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PREMIO ARGENTINO JUNIOR DEL AGUA 2005
AIDIS ARGENTINA – COMISION WEF
3º PREMIO
AGUA QUE NO HAS DE UTILIZAR... DEBES RECUPERAR.
AUTORES: MARIA CRISTINA ESMERALDA STANG
ASESOR DOCENTE: VERÓNICA MURILLO
INSTITUCIÓN:
COLEGIO PROVINCIAL POLIMODAL Nº 1
SIMON BOLIVAR 421
(9303) CMTE. LUIS PIEDRA BUENA
SANTA CRUZ
SITUACIÓN PROBLEMATICA:
El agua que se desecha en los cultivos hidropónicos representa un costo para el
productor de esta actividad, ya que junto a la misma se pierde un elevado porcentaje
de sales nutritivas, que podrían ser recuperadas mediante la aplicación de una técnica
de depuración.
OBJETIVOS:
Construir y poner en funcionamiento un dispositivo de hidroponia.
Realizar el control físico-químico-bacteriológico del cultivo.
Aplicar un método adecuado que permita purificar el agua para ser reutilizada
durante las distintas etapas del ciclo.
Difundir la importancia del método en la producción hidropónica para concienciar
sobre la preservación del recurso.
INTRODUCCIÓN
El agua es un recurso indispensable para el desarrollo de las actividades humanas,
su cuidado y uso adecuado concierne a toda la sociedad, se debe promover la
importancia de asumir un rol protagónico como agentes encargados de asegurar que,
en la actualidad y en el futuro, el recurso siga presente. El mismo ofrece numerosas
posibilidades para mejorar la calidad de vida,
por esto se elaboró un proyecto de
cultivo hidropónico, y se lograron resultados favorables ya que se alcanzó todo el ciclo
de desarrollo de diferentes vegetales de huerta.
La hidroponia consiste en cultivar plantas en soluciones acuosas, procedimiento que
posee gran potencial, sobre todo en la región patagónica argentina, que cuenta con
climas de fríos rigurosos, no permitiendo el crecimiento de las hortalizas en ambientes
-1-
libres, como tampoco en invernaderos no climatizados. Sumado a ello, no todas las
ciudades de estas latitudes, en continuo crecimiento demográfico, están emplazadas
en zonas fluviales, por lo que tienen grandes dificultades con el suministro y provisión
de agua dulce.
La efectividad del cultivo hidropónico depende de la pureza de la
solución
empleada, de tal modo, es imprescindible asegurar su rentabilidad. A través de
diversas observaciones se comprobó que ésta es desechada al finalizar el ciclo de
recambio.
Por lo tanto, se estableció la importancia de reciclar la mezcla, asegurando la
viabilidad del cultivo hidropónico, preservando y administrando
el recurso para
un
mayor bienestar social.
Así, se inició la búsqueda de un método adecuado que permita su reutilización, y
que sea accesible a toda la población, a fin de garantizar la efectividad de la hidroponia
como medio de producción.
DESARROLLO
Una vez planteada la necesidad local de producir vegetales para el consumo
diario, se procedió a diseñar una huerta hidropónica en menor escala, cuya dosificación
de nutrientes se basa en el requerimiento de cada una de las especies cultivadas.
A.- Construcción del dispositivo:
Materiales:
Recipiente de vidrio opaco de 77x79cm (capacidad de 25 litros): es el
encargado de contener el agua con las sales minerales. Debe contar con orificios
de ingreso y de evacuación de agua.
Elementos de sostén:
Malla media sombra: constituye el soporte de las plántulas a cultivar,
permite a las raíces estar en contacto con la solución, para la absorción
de la
misma.
Turba (sustrato orgánico, carbón natural de textura porosa): su función es
favorecer la fijación de las raíces.
Bastidor de PVC, de perímetro inferior al recipiente.
-2-
Bomba unificada de 1000 RPM: es la encargada de oxigenar y remover el agua en la
que se encuentran diluidos los nutrientes.
Mangueras de ½ pulgada (1m de longitud): utilizadas para conectar los elementos
del sistema.
Tubo de vidrio: permite observar la presencia de microorganismos (algas y hongos)
y la extracción de muestras para su posterior análisis.
Sensores de temperatura y humedad para el monitoreo permanente de los cambios
ocurridos en la solución y en el medio que rodea al recipiente. Ver anexo(1).
Procedimiento:
1. Se coloca la turba (sustrato orgánico) en la parte inferior del recipiente.
2. Se tensa la malla media sombra en el bastidor, ubicándolo encima de la turba (una
vez agregada la solución, la malla flotará)
3. Se instala la bomba y el tubo de vidrio en los laterales del contenedor.
4. Se conectan las mangueras de la bomba al tubo de vidrio.
5. Se instalan los sensores de temperatura y humedad, que conectados mediante una
interfase a la PC, monitorean la solución y el medio en que se encuentra,
permitiendo observar mediante gráficos las variaciones ocurridas a lo largo de la
experiencia.
Una vez terminada la construcción del dispositivo, se procede a la preparación del
medio acuoso en el que se ubicarán las plántulas.
B.- Disolución de las sales hidropónicas.
Materiales:
Mortero.
Probeta.
Agua 20 litros.
Balanza electrónica.
Sales inorgánicas en la siguiente proporción:
-3-
Sal
Cantidad
Aporta
Sulfato de amonio
SO4 (NH4)2
284 gr
Nitrógeno(N), azufre(S.)
Sulfato de potasio
K2SO4
100 gr
Azufre(S), potasio(K.)
Fosfato de calcio
Ca3 (Po4) 2
142 gr
Fósforo(P), calcio (Ca.)
MgSO4
86 gr
Azufre(S), magnesio(Mg.)
Fe2(SO4)3
5 gr
Hierro (Fe)
Sulfato
de
magnesio
Sulfato de hierro
Procedimiento:
1. Se colocan 10 gr de la mezcla de sales en un mortero y se trituran hasta su
unificación.
2. Se incorporan las mismas en una probeta y se disuelven en agua a 60ºC.
3. Se mezclan para facilitar su disolución.
4. Se coloca el preparado en el recipiente de cultivo hidropónico.
C.- Germinación y traspaso de plántulas
Materiales:
♦
Lámina de polietileno expandido del tamaño del contenedor
♦
Semillas de hortalizas:
Lechuga (Latuca saltiva).
Perejil (Petroselinum drispum).
Acelga (Beta bulgaris).
Procedimiento:
1. Se realizan orificios en el polietileno expandido.(en la malla).
2. Se colocan las semillas en los mismos.
3. Se introduce el elemento de sostén en el contenedor con la solución.
4. Se espera hasta la germinación de las semillas.
-4-
Consideraciones
♦ El traspaso de estas plantas debe realizarse con mucha precaución ya que
cualquier ruptura de alguna de sus partes perjudicaría su desarrollo.
♦ Las plántulas se colocan en orificios porque éstos permiten el paso de las raíces
hacia la solución acuosa.
♦ Se realizan controles diarios de las especies cultivadas.
Una vez transplantadas las hortalizas y efectuada la disolución de sales, el
dispositivo se encuentra listo para ser puesto en funcionamiento.
D- Puesta en marcha del dispositivo
Actividades:
♦
Se activa la bomba: debe realizarse en forma periódica, para mejorar la
disolución de las sales al impedir la sedimentación y favorecer la oxigenación del
agua.
♦
Se controla periódicamente la solución acuosa: es importante el control del pH,
ya que siempre debe ser el adecuado (entre 5 y 6), dado que de otra forma se
detiene el crecimiento de las plantas y comienzan a presentar síntomas de
carencias de nutrientes, por dificultades en su absorción.
♦
Se llevan a cabo controles periódicos del crecimiento de las plántulas: Se tomó
nota de los cm que crecían cada cierta cantidad de días y de las deficiencias que se
presentaron durante la experiencia.
♦
Se
realizan
cambios
de
la
solución
acuosa:
que
deben
efectuarse
aproximadamente cada 15 días, al cabo de este tiempo se presentan carencias de
nutrientes en el agua, que se verifico con los resultados de análisis físico-químicos
realizados en el departamento laboratorio de gerencia sanitaria perteneciente
a
Servicios Publico Sociedad del Estado de Río Gallegos. Ver anexo (2).
♦
Se evidencia en las plántulas, que comienzan a presentar los siguientes síntomas:
Falta de nitrógeno:
Hojas pequeñas y pálidas con tallos débiles.
-5-
Falta de potasio:
Márgenes color café (marrón) y quebradizas.
Flores pequeñas.
Falta de hierro:
Las hojas jóvenes son las mas afectadas por grandes manchas amarillas.
Falta de magnesio:
Coloración amarilla entre las nervaduras de las hojas.
Afecta principalmente a las hojas viejas.
Re su l t ad o s:
Se comprobó que a partir del dispositivo creado se puede obtener y mantener los
vegetales en un estado óptimo hasta su comercialización.
Mediante estudios bacteriológicos se detectaron los siguientes microorganismos:
Diatomaceas
(Asterionella),
Cloroficeas
(Spirogyra),
Protozoos
(Euglena,
Chlamydomonas), Shicomycete, que influyen el normal crecimiento de los vegetales en
el sistema. Su origen se evidencia porque el sistema se encuentra en un medio cálido
y húmedo en contacto permanente con el ambiente.
Por lo tanto, la solución debe ser desechada y reemplazada por otra, asegurando así
la efectividad del cultivo.
De esta manera se advirtió la importancia de recuperar la sustancia del cultivo
hidropónico, como un modo de preservar el recurso y de aumentar su viabilidad, al
reutilizar el agua y las sales presentes en ésta.
E.- Procedimiento de recuperación.
La recuperación del agua en el sistema se realiza con un filtro de sencilla construcción,
que permite tener un mayor control y representa un menor costo para el productor
interesado en la hidroponia. Su función es no permitir el paso de sólidos en suspención
hacia la cámara de desinfección. Asimismo, este procedimiento no provoca cambios
físicos ni químicos importantes en la solución, asegurando que los vegetales se
desarrollen normalmente.
I) Construcción del filtro:
Materiales:
-6-
♦
Papel filtro.
♦
Campana de vidrio.
♦
Piedra
♦
Arena
♦
Antracita.
♦
Trípode.
Actividades:
1. Se ubica la campana de vidrio sobre el trípode.
2. Se coloca el papel en la base de la misma.
3. Se agregan las piedras clasificadas por tamaños, previamente lavadas, y sobre
éstas arena y antracita.
4. Se adaptan al filtro las conexiones que integran el sistema.
Ver anexo (3)
-7-
II) Depósito de desinfección
Materiales:
♦
Mangueras
♦
Frasco lavador Woolf.
♦
Recipiente hermético de 20 litros
♦
Bureta.
♦
Hipoclorito de sodio (NaClO).
♦
Recipiente anexo de 20 litros.
Actividades:
1. Se habilita el paso del agua del dispositivo hacia el filtro ubicado lateralmente, a
través de la bomba, y luego al frasco lavador de Woolf, que actúa como cámara de
decantación y control.
2. Se verifica en la cámara el funcionamiento adecuado y la vida útil del filtro, en caso
de que pierda sus propiedades y la solución ingrese contaminada al depósito de
desinfección. Ver anexo(4)
3.
Una vez que la solución se encuentra dentro del depósito de desinfección, se
agrega con una bureta hipoclorito de sodio (NaClO) 15% activo, en una proporción
de 1,0 mg/l, debido a que el pH de la sustancia es (5-6). Durante este
procedimiento se obtiene el cloro residual activo que se encuentra en el hipoclorito,
y el cloro residual combinado
existente en el agua, que en asociación con los
compuestos nitrogenados (Amonio) origina cloruros.
4. Se controla permanentemente la presencia de cloro residual, ésta se determina
cualitativamente con el método ortodilina (compuesto orgánico que se oxida en
solución ácida por acción del cloro, formando un compuesto de color amarillento).
Ver anexo (5).
5. Se deja estacionar la mezcla
aproximadamente veinte días a fin de verificar la
existencia de cloro residual.
La utilización de hipoclorito de sodio en el proceso de depuración
permite la
eliminación total de los microorganismos, y facilita la formación de cloruros que se
incorporan a la nueva mezcla como micronutrientes.
-8-
III) Recambio del agua después de finalizado el ciclo:
1. Se deposita el agua de la cámara de desinfección o depósito en el recipiente anexo,
y se procede a agregar los nutrientes faltantes, determinados a partir de ensayos
químicos realizados al inicio y al final de cada ciclo.
2. En el dispositivo, se abre el paso para que la solución se filtre y llegue a la cámara
de desinfección con el propósito de ser clorada y controlada periódicamente.
3.
Se introduce la sustancia tratada del recipiente anexo en el sistema hidropónico,
reiniciándose el ciclo y reutilizando la solución.
CONCLUSIONES
La solución que era desechada en el dispositivo hidropónico se logró recuperar
con la construcción de un filtro a partir de elementos accesibles para el productor. Su
elección se fundamentó por el ahorro en tiempo que representa y por un menor costo
económico, lo que garantiza su viabilidad.
Con esta adaptación al sistema hidropónico se logró purificar la mezcla de sólidos
en suspensión. Al pasar por la cámara de decantación y por el depósito de desinfección
se alcanzó su purificación con hipoclorito de sodio depurándose de microorganismos, y
se realizó el control permanente de la solución para asegurar su permanencia en el
cultivo.
Con esto se demuestra que el procedimiento es efectivo para recuperar el agua y
sales utilizadas en la hidroponia. De este modo, se posibilita preservar un recurso
importante para la sociedad y hacer más rentable la actividad.
BIBLIOGRAFÍA
Diccionarios enciclopédicos “Salvat Básico”. Edición 1987. Especial para la
Argentina.
Tecnología de 8º Editorial Santillana E.G.B.Editorial Mérega 1997.
Pagina de Internet:
www.geocities.com/Heartland/Shores/1545/tema03.html
Enciclopedia General Básica E.G.B. Visión 2000.Edición para el tercer milenio
1999/2000.Grupo Clasa. Páginas:58-60,431-433.
-9-
Guía Práctica de las plantas Medicinales y la Salud. EDITORES S.A 1983.
Tomo 1: Páginas: 76-78.
Tomo 2: Páginas: 149-151,272-274.
Enciclopedia Microsoft Encarta 2004.
- 10 -
ANEXO
Dispositivo hidropónico en funcionamiento
sensores
filtro
- 11 -
ANEXO 1
0
Pasada #2
Humedad (%)
10 20 30 40
50 60
Registro de la variación de humedad del medio
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
Tiempo (minuto)
10
Pasada #2
Temperatura (grados C)
12
14
16
18
20
Registro de la variación de temperatura del medio acuoso
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Tiempo (minuto)
- 12 -
22
24
26
28
30
32
34
ANEXO 2
Análisis físico-químico del medio acuoso
- 13 -
ANEXO 3
Construcción del filtro
- 14 -
ANEXO 4
filtro
Recipiente
hermético
Cámara de
decantación
ANEXO 5
- 15 -
AGRADECIMIENTOS
Al personal de Servicios Públicos Sociedad del Estado de nuestra localidad: Sres.
Ricardo Barría y Germán Quintero (laboratorista)
Al Departamento Laboratorio Y Gerencia de Saneamiento de Servicios Públicos
Sociedad del Estado de Río Gallegos, Dra. Silvia Burgos, Sr. Daniel Jorge Viset
(químico), Tel. (02966 – 442654) por su contribución con los análisis físicoquímicos y bacteriológicos de las soluciones.
A la Cátedra de Edafología y Uso de Suelos (Facultad de Agronomía y Ciencias
Forestales) Universidad Nacional de La Plata, Tel. 0221 – 4236758, interno. 433,
Avenida
60
y
119,
La
Plata,
Ingeniero
Aragón,
e-mail:
[email protected]. Por el asesoramiento en cultivos hidropónicos y
en la interpretación de los análisis de laboratorio.
A la Cátedra de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad
Nacional de La Plata, Laboratorio LADECOR, Calle 47 y 115; Dra. Alicia Canepa, Tel.
0221 – 4243104. Por el asesoramiento en la elaboración y disolución de sales.
A la Estación de Piscicultura Harengus, Sr. Rubén Hudson, por la colaboración con
las imágenes.
A los directivos y personal de maestranza del Colegio Provincial de Educación
Polimodal Nº1 “Dr. Juan Francisco Tognón”. Por brindarnos el espacio para la
investigación y la disponibilidad horaria para la realización de las actividades
Al Sr. Pedro Stang (tornero) por su contribución en las etapas
del diseño y
precisión de los elementos utilizados en la construcción del sistema.
A los profesores Julio Argañaráz y Verónica Murillo por la coordinación en la
realización del proyecto.
- 16 -