Código Interno 002 Auspicia: Formulario de

TERCER CONCURSO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN
DEL RECURSO AGUA PARA JÓVENES ESTUDIANTES 2003
Código Interno
002
Auspicia:
Formulario de Presentación de Trabajos de Investigación
Tercer Concurso Nacional de Investigación y Desarrollo del Recurso Agua para Jóvenes
Estudiantes
Premio Junior del Agua Estocolmo 2003
Este formulario debe ser presentado en un máximo de 8 carillas, tamaño carta, espaciado
simple, tipografía tamaño 12 y en idioma español. La segunda carilla debe contener los
datos personales de los miembros del equipo de investigación, y la tercera carilla debe ser
un resumen de la investigación completa. Las cinco carillas restantes deberán seguir el
índice de contenidos descrito en los encabezados de cada sección.
A. Título de la Investigación
“Desalinización a base de materia orgánica y una alternativa a la hidroponía”
1
D.G.A. – AIDIS – CONAPHI - SOCHI
FORMULARIO DE PRESENTACIÓN DE TRABAJOS DE INVESTIGACIÓN
Tercer Concurso Nacional de Investigación y Desarrollo del Recurso Agua
Para Jóvenes Estudiante
A. TITULO DE LA INVESTIGACIÓN
Desalinización a base de materia orgánica y una alternativa a la hidroponía
B. Datos generales de los autores (el máximo de participantes es de 3
alumnos de no más de 20 años de edad a agosto del 2003 y 1 profesor)
Participante N° 1: Germán Dangelo Martinez Cáceres
Fecha de Nacimiento: 03 – 07 – 89
RUT:
Edad: 13 años
Curso: 1° Medio
Establecimiento educacional: American College
Dirección Particular: Villa los Flamencos, calle los Nandú 9094
Teléfono:
Participante N° 2: Gabriel Guillermo Pasten Alfaro
Fecha de Nacimiento: 21 – 07 - 89
RUT: 17.020.950 - 8
Edad: 13 años
Curso: 1° Medio
Establecimiento educacional: American College
Dirección Particular: Teatinos 7080
Teléfono:
Profesor
Nombre: Erwin Kenny Recabarren Correa
RUT: 12.443.856 – K
Especialidad: Profesor de Biología y Ciencias Naturales
Establecimiento Educacional: American College
Dirección Establecimiento: Pedro Aguirre Cerda 8227
Dirección particular: Diagonal Norte 5666
Ciudad / Región: Antofagasta. II Región
Teléfono: 234676. 09- 8491511
C. RESUMEN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
Primera Etapa
Recolección de materia orgánica en la vega como ferias de la ciudad, para luego
ser sometidas a un proceso de limpieza, para eliminar ciertas partículas sólidas
muy gruesas.
Preparación de los recipientes capacidad 5 litros, los cuales albergan la materia
orgánica durante el proceso.
En envase plásticos capacidad 5 litros se recolectó de las playas de la ciudad
agua de mar.
Segunda Etapa
Análisis de agua de mar para conocer el nivel presente de cloruro de Sodio
mediante el Método volumétrico de Volhjard (determinación cuantitativa de Cloruro
de sodio). A su vez esta arroja un pH 8.
La materia orgánica es depositada en un recipiente al cual se le agrega agua
potable hasta el nivel del receptáculo, dejando de esta forma durante un día en
reposo el material orgánico, con el objetivo de la hidratación de las células.
Tercera Etapa
El agua potable es retirada del primer recipiente para ser depositada en un
segundo recipiente, en el cual se repite el proceso de hidratación (Materia
Orgánica). A la materia orgánica del primer recipiente se le agrega agua de mar
hasta su máximo nivel, dejando de esta forma en reposo el contenido orgánico y la
solución salina durante tres días, después de la cual el agua de mar es trasvasada
al segundo recipiente que contiene materia orgánica previamente hidratada, de
esta forma se repite el proceso (hidratación – trasvasar) hasta completar seis
recipientes. La materia orgánica utilizada no se vuelve a emplear y es utilizada
para el compost.
Cuarta Etapa
El agua obtenida es analizada nuevamente mediante el Método de Volhjard para
verificar el descenso del nivel de Cloruro de Sodio.
Una cierta cantidad de agua es utilizada para el empleo de hidroponía, ya que esta
agua presenta numerosas ventajas al contar prácticamente con todos los
elementos químicos que se encuentran disueltos en el agua (Ión Calcio,
Magnesio, Sodio, Potasio, Sulfato, etc.).
La otra cantidad de agua comienza el tratamiento de Purificación:
-
Se adiciona un coagulante como el Sulfato de alúmina que es un flóculo
gelatinoso que sedimenta lentamente en el agua residual, de esta forma las
partículas de materia orgánica se aglutinan.
-
Filtración con arena. Aquí se eliminan los materiales en suspensión residual
que no sedimentaron.
Aereación. Se deja en contacto con el aire para eliminar olores y mejorar su
sabor.
Filtración con esponja. Para la adhesión de partículas pequeñas.
Reposo en carbón, Para la eliminación de olores.
El agua se hace circular por un papel filtro para eliminar las partículas más
pequeñas.
Quinta Etapa
El agua tratada es llevada a una cámara de evaporación donde por efecto de las
temperaturas a 100 °C se producirá la muerte de las bacterias.
Una vez obtenida el agua de la cámara, se pone en contacto con un desinfectante
físico como es la luz ultravioleta, la cual dañan los ácidos nucleicos y matan las
bacterias.
El agua obtenida es llevada nuevamente a la cámara de evaporación en donde
culmina con su etapa de condensación.
Según la norma chilena oficial NCh409/1.of84, el agua obtenida cuenta con ciertos
requisitos establecidos.
Requisitos físicos: Olor – Inolora
Sabor – Insípida
Color verdadero
El agua potable debe tener un pH comprendido entre 6.0 y 8.5.
Desinfectante químico según las normas chilenas, la concentración mínima de
cloro para aplicar es de 0.20 mg/L.
El agua tratada cuenta con niveles aceptables por los cuales debe ser considerada
una nueva alternativa para el consumo humano.
D. INTRODUCCIÓN
PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA
Con el empleo de la materia orgánica y técnicas de purificación se podría lograr la
dilución del Cloruro de Sodio del agua marina para hacerla consumible, además
una alternativa para la hidroponía.
Como es sabido las ¾ partes de nuestro planeta están concentradas en lo que
corresponde al elemento agua y es la de mar la que ocupa el mayor porcentaje.
Es por ello que como hay una gran abundancia de este elemento es necesario
buscar algún mecanismo como aprovecharlo.
ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS O INVESTIGACIONES PREVIAS
Desalinización del agua de mar “Enciclopedia Microsoft Encarta 99” (Microsoft
corporation).
La evaporación súbita es el método más utilizado para desalinizar el agua. El agua
de mar se calienta y después se bombea a un tanque de baja presión, en donde
se evapora parcialmente. A continuación el vapor de agua se condensa y se
extrae como agua pura. El proceso se repite varias veces, el líquido restante
llamado salmuera contiene una gran cantidad de sal y, a menudo se extrae y
procesa para obtener minerales. El agua de mar que entra se utiliza para enfriar
los condensadores de cada evaporador. Este diseño conserva la energía porque
el calor liberado al condensarse, se utiliza para calentar la siguiente entrada de
agua de mar.
E. HIPOTESIS Y OBJETIVOS
HIPÓTESIS
Con el empleo de la materia orgánica y técnicas de purificación sí se podría lograr
la dilución del Cloruro de Sodio del agua marina para hacerla consumible, además
una alternativa a la hidroponía.
OBJETIVOS
- Lograr la reutilización de la materia orgánica desperdiciada y emplearla
para hacer descender los niveles de Cloruro de Sodio del agua marina.
- Lograr la obtención de una alternativa en el empleo de agua de mar, tanto
para el regadío como para el consumo humano.
- Demostrar mediante la experimentación con materia orgánica que se
pueden hacer descender los niveles de Cloruro de Sodio presentes en el
agua de mar.
- Manejar de manera adecuada pequeños cultivos regados con el agua
tratada.
- Aplicar las aguas tratadas en una alternativa diferente para el cultivo
hidropónico.
F. PLAN DE TRABAJO
MÉTODO DE INVESTIGACIÓN Y/O EXPERIMENTACIÓN
El método de investigación es experimental porque se partió de una hipótesis que
podría o no ser aceptada.
Tanto la materia orgánica c0mo el agua de mar eran recolectadas los fines de
semana.
La materia orgánica siempre era hidratada un día para luego agregar el agua de
mar, dejándola en reposo durante tres días. Este procedimiento se repitió seis
veces, en total 18 días duraba el proceso; luego se procedía al análisis de pH para
medir el descenso del cloruro.
Una cierta cantidad de agua era llevada para trabajar en cultivos hidropónicos y la
restante era sometida a los análisis de Purificación, Filtración, Aireación, Cámara
de Evaporación, Desinfección y Análisis.
El agua resultante era evaluada según las normas chilenas para el agua potable.
MATERIALES
-
6 recipientes plásticos capacidad 5 litros
3 Envases plásticos capacidad 3 litros
Papel pH
Embudo
Papel Filtro
Carbón
Agua de mar
Arena
Esponja
Recipientes capacidad 3 litros
Compuestos químicos para los análisis del agua (Nitrato de plata)
Materia orgánica
Recipientes plásticos
Vidrios
Agua potable
Mechero
Trípode
Rejilla de asbesto
Matraz de Erlenmeyer
Manguera
Luz ultravioleta
Cloro
G. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
Resultado Concentración de Cloruro
Concentración inicial de Cloruro
35.6 g/L
Concentración de Cloruro primera etapa
6.5 g/L
Concentración de Cloruro primera etapa
6.5 g/L
Concentración de Cloruro primera cámara
0.17 g/L
Concentración de Cloruro primera cámara Concentración de Cloruro segunda cámara
0.17 g/L
0.08 g/L
Tabla de agua obtenida desde los depósitos con materia orgánica
Agua obtenida
3.5 litros (18 días)
4.0 litros (36 días)
3.8 litros (54 días)
pH Agua marina: 8
Cultivos regados
Poroto, tomata
Poroto, tomate
Poroto, tomate
pH Agua tratada: 7
H. DISCUSIÓN O ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
La evaporación súbita es el método más utilizado para desalinizar el agua, en
cambio nosotros partimos primero en disociar la molécula de NaCl para luego
comenzar con la evaporación, además utilizamos el agua en otra alternativa como
es la hidroponía.
El empleo de la desalinización súbita utiliza condensadores para cada evaporador,
en nuestro trabajo no empleamos condensadores, más bien materia orgánica para
separa las moléculas de sal y en la cámara de evaporación se ocupa
calentadores, pero para abaratar costos se puede emplear la energía solar.
I. CONCLUSIONES
-
-
La concentración inicial de Cloruro de Sodio fue de 35.6 g/L y la
concentración al final de la primera etapa es de 6.5 g/L.
La concentración de Cloruro al final de la primera cámara de evaporación
es de 0.17 g/L y la concentración de cloruro al final de la segunda cámara
de evaporación es de 0.08 g/L.
El porcentaje en la disminución en la concentración de cloruro es de un 99
%.
El pH del agua de mar es de 8, disminuyendo al finalizar todo el proceso
hasta 7.
La cantidad de agua obtenida está completamente desinfectada tanto por
desinfectante físicos (luz ultravioleta) como desinfectantes químicos (cloro).
Según las normas chilenas para el agua potable, el agua obtenida cuenta
con características que la hacen ser una nueva alternativa para el consumo
humano. Teniendo un excelente pH, desinfección, no presenta moléculas
de cloruro, es transparente, incolora, insípida.
El agua tratada presenta una alternativa también para el cultivo hidropónico
ya que cuenta con todos los elementos químicos disueltos en el agua.
El compostaje sirve ya que suelta los terrenos y ayuda a compacta aquellos
que son excesivamente sueltos.
J. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
-
Enciclopedia Microsoft, Encarta 99. Microsoft Corporation.
Solomon 2001 “Biología de Ville”. Mc Graw – Hill. Interamericana.
Addson Wesley Longman. 2002. Quimcom. American Chemical Society.