Resumen

Este trabajo, se basa en la inquietud de la producción de energía limpia a partir del proceso de fotosíntesis de las plantas enfocado a la producción de energía luminosa. Se buscó información sobre prototipos y proyectos similares como antecedentes, las plantas de la especie conocidas comúnmente como millonaria y algunas otras, producen diferencia de potencial, que conectadas en serie o paralelo durante la fase luminosa de la fotosíntesis generan suficiente electricidad como para encender un foco LED durante 2 horas empleando una batería como almacenamiento, y es factible utilizarla durante la fase oscura, es decir, en  la noche para iluminar un área de estudio.

Las mismas plantas colocadas en áreas cercanas crean un microclima, durante el día, limpia y refresca el aire y durante la fase oscura con la ventilación apropiada se emplea la electricidad para la iluminación y se pretende emplear materiales comunes para abaratar los costos del sistema.

Se generó un sistema empleando 12 plantas de la región con electrodos en los maceteros, conectados en serie y paralelo a un sistema de batería e interruptor. Se emplearon materiales comunes con la intención de abaratar costos del sistema. Se buscó el máximo rendimiento de energía producida por el sistema acorde al tipo de conexión (serie o paralelo). La energía limpia y sin emisiones de gases tóxicos o de efecto invernadero se prevé como la solución global para evitar de manera definitiva que el calentamiento global alcance costos desastrosos para bastantes zonas de la Tierra. La principal fuente de energía limpia procede del Sol, que emite más energía hacia la Tierra cada hora que la consumida por la humanidad en un año. Así pues, las tecnologías que obtienen energía del Sol son decisivas para la conversión mundial desde las fuentes energéticas convencionales hacia aquellas que son respetuosas con el medio ambiente.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Investigando y observando las necesidades que se presentan con algunos de los habitantes de comunidades cercanas a nuestro contexto de falta de energía eléctrica en sus hogares, se propone generar la misma a través de plantas domésticas, de esa manera obtenemos energía sustentable.

Antecedentes

¿CÓMO FUNCIONA LA PLANTA LÁMPARA? 

Un grupo de profesionales de la Universidad de Ingeniería y Tecnología (UTEC) ha presentado un proyecto revolucionario que dará luz a distintos pueblos de la selva peruana. Se trata de “Planta lámparas”, un modelo de lámpara que produce energía limpia y auto sostenible en función de la tierra y la fotosíntesis.[1]

Función y desarrollo. La planta lámpara obtiene su energía a partir de los nutrientes y microorganismos que liberan las plantas, aprovechando sus compuestos orgánicos para proporcionar energía a la lámpara. [2]

Ejemplo de sistemas en Holanda: La innovación en el mercado de la producción de energías renovables está cobrando cada vez mayor impulso con un sinfín de soluciones. Ahora, un equipo de científicos holandeses ha desarrollado un interesante dispositivo que utiliza el mecanismo natural de la fotosíntesis para generar electricidad a partir de plantas.

Plant-e es una startup con sede en Wageningen, Holanda, que está desarrollando una tecnología que permite generar electricidad utilizando plantas como alternativa a los actuales sistemas de producción de energía renovable por viento o radiación solar. La ventaja de este método es que sólo necesita que la planta crezca en un medio saturado de agua, por ejemplo, un pantano, un arrozal o un jardín para generar energía de forma continua. Por tanto, esta tecnología podría integrarse con la energía eólica o solar para subsanar los problemas de intermitencia, ya que funciona de forma ininterrumpida, incluso por la noche y cuando no hay viento.[3]

¿CÓMO FUNCIONA PLANT-E?

El excedente de materia orgánica generado por las plantas durante el proceso de fotosíntesis se trasfiere al suelo a través de sus raíces, lo que genera todo un ecosistema de microorganismos alrededor de ella que se alimentan de dicha materia liberando electrones. Pues bien, los científicos han desarrollado una

Tecnología que permite recolectar todos estos electrones mediante la colocación de electrodos junto a las raíces para obtener electricidad.

Aunque ya existen precedentes de sistemas similares para producir electricidad mediante plantas, sus creadores defienden que con la tecnología de Plant-e las plantas no sufren ningún daño, ya que no requiere manipularlas ni someterlas a ningún proceso. El único inconveniente es que en condiciones de calor extremo o temperaturas bajo cero, el proceso de generación de energía se interrumpe por la evaporación o congelación del agua del terreno.

La fotosíntesis es el proceso de elaboración de los alimentos por parte de las plantas. Los árboles y las plantas usan la fotosíntesis para alimentarse, crecer y desarrollarse. [4]Para realizar la fotosíntesis, las plantas necesitan de la clorofila, que es una sustancia de color verde que tienen en las hojas. Es la encargada de absorber la luz adecuada para realizar este proceso. A su vez, la clorofila es responsable del característico color verde. De esta forma también obtenemos energía eléctrica por medio de una diferencia de potencial a partir del uso de dos metales, el Cu y el Fe. [5]

[1]http://www.uab.cat/web/detalle-noticia/electricidad-a-partir-de-la-fotosintesis-de-las-plantas-1345680342040.html?noticiaid=1345699607605

[2] http://blogthinkbig.com/generar-electricidad-partir-plantas

[3] http://noticiasdelaciencia.com/not/16399/dispositivo-que-genera-electricidad-a-partir-de-la-fotosintesis-de-algas-verdiazules/

[4] http://www.oyejuanjo.com/2015/10/plantalamparas-plantas-que-dan-luz.html

[5] https://prezi.com/6jpkvtbtdnyr/el-proceso-de-la-fotosintesis/?webgl=0

Objetivo

Realizar un sistema para la utilización de energía producida por la diferencia de potencial obtenida de la conexión eléctrica de 12 plantas y así contribuir a la disminución del calentamiento global.

Justificación

Dónde surge mi interés en el desarrollo de este proyecto, es por colaborar con la mejora de la comunidad y generar energía  limpia a partir del proceso de fotosíntesis de las plantas enfocado a la producción de energía luminosa y contribuir al cuidado del medio ambiente.

De acuerdo con datos del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI), un total de 588 mil 864 hogares no dispone de energía eléctrica. Los estados que presentan los mayores índices de hogares sin servicio eléctrico se deben a que las comunidades se encuentran muy dispersas y están en terrenos de difícil acceso, sin caminos ni infraestructura, lo que dificulta la extensión de las líneas de electricidad. Ante esta situación se han planteado alternativas para enfrentar el problema y distribuir electricidad de manera eficaz a toda la población. Una de las opciones más viables son los sistemas de generación mediante energía renovable, pues varias de ellas no precisan interconectarse a la red de distribución para brindar electricidad a diversos usuarios. La energía geotérmica, la eólica y la solar fotovoltaica se encuentran entre las más utilizadas para estos propósitos. En México, la última se ha comenzado a implementar con el objetivo de reducir el índice de pobladores sin acceso a energía eléctrica.^[1]

Actualmente, existe un gran número de proyectos químicos destinados a la reproducción artificial de la fotosíntesis, con la intención de poder capturar energía solar a gran escala. Aún no se ha conseguido sintetizar una molécula artificial capaz de generar energía a partir de la luz y la materia inorgánica, pero las perspectivas son prometedoras y los científicos son optimistas. Ya existen algunos proyectos que estudian usar las algas para obtener energía.

Teniendo en cuenta los datos anteriores en donde las zonas con mayor problema de electricidad son las que presentan un clima que permite el crecimiento de plantas y a su vez el sistema propuesto permite obtener electricidad para el uso de la misma, el uso que se propone en el presente proyecto es la iluminación empleando LED  y conjugando creatividad, investigación, innovación y desarrollo para la sociedad.^[1]

[1]  www.manufactura.mx/energia/2014/…/cfe-llevara-electricidad-a-comunidades-rurales

[1] https://constructorelectrico.com/luz-en-cada-rincon-de-mexico/

Hipótesis

Sí elaboro plantas lámpara para ayudar a disminuir el calentamiento global que existe en el planeta, en este caso  a partir de las plantas  conocidas comúnmente como millonaria y algunas otras, lo que se lograra es que conectadas en serie o paralelo; durante la fase luminosa de la fotosíntesis generan suficiente electricidad como para encender un foco LED durante 2 horas empleando una batería como almacenamiento, y es factible utilizarla durante la fase oscura, es decir, la noche para iluminar un área de estudio.

Método (materiales y procedimiento)

En esta etapa se debía tener en cuenta tres factores que son muy importantes en este prototipo, como primera medida la calidad del suelo en el sitio, el agua que usualmente utiliza la comunidad y finalmente la planta.^[1]

1. Suelo

El primer punto de estudió fue el suelo, puesto que es un factor preponderante, productor de energía en la simbiosis con la planta. Se consideró los siguientes parámetros: Medición de PH, temperatura, humedad, temperatura ambiente, temperatura de suelo, valores eléctricos (voltaje y amperaje generado en las muestras a tomar) ^[2]

2. Agua

Al no tener información previa de la calidad del agua en la zona, el punto de partida fue recabar información relevante, como la carencia que tienen de la misma y los espacios comunes que comparten con éste elemento. Luego, ubicar el punto principal de abastecimiento y tomar muestras de ella, ya que es un factor importante al humidificar el vegetal de la Planta lámpara, y de ésta manera saber si la calidad de riego afectará de manera ácida o alcalina la calidad del suelo.

3. Planta

La planta a elegir debía ser de especie corriente de la zona que cumpliera características como durabilidad, fácil reposición, tamaño manejable, que sea de sombra y tipo de raíz bulbar, rizoma o similar.

1.- Ser seleccionan plantas de la región.

2.- Se colocan dentro del macetero una placa de Cu a mitad de la tierra y se suelda a un cable conductor, a continuación se coloca una malla de Fe  al fondo de la maceta igualmente soldada a un cable conductor; estos serán los electrodos.

3.- Se sueldan en serie y en paralelo las macetas

4.- Ambas terminales se conectan a una batería recargable

5.- Conectar a lámpara prefabricada con LET listos para su funcionamiento

Galería Método

Resultados

• Fue posible darnos cuenta que la conexión óptima para nuestro sistema es la conexión en serie, ya que aunque es poca la diferencia en tiempo de iluminación es mayor.
• Las observaciones realizadas se hicieron en días largos de primavera o cercanos a ella, se requiere aumentar los experimentos para obtener un rendimiento en los días de menor iluminación.
• El rendimiento entre captación de energía y gasto es para este sistema fue de 36.65 %.
• Se buscará incrementar la eficiencia del sistema mediante el uso de otros materiales
• Se emplearon materiales de uso común con la intención de abaratar costos del sistema.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

La planta lámpara es un sistema que puede ser utilizado para la iluminación, en el primera instancia, el prototipo desarrollado es posible encender 4 LED alrededor de 4 horas  continuas es posible generar luz durante dos horas, e incluso puede recargarse de forma natural, usando a la naturaleza como fuente de energía, sin destruir ningún recurso ni generar contaminación, por lo tanto el sistema propuesto es funcional, tanto en nuestra comunidad por los apagones frecuentes así como en poblaciones que no cuentan con electricidad o que presentan irregularidades en el suministro.

Las plantas fueron conectadas en serie y en paralelo. Siendo más eficiente la conexión en paralelo ya que permite colectar la energía de manera más eficiente que en serie.

Bibliografía

https://constructorelectrico.com/luz-en-cada-rincon-de-mexico/www.manufactura.mx/energia/2014/…/cfe-llevara-electricidad-a-comunidades-ruraleshttp://www.bbc.com/mundo/noticias/2015/11/151109_tecnologia_plantalamparas_energia_electrica_selva_indigenas_luz_peru_amazonas_utec_lbhttp://www.ecologiaverde.com/lampara-que-funciona-con-energia-generada-por-plantas/http://www.oyejuanjo.com/2015/10/plantalamparas-plantas-que-dan-luz.htmlhttps://prezi.com/6jpkvtbtdnyr/el-proceso-de-la-fotosintesis/?webgl=0http://www.uab.cat/web/detalle-noticia/electricidad-a-partir-de-la-fotosintesis-de-las-plantas-1345680342040.html?noticiaid=1345699607605http://blogthinkbig.com/generar-electricidad-partir-plantas/http://noticiasdelaciencia.com/not/16399/dispositivo-que-genera-electricidad-a-partir-de-la-fotosintesis-de-algas-verdiazules/http://www.elfederal.com.ar/generan-electricidad-usando-la-fotosintesis-de-las-plantas/

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography