ACADEMIA DE CIENCIAS

TITULO DEL PROYECTO: “BIOCOMBUSTIBLE DEL DESIERTO A PARTIR DE LA HIGUERILLA”

INTEGRANTES: - Natalia Andrea Montoya Valdés

- Tania Camila Pizarro Poyanco

PROFESORA GUIA: Vivianne Ramona Cortés González INTRODUCCION: Obtención de un compuesto retenedor de humedad y que sirva de fertilizante. Además, obtener aceite de ricino a partir de la Higuerilla, para producir biocombustible. PLANTEAMINETO DEL PROBLEMA: Primer objetivo: De acuerdo a nuestro objetivo de lograr la mantención de la humedad del suelo (reducir el gasto de agua de riego), a través de un medio que sirva de soporte o retenedor de líquido, nos llevó a la necesidad de buscar: ¿Qué compuesto tiene la capacidad de retener o conservar la humedad y que se pueda mezclar con suelo estéril del desierto, con el fin de mantener la humedad y hacerlo productivo?, si existe ese compuesto. ¿Cómo se puede obtener? Segundo objetivo: ¿Servirá la mezcla de tierra, arena y algas para el cultivo de la Higuerilla? y ¿Se podrá extraer el aceite de ricino, en forma artesanal de la Higuerilla? HIPOTESIS: 1.- El compuesto que permitirá conservar la humedad del suelo desierto de Atacama, es una masa gelatinosa. La obtención de masa gelatinosa será en forma natural a partir de algas, mezclada con agua. 2.- Obtendremos el aceite de ricino de la Higuerilla, en forma artesanal MARCO TEORICO: Algas: - Se llaman algas a diversos organismos autótrofos de organización sencilla, que hacen la fotosíntesis productora de oxígeno (oxigénica) y que viven en el agua o en ambientes muy húmedos. Pertenecen al reino Protoctista. - Las algas no se clasifican dentro del reino vegetal, es decir, no son plantas (Embriophyta). Se trata de un grupo polifilético o artificial (no es un grupo de parentesco), y no tiene por lo tanto ya uso en la clasificación científica moderna, aunque sigue teniendo utilidad en la descripción de los ecosistemas acuáticos. - El estudio científico de las algas se llama Ficología. - El "huiro", llamado científicamente Macrocystis pyrifera, es una de las algas más abundantes y conocidas de nuestras costas. Es común encontrarlo cuando se camina por el litoral.

Los grandes tallos del huiro pueden alcanzar un par de decenas de metros y están provistos de frondas (hojas de las plantas inferiores) que salen de los tallos a espacios regulares

Cada una de estas frondas tiene en su base un pequeño flotador relleno con gas, lo que permite que los largos tallos del huiro salgan desde el fondo marino y floten hasta la superficie, donde suelen formar enormes manchas por donde es difícil desplazarse en bote.

El huiro es un alga muy importante en el ecosistema litoral, ya que proporciona refugio a numerosas especies y alimento a otras, destacando los panchotes o jaibas del huiro (Taliepus dentatus y T. marginatus), de largas patas y de color café, además de erizos y moluscos, entre otros.

Una vez desarraigado y en la playa, el huiro es consumido, de preferencia, por crustáceos, como la pulga saltarina (Orchestoidea tuberculata), y algunos insectos, en especial dípteros y coleópteros USOS AGROPECUARIOS: Los arribazones de algas han constituido una fuente de abono para las tierras de cultivo. Aparte de abonar, las algas mejoran las características nutritivas del suelo e impiden el crecimiento de malas hierbas. Se emplean también como complemento en la dieta del ganado. Actualmente hay empresas que fabrican harinas de algas para ser suministradas al ganado.

Por último, se han desarrollado fertilizantes basados en extractos líquidos de algas ya que se ha probado que aumentan la resistencia de los cultivos a las heladas y plagas y además estimulan el crecimiento y producción vegetal.

Mezcla Gelatinosa:

¿Aplicación de abono con guano o algas? Por lo que se ha visto en rosales (que son muy exigentes) ambos abonos funcionan muy bien. Otros productos complementarios pueden ser la harina de sangre, la harina o aceite de pescado y la harina de huesos, pero en Chile (estos productos se exportan).

En los abonos comerciales que contienen guano, por ejemplo uno en polvo para acidófilas, y otros líquidos de uso general, apenas se percibe el olor (hay que meter la nariz). Y puesto al aire libre, nada de nada.

Se podrá usar abono de algas por ser más factible de alcanzar y por no expeler mal olor. Y además, porque puede retener la humedad y así se disminuir la cantidad de agua al utilizarlo, gracias a la masa gelatinosa que se forma.

Disponibilidad de nutrientes adecuados: Un medio de cultivo adecuado para la investigación microbiológica ha de contener, como mínimo, carbono, nitrógeno, potasio, azufre, fósforo y sales inorgánicas. En muchos casos serán necesarias ciertas vitaminas y otras sustancias inductoras del crecimiento. Estos nutrientes lo aportaran las algas

LA HIGUERILLA: Esta planta es conocida desde la más remota antigüedad, pues se halla indicada en la

Biblia y figura en las narraciones de Heródoto. Teofrasto y Rioscórides la describieron con el nombre de "kiki". Plinio dice que los romanos la llamaban "ricinus" por la semejanza de sus semillas con unas garrapatas que llevaban el mismo nombre. Hipócrates y Dioscórides afirman

que en su época la usaban para el alumbrado y como purgante. Caillard indica que entre los egipcios debió gozar de una estimación especial, pues se ha encontrado en muchos sarcófagos.

La Higuerilla: Uso medicinal En medicina se emplean las semillas y el aceite que se extrae de ellas, y también las hojas. Semillas. Son muy activas como purgante y sirven para extraer el aceite de ricino, tan

conocido y tan aborrecido por los niños. Hojas. Las hojas son emolientes, y externamente se usan en lavativas a la dosis de

30 a 50 gramos. Aplicadas a los pechos, ayudan en la menstruación y se cree que pueden provocar la secreción de la leche. También son vulnerarias y facilitan la cicatrización de las heridas

Aceite. El aceite de ricino es un purgante muy recomendado, pues no produce irritación en el tubo digestivo y consigue deposiciones del bajo vientre sin causar trastornos en el intestino.

¿Qué es un biocarburante? Los biocarburantes o biocombustibles son combustibles que

se generan a partir de procesos biológicos, son de origen biológico no fosilizado. Presentan una gran cantidad de ventajas frente los combustibles fósiles, entre ellas producir bastante menos cantidad de C02, principal gas causante del efecto invernadero. Al tratarse estos de recursos inagotables, son excelentes para reemplazar los combustibles que se producen en base al petróleo, el cual escasea y por otro lado produce grandes efectos contaminantes en la atmósfera, como el efecto invernadero entre muchos otros. Este tipo de biocombustibles, están caracterizados por la posibilidad de aplicación a los actuales motores de combustión interna, y ya son muchos los vehículos que se están fabricando para funcionar con este tipo de carburantes.

Existen diferentes tipos de biocombustibles que mencionaremos a continuación: Biodiesel: Ester metílico generado a partir de un aceite vegetal, algas o animal de calidad

similar al gasóleo. No es contaminante ya que aunque su combustión produce C02 que va a pasar a la

atmósfera, se supone que es el mismo que las plantas o las algas de las que proviene absorbieron durante su crecimiento, por lo tanto se libera a la atmósfera prácticamente la misma cantidad de CO2 que se consumió.

Es biodegradable, no es tóxico, y típicamente produce cerca de 60 % menos emisiones de dióxido de carbono. Sus emisiones de smog son 65 % menores que el diesel derivado del petróleo. Metodología de Trabajo: Desarrollo Experimental: Materiales y reactivos 1.- Vaso de precipitado 11. Botellas desechables 2.- Plancha calefactora 12.- Regla 3.- Varilla de agitación 13.- Arena

5.- Espátula 14.- 500 tierra estéril 6.- 100 ml de agua 15.- Algodón 7.- 10 g de alga molida (Huiro: Macrocystis pyrifera ) 16.- Palita de jardín 8.- Rejilla 17.- Vidrio de reloj 9.- Pinza 18.- Mortero con pistilo 10.Pinzas para vasos pp. 19-.Balanza de precisión 20.- Papel Filtro 25.- Hidróxido de sodio 21.- Soporte Universal 26.- Éter 22.- Espátula 27.- Alcohol metílico 23.- Aro metálico 8.- Grasa animal 24.- Embudo

SEMILLAS DE HIGUERILLA:

DISEÑO EXPERIMENTAL: I.- CULTIVO DE HIGUERILLA: 1.- Se preparo una mezcla de algas en frio ( 10%), para la obtención de la masa gelatinosa y se agrego tierra estéril y arena( Similar a la del desierto). 2.- Se ocupo un recipiente plástico desechable para la siembra de las semillas de Higuerilla, previamente puestas durante 12 días en una placa de petri, con algodón húmedo. 3.- Se sembró una semilla a 4 cm de profundidad y la otra se ubico sobre la superficie de la mezcla de tierra. Se dejaron en observación y a los quince días comenzaron los brotes de las plantas, Luego, se continuo con los controles. II.- CONTROLES:

1. - Se midió crecimiento y ahorro de agua 2. - Se midió y controlo la dosificación de líquido 3. - Comprobó si tenía réplicas: No se tiene 4. - Se obtuvo dos plantas de Higuerilla (se adjuntan fotos) 5. - Las mediciones de crecimiento de las plantas se realizaron cada siete días y se

regaron cada 15 días con 100 ml de agua las experimentales y la de control cada siete días, puesto que requerían agua a simple vista.

6. - Se trabajo durante seis meses para obtener el aceite. Se logró extraer en distintas muestras, 10ml de aceite por cada 20g de semillas sin cáscara.

PLANTA EXPERIMENTAL: MEDICIONES DE CRECIMIENTO

PROCEDIMIENTO EXTRACCION DE ACEITE DE RICINO: 1.- Repose y filtre el aceite para quitarle los restos sólidos y caliéntelo para quitarle el agua (opcional). 2.- Realice la valoración para determinar cuánto catalizador es necesario: Tome 1ml de aceite y 10 ml de alcohol metílico, adicione 2 gotas de fenolftaleína, agite y mida el pH (si marca menos de pH 5 debe descartarse este aceite porque no servirá, produce más jabón que aceite), este debe ser superior a pH 6. Continúe la valoración agregando 3 gotas más de fenolftaleína y añada lentamente el Hidróxido de Sodio seco, cuando se produzca el viraje de color, tome nota del gasto, lo que indicará la cantidad de hidróxido que debe ocupar para la transesterificación. Se gastaron 0,01ml de Hidróxido de sodio seco. 3. Prepare el Metóxido de sodio. (CH3 O Na), en caliente, no más de 60º C 4. Caliente aceite (hasta 64ºC como máximo), y viértalo dentro del Metóxido mientras agita suavemente. 5. Deje que sedimente, separe la glicerina. 6. Lave (aplicando ácido acético o agua) y seque el producto final. 7. Compruebe su calidad (mida el pH=7.0). Este proceso se llama transesterificación, y es similar a la saponificación. ¿Le suena? La saponificación forma jabón. Para hacer jabón se mezclan triglicéridos (aceite, grasa) con una disolución de hidróxido de sodio (Na OH, sosa cáustica, lejía) en agua. En esta reacción las cadenas de estér, también llamadas lípidos, se separan de la glicerina y se unen al sodio para formar jabón. Uno de sus extremos es atraído por moléculas polares como el agua, y el otro es atraído por moléculas apolares como el aceite. Esa es la característica que hace útiles a los jabones. En la transesterificación la sosa cáustica y el metanol se unen para formar Metóxido de sodio (Na+ CH3O-). Cuando se mezcla el Metóxido con aceite, rompe las uniones de la molécula de aceite, liberando Glicerina y ácidos grasos. Estos últimos se unen al Metanol formando biodiesel, y un poco de jabón a veces. EXTRACCION DE ACEITE RICINO MEDIANTE ESTERIFICACION:

BIOCOMBUSTIBLE SIN FILTRAR:

DECANTACION Y FILTRACION DEL ACEITE:

REGISTRO YANALISIS DE LA EXPERIMENTACION: Siembra y mezcla de algas y tierra - Después de 7 días de haber realizado el experimento, se observó una decantación de 50% de masa gelatinosa y un sobrenadante semilíquido de un 50%. Por decantación se obtiene la masa gelatinosa. - A los 12 días de haber remojado las semillas sembramos una a 4 cm de profundidad y la otra la dejamos sobre la mezcla de tierra en la misma botella de muestra y la regamos cada 15días con 100 ml de agua. Una se desarrollo en forma natural (formo raíces por la humedad y las condiciones favorables que tenia) y la otra que se puso dentro de la tierra no tuvo problemas en su crecimiento Extracción de aceite: Primer ensayo Se midió 20 ml. de aceite ligeramente caliente y una mezcla de 100 ml. de Alcohol Metílico con 3,6 gramos de Hidróxido de Sodio (dato extraído de la valoración del aceite). Se calentó durante 30 minutos, más o menos a 60ºC. Se dejo enfriar la mezcla y luego se filtro. Se obtuvo 6 ml de biocombustible. Otros ensayos: Se midieron 100 ml de aceite y se repitió el proceso, obteniéndose , 30 ml de biocombustible.

DATOS EXPERIMENTALES DE RIEGO (experiencia realizada en el año 2008) DOSIS DE AGUA v/s CRECIMIENTO Día Altura(cm) Dosis Altura (cm) Dosis

Planta Control ml Experimental ml

0 0 100 0 100

7 0 100 0 0

15 0.5 100 0.6 100

30 1.0 100 2.0 0

45 1.5 100 3.9 100

60 2.0 100 5.0 0

75 2.5 100 7.3 100

90 3.0 100 9.0 0

Conclusión: Se logra un ahorro de 50% de agua de riego, para un crecimiento de casi un 100%

GRAFICOS PLANTA CONTROL - DIAS/ ALTURA (CM) - RIEGO CON 100 ml APLICADOS CADA 07

  (1) Planta (2)Planta Control Experimental

Ilustración 1

DATOS EXPERIMENTALES DE RIEGO (año 2009) DOSIS DE AGUA v/s CRECIMIENTO DIA Altura cm Dosis Altura (cm) Dosis

Control ml Experimental ml

0 0 100 0 100

7 0 100 0 0

15 0.5 100 0.6 100

30 1.0 100 2.0 0

45 1.5 100 4.2 100

60 2.0 100 5.0 0

75 2.5 100 7.5 100

90 3.0 100 9.5 0

Conclusión: Se logra nuevamente un 50% de ahorro de agua de riego y casi un 100% de crecimiento en las plantas. Además, las semillas que caen al suelo sin ser plantadas tienen la posibilidad de desarrollar al igual que las que se siembran.

GRAFICO EXPERIMENTAL AÑO 2009

PLANTA CONTROL - DIAS/ ALTURA (CM) - RIEGO CON 100 ml APLICADOS CADA 07

 

(1) Planta (2)Planta Control Experimental

Ilustración 2 

CONCLUSION: 1.- A través de este experimento pudimos comprobar que se puede obtener una masa gelatinosa en forma sencilla, económica y con un buen rendimiento, la cual retiene la humedad y permite que las plantas se desarrollen en forma similar a su medio natural. Se forma un compuesto que se puede utilizar con fines agrícolas.

Podemos decir que nuestra 1era. Hipótesis es factible, quedando comprobado que las algas son compuestos que se pueden utilizar con fines agrícolas.

2.- También se puede cultivar la Higuerilla, con una mezcla de tierra estéril, arena y algas, crecen el doble. Además se puede obtener aceite de ricino, para refinar y mezclar con petróleo, para usarlo como combustible. EXTRAPOLACION DE RESULTADOS: Nuestros resultados los podemos extrapolar a un sector más desértico o duna. La investigación la podemos proyectar a nivel del desierto, como por ejemplo sector Travesía (u otro que presente características similares a este sector), ubicado entre la ciudad de Copiapó y Vallenar, lugar donde permanente hay neblina (Camanchaca del desierto y ahí se pueden poner mallas neblineras que recojan el rocío que se almacenen en tambores y luego se aplique riego por goteo).

Pregunta: ¿Será factible masificar la aplicación en cuanto a costos? Los resultados dieron los resultados esperados e indicados en la bibliografía consultada, por lo tanto se refuerzan.

La Higuerilla, crece muy rápido (se cultivo en el jardín de nuestro Liceo, en el mes de Junio del 2008, se hizo para comprobar si era posible de desarrollar, actualmente mide 2.10m.

Además, se sembró una semilla en el recipiente a 4cm. de profundidad y otra se dejo en la superficie. La primera broto a los quince días de sembrada y la segunda a los dos meses (sola, sin intervención), busco enraizarse y desarrollarse naturalmente. Lo que confirma, que no es necesario sembrar, sólo basta que ellas caigan al suelo y tengan los medios necesarios y brotaran nuevas plantas. Tal como lo habíamos planteado en nuestro trabajo.

Bibliografía: Cita de Sitios Web - es.answers.yahoo.com/question/index? - Tipos de algas: es.fotolia.com/tag/algas - Tipos de abonos: foroarchivo.infojardin.com/abonos La Higuerilla: http://www.chileflora.com/Florachilena/FloraSpanish/HighResPages/SH0558.htm http://www.unalmed.edu.co/~crsequed/HIGUERILLA.htm Usos de la Higuerilla http://www.yerbasana.cl/?a=1707 http://www.caata.org/la_higuerilla_opcin_contra_plagas.html Propiedades de la Higuerilla: http://propiedadesdelaceite.jaimaalkauzar.es/propiedades-y-beneficios-del-aceite-dericino.html

¡MUCHAS GRACIAS!