Desde los contenedores de compostaje en la cocina hasta las hojas muertas que se pudren en el suelo del bosque, la descomposición juega un papel importante en muchos ciclos naturales. La descomposición puede convertir los desechos (como la materia orgánica de los alimentos) en algo más útil e incluso puede usarse para producir energía eléctrica en el proceso.
Pero, ¿cómo se puede utilizar la descomposición para producir electricidad? ¿Y cuántos tipos de energía de descomposición hay? Echemos un vistazo a cuánto tardan en descomponerse ciertos tipos de materia y cómo podemos utilizar la energía de descomposición.
¿Qué es la descomposición?
La descomposición es, en términos simples, la “descomposición de la materia en sus componentes básicos”, según el Centro de Plantas Acuáticas e Invasoras en la Universidad de Florida. Esto podría tomar la forma de materials vegetal que se descompone en el fondo de un lago o el cadáver de un animal muerto que se desintegra en el suelo del bosque.
Este tipo de descomposición se conoce como descomposición orgánica o biótica y requiere organismos vivos, como hongos, gusanos o bacterias, para impulsar el proceso. Con el tiempo, produce suelo o sedimento fresco y rico en nutrientes que nutre nuevas plantas y animales.
Hay un segundo tipo de descomposición, conocido como descomposición química, en el que las propias moléculas se descomponen en componentes más pequeños. Esto suele requerir circunstancias más extremas, como la aplicación de radiación o acidez.
La descomposición química se usa en la investigación científica, como cuando se mide la masa de partículas pequeñas (espectrometría de masas), pero este proceso también se encuentra en objetos cotidianos, incluidas las bolsas de aire cuando se inflan. Científico americano explica cómo “la descomposición de la azida de sodio y la generación de gasoline nitrógeno… llena la bolsa de aire”, demostrando cuán útil puede ser la energía de descomposición.
¿Qué causa la descomposición?
Como Universidad Estatal de Utah señala, la descomposición es un “proceso complejo” y no es tan easy como poner los desechos de comida en su jardín para que se descompongan. La velocidad o tasa de descomposición “depende de la temperatura, la humedad y la composición química de la materia orgánica. Si la temperatura es demasiado baja o demasiado alta, los hongos y las bacterias no pueden crecer y la tasa de descomposición es lenta”.
Es por eso que los desperdicios de alimentos tardan mucho más en degradar en un vertedero de lo que lo hace en un contenedor de compost, o para la materia vegetal para decaimiento en climas fríos en comparación con los cálidos.
Además de una temperatura adecuada, la descomposición orgánica requiere la presencia de organismos vivos como lombrices y hongos, lo cual es útil. conocidos como “descomponedores” – que esencialmente comen y digieren materials vegetal muerto y tejido animal.
Los jardineros pueden acelerar el proceso agregando ciertos tipos de bacterias o enzimas a su pila de abono, pero esto no suele ser necesario para empezar.
¿La descomposición necesita energía?
La descomposición biótica es un proceso pure que no requiere intervención humana. Es un poco diferente en el laboratorio, donde las reacciones químicas pueden requerir algún tipo de energía para comenzar. Un gran ejemplo de descomposición química es la electrólisis del agua, en el que se utiliza una corriente eléctrica para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno se puede utilizar como flamable para coches eléctricos o para fines industriales.
Las reacciones de descomposición química requieren energía porque los enlaces que unen los compuestos químicos son fuertes. Al aplicar energía a un compuesto químico, podemos descomponer los enlaces que lo mantienen unido y reducirlo a componentes más pequeños.
Este proceso también puede liberar energía almacenada en los enlaces químicos, como en forma de explosión. En términos científicos, “energía de descomposición” se refiere a la cantidad whole de energía que se libera durante una reacción de descomposición química.
¿Qué energía se puede utilizar para que tenga lugar una reacción de descomposición?
Mientras que la descomposición orgánica ocurre naturalmente, la descomposición química requiere uno de tres fuentes de energía principales para iniciar la reacción:
- Descomposición térmica utiliza calor.
- Descomposición electrolítica utiliza electricidad.
- Descomposición fotolítica usa luz.
Esto puede ser tan easy como pasar una corriente eléctrica a través de un líquido, dejar un polvo expuesto a la luz o exponer un producto químico a una chispa o fuente de calor.
¿Cuáles son algunos ejemplos de reacciones de descomposición comunes?
Las reacciones de descomposición son más comunes de lo que piensas. Aquí hay cinco ejemplos de reacciones de descomposición que puede encontrar en su vida diaria:
- Peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno: El peróxido de hidrógeno se descompone en presencia de luz; es por eso que siempre debe almacenarse en una botella oscura y no puede dejarse a la luz directa del sol.
- Ácido carbónico en agua y dióxido de carbono.: El sonido que escuchas cuando abrir una lata de refresco es una reacción de descomposición. El ácido carbónico se descompone cuando se mezcla con agua, pero la reacción solo puede ocurrir una vez que liberas la presión dentro de la lata.
- Azida de sodio en nitrógeno y sodio: Esta es la reacción de descomposición que infla tu bolsa de aire. La azida de sodio se descompone cuando se expone al calor, por lo que un encendedor inicia la reacción, liberando hasta 67 litros de gasoline nitrógeno por cada 130 gramos de azida de sodio.
- Agua en hidrógeno y oxígeno.: El proceso de electrólisis química se utiliza para separar el agua en sus dos componentes químicos. Él Entonces se puede usar hidrógeno como pila de flamable para impulsar coches eléctricos.
- Almidón en glucosa y otras moléculas.: En esta reacción catabólica, las enzimas digestivas convierten moléculas complejas de almidón en componentes más pequeños. Este tipo de reacción juega un papel clave en la descomposición de la materia vegetal.
¿Qué sucede durante la descomposición?
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El proceso de descomposición puede variar ampliamente según el tipo de materials involucrado y las condiciones ambientales. Comencemos analizando en profundidad un tipo de descomposición, la descomposición de la hojarasca, antes de considerar la descomposición de algunos otros materiales.
El primer paso en descomposición de la hoja se llama fragmentación. Este es un proceso físico en el que las lombrices de tierra y otros organismos contribuyen a la descomposición del materials en tamaños más pequeños. Aunque la composición química del materials no ha cambiado, ahora es más fácil que las bacterias y los microorganismos interactúen con él.
Otro paso en el proceso de descomposición es lixiviación, en el que el agua de lluvia disuelve parte del materials de la hoja y transporta nutrientes solubles en agua al suelo.
Otros pasos incluyen catabolismoen el que el materials vegetal restante es descompuesto por bacterias en un proceso metabólico, y mineralizaciónen el que los compuestos orgánicos se ponen a disposición de las plantas vivas para que los utilicen en su propio ciclo de crecimiento.
La mayoría de las hojas se descomponen en un año, mientras que el materials vegetal denso puede tardar hasta tres años en descomponerse. No todos los tipos de descomposición involucrarán cada una de estas etapas; por ejemplo, un contenedor de abono cerrado no estará expuesto a la filtración de agua de lluvia y un vertedero no tendrá suficiente oxígeno para que las bacterias hagan su trabajo de manera eficiente.
Este es el tiempo que tardan en descomponerse otros materiales comunes:
¿Cuánto tiempo tarda en descomponerse el plástico?
El plástico tarda más en descomponerse que la materia orgánica porque el plástico se descompone con la luz ultravioleta y no con las bacterias. Él Fondo Mundial para la Vida Silvestre estima que una bolsa de plástico puede tardar hasta 20 años en descomponerse, mientras que una pajita de plástico tarda 200 años y una botella de agua de plástico tarda hasta 450 años.
¿Cuánto tiempo tarda la espuma de poliestireno en descomponerse?
La espuma de poliestireno también se descompone por fotodegradación, por lo que tarda más en descomponerse en entornos oscuros y sin aire. Él Sociedad de Periodistas Ambientales informa que “algunas estimaciones sitúan la vida útil de la espuma de poliestireno en un vertedero en alrededor de 500 años”.
¿Cuánto tiempo tarda en descomponerse el papel?
Dado que el papel está hecho de fibras orgánicas, se descompone a un ritmo mucho más rápido que el plástico, en tan solo dos a seis semanas en un vertedero. Sin embargo, la cantidad de tiempo que toma depende del tipo de papel y cuánto calor y oxígeno hay en el ambiente. El papel higiénico puede tardar hasta tres años en descomponerse al aire libre, por lo que no debería dejarlo atrás cuando vas de campamento.
¿Cuánto tiempo tarda en descomponerse el vidrio?
El vidrio es uno de los materiales más duraderos que producen los humanos, y algunas estimaciones sitúan su tasa de descomposición en 1 millón de años. Esto tiene sentido si se considera que artefactos de vidrio se han encontrado en el antiguo Egipto y otras civilizaciones tempranas.
¿La descomposición libera energía?
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Sí, la materia en descomposición puede liberar una cantidad significativa de energía. Como uno experimento científico mostró, la temperatura en una pila de compost puede llegar a más de 150 ° F, generando suficiente calor para calentar el agua.
Funciona así: a medida que las bacterias mesófilas (aquellas que prosperan en temperaturas moderadas) comienzan a descomponer los restos de compostaje, la temperatura de la pila de compost aumenta. Las bacterias termófilas (aquellas que prosperan en temperaturas altas) se ponen a trabajar hasta que se les acaba el materials de compostaje para digerir, y luego la temperatura vuelve a bajar.
Una pila de abono en buen estado debe mantenerse a 150 °F o menos para evitar matar bacterias que no pueden tolerar temperaturas más altas. También debe tener una proporción de 30 partes de carbono por 1 parte de nitrógeno para garantizar un entorno saludable para las bacterias.
¿Se puede utilizar la energía de descomposición para producir electricidad?
Dado que la descomposición produce energía, ¿podría usarla para calentar su hogar o generar electricidad de la manera que puede con energía geotérmica? Eso depende. Aunque no produce tanta energía como la energía geotérmica, la energía de descomposición podría desempeñar un papel como fuente de energía renovable.
Durante un experimento científico en Universidad Emorylos estudiantes crearon un contenedor de abono que podría “mantener un promedio de cinco voltios de electricidad”, suficiente para cargar un teléfono inteligente u otro dispositivo electrónico pequeño.
¿Qué son las pilas de flamable microbianas?
Otra tecnología llamada celdas de flamable microbianas puede capturar la energía producida durante el proceso de descomposición y almacenarla en forma de batería.
Esto se usa más comúnmente en el tratamiento de aguas residuales, incluso en un planta pepsico en California y en cervecería de Foster en Australia. A medida que las bacterias procesan el azúcar y otros productos de desecho en el agua, producen pequeñas cantidades de electricidad.
Aunque la cantidad de energía no es suficiente para hacer funcionar todo un crimson eléctricasin duda vale la pena explorar las celdas de flamable microbianas como parte de un futuro de energía renovable.
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