticos -impacto sobre fauno(aves)
Contaminantes involucrados	El plomo entra en el ambiente a través de los tubos de escape, camiones y demás partículas que quedan suspendidas en la atmosfera pudiendo llegar a suelo, agua.	Alimentos contaminados por compuestos químicos. -          Degradación ambiental -          Contaminación de suelos. -          Acción sobre floras benéficas. -          Desechos de envases.	Para la obtención de energía eólica produce impactos ambientales cuando se utiliza material de plástico se generan problemas ambientales en la fabricación de estos.

 

Descripción del lugar de estudio

el Istmo de Tehuantepec es una Región localizada entre los estados de Oaxaca, Veracruz, Tabasco y Chiapas en México, al sureste del país, localizado cerca del Golfo, Mide 200 km (192 km sin la albúfera en el sur). Es una zona rica en petróleo, recursos maderables, minería y biodiversidad. También es una de las regiones con mayor presencia indígena del país, la región completa se encuentra en una zona de clima cálido tropical. En este sitio, en particular en los municipios de Juchitán de Zaragoza, El Espinal, San Dionisio del Mar, Asunción Ixtaltepec, Unión Hidalgo, Santo Domingo Ingenio, entre otros más; empresas eólicas trasnacionales, junto con el apoyo del gobierno mexicano e instituciones financieras internacionales desarrollan los parques eólicos terrestres a gran escala que integran el Corredor Eólico del Istmo de Tehuantepec, bajo los argumentos de reducir emisiones de GEI, generar energía limpia y promover el desarrollo económico de Oaxaca, es uno de los estados con mayores niveles de pobreza en México.

A pesar de que la producción de energía eólica ha registrado un crecimiento importante durante los últimos años, todavía persisten barreras jurídicas, políticas y económicas que dificultan su uso. Una de las más importantes es la resistencia, principalmente de los países desarrollados, a modificar sustancialmente el modelo energético de las sociedades modernas basado en el uso intensivo de los combustibles fósiles que ha generado una devastación ecológica global. La resistencia se explica porque la energía fósil es fundamental para el funcionamiento de la economía y el mantenimiento de la hegemonía mundial. Esto se expresa en los elevados subsidios que reciben los combustibles fósiles e industrias altamente contaminantes como la cementera o automotriz; y en la ausencia de la contabilidad económica de los costos ambientales involucrados en el ciclo de vida de los combustibles fósiles, lo cual provoca que sus precios sean más competitivos que los precios de las energías renovables (Delgado, 2009: 76).

Justificación

Este método es bastante eficaz para la obtención de energía para suplir la demanda de energía eléctrica de la actualidad. Este tipo de generadores se ha popularizado al ser considerados una fuente limpia de energía renovable ya que no requieren la producción de energía una combustión que produzca residuos contaminantes o gases implicados en el efecto invernadero.

Para la reacción de los costes anuales de la electricidad como resultado de la producción de la misma por el sistema de energía eólica debe tenerse en cuenta las expectativas futuras del precio de electricidad por eso la importancia de estas energías renovables es que día a día se hacen más necesarias por la notable escasez de los combustibles fósiles y se hace necesario realizar un análisis sobre la aplicabilidad en condiciones específicas presentadas en nuestro país.

Criterios técnicos

En años recientes se ha intensificado la inversión de capital privado en proyectos eólicos, lo que ha resultado en una expansión territorial de la infraestructura eólica en el Istmo de Tehuantepec. A pesar de esto, hasta el momento se tienen instalados a nivel nacional 518.63 MW, que representan únicamente el 0.1% en la generación de electricidad a nivel nacional (Secretaría de Energía, 2010:109).

Criterios económicos

Han invertido alrededor de 1,118.81 millones de dólares e instalado 508.63 MW (Asociación Mexicana de Energía Eólica, 2010).

Criterios ambientales

En este protocolo se representa una enorme oportunidad para las energías renovables. A pesar de sus limitaciones, marca una tendencia hacia la reducción de emisiones globales de dióxido de carbono (CO2), y la energía eólica aparece como una importante opción para la implementación de políticas de mitigación de gases producto de la quema de los combustibles fósiles.

Socio-Economía

 Identificación Durante la etapa de construcción del parque eólico se favorecerá la creación de empleos de la zona. La demanda de mano de obra puede afectar a la población que se encuentra en ese momento desempleada, efecto que puede considerarse positivo. El sector servicios se verá beneficiado al aumentar su demanda de forma moderada, por lo que puede considerarse efecto positivo sobre el mismo. Esta actividad si es compatible con la ganadería y con la agricultura ya que después de estar instalados los aerogeneradores, estas zonas pueden seguir prestando sus actividades normalmente.

Consideración a tomar en cuenta

Para realizar un sistema de captación de energía eólica a escala masiva es necesario hacer un análisis detallado y comprender el verdadero impacto de poner tantos aerogeneradores, y que la máxima potencia que podremos extraer del viento seguramente no sobrepasa significativamente 1 TW, esto es, 14 veces menos que lo que se consume en el mundo.

Contar con los inconvenientes en la implementación de las energías renovables a escala masiva, obliga a realizar simulaciones con diversos marcos conceptuales y de parametrización para darnos una idea más precisa de cuál es el potencial máximo del viento, así como contar con las características de la región como clima, tipo de suelo, estilo de vida de las personas que habitan en la región para saber que tecnología seria la ideal.

Conclusión

Los criterios de implementación de parques eólicos en el Istmo de Tehuantepec, como son la reducción de GEI y la cantidad total de energía eléctrica generada, son insuficientes para determinar los beneficios, riesgos e implicaciones de la producción de energía eólica. En este sentido, estos criterios ignoran o subestiman la presencia de complejidad e incertidumbre cognoscitiva y ética de los riesgos e impactos generados por los parques eólicos a gran escala. De esta manera, existen dificultades para determinar qué impactos son aceptables e inaceptables de acuerdo a las características específicas del sitio de construcción y a las necesidades de la población local.

Esto dificulta la elaboración y aplicación de medidas de mitigación, y por ende, repercute en la solución de los impactos negativos, los estudios de impacto ambiental sugieren apegarse a diferentes reglamentos y leyes generales en materia de conservación y prevención de contaminación del medio ambiente, no se sabe con certeza si el gobierno o las empresas han cumplido cabalmente con las leyes, en México aún falta mucho por avanzar en la regulación de la energía eólica, lo cual es preocupante, ya que es inaplazable promover el uso de energías renovables para combatir el cambio climático y promover esquemas de justicia social y ambiental.

Bibliografía

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Unidad 3. Autorreflexiones

¿Cuál es la importancia de conocer las tecnologías de energía?

La importancia de estas energías renovables es que día a día se hacen más necesarias por la notable escasez de los combustibles fósiles y se hace necesario realizar un análisis sobre la aplicabilidad en condiciones específicas presentadas en nuestro país, el coste de explotación de las energías renovables es muy inferior al de las energías convencionales y no está expuesto a las variaciones del precio del petróleo o de otras materias primas. Desde un punto de vista social, las energías renovables favorecen el desarrollo local, puesto que generan actividad económica distribuida en el lugar en que se aprovechan, siendo muy útiles en electrificación rural y en el suministro a otras actividades económicas en zonas aisladas de la red, por eso la impotencia de conocer el desarrollo de procesos de producción con base en el desarrollo sustentable ya que usa diferentes tipos de energías como la energía eólica, solar y biocombustibles que ayudan al ambiente.

¿Que se requiere para implementar alguna de las tecnologías de energía?

A la hora de diseñar una nueva tecnología, hay que tener en cuenta por una parte la posible concentración de los materiales necesarios en regiones con inestabilidad política y por otra, el potencial impacto que dichos materiales puedan tener en el medioambiente.

Así como incentivos fiscales e inexistencia de infraestructura de recarga pública y de distribución a nivel nacional ya que se ha encontrado con grandes dificultades puesto que hace falta compromiso de parte de las políticas gubernamentales y demás.

¿Cómo determinaste la selección de la tecnología de energía en las actividades de la unidad?

Se pretendió buscar, medidas puntuales al utilizar los diferentes tipos de energías alternativas, como la energía hídrica, solar y eólica, México por ejemplo es uno de los países que más esfuerzos tanto económicos como de recurso humano han gastado para asumir este tipo de reto, se comparo entre las diferentes energías utilizadas en el país y la energía eólica, identificando así los impactos que se obtienen por el uso de esta energía hacia el medio ambiente. Se analizaron las condiciones técnicas, económicas, geografías y sociales necesarias para la implementación de una tecnología.

Unidad 3. Actividad 2. Implicaciones de las tecnologías de energía

Introducción

Las tecnologías de baja emisión es que uno de sus objetivos es cumplir las normas de emisiones y reducir el mínimo impacto sobre el aire. Dentro de estas medidas se encuentran la utilización de esta tecnología y la planificación que contribuye a lograr un mundo más limpio.

La energía eólica es la energía que se obtiene del viento. Se trata de un tipo de energía cinética producida por el efecto de las corrientes de aire. Esta energía la podemos convertir en electricidad a través de un generador eléctrico. Es una energía renovable, limpia, que no contamina y que ayuda a reemplazar la energía producida a través de los combustibles fósiles.

En energía eólica se capta en paletas de rotor que fluye del viento alrededor de las mismas o choca contra ellas  ya que las paletas convierten la energía cinética del viento en energía mecánica el rotor se conecta al eje y el par motor en el eje creando por la rotación de las paletas puede hacer trabajos mecánicos o generar electricidad.  

Este método es bastante eficiente para la obtención de energía eléctrica en la actualidad porque es una fuente de energía limpia que no genera contaminación y no daña el medioambiente como todo tiene su pro y su contra a continuación se describe.

Eólica	ventajas	desventajas
	Es una fuente de energía inagotable Es una fuente de energía renovable. El viento es una fuente abundante e inagotable, lo que significa que siempre se puede contar con la fuente original que produce la energía, está disponible en muchos lugares del mundo.   Ocupa poco espacio: Para producir y acumular la misma cantidad de energía eléctrica, un campo eólico necesita menos terreno que un campo de energía fotovoltaica.   No contamina: La energía eólica es una fuente de energía más limpia después de la energía solar.   Bajo coste: Los costes de las turbinas eléctricas eólicas y el mantenimiento de la turbina son relativamente bajos. El coste por kW producido es bastante bajo en las áreas muy ventosas.	El viento no está garantizado   El viento es relativamente impredecible por lo que no siempre se cumplen las previsiones de producción, especialmente en unidades temporales pequeñas. Para minimizar los riesgos las inversiones en este tipo de instalaciones son siempre a largo plazo, con lo que el cálculo del retorno de éstas es más seguro. Energía no almacenable Se trata de energía que no se puede almacenar, sino que debe ser consumida de manera inmediata cuando se produce. El impacto estético en el paisaje a veces genera malestar en la población local. Afectan a las aves Los parques eólicos pueden tener un impacto negativo a la avifauna, especialmente entre las aves rapaces nocturnas las aves no son capaces de reconocer visualmente las cuchillas a esta velocidad, chocando con ellas fatalmente.

 

¿Cuáles son los beneficios que hay en la implementación de tecnologías sin emisión o de baja emisión?

Las tecnologías de baja emisión deben de cumplir con normativas estrictas que expliquen la reducción progresiva de las emisiones contribuyendo con ellos, las tecnologías de baja emisión están destinadas al desarrollo de procesos que traten de evitar la contaminación en su mismo origen.  Las tecnologías de baja emisión y sin emisión es adecuado para el manejo de los recursos naturales este tipo de prácticas son manejadas en conjunto pueden llevar a un menor deterioro ambiental.

¿Cuáles son las implicaciones de instalar tecnologías de baja emisión y/o sin emisión?

Los costos e implementación dificultan la adquisición de tecnologías; no hay suficientes incentivos fiscales; e inexistencia de infraestructura de recarga pública y de distribución a nivel nacional. Otro obstáculo son las oportunidades para la inversión en el desarrollo tecnológico, la implementación de instrumentos financieros que fortalezcan la economía, así como elementos costo-beneficio asociados a las cadenas de valor que participan en una transición a tecnologías de bajo carbono.

¿Cuáles son las problemáticas que enfrentaras al instalar tecnologías de baja emisión y/o sin emisión en México?

Tendremos que enfrentar las nuevas condiciones que impone un clima cambiante y eso afectará nuestras economías, ecosistemas y la vida de millones. Además, será un incremento mayor al registrado en cualquier siglo de los últimos años.

¿Cuáles son las causas de por qué la mayoría de estas tecnologías no se usan de forma masiva en México?

En México, las tecnologías nacionales para el aprovechamiento de las energías renovables es casi nulo; la mayoría de los proyectos de este tipo son modestos, ya que están obstaculizados por una visión limitada del potencial de negocio, débiles vínculos entre la industria y los centros de desarrollo tecnológico, así como escasos fondos para la investigación, el desarrollo de tecnologías y proyectos demostrativos, por lo que permanecen en una etapa embrionaria. Son pocos los proyectos comerciales que utilizan tecnología desarrollada en el país o internalizada exitosamente. Ya que la mayoría de los proyectos de gran escala para la producción de electricidad con energías renovables se basan en tecnología importada.

Hasta la fecha existe poco trabajo sistemático para pronosticar su penetración, para evaluar los impactos de su implementación masiva en México, y tampoco se han implementado programas nacionales para su fomento.

 

Conclusión

Las energías alternativas un reto y una oportunidad de futuro para el planeta que ya sufre bastante a manos del hombre con las emisiones de CO2 a la atmósfera y el calentamiento global, causantes del cambio climático; son una oportunidad para enmendar, o al menos frenar, el daño hecho y son, sobre todo, una oportunidad para dejar a las generaciones venideras un mundo sostenible que no se autodestruya, es un reto desacostumbrarnos a lo que ya está establecido. El sistema eléctrico se ha sostenido mayoritariamente a través de las nucleares y térmicas, y aunque sea algo que está en proceso de cambio, es una adaptación progresiva, lenta y complicada; ahora es un cambio de mentalidad tanto de las eléctricas como del consumidor.

 

Bibliografía

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Unidad 3. Actividad 1. Tecnologías de energía y sus aplicaciones

Introducción

En México la generación de energía eléctrica es en base a una diversificación de fuentes centrales generadoras como la termoeléctricas las que tienen una mayor participación, las hidroeléctricas, carboeléctricas, nucleoeléctrica, las geotermoeléctricas, con un 1.7%, y las eoloeléctricas con 0.20% de la potencia total de país.

En los últimos años debió al incremento del coste de los combustibles fósiles y los problemas medioambientales derivados de la generación de energía eléctrica está relacionada con el desarrollo del país, el objetivo de esta actividad es proponer el incremento de las fuentes de generación de energía eléctrica por medio de fuentes que utilicen recursos renovables, a fin de mitigar el cambio climático.

Las energías renovables limpias se pueden utilizar de forma auto gestionada ya que se puede aprovechar en el mismo lugar que se producen, tiene la ventaja de complementarse entre sí, favoreciendo la integración entre ellas. Por ejemplo la energía solar fotovoltaica suministra electricidad en los días despejados mientras que en los días fríos son los aerogeneradores los que producen mayor energía eléctrica.

Energía Eólica, es obtenida por el viento, la energía cinética generada por efectos de las corrientes de aire y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas en este caso obtención de energía eléctrica obtenía atreves de aerogeneradores que son instalados en lugares estratégicos donde existen corrientes de viento considerables y sostenidas la energía eólica depende de la fuerza del viento y se implementa en lugares estratégicos donde exista la viabilidad económica.

También dentro de las tecnologías de baja emisión se encuentran las de bajo consumo en combustible fósiles, como la combustión en lecho fluido, es utilizada en centrales eléctricas ya que este tipo de combustión se forma con los combustibles en pedazos donde el lecho fluorizado está formado por una masa en suspensión de partículas, esta contribuye a reducir las emisiones de contaminantes por la limpieza de gas antes de la combustión.

Desarrollo

Las tecnologías de baja emisión y tecnología sin emisión podemos observar el adecuado manejo de los recursos naturales, tipos de prácticas que son manejadas para llevar a un menor deterioro ambiental, en la siguiente tabla se muestra las tecnologías de baja emisión, tecnologías sin emisión y sus características.

Tecnología de baja y/o baja emisión
Tipo de energía que utiliza	Tecnologías	Demanda energética	Reserva Energética	Costo de la tecnología
Solar	energía fotovoltaica	Muestra un crecimiento acelerado en el uso de la energía solar fotovoltaica ya que más del 74% total de la capacidad de esta tecnología en el mundo se instalo en los últimos años. En México   existen 82 mil 823 contratos lo que genera una capacidad instalada de 496 MW en techo solares.	La energía total que llegue a la tierra procedente del sol es 1.559.280 TWh en un año, de las cuales alrededor de un 1% podrían ser utilizables. La energía del sol está disponible en todo el mundo y se adapta a los ciclos naturales (por eso las denominamos renovables).	La energía fotovoltaica, son elevados, tiene un aproximado 20.000 pesos de instalación.
Eólica	Energía	A finales del 2008 la capacidad instalada de fuentes energía renovable ascendió a los 2.000 MW de potencia,  la demanda de energía eólica en México podría multiplicarse por nueve para el año 2040 (pasando del 4% al 34%).	La energía eólica almacenada en los vientos en todo el mundo se estima entre 2.500 y 5.000 TWh año de los cuales entra un 1% y un 2% serian recuperables, la energía del sol está disponible en todo el mundo y se adapta a los ciclos naturales (por eso las denominamos renovables).	Es inagotable es costosa va desde 220 a 1 millón de pesos
hidráulica	energía hidráulica	Abarca casi el 78% de la energía del país. Se consideran técnicamente explotables por que done se extraiga esta energía haya una demanda real de electricidad, entonces la energía extraíble se reducirá a 10.000 20.000 TWh año.	La energía hidráulica es una energía renovable es la energía existente por tiempo indefinido que puede explotarse en condiciones económicas, esta constituye los recursos del planeta.	Los costos de presas CFE se podría decir son millonarias.
biogás		México cuenta con más de 1,490 MW de capacidad instalada de generación eólica.	El biogás es una opción que contribuye a fortalecer la seguridad energética al ofrecer ventajas competitivas respecto a otras fuentes alternas de energía que preservan al medio ambiente. Tiene rentabilidad favorable por los diversos planes que ofertan los programas de bioenergéticos	Su costo es bajo solo necesita el procesador de pellet
Lecho fluido		En México operan más de 70 unidades de lecho fluidizado en el mundo con una capacidad superior a 300 MW.  Se utilizan en lugares donde no se cuenta  con disponibilidad de combustibles para la generación de electricidad	Es una tecnología de baja emisión también llamado de bajo consumo en combustibles fósiles centrales eléctricas.	Representa menores costos de operación y mantenimiento y evita costos adicionales un aproximado de 8 dólares por MWh

 

Conclusión

Las tecnologías de baja emisión uno de sus objetivos es cumplir las normas de emisiones y reducir al mínimo el impacto sobre la calidad de aire deben de cumplir con normativas estrictas en México las energías renovables ayudan a acabar con la economía fósil, el abastecimiento energético genera un entorno ambientalmente pero falta mayor atención ya que se necesita la colaboración de la administrativa para conocer bien los permisos a la hora de su instalación estas tecnologías trae beneficios económicos que ayudaría a recuperar los ecosistemas promoviendo la sostenibilidad de los recursos naturales la explotación de energías renovables desencadenan tecnologías energéticas menos contaminantes.  

Bibliografía

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Unidad 2. Evidencia de aprendizaje. Tecnología de residuos y suelos

Introducción

Los problemas de contaminación en el ámbito local, nacional e internacional son parte de nuestra vida cotidiana; es preocupante la manera en cómo se han ido degradando los ecosistemas de nuestro planeta, y la capa superficial de la corteza terrestre no es la excepción. La actividad industrial ha ocasionado contaminación de suelos, donde el derrame de hidrocarburos derivados del petróleo ocupa uno de los primeros lugares. En México, y como consecuencia de varios siglos de actividad minera, la industria de la química básica, petroquímica y de refinación del petróleo, han producido grandes cantidades de residuos peligrosos difíciles de cuantificar. Se sabe que en 1999, de acuerdo a cifras publicadas por el INEGI-INE (2000), los sitios contaminados, aún en las estimaciones más conservadoras, ascendían a varios miles de lugares y éstos eran equivalentes a 25967 km2 de superficie de suelo degradado. La actividad minera del estado de Durango ocupa uno de los primeros lugares a nivel nacional. Dentro de sus empresas mineras destaca la mina San Antonio, con un área aproximada de 261.56 km2, perteneciente al grupo Goldcorp México y se ubica en el municipio de San Dimas, en Tayoltita, Durango. En 1995, la mina ingresó al programa de Auditoría Ambiental y como resultado de la misma se detectó suelo natural contaminado con hidrocarburos, cerca de 800 toneladas, el cual fue confinado en un almacén. Lo anterior debido al mantenimiento propio de la maquinaria y equipos dentro de la empresa. Para resolver este problema la empresa buscó asesoría para establecer una tecnología de remediación que fuera sencilla, flexible, de bajo costo y que permitiera alcanzar los niveles aceptables en la normatividad mexicana vigente (SEMARNAT 2003, Gurrola Nevárez 2008, Osorio-Rodríguez 2010).

Esta investigación se evaluó el proceso de biorremediación aeróbica de un suelo contaminado con hidrocarburos de petróleo empleando lodos residuales (biosólidos), provenientes de una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) domésticas de la localidad, como fuente alterna de macro y micronutrientes. La contaminación del suelo fue resultado de derrames accidentales de diésel, aceite y grasas en la unidad minera San Antonio perteneciente al grupo Goldcorp México, ubicada en el municipio de San Dimas, en Tayoltita, Durango. Se realizaron experimentos a escala laboratorio y piloto, ajustados a capacidad de campo y a una relación carbono:nitrógeno (C:N) = 10:1, en los cuales se evaluaron el efecto de la adición de nutrientes, la densidad del material a remediar y la influencia del tamaño de la partícula en el proceso de degradación. Se demostró que los lodos residuales propiciaron la estimulación de los microorganismos nativos del suelo y estos últimos a su vez fueron los responsables de degradar los hidrocarburos. Los hidrocarburos fueron empleados como fuente de carbono y de donador de electrones, acoplando la reacción de óxido–reducción con el oxígeno que fungió como aceptor de electrones. El suelo sometido a remediación aeróbica alcanzó el límite máximo permisible (LMP) establecido en la normatividad mexicana vigente (NOM–138–SEMARNAT/SS–2003) en los experimentos realizados a ambas escalas y se propone como alternativa para que la empresa minera cumpla con el programa Industria Limpia, al que está adscrita de manera voluntaria.

Tecnologías de remediación

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El término “tecnología de tratamiento” implica cualquier operación unitaria o serie de operaciones unitarias que altera la composición de una sustancia peligrosa o contaminante a través de acciones químicas, físicas o biológicas de manera que reduzcan la toxicidad, movilidad o volumen del material contaminado (EPA, 2001). Las tecnologías de remediación representan una alternativa a la disposición en tierra de desechos peligrosos que no han sido tratados, y sus capacidades o posibilidades de éxito, bajo las condiciones específicas de un sitio, pueden variar ampliamente.

El uso de una tecnología de remediación depende de los factores específicos del sitio y de las propiedades fisicoquímicas del contaminante, de su disponibilidad, de la fiabilidad demostrada o proyectada, de su estado de desarrollo (laboratorio, escala piloto o gran escala) y de su costo.

Fitorremediación

La fitorremediación es un proceso que utiliza plantas para remover, transferir, estabilizar, concentrar y/o destruir contaminantes (orgánicos e inorgánicos) en suelos, lodos y sedimentos, y puede aplicarse tanto in situ como ex situ. Los mecanismos de fitorremediación incluyen la rizodegradación, la fito-extracción, la fitodegradación y la fitoestabilización. La rizodegradación se lleva a cabo en el suelo que rodea a las raíces. Las sustancias excretadas naturalmente por éstas, suministran nutrientes para los microorganismos, mejorando así su actividad biológica. Durante la fitoextracción, los contaminantes son captados por las raíces (fitoacumulación), y posteriormente éstos son traslocados y/o acumulados hacia los tallos y hojas (fitoextracción). En la fitoestabilización, las plantas limitan la movilidad y biodisponibilidad de los contaminantes en el suelo, debido a la producción en las raíces de compuestos químicos que pueden adsorber y/o formar complejos con los contaminantes, inmovilizándolos así en la interfase raíces: suelo. La fitodegradación consiste en el metabolismo de contaminantes dentro de los tejidos de la planta, a través de enzimas que catalizan su degradación.

Aplicaciones. Puede aplicarse para tratar suelos contaminados con compuestos orgánicos como benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos (BTEX); solventes clorados; HAPs; desechos de nitrotolueno; agroquímicos clorados y organofosforados; además de compuestos inorgánicos como Cd, Cr(VI), Co, Cu, Pb, Ni, Se y Zn (Sellers, 1999). Se ha demostrado también su eficiencia en la remoción de metales radioactivos y tóxicos de suelos y agua.

Limitaciones. Existen varias limitaciones que deben considerarse para su aplicación: (i) el tipo de plantas utilizado determina la profundidad a tratar; (ii) altas concentraciones de contaminantes pueden resultar tóxicas; (iii) puede depender de la estación del año; (iv) no es efectiva para tratar contaminantes fuertemente sorbidos; (v) la toxicidad y biodisponibilidad de los productos de la degradación no siempre se conocen y pueden movilizarse o bioacumularse en animales.

La biorremediación

 Es producto de la actividad aeróbica bacteriana y para ello es necesario establecer sus requerimientos nutricionales y físicos, de aquí que el material empleado en la formulación de los tratamientos fue caracterizado con base en lo siguiente:

 Lodos residuales: Coliformes fecales (CF), materia orgánica (MO), nitrógeno total (NT), contenido de carbono, humedad y densidad (ρ). Cabe mencionar que los lodos residuales son considerados como residuos peligrosos, por el alto contenido de coliformes fecales que contienen, entre otras cosas (SEMARNAT 2002, SEMARNAT 2005).

Suelo a remediar: pH, conductividad eléctrica (CE), concentración de hidrocarburos (como hidrocarburos totales de petróleo, [HTP]), materia orgánica, capacidad de campo (CC), textura, sólidos fijos, cuenta estándar de microorganismos mesofílicos, contenido de carbono, humedad y coliformes fecales.

La concentración de hidrocarburos del petróleo se determinó empleando la técnica TNRCC Method 1005 (TNRCC 2001), cuantificado como concentración de hidrocarburos totales del petróleo en matrices sólidas y acuosas, usando cromatografía de gases con detector de ionización de flama (Gurrola-Nevárez 2008).

Para determinar el pH y la CE, se pesaron 10 g de muestra y se mezclaron con 90 mL de agua purificada; la muestra se agitó constantemente durante 1 h y posteriormente se realizó la medición de pH y CE del extracto. Los medidores se calibraron según las especificaciones del fabricante. Todos los análisis se realizaron de acuerdo al procedimiento establecido por el método estándar de análisis.

Tecnología de recuperación o tratamiento de residuos peligrosos y no peligrosos

Método	tecnología de recuperación de residuos a utilizar
Remediación electrocinética o ELECTRORREMEDIACION (ER)	Esta tecnología aprovecha las propiedades conductivas del suelo y está basada en la descarga de una corriente directa de baja intensidad (mA/cm2 ) a través de una masa de suelo saturado con liquido como medio conductor, distribuido apropiadamente entre los electrodos (ánodo y cátodo), provocando cambios fisicoquímicos e hidrológicos en el suelo, con el fin de remover contaminantes orgánicos e inorgánicos o mezclados. La variación del pH (frente acido en el ánodo y  básico en el cátodo) ocurre debido a la Electrolisis que se produce en el efluente bajo la acción del campo eléctrico. ´ El potencial de oxido reducción (POR) influye en los microorganismos y su metabolismo, se requieren valores positivos de POR para la reproducción de microorganismos aeróbicos y valores negativos para los anaeróbicos. La conductividad eléctrica  y los sólidos disueltos totales están íntimamente relacionados, una alta conductividad eléctrica facilita el paso de la corriente eléctrica al reducir la resistencia  entre el suelo y el fluido; así pues al aplicar corriente eléctrica los compuestos presentes en el  suelo migraran a la fase l liquida por efectos de deserción.
FITORREMEDIACIÓN	Es el empleo de plantas y sus microorganismos asociados para la mejora funcional y recuperación de suelos contaminados. Este método se basa en los procesos naturales mediante los cuales las plantas y la microbiota asociada a sus raíces degradan y/o secuestran los contaminantes.
FITOEXTRACCIÓN	La planta absorbe los contaminantes a través de las raíces y los acumula en grandes cantidades en la biomasa aérea retirándose los contaminantes del suelo a través de su cosecha. Cuando el metal fitoextraído puede ser recuperado de la biomasa (biomena), obteniendo un beneficio económico, el proceso se denomina fitominería.
FITOESTABILIZACIÓN	Mediante distintos mecanismos, la planta es capaz de secuestrar o inmovilizar los contaminantes en la raíz y/o en su zona de influencia. Este proceso limita la migración y biodisponibilidad de los contaminantes y, por tanto, reduce efectos adversos al medio ambiente y su transferencia a la cadena trófica.

 

A) TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS (BIORREMEDIACIÓN). El término biorremediación se utiliza para describir una variedad de sistemas que utilizan organismos vivos (plantas, hongos, bacterias, etc.) para degradar, transformar o remover compuestos orgánicos tóxicos a productos metabólicos inocuos o menos tóxicos. Esta estrategia biológica depende de las actividades catabólicas de los organismos, y por consiguiente de su capacidad para utilizar los contaminantes como fuente de alimento y energía (Van Deuren y col., 1997), son efectivos en cuanto sus costos son tecnologías que benefician al ambiente no necesita un tratamiento posterior.

Tecnologías in situ: Las técnicas in situ buscan estimular y crear un ambiente favorable para el crecimiento microbiano a partir de los contaminantes. Este objetivo generalmente puede lograrse con el suministro de aire u oxígeno (bioventeo), nutrientes (bioestimulación), microorganismos (bioaumentación) y/o humedad, además del control de temperatura y Ph.

Bioventeo:
El bioventeo es una tecnología, cuyo objetivo es estimular la biodegradación natural de cualquier compuesto biodegradable en condiciones aerobias. El aire se suministra en el sitio contaminado a través de pozos de extracción, por movimiento forzado (extracción o inyección), con bajas velocidades de flujo, con el fin de proveer el oxígeno necesario para sostener la actividad de los microorganismos degradadores (Van Deuren y col., 1997).

Aplicaciones: Se utiliza para tratar compuestos orgánicos biodegradables semivolátiles (COSs) o no volátiles. Favorece la degradación de contaminantes adsorbidos, pueden degradarse COVs, por medio de su movimiento a través del suelo biológicamente activo.

Limitaciones. Pueden limitar la efectividad del bioventeo son: (i) el tipo y la concentración del contaminante, (ii) falta de nutrientes; (iii) bajo contenido de humedad; y (iv) dificultad para alcanzar el flujo de aire necesario (Eweis y col., 1998).

Bioestimulación

La bioestimulación implica la circulación de soluciones acuosas (que contengan nutrientes y/u oxígeno) a través del suelo contaminado, para estimular la actividad de los microorganismos autóctonos, y mejorar así la biodegradación de contaminantes orgánicos o bien, la inmovilización de contaminantes inorgánicos in situ.

Aplicaciones. Se ha usado con éxito para remediar suelos contaminados con gasolinas, COVs, COSs, y pesticidas (Alexander, 1994). Estudios a escala piloto, han mostrado la biodegradación de suelos contaminados con desechos de municiones.

Limitaciones. Esta tecnología no es recomendable para suelos arcillosos, ya que pueden provocar limitaciones en la transferencia de O2, pueden limitar su aplicación, incluyen: (i) que el tipo del suelo no favorezca el crecimiento microbiano; (ii) incremento en la movilidad de los contaminantes; (iii) obstrucción en los pozos de inyección provocada por el crecimiento microbiano.

Bioaumentación
Esta tecnología se utiliza cuando se requiere el tratamiento inmediato de un sitio contaminado, o cuando la microflora autóctona es insuficiente en número o capacidad degradadora. Consiste en la adición de microorganismos vivos, que tengan la capacidad para degradar el contaminante, para promover su biodegradación o su biotransformación. El tamaño del inoculó a utilizar, depende del tamaño de la zona contaminada, de la dispersión de los contaminantes y de la velocidad de crecimiento de los microorganismos degradadores.

Aplicaciones. Se ha usado para tratar suelos contaminados con herbicidas (2,4-D, clorofam), insecticidas (lindano, clordano, paratión), clorofenoles (PCP) y nitrofenoles, BPCs, HTPs y HAPs (Alexander, 1994). También se ha aplicado efectivamente para tratar desechos con concentraciones relativamente altas de metales.

Limitaciones. Antes de llevar a cabo la bioaumentación en un sitio, deben realizarse cultivos de enriquecimiento, aislar microorganismos capaces de cometabolizar o utilizar el contaminante como fuente de carbono, y cultivarlos hasta obtener grandes cantidades de biomasa.

B. TECNOLOGÍAS EX SITU

Los procesos de biorremediación ex situ, incluyen: (i) procesos de biodegradación en fase de lodos, en donde el suelo se mezcla con agua (para formar un lodo), microorganismos y nutrientes; y (ii) de biodegradación en fase sólida, en donde los suelos colocan en una celda de tratamiento (composteo) o sobre membranas impermeables (biolabranza), en donde se agrega agua y nutrientes (EPA, 2001).

Biorremediación en fase sólida (composteo)

El composteo es un proceso biológico controlado, por el cual pueden tratarse suelos y sedimentos contaminados con compuestos orgánicos biodegradables, para obtener subproductos inocuos estables. El material contaminado se mezcla con agentes de volumen (paja, aserrín, estiércol, desechos agrícolas), que son sustancias orgánicas sólidas biodegradables, adicionadas para mejorar el balance de nutrientes, así como para asegurar una mejor aireación y la generación del calor durante el proceso. Los sistemas de composteo incluyen tambores rotatorios, tanques circulares, recipientes abiertos y biopilas.

Las pilas estáticas (biopilas) son una forma de composteo en el cual, el sistema se adiciona con agua y nutrientes, y se coloca en áreas de tratamiento (que incluyen alguna forma de aireación y sistemas para colectar lixiviados). Las pilas de suelo generalmente se cubren con plástico para controlar los lixiviados, la evaporación y la volatilización de contaminantes, favorecer su calentamiento.

Aplicaciones. Es usado para remediar suelos contaminados con PCP, gasolinas, HTPs, HAPs, también la reducción, hasta niveles aceptables, en la concentración y toxicidad de explosivos (TNT). El uso de estrategias de composteo, se ha adoptado en los últimos 3 a 5 años.

Limitaciones. Algunas limitaciones del proceso son: (i) necesidad de espacio; (ii) necesidad de excavar el suelo contaminado, lo que puede provocar la liberación de COVs; (iii) incremento volumétrico del material a tratar; (iv) no pueden tratarse metales pesados.

Biorremediación en fase de lodos (biorreactores)

Los biorreactores pueden usarse para tratar suelos heterogéneos y poco permeables, o cuando es necesario disminuir el tiempo de tratamiento, ya que es posible combinar controlada y eficientemente, procesos químicos, físicos y biológicos, que mejoren y aceleren la biodegradación (Reiser-Roberts, 1998). Es la tecnología más adecuada cuando existen peligros potenciales de descargas y emisiones.

Uno de los reactores más utilizados para biorremediar suelos es el biorreactor de lodos, en el cual el suelo contaminado se mezcla constantemente con un líquido, y la degradación se lleva a cabo en la fase acuosa por microorganismos en suspensión o inmovilizados en la fase sólida. El tratamiento puede realizarse también en lagunas construidas para este fin o bien en reactores sofisticados con control automático de mezclado (Alexander, 1994).

Aplicaciones. Los biorreactores de lodos aerobios, se utilizan para tratar HTPs, COSs no halogenados y COVs. Se utilizan también reactores secuenciales de lodos aerobios/anaerobios para tratar BPCs, COSs halogenados, pesticidas y desechos de artillería (Van Deuren y col., 1997).

Limitaciones. Algunos factores que pueden limitar el uso y efectividad de los biorreactores son: (i) el suelo debe tamizarse; (ii) suelos heterogéneos y arcillosos pueden generar problemas de manipulación; (iii) los productos intermediarios pueden ser más tóxicos que el contaminante original (en caso de explosivos o solventes clorados); (iv) los residuos pueden requerir de tratamiento o disposición final.

TECNOLOGÍAS DE REMEDIACIÓN FISICOQUÍMICAS

Los tratamientos fisicoquímicos aprovechan las propiedades físicas y/o químicas de los contaminantes o del medio contaminado para destruir, o contener la contaminación. Este tipo de tecnologías son efectivas en cuanto a costos y pueden concluirse en periodos cortos, en comparación con las tecnologías de biorremediación, los costos pueden incrementarse cuando se utilizan técnicas de separación en las que los contaminantes pueden requerir de tratamiento o disposición. Mientras que las tecnologías de biorremediación son principalmente métodos destructivos, las fisicoquímicas incluyen las tres estrategias básicas de acción sobre el contaminante (destrucción, separación e inmovilización).

Al igual que el resto de las tecnologías de remediación, las fisicoquímicas pueden realizarse in situ o ex situ, la mayoría de estas tecnologías se aplican in situ. Entre las tecnologías fisicoquímicas para tratamiento in situ, se encuentra

·         La remediación electrocinética (RE). Su Aplicación. Pueden tratarse contaminantes orgánicos polares y metales pesados. Se ha utilizado a nivel piloto, para tratar contaminantes inorgánicos como Pb, Ni, Hg, As, Cu, Zn y Cr; además de orgánicos como BTX. Es una tecnología que puede emplearse para mejorar otras tecnologías de remediación como la biorremediación y la remoción de contaminantes no solubles

·         El lavado de suelos (LS). Su aplicación es el lavado de suelos se ha utilizado con éxito para tratar suelos contaminados con hidrocarburos, HAPs, PCP, pesticidas y metales pesados. Por medio de inundación, pueden recuperarse compuestos inorgánicos (metales), y tratarse COVs, COSs, gasolinas y pesticidas

·         La extracción de vapores (EV) Su aplicación, es usada para remediar sitios contaminados por derrames o fugas de COVs y algunas gasolinas; puede aplicarse en zonas insaturadas. Además, la EV puede facilitar e inducir otros procesos de remediación como la biodegradación de contaminantes poco volátiles.

·         La solidificación/estabilización (S/E). Su Aplicación son usualmente utilizados para tratar contaminantes inorgánicos, como suelos y lodos contaminados con metales.

·       Tratamiento químico. Involucra reacciones de oxidación-reducción (redox) que convierten químicamente compuestos tóxicos o peligrosas a compuestos menos tóxicos o no peligrosos, que son más estables, menos móviles o inertes.

·       Separación física. Las técnicas de separación buscan concentrar los contaminantes sólidos por medios físicos y químicos. La mayoría de los contaminantes orgánicos e inorgánicos tienden a unirse, química o físicamente, a la fracción más fina del suelo. Las partículas finas de arcillas y sedimentos pueden separarse de arenas y gravas gruesas para concentrar los contaminantes en volúmenes menores de suelo.

TECNOLOGÍAS DE REMEDIACIÓN TÉRMICAS

Los tratamientos térmicos ofrecen tiempos muy rápidos de limpieza, pero son generalmente los más caros. Sin embargo, estas diferencias son menores en las aplicaciones ex situ que in situ. Los altos costos se deben a los costos propios para energía y equipos, además de ser intensivos en mano de obra. Al igual que las tecnologías fisicoquímicas y a diferencia de las biológicas, los procesos térmicos incluyen la destrucción, separación e inmovilización de contaminantes. Los procesos térmicos utilizan la temperatura para incrementar la volatilidad (separación), quemado, descomposición (destrucción) o fundición de los contaminantes (inmovilización).

Desorción térmica (DT). El proceso de DT puede aplicarse, para la separación de compuestos orgánicos de desechos, así como para suelos contaminados con creosota e hidrocarburos. Los sistemas de DTBT pueden usarse para tratar COVs no halogenados y gasolinas y, con menor eficiencia, para COSs. Los procesos de DTAT se utilizan principalmente para tratar COSs, HAPs, BPCs y pesticidas, pero pueden aplicarse también para COVs y gasolinas (Van Deuren y col., 1997).

Incineración. Aplicaciones. Se usa para remediar suelos contaminados con explosivos, residuos peligrosos como hidrocarburos clorados, BPCs y dioxinas.

Vitrificación. Aplicaciones. La vitrificación es usada para inmovilizar la mayoría contaminantes inorgánicos, se ha probado que el proceso también puede destruir o remover COVs y COSs y otros compuestos orgánicos como dioxinas y BPCs.

Pirólisis. Se utiliza para tratar COSs y pesticidas. Puede aplicarse para tratar BPCs, dioxinas, desechos de alquitrán y pinturas, suelos contaminados con creosota y con hidrocarburos. La pirólisis no es efectiva para destruir o separar compuestos inorgánicos de un suelo contaminado.

Trenes de tratamientos. Se emplean cuando no todos los contaminantes en un medio particular, pueden tratarse con una sola tecnología.

 

	Ventajas	Desventajas
Tratamientos biológicos	Son efectivos en cuanto a costos Son tecnologías más benéficas para el ambiente Los contaminantes generalmente son destruidos Se requiere un mínimo o ningún tratamiento posterior	Requieren mayores tiempos de tratamiento Es necesario verificar la toxicidad de intermediarios y/o productos No pueden emplearse si el tipo de suelo no favorece el crecimiento microbiano
Tratamientos fisicoquímicos	Son efectivos en cuanto a costos Pueden realizarse en periodos cortos El equipo es accesible y no se necesita de mucha energía ni ingeniería	Los residuos generados por técnicas de separación, deben tratarse o disponerse: aumento en costos y necesidad de permisos Los fluidos de extracción pueden aumentar la movilidad de los contaminantes: necesidad de sistemas de recuperación
Tratamientos térmicos	Permite tiempos rápidos de limpieza	Es el grupo de tratamientos más costoso
		Los costos aumentan en función del empleo de energía y equipo
		Intensivos en mano de obra y capital

 

Conclusiones

Los suelos contaminados son alterados en sus características físico-químicas y biológicas, con lo que afectan el ámbito social debido a esto existen gasoductos que atraviesan localidades; La presente investigación tuvo como objetivo explorar las afectaciones y consecuencias de los derrames de hidrocarburos. El proceso de biorremediación de suelo contaminado con hidrocarburos a nivel laboratorio y piloto, alcanzó tasas de remoción donde el mejor tratamiento fue el que contenía lodos residuales como fuente alterna de nutrientes los lodos influyó en la remoción de hidrocarburos, la densidad fue un factor importante para aumentar el porcentaje de degradación. Mantener los suelos a capacidad de campo y con aireación constante es también un buen estimulante de la flora, permitió una buena alternativa para las plantas de tratamientos de aguas residuales cerca a los sitios contaminados.

Y por otra parte la frecuencia de derrames debido al robo de combustible, ha ocasionando daños humanos, al patrimonio y ecológicos, no cuentan con la información necesaria sobre medidas de seguridad preventiva o reactiva, y no hay ningún tipo de organización que  permita enfrentar una eventualidad de manera más segura, por lo que es importante la creación de una cultura de la seguridad. La contaminación del suelo por hidrocarburos afecta la flora, fauna y microorganismos del suelo, la fertilidad de los suelos, el crecimiento de las plantas, así como la existencia y sobrevivencia de los animales que se alimentan de éstas, también puede haber una afectación en el ámbito social que incluye los sistemas de producción, la salud, la economía y las formas de vida, debido a los efectos de estos compuestos, los cuales son tóxicos para los humanos  y para los seres vivos en sus diversas formas.

 

Bibliografía

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