Ciencias Exactas y Naturales

PK-EN-215-HA Construyendo con lava: ¿De qué está hecha la lava y cuáles son sus propiedades?

Trabajo creciente y económico
Industria, innovación e infraestructura
Ciudades y comunidades sostenibles
Producción y consumo responsables

Asesor: JESSICA DANIELA CERVANTES MARTÍNEZ

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

Resumen

En menos de 1 año pudimos ser testigos, en dos ocasiones, de un fenómeno natural poderoso y extraordinario: la erupción de un volcán. El 19 de Septiembre de 2021 el volcán “Cumbre Vieja”, ubicado en la isla Española La Palma, hizo erupción durante 85 días y su huella quedó marcada en 1,218,87 hectáreas cubiertas por lava y cenizas; mientras que el 15 de enero de 2022 el volcán submarino Hunga-Ha´apai, ubicado en la isla de Tonga en Nueva Zelanda, hizo erupción durante 8 minutos y pudo escucharse a 800 km de distancia; provocando una columna de humo y cenizas que alcanzaron los 20 km de altura y 260km de diámetro. En ambos casos la vida de las personas cambió para siempre pues sus hogares quedaron destruidos o afectados gravemente, la vida cotidiana en esas poblaciones se detuvo, ahora todos ellos buscan cómo retomar sus vidas, pero la lava, cenizas y rocas siguen ahí; qué harán con toda esa lava, qué tal si se le diera un buen uso, algo que permita aprovechar tanta lava y al mismo tiempo ayudar a que esas poblaciones se recuperen. A lo largo de mi trabajo investigaré qué es la lava para poder entender cuáles son sus características y así poder identificar qué uso se le puede dar para aprovechar su aparición tras una erupción.

Pregunta de Investigación

¿Cómo se puede usar la lava?

Planteamiento del Problema

En los últimos años la actividad volcánica alrededor del mundo ha aumentado, por lo que la cantidad de lava que puede ser expulsada por los diferentes volcanes podría ser utilizada para beneficio de la humanidad.

Antecedentes

Los vulcanólogos coinciden en que el origen de la vida sería imposible sin los volcanes, aunque las erupciones dañan las poblaciones con los sismos y material expulsado, después de un tiempo puede recuperarse la vida cotidiana pues la tierra puede recuperarse y usarse para cultivar, los caminos pueden ser reconstruidos y la actividad económica reactivarse.

Gracias a los volcanes, la atmósfera terrestre existe y después de haber sido un planeta hostil, la Tierra ahora es un hogar para la humanidad.

Durante la erupción del volcán La Palma, el vulcanólogo Vicente Soler acudió durante varios días a escuelas para explicarles a los niños qué estaba pasando con el volcán; les explicó de forma sencilla que el magma, ubicado dentro de un volcán, se acumula tanto que tiene que romper la superficie para abrirse camino. Durante la charla también les explica que para ser vulcanólogo debes estudiar geología y geofísica para poder estudiar los movimientos sísmicos, las nubes de gas, bombas volcánicas, la lava, la ceniza y el vapor, que son expulsados del volcán.

Los geólogos Fátima Rodríguez, Mark Pankhurst y el vulcanólogo Pedro Hernández, forman parte del centro de investigación INVOLCAN, y en un reportaje explican la importancia de analizar la sismicidad, las muestras tomadas de rocas y lava lanzadas durante la erupción para conocer si una erupción terminó o continuará. Las muestras se toman diariamente y cerca del volcán ya que también deben analizar la viscosidad del material expulsado.

Juan Carlos Carracedo, vulcanólogo desde hace 50 años, es entrevistado por el diario El País y describe cómo deben tomarse las muestras durante una erupción, usando casco y siempre en parejas, para cuidarse de la caída de material sobre ellos; el uso de máscaras les protege del dióxido de carbono para evitar morir por asfixia.

 

El geólogo Raúl Pérez, formó parte de la Unidad Militar de Emergencias durante la erupción del volcán La Palma, recolectando muestras y grabando diariamente la actividad; en uno de los días de toma de muestras describe cómo aparece humo azul, la aparición de un río de lava con velocidad media, la formación de nuevas salidas de magma, la formación de una nube negra en forma de hogo y piroplastos de más de 4cm, por lo que deben retirarse a una posición más segura.

Todos los datos recabados por los científicos, durante una erupción, permiten proyectar posibles rutas de avance de la lava, rocas, gases, así como la actividad sísmica, todo lo anterior es analizado y compartido con las autoridades y población para prevenir mayores daños humanos y materiales.

Objetivo

Quiero saber de qué está hecha la lava y así poder usarla o recrearla para hacer cosas que nos beneficien, como cemento, mesas, sillas, muebles, repisas, puertas o algún producto útil.

Justificación

Porque al ver cómo hicieron erupción el volcán Cumbre Vieja, en la isla la Palma en España y el volcán Whakaari en Nueva Zelanda; durante tantos días y la cantidad de lava que expulsaron pensé qué se podía hacer con tanta lava.

Hipótesis

Si conocemos los elementos y propiedades de la lava entonces podremos darle un uso benéfico.

Método (materiales y procedimiento)

Para realizar mi investigación leí artículos científicos publicados en diferentes revistas electrónicas y libros especializados donde pude conocer y entender todo sobre los volcanes; también traté de contactar al vulcanólogo José Luis Macías Vázquez, geólogo egresado del IPN, para realizarle una entrevista, pero debido a las restricciones de la pandemia no fue posible concretarlo, por lo que vi varias entrevistas y reportajes que me ayudaron a obtener más información.

A continuación, presento la información más importante de mi investigación:

Un volcán es una montaña o cerro con una apertura donde escapan materiales gaseosos, líquidos o sólidos; también se les considera una fisura de la corteza terrestre con una formación cóncava llamada cráter.

IMAGEN 1

El Servicio Geológico de Estados Unidos ha contabilizado alrededor 1500 volcanes activos del mundo, de acuerdo con su estructura y actividad se clasifican en cinco tipos: estratovolcanes, en escudo, conos de ceniza, calderas y domos de lava. Otra clasificación que se les da es con base en la frecuencia de sus erupciones: activos, inactivos y extintos.

Los volcanes están compuestos por una cámara magmática, chimenea, cono volcánico y cráter.

IMAGEN 2

La ciencia también ha clasificado las erupciones, tomando en cuenta la temperatura, composición, viscosidad y los elementos contenidos en el magma: Hawaiana, Estromboliana, Vulcánica, Piliniana, Peleana, Submarinas, Avalanchas, Fisuriales y Freatomagmática.

IMAGEN 3

Todos los materiales expulsados por un volcán se les conoce como magma, algunos de los elementos que la forman son: sílice, vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre y piroclastos.

En el ANEXO 1 menciono las características de cada uno de los elementos del magma, a continuación, un resumen de sus características y usos.

COMPONENTE COMPOSICIÓN
SILICE dióxido de silicio, compuesto natural, combinación de silicio y oxígeno, SiO2, componente principal del cuarzo
VAPOR DE AGUA agua que pasa de estado líquido a gaseoso
DIÓXIDO DE CARBONO gas inodoro, incoloro, ácido, no inflamable, soluble, solido a -79°, descompone a más de 2000°C,
DIÓXIDO DE AZUFRE gas incoloro, más pesado que el aire, olor picante, irritante, soluble, gas estable y poco reactivo, reacciona con oxidante
PIROCLASTOS magma fragmentado que se explota y distribuye por el viento en forma de material que al ser de tamaño pequeño se le conoce como ceniza partículas de roca volcánica, cristales de distintos minerales

Galería Método

Resultados

Después de analizar las características de los materiales expulsados en una erupción volcánica obtuve lo siguiente: la mayoría de ellos son nocivos para la salud, especialmente para las vías respiratorias, ojos y piel; por lo que debe usarse equipo especial para su manejo; también puede identificar que algunos de ellos son ya utilizados por diferentes industrias de la siguiente forma:

Galería Resultados

Discusión

Aprendí que los diversos materiales contenido en todo lo que un volcán expulsa durante una erupción hay uno que puede ser el más viable para ser usado sin necesidad de combinarlo con otros componentes químicos o ser tratado con distintos procesos, pues su composición ya es la indicada para el producto que concluí podemos fabricar: ladrillos.

Conclusiones

Dicho componente son los piroclastos, los cuales pueden ser clasificados en 3 tamaños:

  1. Ceniza
    • partículas de 2mm
  2. Lapillo
    • fragmentos de 2-64 mm
  3. Bombas volcánicas
    • fragmentos de + 64mm

Cualquiera que sea su tamaño los piroclastos están formados por:

SiO2: óxido de silicio
Al2O3: óxido de aluminio
Fe2O3

FeO:

óxido de fierro

óxido de hierro

CaO: óxido de calcio
Na2O: óxido de sodio
MgO: óxido de magnesio
K2O: óxido de potasio
TiO2: óxido de titanio
P2O5: óxido de fósforo

 

Al llegar a esta conclusión encontré que alrededor del mundo ya se han realizado investigaciones y se han logrado desarrollar ladrillos, combinando ceniza con agua, cemento, arena y cal. En dos artículos comenta que la reacción química del agua con la ceniza hace que se obtenga un material resistente a la corrosión y compresión.

 

 

 

 

 

 

Al combinar esta información con otra que leí, donde se ha identificado que en construcciones antigüas que estuvieron en contacto con agua, observaron que la mezcla de ceniza hacía más resistentes a dichas construcciones.

Por lo anterior puedo concluir que aquellas poblaciones donde han hecho o harán erupción volcanes pueden verse beneficiadas al desarrollar una industria para la producción de ladrillos hechos de ceniza o a través de la venta de la ceniza como materia prima para la industria de la construcción.

Bibliografía

  • Fuentes bibliográficas:
  • Gorshkov A. Yakushova 1997 Geología General
  • P. Billings, Diastrophism and Mountain Building. Bull 1959
  • Patricia GEIS. Los volcanes. 2011. Combel editorial
  • Murillo Gerardo Volcanes de México 1985
  • El Gran libro de los Desastres Naturales.

 

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography