miércoles, 14 de septiembre de 2022

Industria ladrillera utiliza referencia inadecuada para medir calidad de aire

En Colombia se utilizan los niveles estipulados por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) como modelo para evaluar las emisiones de partículas contaminantes en la industria ladrillera; sin embargo, estos son ineficaces para categorizar la calidad del aire, ya que allí solo se utiliza un tipo de horno con tecnología más avanzada, contrario a lo que sucede aquí.

 

Un estudio del Departamento de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) identificó las diferencias existentes entre la emisión de hornos de ladrillo en Cundinamarca y lo que se plantea tanto en la EPA como en la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA) y en registros de autoridades ambientales de la India, importante productor de este material en el mundo.

El trabajo se realizó en la jurisdicción Sabana Centro de la Corporación Autónoma Regional (CAR), que agrupa los municipios de Zipaquirá, Chía, Cajicá, Cogua, Tenjo y Tocancipá, entre otros. En él se analizó material particulado, dióxido de azufre y óxido de nitrógeno, además de otros compuestos químicos.

Mientras la EPA establece la emisión de 0,6kg de material particulado por tonelada de ladrillo producida –para el horno tipo túnel, en el que hay una zona continua a lo largo de un pasillo por la que se va quemando arcilla para obtener los ladrillos–, en Colombia la emisión de este tipo de material llega a los 1,55 kg/t.

Julián Echeverri, magíster en Ingeniería Química y Ambiental de la UNAL y líder de la investigación, explica que “el desbalance entre lo que se tiene como punto de referencia y lo que ocurre es abismal: solo en cuanto a material particulado, los hornos tipo túnel que evaluamos superan en un 158 % las emisiones estipuladas por la EPA, y en un 400 % en comparación con la India”.

En cuanto al dióxido de azufre, la emisión en los hornos de esta región de Cundinamarca supera los estándares de la AEMA con un valor de 0,69 kg/t frente a uno de 0,04 kg/t.

La comparación solo se puede hacer con el horno tipo túnel, ya que en Estados Unidos no se tiene otro sistema, mientras que en Colombia existen hornos colmena, baúl o zig-zag, algunos de los cuales son más artesanales y menos mecanizados.

Por otro lado, en Norteamérica, además de utilizar carbón para la quema de arcilla, también se utiliza gas natural, lo cual no ocurre en la industria ladrillera nacional.

Con reportes industriales

Para el estudio se utilizaron datos de 47 reportes industriales que las empresas del sector ladrillero hacen por medio de intermediarios acreditados por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios ambientales (Ideam), para los 32 hornos encontrados en Sabana Centro.

El magíster señala que “la mayoría de estos reportes se calificaron como ‘deficientes’, ya que el nivel de rigurosidad no es muy alto: si por ejemplo van a medir los contaminantes en 5 años, lo que hacen las entidades de medición es tener en cuenta diferentes partículas cada año, pero no hacen el estudio completo, entonces solo se analiza el material particulado y el dióxido de azufre por un tiempo, luego el ácido clorhídrico y así sucesivamente”.

Agrega que “se trata de una situación alarmante que se da porque en Colombia no se tienen sistemas de control que permitan crear datos propios sobre las emisiones de las ladrilleras; hace falta darle mayor importancia a este tema que incluye compuestos químicos perjudiciales para la salud de los seres humanos”.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que en el continente americano alrededor de 320.000 muertes prematuras pueden estar asociadas con la contaminación del aire.

Por su parte, el Instituto Nacional de Salud (INS) indica que en Colombia 15.681 fallecimientos están relacionados con la mala calidad del aire.

“Una diferencia importante radica en los procesos de remoción de partículas, que en Cundinamarca solo existen en 1 de los 32 hornos analizados, el de tipo túnel. El instrumento se llama ciclón, y lo que hace es no dejar que el material particulado más grande salga a la atmósfera, sino que lo deja pegado, mientras que a las partículas más pequeñas las devuelve a la chimenea”, indica.

Situación contraria a lo que pasa en Estados Unidos, en donde emplean instrumentos de multiciclones que hacen que el proceso sea mucho más rápido y eficiente.

En Colombia, la ausencia de otro tipo de sistemas de control para modular la emisión de compuestos contaminantes en la producción de ladrillo hace que solo se tenga en cuenta el material particulado, haciendo que se olviden las demás partículas que también son nocivas para la salud y el medioambiente.







martes, 13 de septiembre de 2022

Uso de glifosato en cultivos de caña afecta población de orquídeas en Palmira

 Un tudio adelantado en zonas aledañas a los cultivos de caña de azúcar en Palmira evidenció que el glifosato afecta de manera negativa las flores de Epidendrum melinanthum, orquídea originaria del Valle del Cauca que ha registrado una disminución significativa en las últimas décadas.

Con un promedio de 200 hectáreas cultivadas de caña de azúcar, el Valle del Cauca es el principal sector azucarero de Colombia. En su proceso de maduración, la caña es tratada con glifosato, un herbicida que aunque aumenta el rendimiento de la sacarosa hasta cinco veces más en el tallo, su uso en grandes extensiones tiene un efecto dañino sobre otras áreas agrícolas y especies nativas aledañas a los cultivos.

Este es el caso de la orquídea terrestre E. melinanthum, originaria del departamento, que crece en los árboles y ha registrado una disminución significativa en las últimas décadas.

Es de anotar que en los árboles adyacentes al monocultivo de caña de azúcar, dentro de un rango de 100 m, ya no se observan las orquídeas en estas zonas, como era tradicional.

Precisamente, tras observar la desaparición de esta especie ornamental en la región, investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira se dieron a la tarea de estudiar si el glifosato afecta a la orquídea terrestre y a los hongos endófitos de raíz.

La investigación se adelantó en el invernadero de la Sede durante seis meses, en los cuales se evaluó el impacto con tres dosis de RoundUp –el herbicida más vendido en el mundo–, que fueron determinadas a partir de las utilizadas para la maduración en caña de azúcar, equivalentes a 1,5 litros del herbicida por hectárea, un poco más de la cantidad usada para erradicar una hectárea de coca en Colombia, que corresponde a 1,4 litros de glifosato, 13 litros de agua y 0,25 litros de Cosmo-flux, un adherente que potencia el efecto del glifosato.

Efectos indirectos, pero relevantes

El estudio adelantado por el profesor Joel Tupac Otero y la estudiante Érika Perea-Morera, del Grupo de Investigación en Orquídeas, Ecología y Sistemática Vegetal del Departamento de Ciencias Básicas de la UNAL Sede Palmira, arrojó que el glifosato afecta negativamente las flores de las orquídeas y sus hongos de raíz, y expusieron los aspectos que sugieren el potencial negativo del herbicida a través de la evidencia de coloración en tallos y hojas, así como la caída de estas.

Según los investigadores, “los efectos negativos sobre las poblaciones de orquídeas se refieren a la deforestación o la sobreexplotación, pero hay otros efectos indirectos –más sutiles– que podrían estar causando la reducción en tamaño poblacional, como el uso de herbicidas en grandes extensiones de producción de caña de azúcar; por lo tanto, es imperativo diseñar políticas de conservación para evitar la extinción de estas especies”.

Desde 1920 se ha estudiado el uso de madurantes en la caña de azúcar, siendo “el glifosato el que presenta efectos más consistentes y de mayor efectividad para el cultivo de caña”, según señala la investigación. Además, otros estudios han demostrado que el herbicida inhibe la germinación de semillas de la orquídea terrestre de la zona templada.

Glifosato en cultivos lícitos

El glifosato es el ingrediente activo de más de 750 herbicidas, ya que mata de manera efectiva e indiscriminada todo tipo de plantas, al bloquear una enzima esencial para su crecimiento.

Tanto en el cultivo de caña de azúcar como en la erradicación de cultivos de coca, este herbicida se aplica mediante aspersión en avionetas o drones, y cuando las hectáreas de cultivos no son extensas, se contratan fumigadores.

El herbicida es altamente riesgoso para la salud humana, ya que aumenta las probabilidades de presentar cáncer, abortos espontáneos, enfermedades respiratorias y dermatológicas; tanto es así, que en 2015 la Organización Mundial para la Salud (OMS) lo clasificó como una “sustancia probablemente cancerígena para los humanos”.

Además, afecta de forma agresiva a ecosistemas y degrada las fuentes hídricas. Causa enfermedades y muerte en animales, especialmente de abejas y otros polinizadores esenciales para la nutrición. Diversos estudios han demostrado que aplicar glifosato por medios aéreos pone en riesgo la seguridad alimentaria de las comunidades.

El reto de prohibir el uso lícito de glifosato

En el mundo, 39 países han establecido restricciones al glifosato o han declarado la intención de prohibir su uso. Según la ONG Elementa, en 2019 Francia prohibió la venta, distribución y el uso de RoundUp, y ese mismo año Vietnam prohibió la importación de cualquier producto con glifosato, mientras en Alemania se prevé su prohibición para finales de 2023.

En Colombia, mediante la Sentencia T-236 de 2017, la Corte Constitucional suspendió la aspersión de glifosato hasta que el Gobierno garantizara la protección del ambiente y la salud de la comunidad. Sin embargo, cuatro años después de proferida la Sentencia, el gobierno de Iván Duque decidió reanudarla mediante el Decreto 380 de 2021. Ahora el gobierno entrante anunció su prohibición en cultivos de uso ilícito.








UNAL ofrece servicio pionero de análisis genético de cannabis

 En Colombia hay un problema para caracterizar el tipo de semilla de Cannabis sativa L. –o marihuana– que se está cultivando, ya que no hay claridad sobre la cantidad de moléculas cannabinoides presentes en la planta, es decir aquellas encargadas de producir o no un efecto eufórico o de letargo al consumirla. Estudio genético muestra que la manera más adecuada para resolver esta dificultad está en el análisis genético.

Cannabis sativa L. tiene tres subespecies conocidas en el país: Sativa, Indica y Ruderalis, y a su vez estas tienen hoy cientos de variedades que aún se están desarrollando.

En todo el país existen más de 57.000 hectáreas de cultivos, de los cuales 1.200 tienen licencias para sembrar, y se tiene proyectado que para 2030 haya un aumento considerable de este campo, ya que más de 4.000 pequeños y medianos productores están a la espera de la aprobación para producir.

En los cultivos Cannabis sativa L. no se sabe si las semillas que se ofrecen en el mercado tienen la composición molecular que los proveedores dicen que tienen; en palabras más sencillas, si tienen tanto tetrahidrocannabinol (THC) y cannabidiol (CBD) –moléculas llamadas cannabinoides– producidas por estas plantas.

Mientras el THC está relacionado con mayores estados de euforia, el CBD tiene relación con estados de letargo o calma, aunque también se ha demostrado su acción paliativa y medicinal.

La investigación realizada por Juan David Romero, magíster en Biología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), caracterizó agronómica y genéticamente las semillas de estas plantas para identificar el valor de cannabinoides que contenían. Para ello contó con el apoyo de los profesores Alejandro Chaparro y Felipe Sarmiento, del Departamento de Biología, y Enrique Daghar, de la Facultad de Ciencias Agrarias.

“Al analizar 360 plantas de cuatro variedades distintas, en tres departamentos de producción de Cannabis sativa L. –Valle del Cauca, Santander y Cundinamarca–, se encontró que no hay homogeneidad intravariedad de los cultivos evaluados, lo que quiere decir que el contenido de THC y CBD varía entre los grupos de plantas, incluso en los que se supone son de un mismo tipo de semilla”, explica el magíster.

Las variaciones genéticas –que eran muy pronunciadas– mostraban valores que iban desde semillas que presentaban 1 % de THC y 0,5 % de CBD, hasta algunas que tenían un porcentaje de 8 % de THC y 6 % de CBD.

Según el investigador, esto podría generar que un cultivador o productor sea engañado al comprar semillas y perder dinero, pues su cultivo no tendrá el efecto esperado, por ejemplo si necesita mayor psicoactividad.


Solución genética

En vista de esta dificultad, a partir de 2018 el Grupo de Investigación en Ingeniería Genética de Plantas, del Departamento de Biología de la UNAL, viene considerando ofrecer un servicio de genotipificación y secuenciación genética de cultivos de cannabis, pero ¿qué son estos métodos?

El experto Romero explica que la genotipificación es un método molecular que se hace por medio de la prueba de reacción en cadena de polimerasa (PCR), en la que se extrae una muestra del ADN de las plantas para establecer si dentro de una semilla o grupo de semillas está presente la capacidad de generar los cannabinoides THC y CBD.

Por otro lado, la secuenciación genética es una técnica que descifra la secuencia nucleotídica, y junto con un análisis bioinformático por medio de un software, permite indicar de manera precisa el rendimiento que tendrá una planta de Cannabis sativa en psicoactividad.

“Cualquier productor del sector agroindustrial, o cualquier cultivador, ya sea para fines comerciales o para autoconsumo, puede contactarnos para adquirir estos servicios, lo cual le permitirá saber a tiempo qué plantas son productivas para su cultivo, evitando pérdidas de tiempo, dinero, o permisos”, afirma.

Este último punto es muy importante, ya que para poder cultivar Cannabis sativa, el Instituto Agropecuario Colombia (ICA), el Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos (Invima), y los Ministerios de Salud y Protección Social y de Justicia, exigen alrededor de 4 permisos y licencias, por lo que los trámites pueden tardar alrededor de año y medio.

Una de las licencias más importantes es la que permite sembrar plantas de Cannabis con efectos psicoactivos, por lo que estas pruebas son fundamentales para saber si los cultivos tendrán el rendimiento requerido.

“En la actualidad estamos culminando nuestro primer servicio, ofrecido a una compañía colombo-canadiense que tiene su producción en Boyacá. Ellos nos confiaron la caracterización de 20 de sus semillas, ya hemos avanzado en la mayor parte de la identificación genética y es una experiencia que permite que nuestra iniciativa crezca”, señala el magíster.

Para más información de cómo acceder a este servicio, los interesados pueden escribir al correodaromerobe@unal.edu.co





jueves, 8 de septiembre de 2022

Demanda eléctrica de Bogotá se podría cubrir con energía geotérmica

 Un estudio adelantado en tres megaciudades: Los Ángeles, Yakarta y Bogotá, evidenció que entre Zipaquirá (Cundinamarca) y Paipa (Boyacá) existe una zona con alto potencial para extraer energía de la tierra, lo que permitiría cubrir potencialmente la demanda total de energía residencial de la capital del país.

Bogotá forma parte del Cinturón de Fuego del Pacífico, cuyo recorrido de 40.000 km se extiende entre América y Asia y alberga una gran cantidad de volcanes, valiosas fuentes de energía geotérmica y una de las energías renovables menos conocidas, lo cual representa una oportunidad para descarbonizar la matriz energética de las megaciudades, es decir aquellas habitadas por más de 10 millones de personas.

En la descarbonización se enfoca la investigación en la que participó el profesor Carlos Vargas, de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), y para cuyas estimaciones se utilizaron datos que la Agencia Nacional de Hidrocarburos y el Servicio Geológico Colombiano han recopilado desde hace muchos años para tener una medición de la información magnética, térmica y geoquímica del territorio colombiano.

Estos datos permitieron realizar un mapeo de las zonas estimando la “profundidad de Curie”, medida inferida a partir de las anomalías magnéticas presentes en el subsuelo, lo que significa que cuanta mayor temperatura haya al bajar en la tierra, más disminuye la fuerza magnética de los minerales presentes allí, y cuando esto ocurre se puede decir que en estas zonas existe una mayor posibilidad de extraer energía de la tierra.

“Se encontró que la región cercana al norte de Bogotá, entre Zipaquirá y Paipa, es una importante zona que contiene este recurso de calor, lo cual se evidencia en la presencia de aguas y piscinas termales, además de otros parámetros geoquímicos evaluados allí por la industria petrolera”, asegura el experto.

En Bogotá se consumen hoy 14.509.200 gigavatios por hora (GWh) y la oferta puede crecer cada vez más. La investigación determinó que esta podría llegar a los 16.603.100 GWh, solo con la explotación y extracción de energía geotérmica, es decir 1,14 veces más.

Junto con los profesores Luca Caracciolo, de la GeoZentrum Nordbayern (Geocentro del norte de Baviera) de la Universidad Friedrich-Alexander (Erlangen-Nürnberg, Alemania), y Philip J. Ball, de la Facultad de Geografía, Geología y Medio Ambiente de la Universidad de Keele (Reino Unido), estimaron que en Los Ángeles se usan 73.502.200 GWh al año, y con una mayor explotación del recurso geotérmico se calcula que podría suplir 4,25 veces más de energía a la ciudad; por su parte Yakarta consume 10.927.163 GWh, y podría aumentar su capacidad energética en 1,84 veces más.

Alternativa sostenible

Según el geólogo, “esta cantidad de energía puede garantizar recursos suficientes para plantas geotérmicas a largo plazo que aprovechen su ubicación para suministrar electricidad y agua caliente para procesos industriales y recreativos”.

“La energía geotérmica tiene una mayor estabilidad –tener recursos suficientes– que otras energías como la hidroeléctrica o hidráulica –debido a que en épocas de sequía hay problemas de almacenamiento y reserva de este recurso–, la energía solar –ya que su recarga depende del momento del día en que los rayos del sol la proveen– y la eólica, cuyo funcionamiento se somete a corrientes específicas de algunas épocas del año”, destaca el docente.

Aunque al inicio los costos son más elevados –maquinaria, estudios, expertos, transporte, precaución para tratar el subsuelo–, a largo plazo estos se reducen, lo cual se evidencia en Los Ángeles y Yakarta: mientras en LA la energía geotérmica cuesta 0,004 centavos de dólar ($18) y la fósil 0,138 ($606), en Yakarta la relación es de 0,006 ($26) geotérmica y 0,112 ($492) fósil.

El académico explica que “la energía geotérmica tiene diversos usos industriales, entre ellos producir la energía eléctrica que abastece a las ciudades; mejorar procesos de cultivo de plantas en invernaderos, lo mismo que la calefacción para los hogares durante el invierno, sobre todo en algunas regiones del planeta (altas latitudes y altitudes)”.

Para el investigador, la implementación de estas estrategias energéticas permite ampliar la gama de posibilidades, ya que los procesos y cambios de radiación o generación de calor al interior de la Tierra cambian en millones de años, y no en temporadas de días, meses o años.

Es importante recalcar que la extracción de la geotermia también puede tener desventajas, la más importante de las cuales es la posible contaminación de aguas cercanas por sustancias como arsénico o amoniaco –sumamente tóxicas para los seres vivos–, componentes que se encuentran en el suelo y que se pueden liberar al hacer la extracción, si los procedimientos no se realizan de manera adecuada.







lunes, 5 de septiembre de 2022

Grupo MIND, invitado a la NASA por impulsar apropiación de la ciencia en niños

 La NASA ha destacado la iniciativa Mind Camp 2022, que consiste en una serie de talleres, actividades y campamentos en los que niños y jóvenes ponen a prueba sus habilidades creativas mezclando las áreas STEAM (ciencia, tecnología, ingeniería, artes y matemáticas). Esta se ha realizado en La Guajira, Vaupés, Boyacá, Bogotá y Nariño, entre otras regiones del país.

Con Mind Camp, el semillero de investigación Mentes Ingeniando y Diseñando (MIND), de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), ha recorrido desde 2021 el territorio colombiano para fomentar el interés de los niños y jóvenes en la ciencia, la tecnología y la innovación.

Las misiones STEAM son un proyecto de extensión solidaria educativa cuyo objetivo principal es motivar a la población a aprender sobre diferentes temas vinculados a las áreas STEAM, con el fin que sueñen en grande y piensen en proyectos que ayuden a su comunidad.

Al respecto, Ivon Liseth Carreño Malaver, estudiante de Diseño Industrial, menciona que “los talleres incentivan la innovación, el seguimiento de instrucciones y la creatividad en los estudiantes, habilidades que requieren en su vida diaria para solucionar problemas prácticos”.

El Mind Camp La Guajira, realizado en convenio con la Fundación Jerónimo Emiliani en el Internado Indígena de San Antonio (corregimiento de Aremasain, Manaure), les llevó a 600 estudiantes los principios básicos tanto de un rover y su papel en la Misión Artemis como de la espectroscopia, la astronomía de posición y los cráteres de impacto en la Luna, con el fin de que desarrollen habilidades científicas, y en un futuro no muy lejano lleguen a ser científicos, físicos o diseñadores.

En estos talleres también participaron 100 estudiantes de colegios públicos de las rancherías, en las zonas de Palomino y El Pájaro.

El Mind Camp Mitú se llevó a cabo con 300 estudiantes del colegio Enosimar de la población, y con indígenas de la comunidad Mitusueño, donde se realizó un intercambio de saberes culturales.

Los talleres y actividades desarrolladas se enfocaron en la robótica y la programación, buscando acercar a los estudiantes al desarrollo de juguetes o herramientas que funcionen a través de la programación de componentes de Arduino (compañía de desarrollo de software y hardware libres).

Así mismo, las actividades de diseño e ingeniería fomentaron en los estudiantes iniciativas para idear soluciones viables a retos que se presentan en su comunidad.

“Realizar estas actividades con la comunidad le ha permitido al equipo tener otra percepción del país y de la situación en la que viven estas poblaciones”, agrega la estudiante.

Alcanzando el sueño


El Grupo MIND fue invitado por la NASA el 24 de enero de 2023 a visitar y recorrer dos de sus bases espaciales más importantes.

La primera es el Marshall Space Flight Center (Huntsville, Alabama) donde se encuentra el Museo Aeroespacial de la NASA y las diferentes réplicas de las aeronaves que se han lanzado al espacio como el Apolo.

También visitarán el Kennedy Space Center (Cabo Cañaveral, Florida), donde se hacen simulaciones de vuelos y lanzamientos y se adelantan desarrollos acerca de la gravedad cero.

Esta invitación es fruto de la dedicación y el esfuerzo por promover entre la generación más joven el interés, el conocimiento y la pasión por el mundo de la exploración espacial.

El objetivo de la NASA es seguir promoviendo e involucrando a las instituciones académicas internacionales en los campos STEM y la exploración espacial.

Al respecto, los integrantes del grupo mencionan que “la invitación es un reconocimiento a nuestra perseverancia y esfuerzos, pues ha sido un trabajo de dos años continuos sin descanso representando al país en la competencia de la NASA y hemos obtenido 3 premios”.

“Es un sueño hecho realidad, pues tendremos la oportunidad de relacionarnos con los mejores científicos e ingenieros del mundo, recorrer el Centro Espacial y de Cohetes de los Estados Unidos y participar en actividades de divulgación de las misiones STEAM realizadas en Colombia”.

El Grupo MIND también ha trabajado en productos de realidad aumentada con el vehículo de tracción lunar y ha desarrollado zonas interactivas tipo videojuego.

En este momento el grupo MIND cuenta con el 20 % del dinero necesario para que todos sus integrantes puedan viajar, y por lo tanto están buscando patrocinadores y personas que quieran apoyarlos en el viaje a la NASA. Mayor información aquí: https://www.mindunal.com/





martes, 30 de agosto de 2022

Herramienta evitaría desastres químicos en la industria

 Con dicha herramienta predictiva se pueden identificar y delimitar zonas de operación seguras en los reactores químicos de las industrias, en las cuales existen procesos que liberan espontáneamente grandes cantidades de energía difíciles de controlar, y que provocan aumentos tan drásticos de la temperatura, que incluso pueden poner en riesgo la vida del personal.

En gran parte de las industrias del mundo –petroquímicas, farmacéuticas, de fertilizantes, alimentos, tratamiento de aguas, entre otras– existen reactores químicos, que son la unidad de operación donde se transforman materias primas o reactivos en productos o subproductos. Como su rendimiento depende de la calidad de lo producido, se consideran como el corazón de una planta química.

La metodología, propuesta por el doctor en Ingeniería Química Juan Carlos Ojeda Toro, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, se puede aplicar a sistemas de toda naturaleza que presenten problemas de estabilidad o que sean muy variantes en el tiempo, y en cualquier proceso que involucre reacciones exotérmicas.

Una explosión exotérmica ocurre cuando una reacción química de esta naturaleza está fuera de control y el sistema de enfriamiento del reactor no es capaz de controlarla, especialmente porque no se puede contener la cantidad de material reactivo usado en los procesos industriales.

Un ejemplo más o menos reciente de este fenómeno sucedió el 4 de agosto de 2020 en Beirut, capital del Líbano, cuando una explosión por acumulación de nitrato de amonio (sustancia usada en la manufactura de fertilizantes y explosivos) dejó más de 200 muertos y 6.500 heridos.

Dicho accidente se presentó porque una enorme cantidad de nitrato de amonio  almacenada en un depósito del puerto entró en contacto con un iniciador de fuego, propiciando las condiciones suficientes para que se desencadenaran reacciones de descomposición del nitrato amonio (altamente exotérmicas), las cuales liberaron gases que después provocaron sucesivas detonaciones en serie y una gran explosión que arrasó con sus alrededores.

Herramienta para la prevención

“Con la metodología, estudiamos y caracterizamos el comportamiento de algunos sistemas reactivos exotérmicos que han sido los iniciadores de grandes accidentes industriales en diferentes condiciones de operación”, señala el investigador Ojeda.

Así, revisó el caso de Bhopal (India, 1984), en el un exceso de la elevación de la temperatura provocó el derramamiento de un gas altamente tóxico sobre la ciudad, que terminó con la vida de unas 30.000 personas. También el desastre de Kursk (Rusia, 2000), donde la energía liberada por una reacción espontánea provocó la detonación de uno de los torpedos de un submarino nuclear, su hundimiento y la muerte de los 118 marinos a bordo.

El investigador señala que “para aplicar la herramienta que propongo, la industria debe contar con un modelo cinético verificado experimentalmente (usado para predecir el rendimiento de productos); además se deben tener en cuenta las características del reactor y las condiciones normales de operación.

“Después se obtendrán diagramas que mostrarán las regiones que se pueden controlar térmicamente según las condiciones de los sistemas, y las regiones que se deben evitar por todos los medios posibles para que no se presenten comportamientos atípicos y no ocurran cambios de fases indeseados, como por ejemplo pasar de una mezcla líquida a una gaseosa”, amplía.

Según el investigador, es más importante tener claridad sobre las propiedades fisicoquímicas de las sustancias que se manipulan en una industria –porque muchas reacciones de este tipo se forman por accidente– y no en el proceso de generación de un producto. Por ejemplo, se debe evitar almacenar grandes cantidades de una sustancia reactiva en un mismo depósito.

El doctor Ojeda concluye que la investigación es una forma de llamado a tomar conciencia, ya que a través de la evaluación de riesgos se puede garantizar una adecuada operación de los sistemas, mediante la cual se protejan no solo la integridad del producto, los equipos y la infraestructura, sino ante todo de las vidas de los operarios y de comunidades aledañas a la planta.






viernes, 26 de agosto de 2022

Sistema de tratamiento elimina antibióticos en aguas residuales

 En Medellín, un modelo pensado para las plantas de tratamiento de aguas residuales y probado a escala piloto con agua residual hospitalaria disminuyó en un 90 % la toxicidad provocada por meropenem, el antibiótico más usado en las unidades de cuidados intensivos de Colombia.

La propuesta de Edison Alexander Agudelo, doctor en Ingeniería - Recursos Hidráulicos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, es de bajo costo y capaz de tratar y degradar este tipo de compuestos mediante tecnologías de oxidación avanzada, para convertir esas partículas complejas en unas más fáciles de procesar.

Para ello combina dos sistemas: el de vermifiltración –en el que se usan lombrices para mejorar su desempeño a la hora de filtrar el agua– y la oxidación avanzada, basada en ozono y carbón activado. Así se producen radicales hidroxilo, oxidantes capaces de degradar antibióticos como el meropenem, utilizado para tratar la meningitis y la neumonía.

En los últimos años se han identificado en las aguas residuales varios compuestos que, por sus características químicas, no se pueden degradar parcial ni completamente a través de los procesos biológicos convencionales como las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR).

Dichos compuestos se llaman “contaminantes emergentes”, y en este grupo se identifican, entre otros, los antibióticos, los disruptores endocrinos (alteran el sistema hormonal del organismo), algunos productos para el cuidado personal y los pesticidas. Se trata de sustancias naturales o sintéticas de uso masivo en humanos y animales, como medicamentos y coadyuvantes en la nutrición animal.

En el caso de los antibióticos, existen numerosos trabajos que han estudiado su efecto en el ambiente y en la aparición de cepas bacterianas más resistentes a los tratamientos médicos, lo que convierte la contaminación de aguas residuales por este tipo de fármacos en un asunto de salud pública. Por ejemplo en 2019, después de analizar muestras tomadas en 711 sitios de 72 países en los cinco continentes, un grupo de investigadores de la Universidad de York (Reino Unido) detectó rastros de estas sustancias en 462 lugares.

El doctor Agudelo señala que, “ante este panorama, las políticas públicas se deben encaminar a contener, corregir, mitigar y controlar la contaminación de las fuentes hídricas. De hecho, el Banco Interamericano de Desarrollo advirtió en 2018 sobre la necesidad que tiene América Latina de proteger todas las fuentes de agua, tanto superficiales como subterráneas, puesto que muchas de estas son el abastecimiento de agua potable para la población”.

El asunto es que, descubierta la problemática, los científicos también se dieron cuenta de que eliminar estos y otros fármacos de las aguas en las PTAR no es una tarea sencilla.

El profesor Santiago Cardona, de la Facultad de Minas de la UNAL Sede Medellín, indica que “los antibióticos son moléculas muy complejas y grandes; además, las plantas convencionales están diseñadas para remover moléculas de menor complejidad química”.

Para optimizar la eficacia de las PTAR, el ingeniero Agudelo desarrolló un modelo cinético para simular matemáticamente cómo se degradaría el meropenem con el sistema de ozonización catalítica propuesto.

El modelo se validó en un sistema a escala piloto con agua residual hospitalaria sintética –de características similares a las de un agua residual– de un hospital de alto nivel de complejidad de Medellín. Se obtuvo la eliminación total del antibiótico y una reducción del 90 % de la demanda química de oxígeno (DQO) inicial en el sistema, un indicador que se utiliza para medir el grado de contaminación en el agua.

Así mismo, la toxicidad aguda del agua disminuyó el 100 % hasta hacerse inocua para los microorganismos prueba, que fueron E. coli y Staphylococcus aureus, bacterias que producen infecciones gastrointestinales y meningitis.

De igual manera, son microorganismos que en algunas cepas han presentado resistencia a los antibióticos con los que se trataban, un aspecto que también forma parte de la problemática presencia de antibióticos en aguas residuales, debido a que sus residuos se han encontrado típicamente cerca de las PTAR, un escenario idóneo para que ambos elementos convivan y se adapten.

Por eso, sistemas como el diseñado por el ingeniero Agudelo para facilitar la remoción de estos contaminantes de las aguas residuales se pueden convertir en una herramienta fundamental para las autoridades sanitarias locales y departamentales en el desafío que representa la resistencia microbiana.




martes, 23 de agosto de 2022

Los huertos familiares son “bancos de germoplasma vivientes” que sustentan los medios de subsistencia en Asia Central

 Asia Central es el punto de origen de una gran diversidad de árboles frutales y de nueces; incluyendo muchas variedades locales y silvestres que no han sido documentadas científicamente. Un nuevo estudio ha analizado el papel actual de los huertos familiares en la conservación de esta agrobiodiversidad, que ha proporcionado una red de seguridad alimentaria en tiempos de inseguridad alimentaria.

La manzana, el albaricoque, la nuez, la pera y la ciruela, algunas de las frutas y nueces de clima templado más consumidas a nivel mundial, tienen su origen en los bosques de Asia Central. Debido a su valor para el consumo doméstico y la venta, también se cultivan en los huertos familiares que los habitantes rurales plantan y cuidan cerca de sus hogares.

La investigación sobre los huertos familiares ha demostrado el papel fundamental que estos desempeñan en los medios de vida y el sustento de los habitantes rurales de todo el mundo, pero se ha prestado poca atención académica a los huertos familiares en Asia Central, particularmente en la literatura en inglés. 

En un nuevo artículo, " Huertos domésticos de Asia Central: reservorios de diversidad de especies de árboles frutales y de nueces " publicado en PLOS ONE , los investigadores abordan esta brecha y muestran la rica diversidad , tanto dentro como entre especies, de árboles frutales y de nueces que Central Los jardineros domésticos asiáticos mantienen. Basándose en entrevistas con administradores de jardines domésticos , los autores también muestran los vínculos entre los árboles de estos jardines y sus parientes silvestres en los bosques cercanos.  

La diversidad vegetal fluye entre bosques y jardines

Los investigadores encontraron que los huertos familiares se establecieron en promedio 40 a 50 años antes de la recopilación de datos, es decir, durante el gobierno de la Unión Soviética, con algunos huertos familiares más antiguos de más de 70 años encontrados en Uzbekistán y Kirguistán, y algunos muy jóvenes. los que se encuentran en Kirguistán. En Tayikistán,

“Estos árboles han sido vitales para que las personas sobrevivieran en tiempos de conflicto, y estos huertos familiares con árboles y vegetales juegan un papel importante para apoyar a las familias, proporcionando gran parte de los alimentos para el hogar, además de los ingresos”.

explica Barbara Vinceti , ecologista forestal y autora principal del estudio.  

Marlène Elias , científica sénior de la Alianza de Bioversity International y el CIAT, dice que el papel de los huertos familiares en el mantenimiento y la protección de una rica diversidad de especies de árboles los convierte en “bancos de germoplasma vivientes”. 

“Observamos los huertos familiares situados cerca de los bosques y examinamos cómo se mueve el material genético entre los bosques y los huertos familiares ”, dijo Elias, y agregó que este flujo entre los dos es fundamental para mantener la diversidad de árboles y variedades de árboles tanto en los huertos familiares como en los bosques.

"En Kirguistán, Uzbekistán y Tayikistán, examinamos este flujo dinámico de material de plantación y sus fuentes, entendiendo las perspectivas futuras de los huertos familiares y analizando las diferencias entre los tres países".

dijo Vinceti, y agregó que los huertos familiares muestran una cartera similar de las especies de árboles más abundantes (manzano, albaricoque, nogal, peral y ciruelo) en todos los contextos nacionales. 

La diversidad local está en riesgo

Sin embargo, a pesar de esta rica diversidad, Vinceti advierte que las variedades extranjeras se han vuelto más comunes en los huertos familiares porque son cada vez más lucrativas. Las variedades de manzanas y peras en particular están cada vez más amenazadas por la afluencia de variedades comerciales extranjeras . 

“Vimos una erosión significativa de las variedades locales de árboles de especies clave a medida que llegan más variedades del exterior”, dijo Vinceti, y agregó que las especies exóticas comerciales provenientes de EE. UU., Rusia y Europa estaban comenzando a reemplazar la diversidad local en los huertos familiares. 

“La gente ha estado manejando estos huertos familiares durante décadas porque sirven para varios propósitos”, dijo Vinceti.

“Ahora que están surgiendo variedades externas con cierto valor de mercado, las variedades tradicionales están en riesgo, y una vez que se pierde esa diversidad, se pierde para siempre”.  

La pérdida de biodiversidad tiene graves repercusiones. Elias señala que las variedades adaptadas localmente incluyen información genética valiosa que podría ayudar a enfrentar desafíos como el cambio climático o las infestaciones de plagas. 

Son necesarios esfuerzos integrados de conservación 

Los investigadores sugirieron que dado el interés que encontraron en las generaciones más jóvenes para mantener los huertos familiares e incluso expandir el cultivo de árboles frutales y de nueces, los esfuerzos para conservar la diversidad de especies de árboles y las variedades locales deberían estar bien integrados en los programas nacionales de investigación y extensión, para permitir que estos complejos sistemas sigan prosperando a pesar de las crecientes presiones. 






lunes, 22 de agosto de 2022

UNAL participó en primera misión análoga para aprender a vivir en otros planetas

La tripulación Legio 1, conformada en su mayoría por estudiantes del Grupo de Investigación y Desarrollo Aeroespacial (GIDA) de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), fue la primera en ocupar el Hábitat Análogo de Exploración Espacial Simulada en Colombia (HADEES-C), que busca probar el comportamiento humano durante aislamientos con recursos limitados en misiones en la Luna o Marte.

El ejercicio, que comprende periodos de 15 días, se esta realizando en el municipio de Chía (Cundinamarca). HADEES-C es la primera estación construida para este fin en el país y la segunda en Latinoamérica, con la cual se busca brindar acceso a más estudiantes y profesionales del continente a este tipo de experiencias.

La tripulación Legio 1 es comandada por el ingeniero Camilo Zorro y está conformada por los estudiantes Ivanna Medina, de Ingeniería Mecatrónica; Luis Torres, de Física; Pablo Muñoz, de Medicina; y María Paz Rodríguez, de Comunicación Social.

El ingeniero mecánico Óscar Iván Ojeda, director de la Fundación Cydonia, comenta que “el 29 de agosto la NASA planea lanzar su próximo cohete lunar, el Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS), el cual llevará una cápsula con capacidad de tripulación, sin pasajeros; este proyecto muestra la importancia de lo que estamos haciendo, lo cual permite generar conocimiento científico y que Colombia se integre a estos planes internacionales”.

La Fundación Cydonia se creó para promover el desarrollo espacial en el país y acercar a la gente a este tipo de investigaciones a través del desarrollo de hábitats análogos como el creado en Chía, con el apoyo de la Institución Casa Tibaná ubicada allí. Este es el resultado del trabajo de profesionales de diversas áreas del conocimiento, teniendo como eje las investigaciones del GIDA de la UNAL.

Ambientes extremos

Durante dos semanas, grupos de hasta 6 tripulantes se confinan en una estación de 178 m2, conformada por 5 regiones habitables con dormitorios, cocina, un invernadero con baño, un domo principal con laboratorio de ingeniería y geobiología, y zonas de trabajo y ejercicio.

“Los habitantes tienen restricción de recursos básicos como agua y electricidad, además de una dieta limitada compuesta de comida seca y deshidratada. Pueden salir de la estructura con unos trajes llamados Cóndor, diseñados por la UNAL, cuya versión actual es la 1.5, similares a los de astronautas”, explica el ingeniero Ojeda.

Agrega que “la importancia de este tipo de hábitats es que son de bajo costo, lo que permite que más personas puedan acceder a estos proyectos, y a su vez es un concepto open-source, lo que significa que cualquier persona en el mundo puede replicarlos y ejecutar misiones análogas en diferentes países”.


Dentro de las líneas de investigación del GIDA están: cultivos espaciales; procesos comportamentales y fisiológicos del ser humano; robótica, para aprender la forma de mejorar las exploraciones fuera de la Tierra; conducción de operaciones en otros planetas, como por  ejemplo toma de decisiones y logística; y astrobiología y ciencias planetarias, que incluye el estudio de vida en el espacio, con muestras y análisis de datos como el suelo y el aire.

“Se escogió a Chía debido a su cercanía con Bogotá, lo cual permite ejecutar una operación fácil con un mantenimiento rápido para cualquier tipo de inconveniente que surja; fases posteriores del desarrollo buscan llevar el hábitat a lugares de Colombia con un gran potencial análogo en temas como geología y biología”, indica.

Este tipo de proyectos busca demostrar que en Colombia se pueden llevar a cabo experimentos de exploración espacial, teniendo lugares con condiciones ideales como el Nevado del Cocuy, el Parque de los Nevados, las minas de sal de Cundinamarca y el desierto de la Tatacoa, entre otros.

El experto enfatiza en que el cultivo de plantas y alimentos en el espacio es un campo que se podría revolucionar, ya que en Colombia se tiene una gran biodiversidad que puede ser explorada para fortalecer el futuro de los cultivos en el espacio; además, también potenciaría la agricultura en la tierra, entendiendo mejor el funcionamiento y desarrollo de estos seres vivos en determinadas condiciones, y potenciando la soberanía alimenticia y la nutrición de comunidades vulnerables.

“Ha habido proyectos como en la Agencia Espacial Europea, donde se cultivaron tomates, estos se regaban con orina simulada y filtrada, y eran tratados en un simulador de suelo lunar, lo cual ayudó a buscar las plantas que entregaran la mayor cantidad nutrientes y que demandarán la menor cantidad de recursos posible para operar en el espacio”, concluye el investigador.









viernes, 19 de agosto de 2022

Cómo la investigación está ayudando a transformar los entornos alimentarios en Kenia

 Nuestro equipo de investigación en Kenia ha explorado enfoques en los últimos años que incluyen: Comprender los patrones dietéticos de las personas (lo que comen y con qué frecuencia), reconocer los factores socioeconómicos que determinan sus elecciones de alimentos, promover el uso de la flora y la fauna localmente disponibles como fuente. de la nutrición y aprovechar la conexión natural entre la comida y la cultura para mejorar la nutrición en diversas poblaciones de África. Esta serie de blogs recopila historias nutridas por la experiencia y los conocimientos de diferentes partes interesadas en Kenia.

Todas estas historias están entrelazadas y conectadas a través de la herramienta Agrobiodiversity Diet Diagnosis Interventions Toolkit ( ADD-IT ), una aplicación desarrollada para mejorar la nutrición en la región africana (por The Alliance of Bioversity International y CIAT, en asociación con la Universidad de Agricultura de Tokio (TUA), y con el apoyo del Ministerio de Agricultura, Silvicultura y Pesca de Japón). Las partes interesadas incluyen grupos de agricultores, voluntarios de salud comunitaria y personas de la comunidad en general, estudiantes de la TUA y la Agencia de Cooperación Internacional de Japón (JICA), los Ministerios de Salud y Agricultura de los condados y otras agencias de desarrollo como Biovision África, Evaluación de Tecnología Agrícola de la Región Occidental (WeRate) e Iniciativas de Desarrollo y Agricultura Orgánica Sostenible (SOFDI).


La primera historia, Desafiando las barreras para capturar datos precisos sobre la ingesta de alimentos en las poblaciones de Kenia, nos habla de las apuestas creativas que los científicos han realizado para registrar en detalle tanto el tipo como las cantidades aproximadas de los principales alimentos, refrigerios y bebidas que se consumen a diario, semanalmente y mensualmente por miembros de las comunidades de los condados de Vihiga y Kitui, yendo más allá de los métodos convencionales que existen para capturar los patrones dietéticos de las personas.

La segunda historia, Aprovechar la conexión entre la comida y la cultura para promover formas de alimentación más saludables en Kenia, explica qué son las formas de alimentación tradicionales y cómo documentarlas a través de los jóvenes de la comunidad permite recuperar las formas tradicionales de comer, que a menudo son saludables, pero han sido perdido en medio de la modernización.

La tercera y última historia es innovadora y emocionante. La recopilación de recetas como poderosas herramientas de educación nutricional en Kenia nos muestra cómo las recetas pueden usarse como intervenciones para abordar la desnutrición. Como nos explica este post, una comunidad puede tener alimentos ricos en ciertos nutrientes pero puede terminar no beneficiándose de ellos por falta de conocimiento sobre cómo prepararlos. Es por eso que nuestros científicos los han estado recolectando, preparándolos con la comunidad y analizándolos en el laboratorio para mostrar a las personas cómo prepararlos de manera que retengan los nutrientes.

Todas estas historias han estado marcadas por el desarrollo de capacidades de las diferentes partes interesadas involucradas y la búsqueda de aprovechar la biodiversidad para mejorar la nutrición y los medios de vida. Cada uno de ellos está fortaleciendo ADD-IT como una herramienta que no solo captura información precisa y mejora día a día con la retroalimentación de sus usuarios, sino que también la herramienta en sí retroalimenta al  usuario para mejorar las elecciones de alimentos y el comportamiento de consumo de acuerdo con la alimentación local .