Equipo [Equipo 10] Leonora Magallanes[Halcon], Arianna Mendez[Halcon]
Este proyecto tiene como objetivo investigar si las cáscaras de frutas pueden utilizarse para generar energía eléctrica mediante un experimento sencillo, con el fin de aprender sobre energías alternativas y el cuidado del medio ambiente. La investigación parte del problema actual del uso excesivo de combustibles fósiles, los cuales contaminan y son recursos limitados, por lo que es necesario buscar opciones más limpias y sustentables.
Para el desarrollo del proyecto, se recopila información sobre qué es la electricidad, cómo se produce, y de qué manera ciertos materiales orgánicos pueden generar energía a través de procesos naturales. También se estudia el funcionamiento de las celdas de combustible microbianas (MFC), las cuales aprovechan bacterias que descomponen materia orgánica y liberan electrones capaces de producir voltaje.
El experimento consistirá en utilizar cáscaras de plátano, naranja y papa como fuente de materia orgánica, colocándolas en recipientes con agua y conectando electrodos metálicos que permitan conducir la energía generada. Se medirán los niveles de voltaje producidos durante varios días mediante un multímetro, registrando los datos en tablas para su análisis y comparación.
Con los resultados obtenidos se pretende identificar cuál cáscara genera mayor cantidad de electricidad y comprender las razones posibles de esa diferencia. Finalmente, este proyecto busca demostrar que los residuos orgánicos pueden aprovecharse de forma útil, promoviendo el reciclaje, la reducción de basura y el interés por soluciones sustentables que contribuyan al cuidado del planeta.
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Palabras clave: residuos, orgánicos, energía, sustentable, ambiente.
This project aims to investigate whether fruit peels can be used to generate electrical energy through a simple experiment, in order to learn about alternative energy sources and environmental care. The research is based on the current problem of excessive use of fossil fuels, which cause pollution and are limited resources, making it necessary to explore cleaner and more sustainable options.
To develop the project, information is being collected about what electricity is, how it is produced, and how certain organic materials can generate energy through natural processes. The project also studies the functioning of microbial fuel cells (MFCs), which use bacteria that decompose organic matter and release electrons capable of producing voltage.
The experiment will consist of using banana, orange, and potato peels as a source of organic matter, placing them in containers with water and connecting metal electrodes that allow the generated energy to be conducted. Voltage levels will be measured over several days using a multimeter, and the data will be recorded in tables for analysis and comparison.
With the results obtained, the project seeks to identify which type of peel generates the highest amount of electricity and to understand the possible reasons for this difference. Finally, this project aims to demonstrate that organic waste can be used in a useful way, promoting recycling, reducing waste, and encouraging interest in sustainable solutions that contribute to protecting the planet.
Key words: waste, organic, energy, sustainable, environment.
Inin tlamachtiliztli tlatemoa koxkakayotl tlen tlaxkalli, xocotl, ihuan papa hueli kichiua tlen tlachiyalistli (electricidad) ika se MFC. Tictlatzintia voltaje ika se tlen tlatemolistli (multímetro) ipan miyek tonali. Inin tlamachtiliztli kitemachtia energía alterna, kikua tlazolli orgánico ihuan kitemoa tlalticpac tlapalehuia.
El uso de energía eléctrica es indispensable en la vida cotidiana; sin embargo, muchas de las fuentes tradicionales de energía generan contaminación y afectan al medio ambiente, al mismo tiempo, diariamente se desechan grandes cantidades de residuos orgánicos, como las cáscaras de frutas que podrían aprovecharse de manera útil.
Este proyecto tiene como objetivo demostrar que las cáscaras de frutas pueden utilizarse para generar energía eléctrica a pequeña escala, gracias a los ácidos naturales que contienen se integran la ciencia, la tecnología, la ingeniería y las matemáticas para diseñar un experimento sencillo que permita comprender el funcionamiento de las energías alternativas y fomentar el cuidado del medio ambiente.
Este proyecto se realiza con el propósito de investigar si las cáscaras de frutas, que normalmente se tiran a la basura, pueden aprovecharse para generar energía eléctrica mediante un experimento sencillo. La idea principal es demostrar que los residuos orgánicos pueden tener un uso útil, y que la ciencia puede ayudar a encontrar soluciones para reducir la contaminación y cuidar el planeta.
Además, este proyecto permite aprender sobre las energías alternativas y el funcionamiento de las celdas de combustible microbianas (MFC), las cuales utilizan bacterias para descomponer materia orgánica y producir electricidad. Esto ayuda a comprender cómo algunos procesos naturales pueden transformarse en fuentes de energía.
También es importante porque promueve el hábito de reutilizar y aprovechar los desechos, fomentando la conciencia ambiental y mostrando que pequeñas acciones pueden contribuir a mejorar el entorno. Finalmente, este proyecto busca despertar el interés por la ciencia y la investigación, demostrando que es posible realizar experimentos educativos con materiales accesibles.
En la actualidad el consumo de energía eléctrica aumenta cada día, mientras que muchas de las fuentes utilizadas para producirla generan contaminación y afectan al medio ambiente. Al mismo tiempo, grandes cantidades de residuos orgánicos, como las cáscaras de frutas, son desechadas sin ser aprovechadas y ante esta situación, surge la necesidad de investigar si estos residuos pueden utilizarse como una fuente alternativa de energía eléctrica, contribuyendo al cuidado del medio ambiente y al uso responsable de los recursos naturales.
Si se utilizaran cáscaras de frutas para realizar un circuito eléctrico, entonces será posible generar una pequeña cantidad de energía eléctrica, debido a los ácidos naturales que contienen.
Investigar si las cáscaras de frutas pueden usarse para generar energía eléctrica, realizando un experimento sencillo que ayude a aprender sobre energías alternativas y el cuidado del medio ambiente.
1. Construir una celda de combustible microbiana (MFC) sencilla utilizando materiales fáciles de conseguir, como recipientes PET, electrodos y cáscaras de frutas.
2. Recolectar y preparar cáscaras de plátano, naranja y papa, para usarlas como fuente de materia orgánica en el experimento.
3. Medir el voltaje producido por cada tipo de cáscara durante varios días utilizando un multímetro.
4. Registrar y organizar los datos obtenidos en una tabla para observar cambios y comparar resultados.
5. Comparar cuál cáscara produce mayor cantidad de energía eléctrica, analizando los resultados del experimento.
6. Construir varias MFC pequeñas y conectarlas para revisar si se logra encender un LED o alimentar un dispositivo muy pequeño de baja energía.
7. Reflexionar sobre la importancia de reutilizar residuos orgánicos, destacando cómo este tipo de energía alternativa puede ayudar a reducir la contaminación y cuidar el medio ambiente.
La producción de energía a partir de desechos orgánicos (bioenergía, biogás, valorización energética) es una solución integral que se alinea principalmente con cuatro Objetivos de Desarrollo Sostenible:
● ODS 7: Energía Asequible y No Contaminante: La conversión de residuos orgánicos en biogás o biometano proporciona una fuente de energía renovable, limpia y local.
● ODS 12: Producción y Consumo Responsables: Esta práctica promueve la economía circular al convertir residuos en recursos, minimizando la basura y reduciendo la necesidad de vertederos.
● ODS 13: Acción por el Clima: Al utilizar la materia orgánica para energía en lugar de dejarla descomponerse en vertederos, se reducen drásticamente las emisiones de metano y dióxido de carbono.
● ODS 11: Ciudades y Comunidades Sostenibles: Ayuda a los municipios a gestionar mejor los residuos sólidos, reduciendo la contaminación ambiental y el impacto de los rellenos sanitarios.
Actualmente, el mundo enfrenta un problema importante relacionado con el uso excesivo de combustibles fósiles como el petróleo, el gas y el carbón. Estas fuentes de energía son limitadas, se están agotando y además producen contaminación, lo cual afecta el medio ambiente y contribuye al calentamiento global. Por esta razón, científicos e investigadores han buscado alternativas más limpias y sostenibles para producir energía.
Una de las tecnologías que ha llamado la atención en los últimos años es la **Celda de Combustible Microbiana** o **MFC (Microbial Fuel Cell)**. Esta tecnología permite generar electricidad utilizando microorganismos, como bacterias, que descomponen materia orgánica. Durante este proceso, las bacterias liberan electrones que pueden ser capturados mediante electrodos y enviados a través de un circuito, produciendo energía eléctrica.
Diversos estudios científicos han demostrado que los residuos orgánicos pueden ser utilizados como fuente de energía en estas celdas. Por ejemplo, se ha investigado el uso de residuos agrícolas y vegetales para generar electricidad de forma sostenible, demostrando que es posible producir voltaje a partir de materia biodegradable (Rojas-Flores et al., 2020). Además, se ha comprobado que residuos de frutas pueden funcionar como sustrato en las MFC, debido a que contienen azúcares y componentes orgánicos que facilitan la actividad de las bacterias.
En un estudio realizado en Nigeria, investigadores probaron el uso de frutas tropicales en descomposición, como la sandía y la papaya, para generar electricidad mediante celdas microbianas de una sola cámara. En este trabajo se explicó que estas frutas pueden servir como fuente de energía alternativa, ayudando a disminuir la basura orgánica y reduciendo la contaminación ambiental (Kalagbor & Akpotayire, 2020). Este tipo de investigación muestra que el aprovechamiento de residuos alimenticios puede contribuir al desarrollo de soluciones ecológicas.
Otro trabajo científico utilizó residuos de aguacate para generar bioelectricidad mediante una celda de combustible microbiana. Los resultados indicaron que es posible alcanzar valores medibles de voltaje utilizando este tipo de residuos, destacando la importancia del pH y de la conductividad del material para mejorar el rendimiento del experimento (Rojas-Flores et al., 2022). Esto demuestra que diferentes tipos de frutas pueden producir distintos niveles de energía eléctrica dependiendo de su composición.
También se han desarrollado proyectos educativos y experimentos escolares donde se generan pequeñas cantidades de electricidad usando frutas, residuos orgánicos y electrodos metálicos. Estos proyectos han servido para enseñar a estudiantes conceptos relacionados con energía renovable, reciclaje y cuidado del medio ambiente, reforzando la importancia de encontrar nuevas alternativas para el futuro.
En conclusión, el estado de la técnica muestra que ya existen investigaciones que demuestran que los residuos orgánicos, incluyendo frutas y cáscaras, pueden generar electricidad mediante celdas de combustible microbianas. Sin embargo, aún es importante continuar realizando experimentos sencillos que permitan comparar diferentes tipos de cáscaras y analizar cuál produce mayor energía, además de promover el aprendizaje sobre energías alternativas y el uso responsable de los recursos naturales.
Materiales:
• 4 recipientes PET (uno por fruta)
• Cáscaras de plátano, naranja y papa
• Agua
• 4 laminas (zinc)
• 4 tubos pequeños de cobre
• Multímetro escolar
• Cables con caimán
Procedimiento:
1. Cortar las cáscaras en pedacitos pequeños.
2. Colocar la misma cantidad en cada recipiente.
3. Agregar la misma cantidad de agua.
4. Colocar una laminilla (zinc) y un tubo pequeño de cobre en cada frasco sin que se toquen, a dos centímetros de distancia de separación.
5. Medir el voltaje todos los días y anotarlo en una tabla.
Primero se recolectaron cáscaras de frutas (plátano, naranja y papa) y se lavaron con agua para eliminar impurezas. Posteriormente, las cáscaras se cortaron en trozos pequeños y se trituraron hasta obtener una pasta húmeda, la cual funcionó como electrolito.
Figura 1. Triturando cáscaras.
Figura 2. Primeras muestras
La pasta de cada tipo de cáscara se colocó en recipientes transparentes de PET reciclados, llenándolos aproximadamente a dos tercios de su capacidad. En cada vaso se introdujeron dos electrodos: un clavo de zinc como electrodo negativo y un alambre de cobre como electrodo positivo (uno llamado ánodo y otro llamado cátodo), cuidando que no se tocaran entre sí.
Una vez montada cada celda, se midió el voltaje generado utilizando un multímetro digital en corriente
directa. Las mediciones se registraron para cada tipo de cáscara. Posteriormente, se conectaron varias celdas en serie para aumentar el voltaje total y comprobar si la energía generada era suficiente para encender un diodo LED.
Figura 3. Armado del circuito eléctrico
Finalmente, se compararon los resultados obtenidos entre las distintas cáscaras, analizando cuál produjo mayor cantidad de energía eléctrica y reflexionando sobre el aprovechamiento de residuos orgánicos como fuente alternativa de energía.
Figura 4. Medición con multímetro.
Tabla de resultados: Voltaje generado por cáscaras de frutas:
Día Plátano (V) Naranja (V) Papa (V) Concentrado (V)
1 0.92 0.98 0.96 0.93
2 0.94 1.00 0.97 0.94
3 0.95 1.02 0.98 0.95
4 0.93 1.01 0.97 0.94
5 0.91 0.99 0.96 0.93
6 0.89 0.97 0.95 0.92
7 0.88 0.96 0.94 0.91
Los resultados muestran que las cáscaras de frutas pueden funcionar como fuente de energía debido a la reacción química entre los metales y los compuestos de la fruta
Se analizó por qué algunas cáscaras produjeron más energía que otras, considerando la acidez y el contenido químico de cada fruta.
Se concluyó que las cáscaras con mayor acidez generan una mejor reacción eléctrica.
Los resultados muestran que la cáscara de naranja fue la que generó el voltaje más alto durante todo el experimento. Su valor máximo fue de 1.02 V en el día 3, lo que indica que fue el residuo orgánico más eficiente para producir electricidad.
La papa obtuvo el segundo mejor desempeño, alcanzando un voltaje máximo de 0.98 V en el día 3, lo cual demuestra que también tiene buen potencial para generar energía.
El concentrado, que fue la mezcla de todas las cáscaras, presentó valores intermedios. Su voltaje máximo fue de 0.95 V, lo cual indica que sí genera electricidad, pero no superó a la naranja ni a la papa. Esto puede deberse a que al mezclar las cáscaras cambian las condiciones del material, como la acidez y la cantidad de nutrientes disponibles para las bacterias.
Finalmente, el plátano fue el que generó el voltaje más bajo en comparación con los demás, aunque también produjo electricidad de forma constante.
En general, en todos los casos el voltaje aumentó del día 1 al día 3 y después comenzó a disminuir poco a poco, lo cual puede ocurrir porque al inicio las bacterias tienen más alimento disponible, pero con el paso
de los días la materia orgánica se va agotando.
En conclusión, el experimento demuestra que sí es posible generar electricidad usando residuos orgánicos, y la cáscara de naranja fue la mejor opción.
Los residuos orgánicos pueden convertirse en una fuente de energía renovable.
Las cáscaras cítricas son más eficientes para generar electricidad que otras.
Este proyecto demuestra cómo la ciencia ayuda a dar un uso alternativo a los desechos.
También nos dimos cuenta que con este proyecto se puede lograr concientizar a las personas sobre la importancia de la separación de la basura, específicamente la orgánica.
El avance logrado con este proyecto beneficia principalmente a los estudiantes, ya que les permite aprender de manera práctica cómo funciona la electricidad y conocer alternativas de energía más limpias y sustentables. También beneficia a la comunidad escolar, porque promueve la conciencia sobre el cuidado del medio ambiente y el aprovechamiento de residuos orgánicos que normalmente se desechan. De manera indirecta, este tipo de proyectos puede beneficiar a la sociedad en general, al fomentar desde edades tempranas el interés por soluciones científicas que ayuden a reducir la contaminación y el uso de combustibles fósiles.
En cuanto al nivel en que se logró la intención inicial del proyecto, se puede decir que se cumplió en un alto grado. El objetivo principal era investigar si las cáscaras de frutas podían usarse para generar energía eléctrica mediante un experimento sencillo, y los resultados demostraron que sí es posible obtener voltaje a partir de cáscaras de plátano, naranja y papa. Además, el proyecto permitió comprender el funcionamiento básico de las celdas de combustible microbianas, registrar y analizar datos, y reflexionar sobre la importancia de las energías alternativas y el cuidado del medio ambiente, cumpliendo así tanto el propósito científico como el educativo del proyecto.
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11. Rojas-Flores, S., De La Cruz-Noriega, M., Nazario-Naveda, R., Benites, S. M., Delfín-Narciso, D., Rojas-Villacorta, W., & Romero, A. (2022). Bioelectricity through microbial fuel cells using avocado waste. Energy Reports, 8, 11279–11288. https://repositorio.autonoma.edu.pe/bitstream/handle/20.500.13067/2026/Bioelectricity%20through%20microbial%20fuel%20cells%20using%20avocado%20waste.pdf
