Marco teórico del proyecto ENERGYCOMPO II

1. ENERGYCOMPO II: Mejora de
una maceto-pila que produce
electricidad con plantas cultivadas con
compost
Germán Tortosa Muñoz
Dpto. Microbiología del Suelo y de la Planta
Estación Experimental del Zaidín (EEZ-CSIC)
http://www.compostandociencia.com
Email: german.tortosa@eez.csic.es
compostandociencia@gmail.com
@germantortosa
Granada, 23 de enero de 2023
4ª edición de los proyectos CAOS

2. Fundamentos teóricos (4º de la ESO)
- Método científico
- Temas para profundizar:
- Proyecto de investigación
- Análisis de datos
- Comunicación en el trabajo científico
- Tipos de reacciones químicas:
- Procesos redox
- Procesos electroquímicos
- Ácido-base
- Temas para profundizar:
- Funcionamiento de una pila electroquímica
- Medida del pH
- Concentración de disoluciones
- Temas para profundizar:
- Diluciones
- Molaridad y % (peso/volumen)
- Salinidad (conductividad eléctrica)

3. Cronograma
- Sesión 0. Presentación del proyecto: martes 05/12/2023
- Sesión 1. Marco teórico: martes 23/01/2024
- Sesión 2. Experimento 1: martes 06/02/2024 (EEZ)
- Sesión 3. Experimento 2: martes 20/02/2024 (EEZ)
- Sesión 4. Experimento 3: martes 12/03/2024 y 09/04/2024 (EEZ)
- Sesión 5. Resultados y discusión. martes 23/04/2024
- Sesión 6. Ensayo charla congreso: martes 07/05/2024
Congreso CAOS: jueves 09/05/2024.

4. Introducción
Método científico en ciencias experimentales

5. Introducción
Método científico en ciencias
experimentales:
- Observar
- Preguntar
- Hipotetizar
- Experimentar
- Analizar
- Concluir
- Lineal vs circular

6. Ciencias
experimentales
1- Diseño inicial
2- Controles + y -
3- Variable a medir
4- Reproducibilidad
5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
7- Ética
https://www.educaciontrespuntocero.com

7. https://es.khanacademy.org
Ciencias
experimentales
1- Diseño inicial
2- Controles + y -
3- Variable a medir
4- Reproducibilidad
5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
7- Ética

8. Ciencias
experimentales
1- Diseño inicial
2- Controles + y -
3- Variable a medir
4- Reproducibilidad
5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
7- Ética

9. https://www.cem.es/
Propiedad del sistema
1- Masa
2- Temperatura
3- Dimensiones (alto x ancho x largo)
4- ...
Ciencias
experimentales
1- Diseño inicial
2- Controles + y -
3- Variable a medir
4- Reproducibilidad
5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
7- Ética

10. https://theory.labster.com/
Ciencias
experimentales
1- Diseño inicial
2- Controles + y -
3- Variable a medir
4- Reproducibilidad
5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
7- Ética

11. https://www.leansixsigmadefinition.com/
Ciencias
experimentales
1- Diseño inicial
2- Controles + y -
3- Variable a medir
4- Reproducibilidad
5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
7- Ética

12. https://www.evirtualplus.com/
Ciencias
experimentales
1- Diseño inicial
2- Controles + y -
3- Variable a medir
4- Reproducibilidad
5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
7- Ética

13. Ciencias
experimentales
1- Diseño inicial
2- Controles + y -
3- Variable a medir
4- Reproducibilidad
5- Repetitividad
6- Espíritu crítico
7- Ética
https://www.senc.es/

14. Proyecto de investigación
ENERGYCOMPO II: Mejora de una maceto-pila que produce
electricidad con plantas cultivadas con compost
1- Experimentación
2- Congreso científico
3- Artículo científico
4- Divulgación
Artículo científico:
- Introducción teórica
- Antecedentes
- Objetivos
- Hipótesis
- Material y métodos
- Resultados
- Discusión
- Conclusiones y recomendaciones futuras

15. Introducción teórica
ENERGYCOMPO II: Mejora de una maceto-pila que produce
electricidad con plantas cultivadas con compost
Conceptos clave
- Electricidad
- Pila electroquímica
- Nutrición de las plantas
- Energía biofotovoltaica

16. Electricidad
Conceptos clave
- Átomos, protones (+) y electrones (-)
- Corriente eléctrica: continua y alterna
- Circuito eléctrico: generadores, conductores,
receptores y elementos de control (interruptor)
- Magnitudes eléctricas:
Tensión eléctrica o voltaje (V): voltios
Intensidad de corriente (I): amperios
Resistencia (Ω): ohmios
- Ley de Ohm

17. Electricidad
Conceptos clave
- Tipos de conexión: En serie o en paralelo

18. Electricidad
Conceptos clave
- ¿Cómo medir las magnitudes eléctricas?

19. Cuestiones a resolver
¿Cómo se mide la tensión o el voltaje, en paralelo o en
serie?
¿Cómo se mide la intensidad, en paralelo o en serie?
¿Cómo se mide la resistencia, en paralelo o en serie?

20. Pila electroquímica
Conceptos clave
- Ánodo y cátodo
- Electrodos
- Puente salino
- Proceso redox:
Oxidación vs Reducción
- Potencial redox
- Ecuación de Nerst

21. Pila electroquímica
Conceptos clave
- Medida del pH
- Medida de la salinidad

22. Cuestiones a resolver
¿Cómo influye la humedad en la medida del potencial
eléctrico?
¿Cómo influye la salinidad en la medida del potencial
eléctrico?

23. Nutrición de las plantas
Conceptos clave
- CO2 y fotosíntesis
- Raíces y rizosfera
- Agua y nutrientes
- Suelo
- Materia orgánica (compost)
- Microorganismos beneficiosos

24. Cuestiones a resolver
¿Qué es compost?
¿Cómo influye la materia orgánica en el crecimiento de las
plantas?

25. Nutrición de las plantas
Conceptos clave
- Energía biofotovoltaica
- Procesos redox en la rizosfera
- Transformación de los nutrientes
- Maceta como una pila
¿Factores que influyen?
Tipo de sustrato
Planta
Nutrientes
Tipos de electrodos

26. Cuestiones a resolver
¿Qué factores experimentales pueden influir en la
producción de energía biofotovoltaica?
En concreto:
¿Tipo de electrodo?
¿La planta?
¿El sustrato?
¿Los nutrientes?
¿La humedad y frecuencia del riego?

27. Antecedentes

31. Conclusiones hasta la fecha
- El compost mejora el crecimiento de las plantas
- No vemos el efecto del compost en la producción eléctrica
- Problemas con el dispositivo experimental
Objetivo
Optimizar la maceto-pila para ver el efecto del compost en la
producción de electricidad
Objetivos parciales
- Experimento 1. Efecto de la humedad del sustrato
- Experimento 2. Efecto de la salinidad
- Experimento 3. Maceta hidropónica

32. Experimento 1. Efecto de la humedad del
sustrato
Queremos comprobar si la humedad del sustrato influye en la medida
del voltaje. Según el resultado, decidiremos si usar un sistema
hidropónico o no, así como la cantidad de agua a añadir.
Material y métodos
- 8 macetas de 250 mL
- Sustrato de cultivo (vermiculita/perlita)
- Electrodos (ver Pérez y col., 2023)
- Multímetro
- Agua del grifo
- pHímetro y conductímetro
- Botes y material volumétrico: probetas pipetas, etc.
- Balanza y material para pesar

33. Experimento 1. Efecto de la humedad del
sustrato
Queremos comprobar si la humedad del sustrato influye en la medida
del voltaje. Según el resultado, decidiremos si usar un sistema
hidropónico o no, así como la cantidad de agua a añadir.
Tratamientos (por duplicado)
- T1: Sin agua
- T2: 20 mL de agua
- T3: 40 mL de agua
- T4: 80 mL de agua
Medidas:
- Voltaje (en serie y en paralelo)
- pH y CE del agua

34. Experimento 2. Efecto de la salinidad del
sustrato
Queremos comprobar si la salinidad del agua de riego influye en la
medida del voltaje.
Material y métodos
- 8 macetas de 250 mL
- Sustrato de cultivo (vermiculita/perlita)
- Electrodos (ver Pérez y col., 2023)
- Multímetro
- Agua del grifo
- pHímetro y conductímetro
- Botes y material volumétrico: probetas pipetas, etc.
- Balanza y material para pesar
- Cloruro sódico (NaCl)

35. Experimento 2. Efecto de la salinidad del
sustrato
Queremos comprobar si la salinidad del agua de riego influye en la
medida del voltaje.
Tratamientos (por duplicado)
- T1: Agua del grifo sin NaCl
- T2: NaCl 0,1 M
- T3: NaCl 0,5 M
- T4: NaCl 1 M
Medidas:
- pH y CE de las disoluciones
- Voltaje (en serie y en paralelo)

36. Experimento 3. Maceta hidropónica
Queremos comprobar si usando una maceta hidropónica podemos
comprobar el efecto de un té de compost (extracto acuoso del compost)
incrementa la producción de electricidad
Material y métodos
- 8 macetas hidropónicas de 250 mL
- Sustrato de cultivo (vermiculita/perlita)
- Electrodos (ver Pérez y col., 2023)
- Multímetro
- Agua del grifo
- pHímetro y conductímetro
- Botes y material volumétrico: probetas pipetas, etc.
- Balanza y material para pesar
- Compost

37. Experimento 3. Maceta hidropónica
Queremos comprobar si usando una maceta hidropónica podemos
comprobar el efecto de un té de compost (extracto acuoso del compost)
incrementa la producción de electricidad
Tratamientos (por duplicado)
- T1: Agua del grifo
- T2: té de compost dosis 1
- T3: té de compost dosis 2
- T4: té de compost dosis 2
Medidas:
- pH y CE de las disoluciones
- Voltaje (en serie y en paralelo)
- Fisiología

38. Let´s compost!
http://www.compostandociencia.com/energycompo-ii/