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ENERGYCOMPO II: Mejora de
una maceto-pila que produce
electricidad con plantas cultivadas con
compost
Germán Tortosa Muñoz
Dpto. Microbiología del Suelo y de la Planta
Estación Experimental del Zaidín (EEZ-CSIC)
http://www.compostandociencia.com
Email: german.tortosa@eez.csic.es
compostandociencia@gmail.com
@germantortosa
Granada, 23 de enero de 2023
4ª edición de los proyectos CAOS
Fundamentos teóricos (4º de la ESO)
- Método científico
- Temas para profundizar:
- Proyecto de investigación
- Análisis de datos
- Comunicación en el trabajo científico
- Tipos de reacciones químicas:
- Procesos redox
- Procesos electroquímicos
- Ácido-base
- Temas para profundizar:
- Funcionamiento de una pila electroquímica
- Medida del pH
- Concentración de disoluciones
- Temas para profundizar:
- Diluciones
- Molaridad y % (peso/volumen)
- Salinidad (conductividad eléctrica)
Cronograma
- Sesión 0. Presentación del proyecto: martes 05/12/2023
- Sesión 1. Marco teórico: martes 23/01/2024
- Sesión 2. Experimento 1: martes 06/02/2024 (EEZ)
- Sesión 3. Experimento 2: martes 20/02/2024 (EEZ)
- Sesión 4. Experimento 3: martes 12/03/2024 y 09/04/2024 (EEZ)
- Sesión 5. Resultados y discusión. martes 23/04/2024
- Sesión 6. Ensayo charla congreso: martes 07/05/2024
Congreso CAOS: jueves 09/05/2024.
Introducción
Método científico en ciencias experimentales
Introducción
Método científico en ciencias
experimentales:
- Observar
- Preguntar
- Hipotetizar
- Experimentar
- Analizar
- Concluir
- Lineal vs circular
Ciencias
experimentales
1- Diseño inicial
2- Controles + y -
3- Variable a medir
4- Reproducibilidad
5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
7- Ética
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Ciencias
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Ciencias
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1- Diseño inicial
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4- Reproducibilidad
5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
7- Ética
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Propiedad del sistema
1- Masa
2- Temperatura
3- Dimensiones (alto x ancho x largo)
4- ...
Ciencias
experimentales
1- Diseño inicial
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5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
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Proyecto de investigación
ENERGYCOMPO II: Mejora de una maceto-pila que produce
electricidad con plantas cultivadas con compost
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Objetivo
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Objetivos parciales
- Experimento 1. Efecto de la humedad del sustrato
- Experimento 2. Efecto de la salinidad
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Experimento 1. Efecto de la humedad del
sustrato
Queremos comprobar si la humedad del sustrato influye en la medida
del voltaje. Según el resultado, decidiremos si usar un sistema
hidropónico o no, así como la cantidad de agua a añadir.
Material y métodos
- 8 macetas de 250 mL
- Sustrato de cultivo (vermiculita/perlita)
- Electrodos (ver Pérez y col., 2023)
- Multímetro
- Agua del grifo
- pHímetro y conductímetro
- Botes y material volumétrico: probetas pipetas, etc.
- Balanza y material para pesar
Experimento 1. Efecto de la humedad del
sustrato
Queremos comprobar si la humedad del sustrato influye en la medida
del voltaje. Según el resultado, decidiremos si usar un sistema
hidropónico o no, así como la cantidad de agua a añadir.
Tratamientos (por duplicado)
- T1: Sin agua
- T2: 20 mL de agua
- T3: 40 mL de agua
- T4: 80 mL de agua
Medidas:
- Voltaje (en serie y en paralelo)
- pH y CE del agua
Experimento 2. Efecto de la salinidad del
sustrato
Queremos comprobar si la salinidad del agua de riego influye en la
medida del voltaje.
Material y métodos
- 8 macetas de 250 mL
- Sustrato de cultivo (vermiculita/perlita)
- Electrodos (ver Pérez y col., 2023)
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- Botes y material volumétrico: probetas pipetas, etc.
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Experimento 2. Efecto de la salinidad del
sustrato
Queremos comprobar si la salinidad del agua de riego influye en la
medida del voltaje.
Tratamientos (por duplicado)
- T1: Agua del grifo sin NaCl
- T2: NaCl 0,1 M
- T3: NaCl 0,5 M
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Medidas:
- pH y CE de las disoluciones
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Queremos comprobar si usando una maceta hidropónica podemos
comprobar el efecto de un té de compost (extracto acuoso del compost)
incrementa la producción de electricidad
Material y métodos
- 8 macetas hidropónicas de 250 mL
- Sustrato de cultivo (vermiculita/perlita)
- Electrodos (ver Pérez y col., 2023)
- Multímetro
- Agua del grifo
- pHímetro y conductímetro
- Botes y material volumétrico: probetas pipetas, etc.
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Experimento 3. Maceta hidropónica
Queremos comprobar si usando una maceta hidropónica podemos
comprobar el efecto de un té de compost (extracto acuoso del compost)
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Tratamientos (por duplicado)
- T1: Agua del grifo
- T2: té de compost dosis 1
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Medidas:
- pH y CE de las disoluciones
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Presentación del marco terórico del proyecto ENERGYCOMPO II.pdf

  • 1. ENERGYCOMPO II: Mejora de una maceto-pila que produce electricidad con plantas cultivadas con compost Germán Tortosa Muñoz Dpto. Microbiología del Suelo y de la Planta Estación Experimental del Zaidín (EEZ-CSIC) http://www.compostandociencia.com Email: german.tortosa@eez.csic.es compostandociencia@gmail.com @germantortosa Granada, 23 de enero de 2023 4ª edición de los proyectos CAOS
  • 2. Fundamentos teóricos (4º de la ESO) - Método científico - Temas para profundizar: - Proyecto de investigación - Análisis de datos - Comunicación en el trabajo científico - Tipos de reacciones químicas: - Procesos redox - Procesos electroquímicos - Ácido-base - Temas para profundizar: - Funcionamiento de una pila electroquímica - Medida del pH - Concentración de disoluciones - Temas para profundizar: - Diluciones - Molaridad y % (peso/volumen) - Salinidad (conductividad eléctrica)
  • 3. Cronograma - Sesión 0. Presentación del proyecto: martes 05/12/2023 - Sesión 1. Marco teórico: martes 23/01/2024 - Sesión 2. Experimento 1: martes 06/02/2024 (EEZ) - Sesión 3. Experimento 2: martes 20/02/2024 (EEZ) - Sesión 4. Experimento 3: martes 12/03/2024 y 09/04/2024 (EEZ) - Sesión 5. Resultados y discusión. martes 23/04/2024 - Sesión 6. Ensayo charla congreso: martes 07/05/2024 Congreso CAOS: jueves 09/05/2024.
  • 4. Introducción Método científico en ciencias experimentales
  • 5. Introducción Método científico en ciencias experimentales: - Observar - Preguntar - Hipotetizar - Experimentar - Analizar - Concluir - Lineal vs circular
  • 6. Ciencias experimentales 1- Diseño inicial 2- Controles + y - 3- Variable a medir 4- Reproducibilidad 5- Repetitividad 6- Espíritu crítico 7- Ética https://www.educaciontrespuntocero.com
  • 7. https://es.khanacademy.org Ciencias experimentales 1- Diseño inicial 2- Controles + y - 3- Variable a medir 4- Reproducibilidad 5- Repetitividad 6- Espíritu crítico 7- Ética
  • 8. Ciencias experimentales 1- Diseño inicial 2- Controles + y - 3- Variable a medir 4- Reproducibilidad 5- Repetitividad 6- Espíritu crítico 7- Ética
  • 9. https://www.cem.es/ Propiedad del sistema 1- Masa 2- Temperatura 3- Dimensiones (alto x ancho x largo) 4- ... Ciencias experimentales 1- Diseño inicial 2- Controles + y - 3- Variable a medir 4- Reproducibilidad 5- Repetitividad 6- Espíritu crítico 7- Ética
  • 10. https://theory.labster.com/ Ciencias experimentales 1- Diseño inicial 2- Controles + y - 3- Variable a medir 4- Reproducibilidad 5- Repetitividad 6- Espíritu crítico 7- Ética
  • 11. https://www.leansixsigmadefinition.com/ Ciencias experimentales 1- Diseño inicial 2- Controles + y - 3- Variable a medir 4- Reproducibilidad 5- Repetitividad 6- Espíritu crítico 7- Ética
  • 12. https://www.evirtualplus.com/ Ciencias experimentales 1- Diseño inicial 2- Controles + y - 3- Variable a medir 4- Reproducibilidad 5- Repetitividad 6- Espíritu crítico 7- Ética
  • 13. Ciencias experimentales 1- Diseño inicial 2- Controles + y - 3- Variable a medir 4- Reproducibilidad 5- Repetitividad 6- Espíritu crítico 7- Ética https://www.senc.es/
  • 14. Proyecto de investigación ENERGYCOMPO II: Mejora de una maceto-pila que produce electricidad con plantas cultivadas con compost 1- Experimentación 2- Congreso científico 3- Artículo científico 4- Divulgación Artículo científico: - Introducción teórica - Antecedentes - Objetivos - Hipótesis - Material y métodos - Resultados - Discusión - Conclusiones y recomendaciones futuras
  • 15. Introducción teórica ENERGYCOMPO II: Mejora de una maceto-pila que produce electricidad con plantas cultivadas con compost Conceptos clave - Electricidad - Pila electroquímica - Nutrición de las plantas - Energía biofotovoltaica
  • 16. Electricidad Conceptos clave - Átomos, protones (+) y electrones (-) - Corriente eléctrica: continua y alterna - Circuito eléctrico: generadores, conductores, receptores y elementos de control (interruptor) - Magnitudes eléctricas: Tensión eléctrica o voltaje (V): voltios Intensidad de corriente (I): amperios Resistencia (Ω): ohmios - Ley de Ohm
  • 17. Electricidad Conceptos clave - Tipos de conexión: En serie o en paralelo
  • 18. Electricidad Conceptos clave - ¿Cómo medir las magnitudes eléctricas?
  • 19. Cuestiones a resolver ¿Cómo se mide la tensión o el voltaje, en paralelo o en serie? ¿Cómo se mide la intensidad, en paralelo o en serie? ¿Cómo se mide la resistencia, en paralelo o en serie?
  • 20. Pila electroquímica Conceptos clave - Ánodo y cátodo - Electrodos - Puente salino - Proceso redox: Oxidación vs Reducción - Potencial redox - Ecuación de Nerst
  • 21. Pila electroquímica Conceptos clave - Medida del pH - Medida de la salinidad
  • 22. Cuestiones a resolver ¿Cómo influye la humedad en la medida del potencial eléctrico? ¿Cómo influye la salinidad en la medida del potencial eléctrico?
  • 23. Nutrición de las plantas Conceptos clave - CO2 y fotosíntesis - Raíces y rizosfera - Agua y nutrientes - Suelo - Materia orgánica (compost) - Microorganismos beneficiosos
  • 24. Cuestiones a resolver ¿Qué es compost? ¿Cómo influye la materia orgánica en el crecimiento de las plantas?
  • 25. Nutrición de las plantas Conceptos clave - Energía biofotovoltaica - Procesos redox en la rizosfera - Transformación de los nutrientes - Maceta como una pila ¿Factores que influyen? Tipo de sustrato Planta Nutrientes Tipos de electrodos
  • 26. Cuestiones a resolver ¿Qué factores experimentales pueden influir en la producción de energía biofotovoltaica? En concreto: ¿Tipo de electrodo? ¿La planta? ¿El sustrato? ¿Los nutrientes? ¿La humedad y frecuencia del riego?
  • 31. Conclusiones hasta la fecha - El compost mejora el crecimiento de las plantas - No vemos el efecto del compost en la producción eléctrica - Problemas con el dispositivo experimental Objetivo Optimizar la maceto-pila para ver el efecto del compost en la producción de electricidad Objetivos parciales - Experimento 1. Efecto de la humedad del sustrato - Experimento 2. Efecto de la salinidad - Experimento 3. Maceta hidropónica
  • 32. Experimento 1. Efecto de la humedad del sustrato Queremos comprobar si la humedad del sustrato influye en la medida del voltaje. Según el resultado, decidiremos si usar un sistema hidropónico o no, así como la cantidad de agua a añadir. Material y métodos - 8 macetas de 250 mL - Sustrato de cultivo (vermiculita/perlita) - Electrodos (ver Pérez y col., 2023) - Multímetro - Agua del grifo - pHímetro y conductímetro - Botes y material volumétrico: probetas pipetas, etc. - Balanza y material para pesar
  • 33. Experimento 1. Efecto de la humedad del sustrato Queremos comprobar si la humedad del sustrato influye en la medida del voltaje. Según el resultado, decidiremos si usar un sistema hidropónico o no, así como la cantidad de agua a añadir. Tratamientos (por duplicado) - T1: Sin agua - T2: 20 mL de agua - T3: 40 mL de agua - T4: 80 mL de agua Medidas: - Voltaje (en serie y en paralelo) - pH y CE del agua
  • 34. Experimento 2. Efecto de la salinidad del sustrato Queremos comprobar si la salinidad del agua de riego influye en la medida del voltaje. Material y métodos - 8 macetas de 250 mL - Sustrato de cultivo (vermiculita/perlita) - Electrodos (ver Pérez y col., 2023) - Multímetro - Agua del grifo - pHímetro y conductímetro - Botes y material volumétrico: probetas pipetas, etc. - Balanza y material para pesar - Cloruro sódico (NaCl)
  • 35. Experimento 2. Efecto de la salinidad del sustrato Queremos comprobar si la salinidad del agua de riego influye en la medida del voltaje. Tratamientos (por duplicado) - T1: Agua del grifo sin NaCl - T2: NaCl 0,1 M - T3: NaCl 0,5 M - T4: NaCl 1 M Medidas: - pH y CE de las disoluciones - Voltaje (en serie y en paralelo)
  • 36. Experimento 3. Maceta hidropónica Queremos comprobar si usando una maceta hidropónica podemos comprobar el efecto de un té de compost (extracto acuoso del compost) incrementa la producción de electricidad Material y métodos - 8 macetas hidropónicas de 250 mL - Sustrato de cultivo (vermiculita/perlita) - Electrodos (ver Pérez y col., 2023) - Multímetro - Agua del grifo - pHímetro y conductímetro - Botes y material volumétrico: probetas pipetas, etc. - Balanza y material para pesar - Compost
  • 37. Experimento 3. Maceta hidropónica Queremos comprobar si usando una maceta hidropónica podemos comprobar el efecto de un té de compost (extracto acuoso del compost) incrementa la producción de electricidad Tratamientos (por duplicado) - T1: Agua del grifo - T2: té de compost dosis 1 - T3: té de compost dosis 2 - T4: té de compost dosis 2 Medidas: - pH y CE de las disoluciones - Voltaje (en serie y en paralelo) - Fisiología