Pez “limpiafondos”, buen bioindicador de contaminación por cadmio

 La exposición al cadmio, un metal pesado presente de forma natural en los suelos, puede ocasionar problemas ambientales y de salud. Un estudio evidenció el potencial del pez pleco (Hypostomus plecostomus), o “limpiafondos”, como indicador de toxicidad para dicho elemento químico en ríos y quebradas, entre otros ecosistemas acuáticos.

Aunque el cadmio se encuentra de forma natural en los suelos y puede llegar a los ríos a través de la descomposición de las rocas, por ejemplo, la industria lo utiliza en la fabricación de pigmentos, el galvanizado de metales, las pinturas, las artes gráficas y el papel, o las baterías de níquel-cadmio o de plásticos (PVC); también es un subproducto resultante de la fundición de plomo y zinc en la minería.

Pese a las regulaciones existentes, el cadmio puede llegar a los afluentes por medio de las aguas residuales –provenientes de hogares e industrias– y de las aguas superficiales –ríos, lagunas o quebradas– tras el vertido de residuos fertilizantes contaminados, situación que expone a los seres vivos a su toxicidad.

Cuando llega al organismo de los seres vivos provoca efectos adversos como alteraciones en el metabolismo y la motricidad. En las personas incrementa dolores crónicos, desmineralización de los huesos o ansiedad, y además es considerado como cancerígeno.

Ante este escenario, evaluar los efectos ambientales del cadmio en los ecosistemas se ha convertido en una prioridad para diseñar estrategias de monitoreo y plantear medidas de mitigación de dichos contaminantes que pueden afectar la biodiversidad de las especies. Para ello, Hypostomus plecostomus ha sido primordial.

El profesor Mario Monroy López, del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), analizó 30 ejemplares adultos de peces “limpiafondos”, evaluando las afectaciones que presentaron al ser expuestos en condiciones de laboratorio a concentraciones de 1, 5, 10, 50 y 100 microgramos de cadmio por litro, comparándolos con peces en aguas sin exposición al metal.

Peces indicadores

Los peces del experimento fueron aclimatados de manera individual en peceras con tubos de PVC que simulan los refugios que ellos tienen en su hábitat natural; se mantuvieron a temperatura constante de 24 °C.

Las respuestas al contaminante se determinaron a través de biomarcadores, que son cualquier variación bioquímica, celular, fisiológica o de comportamiento, que puede ser medida en un ser vivo. Este provee una respuesta a un agente tóxico.

Para este caso se evaluaron concentraciones de cadmio en branquias, las tasas de consumo de oxígeno y de ingesta, y la concentración de metalotioneínas (familia de proteínas) en hígado, que al unirse a metales pesados pueden cambiarles sus propiedades para que el cuerpo los deseche. También se consideró la actividad de colinesterasa en el cerebro, enzima que ayuda a  que el sistema nervioso funcione de manera eficiente y que reacciona antes la presencia de sustancias tóxicas.

Dentro de los biomarcadores que determinaron la afectación de los peces, la colinesterasa, la metalotioneína y las tasas de consumo de oxígeno, fueron las que arrojaron respuestas más relevantes.

“Cuando se graficaron las concentraciones de las metalotioneínas, se esperaba que en la medida en que se iba aumentando las dosis del metal, la curva fuera en ascenso, pero no ocurrió así”, explica el docente.

En las concentraciones de cadmio que iban de 0 a 10 microgramos por litro, la curva fue en ascenso, pero en concentraciones intermedias la colinesterasa descendió, y luego, en concentraciones altas de 100, la curva se comportó como en un inicio.

“Algo similar sucedió con la colinesterasa, la cual fue alta a 0 y a 100 microgramos por litro de cadmio, pero su actividad estuvo completamente inhibida a exposiciones intermedias (5, 10 y 50 microgramos por litro de cadmio)”, agrega.

De esta manera se encontró que el pez “limpiafondos” tiene un mecanismo para afrontar la intoxicación por cadmio, posiblemente dirigiendo el contaminante al riñón para su posterior excreción.

Mediciones

Para estimar las variaciones en la tasa de consumo de oxígeno, este fue medido en cada pez por medio de un oxímetro durante 20 minutos, en un intervalo de 3 segundos. De esta manera se graficó la tasa de consumo por individuo en las diferentes concentraciones de exposición de cadmio.

“Se determinó que a 100 microgramos por litro, la mayor exposición de cadmio, los peces consumieron más oxígeno debido al aumento de su metabolismo, es decir, hubo mayor gasto energético”.

Los resultados de este estudio, en el que también participaron investigadores la Universidad de Florida, la Universidad Jorge Tadeo Lozano y la Pontificia Universidad Javeriana, demuestran que los biomarcadores utilizados son herramientas cuantificables para monitorear el cadmio.

Biocarbón de residuos de palma mejora calidad de los suelos

 El biochar, un material de apariencia negra y compacta –por lo que también es conocido como biocarbón–, aumenta la permeabilidad de los suelos para cultivo, mejora el pH o acidez y aporta nutrientes esenciales como nitrógeno, fósforo y potasio en la producción de hojas, raíces, tallos semillas y frutos. Su eficacia se puso a prueba en invernaderos de rábano, pero un modelo matemático permitiría su aplicación en cualquier tipo de terreno y cultivo.

Nevis Alejandra Ruiz Márquez, magíster en Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, señala que “aumentar la permeabilidad de un suelo es muy importante, en especial de aquellos que son arenosos, y por lo tanto menos fértiles”.

“El pH del suelo se modifica con el uso, y con el biochar se puede neutralizar y recuperar. Además este le aporta nutrientes a la tierra, que son fundamentales para el crecimiento de la planta”.

El biochar se obtiene a partir de la combustión de biomasa (materia orgánica como madera, hojas, estiércol, etc.). En este caso se usó cuesco de palma, un residuo similar a la cascarilla de un fruto seco, muy común en el Urabá antioqueño por sus inmensas plantaciones de esta especie.

Según la empresa Bioplanta SA, allí se triplica la media nacional de producción de palma, con un promedio de 14 toneladas por hectárea anual y 40 toneladas de fruto por hectárea anual.

Para obtener biochar a partir del cuesco, este se somete a pirólisis, un proceso que consiste en aumentar la temperatura del material orgánico en ausencia de oxígeno.

“Aunque la combustión se hace para obtener energía, después de esta queda un residuo sólido que es el biochar. Para entonces era importante buscarle una aplicación, por lo que fusionamos el biocarbón, los suelos y el modelamiento matemático”, afirma la magíster.

La investigadora Ruiz encontró que no existían modelos matemáticos completos que se aplicaran al suelo, por lo que decidió crearlos. Para ello tuvo que hacer el proceso de pirólisis a diferentes temperaturas y tiempos, luego aplicar el biochar a los suelos (como se hace con un fertilizante: esparcido y mezclado con la primera capa de la tierra), realizar mediciones, pruebas de liberación de nutrientes y determinar el efecto de esa aplicación.

En el modelo matemático se incluyeron distintos fenómenos del suelo: porosidad, efecto en la raíz, reacciones químicas, transporte y liberación de nutrientes, entre otros.

“¿Esto que nos permite? Que la persona seleccione la porosidad según el suelo y la apetencia de la planta dependiendo del cultivo, por ejemplo. Así el modelo puede trasladarse a cualquier terreno o sembrado, no solo a cultivos de rábano que fueron los que evaluamos”, añade la magíster.

Aplicación promisoria

Uno de los resultados es que los suelos de las plantaciones de rábanos en invernadero tratados con biochar aumentaron su permeabilidad de un 24 a 29 %, la capacidad del suelo para  intercambiar nutrientes aumentó un 4 % y sustancias como el nitrógeno, el fósforo y el magnesio aumentaron un poco más de 2 %.

“La aplicación es promisoria. Es simplemente hacerle una caracterización al suelo a tratar, medir su pH y sus nutrientes, para que luego el modelo matemático indique cómo se comportarán los nutrientes, o si la retención de agua aumentará con la aplicación del biochar”, destaca la investigadora.

De forma aún incipiente, se plantea que el modelo matemático desarrollado no solo serviría para evaluar el biochar en un suelo para cultivos, sino que se podría extrapolar para analizar un suelo en el que se desea construir.

“Podría servirles a los ingenieros civiles para la construcción de edificios, para determinar la retención de humedad que tendría un suelo con biochar. Habría que hacer un cambio en las variables del modelo, pero el panorama de aplicación es bastante amplio”, concluye la magíster.

Hacia el tránsito seguro a las energías renovables en San Andrés

 El Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina no es ajeno a la imperiosa necesidad que tienen Colombia y el mundo de hacer un tránsito sostenible hacia las energías renovables. La Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Caribe y Eedas SA, la empresa de energía del departamento, firmaron una alianza para formar a un grupo de magísteres cuyas investigaciones aporten a este trascendental desafío.

Dicha articulación surge gracias al proyecto de implementación de energías renovables por parte de la Empresa de Energía del Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina (Eedas), cuyo objetivo es incentivar la generación de nuevo conocimiento como sustento para posteriores aplicaciones.

El profesor John Hernando Henry Díaz, del Programa Especial de Admisión y Movilidad Académica (Peama) de la Sede Caribe, señala que “ante esta coyuntura, la UNAL becó a siete estudiantes de la Maestría en Ingeniería Eléctrica, a fin de capacitarlos y que sus trabajos de investigación se enfoquen en las nuevas fuentes de generación de energía eléctrica”.

“El proyecto nace de la necesidad de dar ese paso al cambio del combustible fósil por fuentes no convencionales, de manera que generemos menos emisiones de gases”.

Datos de 2022 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (Minambiente) muestran que el único departamento insular del país es el que menos emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) genera, con un 0,46 %, hecho que sin duda representa una oportunidad para la competitividad de la región, sobre todo con respecto a la implementación de proyectos de energías renovables como la eólica, la geotérmica, la solar y la marina.

En efecto, entidades como Eedas, la Corporación para el Desarrollo Sostenible del Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina (Coralina), la Gobernación del Departamento, Minambiente y la UNAL, han articulado esfuerzos y trazado rutas de trabajo hacia la carbono-neutralidad, es decir, lograr que las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) sean equivalentes a cero y fortalecer la resiliencia climática de la Reserva de Biósfera Seaflower, integrando a la comunidad de las islas durante todo el proceso.

El profesor Henry agrega que “con esta alianza también se busca aunar esfuerzos para implementar de manera integral tecnologías, como los sistemas fotovoltaicos, cuyos pilotos ya han iniciado en los sectores de Schooner Bight en la isla de San Andrés”.

“Nosotros tomamos la información generada por Eedas y así tenemos insumos para nuestros trabajos de investigación, de manera que surjan iniciativas que sirvan como puente para futuros proyectos”, señala el docente, quien es uno de los estudiantes de maestría becados.

Trabajo integral

El propósito de la alianza entre Eedas y la UNAL –liderada por la profesora Adriana Santos, directora de la Sede Caribe– es atraer e integrar todo tipo de profesionales en las islas, mediante la implementación de talleres que no solo consistan en el ensamblaje técnico de la instalación y el mantenimiento de las energías renovables.

“También buscamos ahondar en las implicaciones sociales, por eso hemos convocado no solo a profesionales de las ciencias sociales, sino también a administradores, economistas y contadores”.

El profesor Henry señala que “es probable que las acciones implementadas en estos proyectos impacten de manera positiva o negativa a la comunidad, por eso es importante analizar a todos los posibles actores que puedan entrar es un proceso de inserción en las nuevas tecnologías”.

Precisamente, el acercamiento más reciente a la comunidad se dio a finales de enero, durante el taller, “Implicaciones sociales de procesos de transformación tecnológica en zonas insulares San Andrés”, realizado en la Sede Caribe.

El objetivo de este espacio académico, que duró cuatro días, fue conocer, identificar y evaluar el impacto social que aportan las acciones de transformación tecnológica ante la implementación de energías renovables en zonas como el Archipiélago.

La profesora Ana Isabel Márquez anota que “los 15 participantes manifestaron su deseo de unirse a esta iniciativa de la Sede Caribe. Se trató de un espacio de reflexión en torno al tema de la transición energética, dada la necesidad de cambiar de manera urgente el modelo energético actual por el contexto de la crisis climática que a nosotros como isleños nos afecta directamente, en la medida en que somos zonas muy vulnerables a estos impactos”.

El profesor Henry sostiene que “aunque las energías alternativas surgen para mitigar el daño ambiental, el objetivo es no crear otro, posiblemente social y mayor”.

En ese sentido, “cada proyecto de investigación de maestría se integrará en un trabajo articulado con Eedas, con el fin de que sirva como de fuente de información. La idea es que el material documental sirva para futuros profesionales, que no se aborde desde una sola perspectiva; hay que integrar a la población y que sepan cuáles son los beneficios tanto económicos como medioambientales, poder escalar estas iniciativas”, concluye.

Pez loro, amenazado pero crucial para conservar arrecifes de San Andrés

 De los 26.125 peces censados entre 2013 y 2019 en la Isla, el 19 % son herbívoros, y de estos el 79,6 % son peces loro (familia Scaridae), valiosos por su capacidad para producir arena blanca coralina. Estas cifras evidencian que aunque representan la mayoría entre las especies que se alimentan de plantas, su número disminuye en relación a otras especies, por lo que urgen medidas para su protección y conservación.

Los peces loro, fundamentales para la conservación de los arrecifes coralinos del Caribe, están amenazados por prácticas no sustentables como la sobrepesca, la pesca ilegal y la pérdida del hábitat.

Un estudio sobre la estructura y función de estos peces herbívoros en la isla de San Andrés realiza un análisis espacio-temporal de esta especie con datos obtenidos en un lapso de siete años, a fin de aportar argumentos sólidos para que las autoridades ambientales –como la Corporación para el Desarrollo Sostenible del Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina (Coralina)– tomen decisiones para su conservación y protección.

La médica veterinaria Diana Castaño Giraldo, estudiante de la Maestría en Ciencias-Biología - Línea Biología Marina de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Caribe, afirma que “el pez loro es importante para los ecosistemas marinos, entre otros factores, por su capacidad para producir arena blanca coralina, aporte vital en el desarrollo sostenible de los sistemas arrecifales.

“Según la especie (en San Andrés hay 13), un solo individuo puede producir hasta 350 libras de arena; así mismo, al fragmentar algunos corales producen su repoblamiento y ayudan a combatir la sobrepoblación de algas del fondo marino, que puede generar el nacimiento de nuevos corales”, explica la investigadora.

Datos del Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras José Benito Vives de Andréis (Invemar) corroboran que 5 de las especies están en el Libro rojo de peces marinos de Colombia, pues su número se ha visto drásticamente afectado por su sobreexplotación.

El trabajo de la médica veterinaria muestra que de 26.125 individuos, el 19 % son herbívoros, y de estos el 79,6 % son peces loro, lo cual evidencia que aunque representan la mayoría entre las especies que se alimentan de plantas, su número disminuye en relación con otras especies.

“El análisis espacio-temporal nos da una idea clara sobre el estado de la población de estos peces en la Isla; con casi 10 años de muestreo tenemos datos robustos que nos permiten hacer este análisis, que será muy útil para los decisores, las entidades ambientales del Archipiélago, para propender por su protección”, agrega.

Tipo de muestreo y objetivo

Para obtener los datos, la investigadora ha realizado censos visuales por medio de buceo autónomo y un conteo de todas las especies vistas, cuántos hay de cada una, y la talla de cada individuo.

Estudios como este permiten evaluar en el tiempo cómo viene cambiando la comunidad de peces loro, si ha aumentado, bajado o se ha mantenido; esto es muy útil ya que ellos son indicadores de resiliencia en los arrecifes de coral, pues se ha comprobado que su presencia los hace más saludables.

Trabajo social requerido

Así mismo, la estudiante precisa que “su valor cultural también ha sido un factor clave en la disminución de la especie, pues en el Caribe el consumo del pez loro es tradicional y ancestral, y la única manera en que podemos apoyarnos para crear conciencia es la educación ambiental. Es muy importante empezar en edades tempranas, como en los colegios. Hacemos énfasis en esto, y desde la UNAL trabajamos por que eso sea una realidad”.

Con una reducción estimada de más del 40 % en los últimos años, el pez loro se ve seriamente amenazado; sin embargo, la investigadora recalca que aún representan un gran porcentaje de la comunidad íctica de San Andrés.

“Queremos brindar herramientas y datos claros y confiables sobre el estado de salud y población de la especie, con el objetivo de aportar a estrategias de manejo y conservación dentro de la Reserva de la Biosfera Seaflower”, concluye.

¿Por qué ocurren los terremotos?

 Los terremotos se presentan de manera imprevista en los bordes de las placas tectónicas, en donde se concentra la mayoría de las fallas. Se estima que en el planeta existen 15 placas principales –entre ellas la Africana, Caribe y Euroasiática– y 43 secundarias, como la Amuria, la Birmania o la Anatolia. Ayer, el choque de las placas Arábiga, Africana y Anatolia produjo un terremoto de 7,8 grados en Turquía que dejó cientos de muertos y una enorme devastación.

En la sección ABC del Periódico UNAL, el profesor Germán Andrés Prieto Gómez, del Departamento de Geociencias de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), afirma que “las placas se mueven unas con respecto a las otras; cuando dos de ellas se encuentran o están en contacto generan una deformación, y es ahí donde se acumula la energía que produce un terremoto”. 

“La magnitud de un terremoto depende del tamaño de la falla, es decir, qué tan grande es el plano de los dos bloques o placas que la componen y que están en contacto a lo largo de este”.

“También se tiene en cuenta qué tanto se movió un bloque con respecto al otro: si se mueven poco, la magnitud es pequeña, si se mueven más, la magnitud es más grande”. 

Con respecto a la diferencia entre sismo, temblor y terremoto, el experto explica que “no hay ninguna diferencia, todos hacen referencia al desplazamiento de la superficie de la Tierra debido a un evento en su interior. Sin embargo, se suele hacer referencia a un terremoto cuando el sismo ha causado víctimas o daños severos en las edificaciones, y de temblor cuando este no provoca daños”.

“Si Bogotá afrontara un evento sísmico de tales magnitudes, este podría suceder cerca de los pie de monte de las cordilleras, como el Llanero, del valle del río Magdalena o en el valle del río Cauca.

¿Es posible predecir un terremoto? El experto indica que “los sismólogos no han llegado a comprender lo suficiente sobre cómo se da este fenómeno para poder hacer predicciones, todavía no existe una fórmula que lo permita”.

“En lo que sí se viene trabajando es en las alertas tempranas: cuando sucede el terremoto lo detectamos rápidamente y avisamos a las poblaciones cercanas que hay un movimiento fuerte para que se activen las estrategias de prevención o desalojo”. 

Por su parte, el profesor Gonzalo Duque Escobar, de la UNAL Sede Manizales, señala que “aunque los sismos y las erupciones volcánicas no se pueden predecir como los eclipses, sí se pueden pronosticar señalando espacialmente el tipo de eventos probables con su alcance”. 

Además, se debe considerar que el 35 % de los colombianos vive en zonas de amenaza sísmica alta y el 20 % en zonas con algún grado de amenaza volcánica.

Manejo tecnificado de residuos agropecuarios mantendría a flote la cuenca Campoalegre (Colombia!

 Sus aguas abastecen los acueductos de Santa Rosa de Cabal (Risaralda), Palestina y Chinchiná (Caldas), además son la materia prima para la generación de energía de la Central Hidroeléctrica de CaldasS (CHEC) y riegan pastos y cultivos. Para garantizar que el río siga aportando a estas actividades, urgen estrategias de tecnificación del campo para reducir uno de sus principales problemas: la sedimentación.

Aunque la erosión es un proceso natural que se presenta en las zonas de ladera, factores como la tala indiscriminada y la transformación del suelo –para actividades agrarias y pecuarias– aceleran la desprotección de los terrenos incrementando la producción y el transporte de sedimentos –arena, vegetación o arcilla– que terminan en el fondo de ríos, quebradas, lagos o lagunas, entre otros cuerpos de agua.

La cuenca Campoalegre no está exenta de esta situación, a pesar de que en su nacimiento (o parte alta) el páramo de Santa Rosa le permite tener un flujo estable de agua, pero cuyos ecosistemas son cada vez más vulnerables.

La ingeniera civil Angélica Betancourth Arias, magíster en Ingeniería - Recursos Hidráulicos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, afirma que “además de los sedimentos naturales, los desechos agrícolas de los cultivos –como la cascarilla de café, el endotallo de plátano o las papas defectuosas– y el estiércol bovino se arrojan al cauce sin un debido tratamiento o proceso de depuración, lo que provoca su aumento y acumulación a lo largo de la cuenca, situación que genera un desequilibrio entre la distribución y el aprovechamiento del agua”.

Por eso una de las recomendaciones de su investigación es tecnificar las actividades agropecuarias, una estrategia que reduciría en un 66 % la producción de sedimentos sobre el río.

“El aumento de sedimentos impacta en el abastecimiento de agua a las comunidades de las veredas San Juanito (y su Junta de Acción Comunal), Campoalegre, Guacas, La estrella y Guaymaral. Ante los retos que impone esta situación, lograr una buena administración del agua exige implementar estrategias de planificación de los recursos hídricos”.

“Esta cuenca produce 9.572.752 m³ por mes. La comunidad utiliza un 44 % del líquido, equivalente a 4.212.010 m³ por mes, pero debería utilizar apenas el 20 %, es decir, 1.914.550”, indica la magíster.

Inventario

La investigadora elaboró un análisis del volumen de agua disponible y la cantidad que se usa o se saca del río, que al sumarse con la sedimentación genera una desproporción, información que permite medir el riesgo de sostenibilidad en niveles alto, medio y bajo.

La cuenca nace a los 4.795 msnm, su parte más alta, pero hacia los 830 msnm, en la parte baja, tiene una inclinación que influye de manera considerable en el flujo del agua, en especial si se tiene en cuenta el incremento de la sedimentación.

El clima es de pocos vientos pero con afluencia de lluvias y humedad. Ocurren dos temporadas de lluvias en marzo y octubre, aunque en enero y julio las precipitaciones son más bajas.

Con respecto a sus suelos, la parte más alta es de páramo, escarpado y de alta pendiente, lo que, sumado a las fallas geológicas del terreno por su cercanía al Nevado del Ruiz, genera “depósitos piroclásticos”. Estos deforman el suelo hacia el interior del río produciendo unas socavaciones o huecos, lo que hace que el agua se acumule más en ciertas partes del río, por lo que la distribución de líquido no es igual aguas abajo.

La parte media y baja de la cuenca es menos inclinada, por lo que existen llanuras o valles abiertos, espacios utilizados para la ganadería y la agricultura, o convertidos en asentamientos de comunidades.

Con la información obtenida y apoyada en el software Tetis-Sed, se diseñó un modelo hidrosedimentológico que calcula la influencia climatológica sobre el cauce, mediante una representación visual simulada del terreno.

Así, analizó cuatro escenarios posibles: uno base, es decir en las condiciones actuales; otro cuyo clima es afectado por las proyecciones del cambio climático; el tercero es un escenario ideal, donde se proponen coberturas y usos del suelo según su vocación; y un último escenario según las proyecciones agrícolas, pecuarias y de abastecimiento de la región.

Las estimaciones mostraron que la opción idónea es la tercera, en la cual el estrés hídrico (cuando se usa mayor cantidad de agua de la que hay disponible) es moderado, por lo que la erosión disminuiría.

Si se trataran adecuadamente los residuos de cerca de 380.000 hectáreas de cultivos de café, plátano y papa –estimadas para 2030 en el territorio–, la sedimentación sobre el río se reduciría en un 58 %.

Además, con la instalación de plantas de biodiésel para tratar el excremento del ganado y producir combustible o energía, la sedimentación del cauce se reduciría en un 40 %, ya que un 30 % es usado como abono o es absorbido por el suelo.

Alianza estudiará microplásticos en ecosistemas marinos de San Andrés

 El plástico es uno de los materiales que más generan preocupación por contaminación en los ecosistemas marinos; al microfragmentarse, representa un peligro aún mayor, por ello la necesidad de identificar su presencia en las playas, activos de valor económico, social y cultural. En este contexto nace la alianza entre la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Caribe y la Universidad del Atlántico que estudiará dichas partículas presentes en las costas de Atlántico, Magdalena y San Andrés.

En el marco de dicha iniciativa, la ingeniera ambiental Michelle Orellano Chica, estudiante de la Maestría en Ciencias-Biología – Línea Biología Marina de la UNAL Sede Caribe, analiza la conformación de las comunidades de esponjas, planarias, moluscos y crustáceos, entre otros macroinvertebrados presentes en el sedimento de las playas del Magdalena y San Andrés, a fin de establecer cómo se encuentra realmente la calidad ambiental del ecosistema marino de estos departamentos.

“El interés particular de este proyecto surge de las muchas iniciativas que hacen referencia a la gran cantidad de plásticos que hay en las playas, de cómo este se fragmenta y se va convirtiendo en un problema latente”, explica la ingeniera.

Aunque la problemática es ampliamente conocida, agrega que “todavía no sabemos qué cantidad de plásticos hay en las playas ni cuáles son sus características químicas: cada plástico que usamos es desechado, y se descompone y fragmenta de maneras diferentes. Por eso estamos analizando si pueden generar perturbación en el ambiente”.

Resultados esperados

Según la ingeniera Orellano, “el objetivo general de las universidades es establecer indicadores de la calidad ambiental, y en ese sentido tener argumentos sólidos para generar conciencia en la comunidad y en las autoridades competentes; queremos crear gobernanza sobre este ecosistema tan importante para nosotros; en conjunto se puede deteriorar la calidad ambiental, nuestra condición humana y las condiciones de animales interactuando con el ecosistema”.

“En efecto, se sabe que algunos animales están ingiriendo estos desechos, lo cual podría generar una ‘biomagnificación’, es decir que un animal pequeño contaminado con microplásticos puede ser ingerido por uno más grande y así sucesivamente hasta llegar al ser humano, ya que muchos de estos animales son la base de la cadena alimenticia en las redes tróficas grandes, de ahí que analizar esta situación sea tan importante”.

Sin embargo, la falta de equipos más especializados impide establecer la cantidad exacta de microplásticos en los animales que los ingieren, “aunque podemos hacer aproximaciones para establecer que forman parte de su entorno y cómo están afectando la interacción entre ellos”, explica la ingeniera y especifica que entre las especies analizadas están algunas de interés comercial como el jurel, el bonito, el pez león –bioinvasor omnívoro– y la langosta espinosa.

Otro objetivo del macroproyecto es generar un método estándar para el análisis de microplásticos, pues aunque en la literatura hay muchas metodologías, pocas son comparables entre sí.

“La idea es diseñar esa metodología estándar y hacer que de alguna manera toda la producción que salga de aquí pueda ser comparable”, expresa la estudiante de maestría.

San Andrés, territorio especial

Por su condición de insularidad, el Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina tiene particularidades especiales que lo hacen más vulnerable a la afectación por residuos plásticos.

“En departamentos como Magdalena o Atlántico los residuos se pueden evacuar y tratar más fácilmente, mientras que acá en las islas quedan más tiempo, y por las dinámicas de las mareas llegan cada vez más. Solo el 30 % de los residuos aprovechables son plásticos, una cifra bastante elevada considerando los plásticos de un solo uso, que son los que generan más contaminación”, explica.

Señala además que “las dinámicas de las playas son distintas: las mareas, el tipo de arena y la incidencia del sol también interfieren en los procesos de fragmentación del plástico; por eso también analizamos las variables físicas que pueden generar esos deterioros y hacer que el impacto sea mayor”.

“Por ejemplo, entre los ecosistemas marinos de San Andrés y el Magdalena las diferencias son abismales y complejas por su formación, por la textura de la arena de la playa y las mareas, es decir todo su flujo hidrodinámico”.

En ese sentido, los resultados esperados indicarían si en efecto estas condiciones están incidiendo; “es poder tener la capacidad de mostrar que en dos entornos distintos se están dando problemáticas similares”, agrega.

Sensibilización: ¡no al plástico!

Ante la falta de datos más concretos, con los resultados del estudio se espera hacer un proceso de sensibilización con la comunidad, explicarles la importancia de recoger los plásticos y dejarlos fuera de ecosistemas tan sensibles como las playas, además de diseñar un manejo integral.

“Necesitamos llegar a toda la población posible, a través de talleres y presentaciones, poder evidenciar esta problemática que finalmente puede generar un problema de salud pública”, concluye la ingeniera ambiental.

Es posible gastar menos energía en la producción de baldosas

 Hasta un 70 % de consumo energético puede ahorrarse mediante el aislamiento correcto de los hornos de quemado. El impacto para el sector de las baldosas sería positivo tanto a nivel económico como ambiental.

Industrias como las dedicadas a la elaboración de cerámica, vidrio, hierro y cemento suelen ser intensivas en el consumo de energía, tanto térmica como eléctrica, lo que implica un alto grado de emisiones de CO₂ o dióxido de carbono al ambiente.

Harol Andrés Córdoba Enríquez, magíster en Ingeniería - Sistemas Energéticos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, menciona que, en la industria cerámica, concretamente en el subsector de baldosas, el consumo de energía representa el 30 % de los costos de producción.

“Teniendo en cuenta la necesidad de moderar las emisiones de CO₂ en razón del cambio climático, es crucial conocer e implementar las tecnologías y prácticas que llevarían a un ahorro energético eficiente”, afirma.

El proceso de elaboración de baldosas inicia con la preparación de la materia prima, en este caso el barro, que se lleva a punto para que sea trabajable en las etapas siguientes. Posterior a esto, se da comienzo a la “formación”, en la que el barro se cuece y se le da la forma deseada. Luego viene el esmaltado y la decoración y, finalmente, la etapa de quemado, en la que más energía se consume.

Los energéticos usados en la producción de baldosas cerámicas son la energía térmica, proveniente del gas natural. La matriz de consumo energético de este subsector es 80 % térmica y 20 % eléctrica.

“Hablamos de hornos muy grandes, que pueden extenderse, desde la entrada hasta el final, tanto como una cancha de fútbol. Ahí llega el barro crudo, se quema y sale como un producto listo para venderse. Además, está el agravante de que estos sistemas nunca se apagan, permanecen activos las 24 horas del día durante los siete días de la semana”, anota.

Bajo este contexto, el investigador Córdoba emprendió una revisión exhaustiva de literatura, con más dos décadas de antigüedad, enfocada en el ahorro energético con el fin de mejorar el ámbito económico de las empresas.

Señala que, “a las grandes industrias, a las personas como nosotros, nos llega la factura de energía y listo, pero detrás están los equipos y actividades que pueden significar un ahorro o no”.

En búsqueda de la alternativa idónea

En total se recolectaron 103 artículos, de los cuales se seleccionaron 52, teniendo en cuenta criterios como: que presentaran información del sector cerámico, consumos energéticos del proceso de producción de baldosas, tecnologías o medidas de ahorro energético aplicadas al sector cerámico, como también en las industrias intensivas en el consumo energético como por ejemplo cemento, vidrio, hierro - acero y que especialmente contaran con detalles técnicos y valores numéricos o porcentuales de ahorro de energía.

Entre las soluciones rastreadas, la que demostró un mayor beneficio es la relacionada con el aislamiento del horno. “Es importante garantizar que el calor interno se mantenga allí. Esto puede lograrse mediante la utilización de materiales adecuados, como los ladrillos o refractarios de alúmina, sílice o magnesio, que lo aíslen del exterior, evitando incluso que escape aire por la chimenea. Así, en lugar de desecharse al ambiente, puede reemplazar parcial o totalmente la demanda energética de este proceso”.

La recuperación de calor residual permitiría la reducción del 70 % del consumo de gas en el proceso de secado. De otro lado, está la posibilidad de implementar una producción programada, que moderaría el hecho de que el horno trabaje de corrido.

“No siempre hay baldosas quemándose, si falla una parte del proceso, por ejemplo, y hay un retraso, lo ideal sería que el horno no opere, que no queme gas sin necesidad”.

Estas dos estrategias, denominadas “de gestión”, implican, más que una inversión monetaria significativa, la toma de la decisión. “Por otro lado tenemos el cambio de tecnologías, una posibilidad para la que sí se necesita dinero”, añade el magíster.

En este último punto se encuentra entonces la compra de quemadores de alta gama para hacer más eficiente el proceso de combustión, o el ingreso de hidrógeno a los hornos para obtener mayor eficiencia.

Finalmente, un cambio en el método de producción de baldosas de gran tamaño (de alrededor de 1 metro por 1 metro), también representaría beneficio.

“Hay un tipo de proceso que denominamos ‘vía húmeda’, que es el que se utiliza para producir babosas grandes. Las más pequeñas se hacen por la ‘vía seca’. Ahora bien, la húmeda es más intensiva en el consumo de energía porque uno de sus procesos necesita mayor cantidad de agua y, por ende, luego mayor calor para secar. La idea es que se alcance un híbrido entre los dos procesos, lo que implica también cambios en la tecnología”.

Este tipo de cambios y una investigación de revisión de literatura, como la realizada por el magíster, podrían extrapolarse a las demás industrias con el fin de mejorar sus procesos, impactar de manera positiva a la sostenibilidad ambiental.

Residuos agrícolas podrían suplir necesidades energéticas del país

 Las biomasas residuales -troncos, frondas o maderas- de palma de aceite, caña de azúcar, café, banano y árboles madereros, tienen el potencial de suplir gran parte de la demanda de energía eléctrica del país. Un estudio adelantado por investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Bogotá y la Universidad de Antioquia, evidenció que, el 92,51 % de la cantidad de electricidad que se requiere podría satisfacerse a través de la gasificación.

Según los informes de la Agencia Internacional de la Energía, para 2019 las energías renovables representaron el 23,2 % de la generación eléctrica mundial, mientras que la energía generada con carbono, fue del 37,8 %.

Así, la bioenergía es la cuarta fuente de energía más importante en el mundo, después del petróleo, el carbón y el gas natural. En el caso de América Latina, en 2020 se generaron 85.014 GWh de bioenergía, lo que la convierte en la segunda fuente energética más importante del continente, después del petróleo.

En el caso de Colombia, la producción de cultivos a gran escala genera un flujo constante de biomasa que podría ser aprovechada para la producción de energía. Por ejemplo, en 2019, la actividad agrícola total del país fue de 63,2 millones de toneladas, que se dividió así: caña de azúcar, 23 millones de toneladas; caña panelera, 11 millones de toneladas; racimos de frutos de palma aceitera, 6,6 millones de toneladas; plátano, 4,1 millones de toneladas; plátanos, 2,1 millones de toneladas; y arroz, 1,9 millones de toneladas, entre otros cultivos.

El potencial bioenergético de Colombia, se estima en entre 400–750 pentajulios (PJ) por año. Este se ha calculado utilizando los cultivos más grandes, los desechos animales, los residuos forestales y los residuos urbanos como las principales fuentes de biomasa considerando la cogeneración y la biodigestión como las tecnologías de transformación”.

El estudio adelantado por los grupos de investigación en Poscosecha de Productos Agrícolas del Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Bogotá y Procesos Químicos Industriales de la Universidad de Antioquia, calculó el potencial energético de residuos agrícolas disponibles en el país para generar electricidad, mediante procesos termoquímicos de gasificación, residuos que usualmente no cuentan con una adecuada disposición o aprovechamiento.

El camino

Los investigadores hicieron una revisión bibliográfica muy detallada para reconocer los procesos de aprovechamiento energético aplicados a diferentes biomasas en el país, se tomaron datos oficiales de producción de algunos procesos agrícolas y estadísticas directas de varios gremios, para posteriormente priorizar las biomasas empleando criterios técnicos, ambientales y sociales.

Las biomasas priorizadas pertenecieron a los sectores agroindustriales de la palma de aceite, la caña de azúcar, caña panelera, café, banano, reforestación para aprovechamiento de madera y adicionalmente las podas municipales.

“Se realizaron visitas técnicas a las cadenas agroindustriales que generaban las biomasas priorizadas para validar los datos encontrados en la literatura e identificar los aspectos logísticos de primera mano que permitieran confirmar la disponibilidad del material, sus características y la posibilidad de implementar la gasificación como un proceso de transformación termoquímica en empresas representativas de estos sectores”, explica el investigador Andrés Montaña de la UNAL.

Los resultados de este estudio muestran que el potencial energético calculado para las biomasas colombianas podría satisfacer gran parte de la demanda eléctrica del país mediante el uso de biomasas como troncos de palma aceitera, frondas de palma aceitera, madera de café y aulagas, que muchas veces son recursos subvaluados.

En el estudio participaron, Claudia Patricia Pérez-Rodríguez, profesora de la UNAL, y los investigadores Carmen Sofía Duarte González, Andrés Montaña y Catalina García Marroquín, del grupo de investigación Poscosecha de Productos Agrícolas del Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola, de la UNAL Sede Bogotá, y Luis Alberto Ríos, del grupo de investigación de Procesos Químicos Industriales de la Universidad de Antioquia.

Conectando conocimiento

Solo hasta 2014, con la Ley 1715 se empezó a promover el desarrollo y utilización de las fuentes renovables no convencionales de energía. A partir de la expedición de esta ley, los ministerios de Ambiente y de Minas y Energía desarrollaron proyectos para fomentar el uso de la bioenergía en el país.

Estos ministerios encontraron retos en la articulación de los diferentes actores, dificultad de aplicar los incentivos tributarios, falta de conocimiento, carencia de proyectos pilotos y apoyo a la investigación, así como barreras en la normatividad, especialmente de gestión de residuos.

Sin embargo, el panorama para la investigación y el desarrollo se impulsa y es aprovechado por los grupos de investigación, que en el 2019 postulan a la convocatoria de Colciencias (actual Minciencias) llamada “Conectando conocimiento”.

 

Enseñanza de las ciencias naturales en la Amazonia debería tener enfoque multicultural

 El desconocimiento del contexto multicultural de la Amazonia, limita la implementación en la educación básica secundaria de estrategias pedagógicas apropiadas para la enseñanza de las ciencias naturales y la educación ambiental, que atiendan la integración de conocimientos de las diferentes visiones sobre el medioambiente, la naturaleza y los seres vivos.

La bióloga Jenny Patricia Palomar Aya, magíster en Estudios Amazónicos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Amazonia, señala que “aunque la enseñanza en contextos multiculturales potencia la interacción, dado el encuentro de diferentes visiones respecto a la relación hombre-naturaleza, los desencuentros entre las exigencias educativas de las comunidades étnicas (indígenas, afrocolombianas y room) y, a su vez, del Ministerio de Educación Nacional (MEN), impiden tal posibilidad”.

Colombia es un Estado pluriétnico y multicultural cuya Constitución Política reconoce los derechos colectivos de los pueblos y comunidades indígenas. Sin embargo, esto no se ve del todo reflejado en las estrategias de enseñanza.

Por ejemplo, el área de Ciencias Naturales y Educación Ambiental, es considerada por el MEN como área “fundamental y obligatoria”, por lo que las instituciones educativas deben ofrecer un espacio en el cual los estudiantes puedan conocer procesos químicos, físicos y biológicos que tengan relación con su entorno ambiental y cultural.

“Esto significa que, todas las instituciones educativas deben implementar esta área en los currículos, aunque precisamente no siempre se toman en cuenta las particularidades del contexto (social, cultural, político, etc.) de la población que se educa”.

La magíster menciona que, en esta perspectiva su investigación presenta un análisis del reconocimiento y articulación del capital cultural de los estudiantes y las orientaciones curriculares en Ciencias Naturales y Educación Ambiental, en las instituciones de educación básica secundaria en contextos multiculturales en la Amazonia, según las voces de los docentes del área. Trabajó con los colegios públicos de Piedra Ñi (Vaupés); Puerto Inírida, Barrancominas y San Felipe (Guainía); y de Leticia y Puerto Nariño (Amazonas).

“En el diseño metodológico se tomaron elementos de la auto-etnografía, se entrevistó a 16 docentes, dado que son quienes orientan los procesos pedagógicos, y se hizo una revisión documental”, indica.

Los hallazgos revelan dificultades en aspectos como estrategias pedagógicas descontextualizadas y contenidos temáticos estandarizados a nivel nacional fuera del contexto multicultural y el desconocimiento de las particularidades del entorno de los estudiantes.

Señala que “la educación escolarizada en contextos multiculturales, debería potenciar habilidades diversas en los estudiantes, teniendo en cuenta los conocimientos previos que traen a las aulas y que forman parte de su diverso entorno cultural”.

De otra parte, se evidenciaron algunas estrategias pedagógicas, que implementan los docentes en estos contextos para lograr espacios de aprendizaje más equitativos, en los cuales se involucran diversos tipos de conocimientos.

Igualmente, los diálogos con los docentes permitieron reconocer un conjunto de necesidades pedagógicas, conceptuales y didácticas importantes para proponer una reflexión acerca del diseño curricular y de los alcances y dificultades en la implementación de proyectos educativos interculturales en la Amazonia.

La magíster indica que, “la atención a la diversidad debe ocupar un lugar prioritario en las investigaciones y en las agendas políticas de las entidades como universidades con presencia en contextos multiculturales, organizaciones indígenas y las entidades gubernamentales que atienden la educación”.

“De esta manera, sus aportes apoyarían la elaboración de unos currículos que vinculen a estudiantes, padres de familia, egresados, líderes comunitarios y demás integrantes de las comunidades para hacer un mejor trabajo”, concluye.