Las actividades prácticas sobre. medio ambiente como iniciación en la universidad id d para alumnos de secundaria y FP

Transcripción

1 Las actividades prácticas sobre aspectos tecnológicos de la energía y medio ambiente como iniciación en la universidad id d para alumnos de secundaria y FP F.J. Fernandez Morales 1. INTRODUCCIÓN ÍNDICE 2. OBJETIVOS 3. METODOLOGÍA 4. CONCLUSIONES

2 INTRODUCCIÓN Industria vitivinícola UE: 65% de la industria mundial España: 25% de la industria europea 3º productor mundial Castilla-La Mancha: 50% de la industria española 1º productor nacional Industria cárnica INTRODUCCIÓN Cerdo Vaca EU: 22.8 mill t. EU: 7.5 mill t. España: 3.5 mill t. España: 0.6 mill t. 2 º productor EU 5 º productor EU Castilla-La Mancha: 3.4 mill t. Castilla-La Mancha: 0.2 mill t. 8º productor nacional 8º productor nacional

3 INTRODUCCIÓN Industria oleícola EU: 2.5 mill t. España: 1.4 mill t. 1º productor mundial Castilla-La Mancha: 0.1 mill t. 2º productor nacional Enseñanza secundaria obligatoria INTRODUCCIÓN Formación profesional Técnico superior en Vitivinicultura Técnico en Elaboración de Aceites y Jugos Técnico en Elaboración de Vinos y Otras Bebidas Técnico en Explotaciones Agrarias Extensivas Técnico en Explotaciones Agrícolas Intensivas Técnico en Explotaciones Ganaderas Técnico Superior en Industria Alimentaria Técnico en Conservería Vegetal, Cárnica y de Pescado Técnico en Matadero y Carnicería-Charcutería Técnico en Elaboración de Productos Lácteos

4 INTRODUCCIÓN PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN INDUSTRIAS VITIVINÍCOLAS Residuos líquidos Etapas del proceso Residuos sólidos/subproductos lavado, perdidas de materia prima Recepción de la uva, estrujado y despalillado Materia prima rechazada, raspón proceso y de lavado Procesado Vino Blanco y rosado Prensado Procesado Vino Tinto Macerado y fermentación Orujo lavado, Fermentación lavado, Trasiego Lías proceso y de lavado Crianza, envejecimiento, estabilización en frio, estabilización de proteínas y taninos, Filtración, envasado, almacenamiento Sales tartáricas, taninos, compuestos fenólicos, bentonitas con proteinas absorbidas, sedimentos, restos de levaduras y bacterias, tierras de diatomeas, etc. expedición INTRODUCCIÓN PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN INDUSTRIAS VITIVINÍCOLAS Orujo Lías/vino excedente Tortas tartáricas Lavado Piqueta Destilación Vinazas Reacción ácida Secado Alcohol Aguardiente Neutralización ió Orujo desalcoholizado Centrifugación Vinaza destartarizada Biomasa Semillas Tartrato cálcico Extracción Aceite

5 INTRODUCCIÓN PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN INDUSTRIAS CÁRNICAS Residuos líquidos Etapas del proceso Residuos sólidos/subproductos Depósito de animales y Excremento, Aguas residuales lavado de vehículos paja Aturdimiento, desangrado Sangre lavado, restos de sangre Preparación Escaldado, eliminación de pelo y plumas, chamuscado, lavado, despellejado, eliminación de cabeza, cuernos, vísceras, etc. Pellejo, cabeza, cuernos, pezuñas, corteza, restos de carne, tejido muscular, grasas, cerdas, asaduras proceso, salsas Procesado Secado, salado, curado, ahumado, cocinado Producto deteriorado, aditivos, sobras, cenizas proceso y esterilización Tratamiento Cortado, deshuesado, refrigeración, congelación, envasado, esterilización, almacenamiento Huesos, restos de carne, envases dañados, productos fuera de especificación, caducado, etc. expedición INTRODUCCIÓN PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN INDUSTRIAS LÁCTEAS Residuos líquidos Etapas del proceso Residuos sólidos/subproductos lavado, perdidas Recepción, clarificación y Lodos de materia prima refrigeración de la leche lavado, perdidas de materia prima Separación y estandarización Lodos lavado, aditivos Preparación Aditivación, tratamiento térmico, homogeneización, etc. Lodos proceso, pérdidas de producto Procesado Inoculación, cuajado, moldeado, prensado, salado, fermentación, envejecimiento, etc Producto deteriorado, aditivos, sobras, masa microbiana, mezclas proteicas, suero, cuajo, mazada proceso y esterilización, pérdidas de producto Tratamiento Rfi Refrigeración, ió envasado, esterilización, almacenamiento Envases dañados, productos fuera de especificación, caducado, etc. expedición

6 INTRODUCCIÓN PROBLEMÁTICA AMBIENTAL EN INDUSTRIAS OLEÍCOLAS Residuos líquidos Etapas del proceso Residuos sólidos/subproductos Recepción, selección, Hojas, ramas, perdidas de Aguas residuales lavado de la aceituna materia prima Molido y batido Centrifugación Sistemas 3 fases: Orujo 2 fases: Alperujo Sistema de 2 fases: Agua de lavado Lavado Sistemas 3 fases: Alpechin proceso y esterilización Tratamiento Decantación, envasado, esterilización, almacenamiento Restos de aceite, envases dañados, productos fuera de especificación, caducado, finos o fangos de aceite, etc. expedición INTRODUCCIÓN En general, la gestión de estos residuos es compleja debido su elevada biodegradabilidad, lo que origina una rápida auto oxidación, que origina liberación de compuestos caracterizados por su mal olor. Además, la presencia de enzimas activas en el residuo acelera este proceso intensificando los inconvenientes asociados al deterioro del residuo. La definición y clasificación de materiales genéricamente denominados residuos, plantea problemas significativos en relación con su naturaleza, modo de generación, propiedades, posibilidades de gestión, vías de eliminación o, alternativamente, valorización. Por este motivo, se hace necesario definir y clasificar los materiales denominados genéricamente residuos al menos en dos grupos, identificando, por un lado lo que debe considerarse un desecho/residuo y por otro lo que debe considerarse un subproducto. Los subproductos tiene valor y por tanto deben aprovecharse

7 OBJETIVO Objetivos fundamentales : 1. Visión por parte de los alumnos de la problemática ambiental de las industrias agro-alimentarias. alimentarias. 2. Identificación de los residuos/subproductos generados en las industrias agro-alimentarias. 3. Identificación de las principales características, desde un punto de vista físico, químico y biológico, de los contaminantes generados así como sus focos y tasas de generación. 4. Visión básica de los tratamientos existentes con valorización energética. 5. Cuantificación de la energía potencial que puede obtenerse METODOLOGÍA Para alcanzar los objetivos mencionados anteriormente se diseñaron prácticas tanto para alumnos de ESO/bachillerato como de formación profesional (FP), ya que ambos grupos en disposición a acceder a estudios universitarios, aunque la realización de las mismas fue llevada a cabo únicamente con estudiantes de FP Para la realización de este trabajo se llevaron a cabo las siguientes etapas. 1. La primera fase fue la identificación de los intereses, conocimientos y carencias de los estudiantes. 2. Dado que la actividad se realizó con alumnos de un grado superior de FP relacionado con la vitivinicultura, la segunda fase consistió en la elaboración de material docente sobre identificación y caracterización de los residuos generados en la industria vitivinícola adaptado al nivel formativo de alumnos.

8 METODOLOGÍA 3. Una vez los alumnos identificaron el elevado volumen de residuos que este tipo de industria genera, se mostró que es posible recuperar energía a partir de estos residuos. Para ello, durante la tercera etapa se preparó material docente sobre técnicas de biovalorización de residuos de la industria vitivinícola. 4. Con la información recabada se diseñaron, pusieron a punto y realizaron con los alumnos una serie de prácticas de laboratorio relacionadas con las principales técnicas de bio-valorización de los residuos de la industria vitivinícola. DESARROLLO Con respecto al alumnado de los ciclos formativos de industrias alimentarias cabe distinguir entre dos grupos de alumnado. Alumnado del CFGM Aceite de Oliva y Vinos: son alumnos procedentes, en su mayoría, de la ESO. La principal motivación de estos alumnos es la de no abandonar los estudios tras su paso por la ESO. Alumnado del CFGS de Vitivinicultura. Su procedencia es muy diversa: titulados universitarios, titulados superiores en otras especialidades de FP, bachillerato en todas sus modalidades y pruebas de acceso.

9 DESARROLLO 1. Identificación de los intereses, conocimientos y carencias de los estudiantes. La formación recibida por los alumnos es suficiente para la inserción laboral. Tienen sólidos conocimientos sobre el procesado de la materia prima. Sin embargo, en aspectos relacionados con el aprovechamiento de subproductos hay que reconocer que existen carencias formativas. Para cubrir esta carencia formativa, los alumnos mostraron interés principalmente por las características de los residuos generados en los procesos, así como por la valorización de los residuos de naturaleza líquida generados. DESARROLLO 2. Elaboración de material docente sobre identificación y caracterización de los residuos/subproductos generados en la industria vitivinícola adaptado al nivel formativo de alumnos. Para esta tarea se propuso implicar al grupo de alumnos en el proceso de enseñanzaaprendizaje. Para ello se crearon grupos de trabajo que, bajo supervisión, elaboraron una documentación docente sobre las principales características de los residuos/subproductos de la industria alimentaria. Posteriormente se trabajo el concepto de residuo/subproducto y las tablas de identificación de residuos de acuerdo con el Código LER.

10 Clasificación de los residuos agrícolas de origen vegetal. Descripción de la actividad LER Descripción del residuo Sección A: Agricultura, ganadería, silvicultura y pesca 01 Agricultura, ganadería, caza y servicios Residuos de la agricultura, horticultura, relacionados con las mismas acuicultura, silvicultura, caza y pesca. 011 Cultivos no perennes Residuos de tejidos de vegetales. 012 Cultivos perennes Residuos de plásticos [excepto embalajes]. 013 Propagación de plantas *02 01 Residuos agroquímicos que contienen 08 sustancias peligrosas. 015 Producción agrícola combinada con la producción ganadera Residuos no especificados en otra categoría. 02 Silvicultura y explotación forestal Residuos de la agricultura, horticultura, acuicultura, silvicultura, caza y pesca. 021 Silvicultura i lt y otras actividades id d forestales Residuos de tejidos de vegetales. 022 Explotación de la madera Residuos de la silvicultura. 023 Recolección de productos silvestres, excepto madera Residuos no especificados en otra categoría. 024 Servicios de apoyo a la silvicultura Clasificación de los residuos agrícolas de origen vegetal (continuación). Mediante la implicación en la tarea Descripción de la actividad LER Descripción del residuo aumenta el interés por la 11 Fabricación de bebidas materia al mimo tiempo que se 110 Fabricación de bebidas Residuos de la producción de bebidas alcohólicas y no alcohólicas [excepto café, les hace partícipes del trabajo té y cacao]. y se sienten responsables de Residuos de lavado, limpieza y reducción mecánica de materias primas. la calidad de la actividad Residuos de la destilación de alcoholes Residuos del tratamiento químico. Materiales inadecuados para el consumo o la elaboración Lodos del tratamiento in situ de efluentes. Residuos no especificados en otra categoría. DESARROLLO 3. Elaboración de material docente sobre bio-valorización de residuos. En etapa se preparó material docente sobre técnicas de bio-valorización de residuos de la industria vitivinícola que se entrego a los alumnos. Este material docente consiste en una presentación de diapositivas en las que se trabaja con los alumnos aspectos teóricos sobre las diferentes técnicas existentes para la bio-valorización de residuos de la industria vitivinícola. Esta presentación se trabajó con alumnos durante una mañana, ya que es necesario que los alumnos adquieran los contenidos teóricos antes de que realicen las actividades prácticas propuestas. Los contenidos teóricos versaron sobre: Digestión anerobia. Fermentación acidogénica. Fermentación alcoholica. li Celdas microbianas de combustible.

11 DESARROLLO DESARROLLO 4. Diseño, puesta a punto y realización de prácticas de laboratorio relacionadas con las principales técnicas de bio-valorización de los residuos de la industria vitivinícola. Para la realización de las prácticas se montaron instalaciones experimentales de fermentaciones anaerobias, digestión anaerobia y celdas microbianas de combustible. Cada una de las prácticas contaba con guión de prácticas explicativo. En estas sesiones de laboratorio participaron mas de 30 alumnos de FP. Adicionalmente se preparó una práctica virtual que permitió que los alumnos aprendiesen de un modo rápido como es posible operar para maximizar la energía extraída en un proceso de digestión anaerobia:

12 RESULTADOS Los alumnos mostraron un elevado interés tanto por los aspectos energéticos como los medioambientales, siendo sensibles a ambos problemas. Para ellos la realización de prácticas en la Universidad suponía una actividad muy motivadora y algunos mostraron su interés en continuar formándose en temas relacionados una vez finalizada su FP. El binomio energía-medioambiente es muy interesante para estos estudiantes que de un modo lúdico recibieron una actividad formativa. Mediante la realización ió de este proyecto, se alcanzaron los siguientes i resultados: 1. Se consiguió que los alumnos de FP identificasen la potencial utilización de corrientes consideradas como residuos para generar energía. 2. El alumnado aprendió el fundamento de las principales tecnologías de bio-valorización energética que existen actualmente. 3. Los alumnos tomaron contacto con diferentes equipos que se emplean en la industria química, lo que les permite saber plantear un esquema de proceso preliminar para la valorización ación de los residuos generados en las industrias vitivinícolas inícolas y despierta su interés tanto por la minimización de residuos como por la valorización de los mismos. Las actividades prácticas sobre aspectos tecnológicos de la energía y medio ambiente como iniciación en la universidad id d para alumnos de secundaria y FP F.J. Fernandez Morales