Briqueta de cisco de café: héroe del aire

Objetivo del proyecto, problema a resolver y principales acciones

El objetivo principal del proyecto fue el de obtener briquetas a partir de cisco de café y almidón, como aglomerante natural para ser aplicado como fuente de energía calorífica.

Según Global Economy, en Colombia cada año se consumen 11.385 toneladas de carbón. Este es un material no renovable, por lo que su precio tiende a aumentar constantemente. Es usado para generar calor y en este proceso emite gases nocivos para el medio ambiente y la salud como el CO₂, los SOx y el CO. En el ambiente, el CO₂ contribuye en un 50% al efecto invernadero; aumentando la temperatura global a través de capas compuestas por gases dañinos, que impiden la salida de los rayos UV del sol. Otro daño causado por este gas son lluvias ácidas, las cuales suben el pH de la tierra matando los microorganismos biofijadores de nitrógeno, lo que se traduce en el desequilibrio ambiental. Además, se conoce que estos gases pueden afectar nuestro cuerpo provocando enfermedades respiratorias, cardiovasculares y resequedad de la piel.

Según SIATA, para marzo del 2020, 19 de 23 estaciones de monitoreo en el Valle de Aburrá estuvieron en rojo, lo que significa que marcan entre 56 y 72 µg de concentraciones de contaminantes por m3. Según la contraloría, 4500 personas mueren al año a causa de enfermedades respiratorias, la EPOC afecta a más de 200 millones, el asma hasta 334 millones, cáncer de pulmón con 1,8 millones de casos en 2012, la apnea del sueño afecta del 1-6% de los adultos. Por la Infección Respiratoria Aguda (IRA) 22.922 personas fallecieron entre 2011 y 2016.
En ciudades como Medellín, hay días en el año en los que por la contaminación no se pueden realizar muchas de las actividades de forma cotidiana. Esto impacta negativamente a las personas que tienen problemas respiratorios como asma, EPOC o cáncer de pulmón.

Teniendo en cuenta lo anterior y con la intención de prevenir de manera positiva esta problemática, se planteó el proyecto de investigación que respondiera a la pregunta: ¿Cómo obtener briquetas con la concentración apropiada de cisco de café y almidón para su uso como fuente de energía calorífica, las cuales produjeran menor emisión de gases contaminantes durante la combustión?

El proyecto fue idea de los jóvenes, que luego vinieron a mí.

 

Acceda a los materiales y referencias disponibilizados por el(a) profesor(a)

Profundización en el tema e involucramiento de la escuela y la comunidad local

Para definir el problema, hicimos una revisión sistemática de literatura, consulta y análisis de artículos de investigación relacionados sobre el tema.

Identificamos el problema con lecturas previas, apoyo de los padres de familia de los integrantes del equipo, observaciones del entorno, revisión de vídeos y noticias. Teniendo en cuenta el enfoque institucional, en cada clase se abordaban elementos relacionados con la metodología científica. Cada equipo de trabajo inicia un proceso desde el grado sexto, año en que el inician un reconocimiento propio y de sus compañeros.En este camino se busca que puedan identificar gustos e intereses comunes que les permita ir conformando los grupos. En este año se realizan diferentes actividades orientadas a la conformación de los equipos. En séptimo grado comienzan a proponer ideas de investigación desde la observación de diferentes problemáticas de su entorno; se plantean las primeras ideas de investigación. Para octavo grado, se lleva a cabo una revisión sistemática de la literatura que les permita ir conociendo qué hay relacionado con sus ideas, qué se ha hecho, qué dificultades se han encontrado y cuáles serían esas innovaciones que ellos podrían proponer. En noveno, se realiza la construcción del anteproyecto de investigación teniendo en cuenta un formato institucional. La ejecución de sus proyectos se lleva a cabo durante los grados 10 y 11. Finalizando el 11er grado, entregan como producto final un prototipo de su idea, documento escrito final, artículo de investigación (el cual es sometido a diferentes espacios de divulgación de investigación escolar). Es importante aclarar que cada final de año, todos los equipos participan en la muestra institucional donde dan a conocer los avances de sus proyectos a toda la comunidad y jurados externos invitados.

En el caso de ciscombustible, una que vez los estudiantes tuvieron claro que querían trabajar problemáticas ambientales, se comenzó a realizar búsqueda de información sobre este tema y se generó una lluvia de ideas que los llevó a tratar el tema del consumo de combustibles fósiles y el efecto que generaba la quema del carbón en algunas fábricas de la ciudad y se relacionó de una vez con la problemática de la contaminación ambiental en la ciudad. En este proceso ocurrió que uno de los padres estuvo de viaje por la zona cafetera del país y evidenció que en el proceso del café se estaba generando un residuo que no era tratado y que era arrojado en cualquier lugar. Esta situación fue contada a su hijo, a su vez él lo contó en la clase y de allí surge la idea de poder darle uso a este residuo (cisco de café) . Se inicia la búsqueda de características del cisco y encuentran que tiene un potencial calorífico que lo calificaba como un buen sustituto del carbón.

Teniendo en cuenta que la institución educativa tiene un modelo constructivista de aprendizaje basado en proyectos apoyado en el trabajo colaborativo y mediado por las TIC, cada uno de los miembros de la comunidad se ve involucrado de forma directa e indirecta en el proceso. Cada una de las actividades que debían ser realizadas por fuera de la institución y en horarios extracurriculares contaban con el aval institucional y de los responsables de cada estudiante del equipo. Los padres o responsables apoyaban con recursos, acompañamiento a las salidas de campo, acompañamiento constante a cada uno; en varias ocasiones prestaron sus casas para el desarrollo de algunas de las actividades (esto teniendo en cuenta que el proyecto se llevó a cabo, en su mayoría, durante el período de pandemia). En las clases, cada asignatura aportó elementos propios que buscan tener una visión más amplia del proyecto que realiza cada equipo de trabajo; eso permite que los estudiantes involucren estos elementos al enriquecimiento de sus ideas de investigación y entiendan que cada asignatura puede aportar a sus procesos, permitiéndose así una interdisciplinariedad e integración en los proyectos. Los estudiantes se ven involucrados en todos los proyectos, dado que en la clase conocen el proceso de cada equipo, una vez que participan de la construcción y discusión de cada una de las fases por la que pasan los proyectos, siendo a su vez pares evaluadores. A su vez, finalizando el año escolar, se lleva a cabo una muestra de proyectos, donde cada equipo de la institución presenta a la comunidad educativa los avances que han logrado durante el año, así todos conocen lo que cada uno realizó en los diferentes grados y pueden dar sus aportes desde el avance de cada uno.

En la ciudad se vienen desarrollando desde hace algunos años actividades que promueven la formación de docentes y estudiantes en procesos de investigación escolar; situación que ha sido una ganancia enorme por que ha fortalecido este tipo de eventos a nivel de las escuelas. Esto a su vez ha permitido la realización y fortalecimiento de ferias escolares y de ciudad. En este último caso, al momento de participar en las ferias de ciudad, se generan lazos y acompañamientos de personas a nivel de empresas y universidades en diferentes etapas a los proyectos de las escuelas, lo que fortalece el aprendizaje y buen desarrollo de de las investigaciones En el caso de nuestra institución, tenemos convenio con Tecnoacademia-SENA donde los estudiantes pueden adelantar gran parte de la experimentación de ideas. Como gran parte del producto final que se llevó a cabo durante la época de aislamiento social, fue clave el apoyo de los padres de un estudiante, quienes permitieron que en su casa se realizara la fabricación de las briquetas. Allí tenían los materiales para la extracción del almidón, mezcla de materiales, elaboración y secado en un horno convencional.

 

El desarrollo de la solución

Luego de la identificación del problema, se realizó:

•  Búsqueda de información sobre ello;
• Lluvia de ideas sobre qué de los aspectos encontrados podrían ser abordados desde la escuela y las condiciones y recursos con los que se contaba;
• Escritura; teniendo en cuenta un formato institucional de anteproyecto y se va dando forma a cada uno de los ítems que allí se piden. Con la revisión de varias tesis y artículos se hace el análisis de estos en un formato institucional
• Realización de la pregunta de investigación, los objetivos y la metodología a seguir;
• Cronograma de trabajo teniendo en cuenta cada objetivo específico y a cada uno de ellos se le asocian unas actividades;
• Cada proceso a seguir en el laboratorio fue acompañado de un diagrama de flujo que orientaba cada fase del proyecto.

Este tipo de diagramas permitía evidenciar en algunos casos la toma de decisiones frente a los cambios que debían realizarse cuando en algunos ensayos no se encontraba lo esperado. Cada procedimiento iba acompañado de ensayos preliminares, permitiendo que en la clase siguiente realizar las adecuaciones necesarias. Inicialmente se había propuesto utilizar diferentes almidones como aglomerantes. En la medida que se realizaban ensayos se pudo determinar que uno de ellos, almidón de yuca, permitía obtener briquetas más compactas a la vez que en su proceso de extracción se podía conseguir mayor cantidad de almidón. También se replantean los tiempos y temperaturas de secado de las briquetas, dado que las iniciales quedaron con humedad y se contaminaron con hongos y otras se desmoronaron fácilmente.

Una vez realizadas las briquetas, se procede a la adecuación del informe final, el cual iba acompañado del artículo, que consta de dos secciones: la primera, da cuenta de todo el proceso investigativo y técnico del proyecto; la segunda,da cuenta de los aprendizajes de cada estudiante; ellos cuentan a manera de narrativa cómo fue su paso por todo este proceso tanto a nivel de investigación como de trabajo en equipo, bajo la metodología institucional.
El proceso de investigación termina con la divulgación de lo realizado. Ciscombustible participó durante su paso por la institución en ferias, entre las que se destaca el encuentro de Ciencias Químicas en Bogotá, Ferias de investigación realizada por Tecnoacademia – SENA, Feria de Biotecnología en la institución universitaria Colegio mayor de Antioquia, Ferias CT+i y Regeneron – ISEF, así como Solve For Tomorrow 2020. De igual forma pudo presentar sus artículos a revistas de divulgación como el caso de la revista del SENA e ingenio de la UPB.

 

La construcción del prototipo

El prototipo se hace de forma continua y se presenta a final del año en la muestra institucional de proyectos. Se postulan para las diferentes ferias y eventos de investigación escolar de la ciudad y de otros lugares del país o a nivel internacional.

Evaluación del proceso y de la solución desarrollada

La evaluación es constante; es durante todo el proceso y para cada producto o entregable por periodo y año académico. Al final de cada período se diligencia la rúbrica de evaluación que es presentada al inicio del período; en ella se realiza la autoevaluación, coevaluación y heteroevaluación. Al mismo tiempo, los estudiantes también proponen sus entregables y estrategias a seguir para cumplir con los compromisos, que se van replanteando en la misma dinámica en que se va generando. Se realiza la entrega de los avances del prototipo y de formatos. Se presentan sustentaciones de los avances. Se realiza constantemente prácticas tipo “elevator pitch” ante el resto de los compañeros y ellos les retroalimentan y dan su coevaluación. Se abren espacios en otros grados para que ellos presenten sus avances, esto como mecanismo de interacción con otros estudiantes y para fortalecer sus habilidades comunicativas.
Dentro de estos productos y entregables cada equipo debe dar cuenta del proceso a través de la realización de una página web, de perfiles en redes sociales y del portfolio de evidencias del proyecto que contiene: borrador del proyecto, avances, artículos, formato de análisis de artículos, bitácora, diagramas, aportes de otras áreas al proyecto.

 

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