La tecnología ambiental ( envirotech ) es el uso de enfoques tecnológicos y de ingeniería para comprender y abordar problemas que afectan el medio ambiente con el objetivo de fomentar la mejora ambiental. Implica la aplicación de la ciencia y la tecnología en el proceso de abordar los desafíos ambientales mediante la conservación del medio ambiente y la mitigación del impacto humano en el medio ambiente.
El término también se utiliza a veces para describir tecnologías de generación de energía sostenible como la fotovoltaica , las turbinas eólicas , etc. [ cita requerida ]
La purificación del agua es el proceso de eliminar sustancias químicas indeseables, contaminantes biológicos, sólidos suspendidos y gases del agua . El objetivo es producir agua que sea apta para fines específicos. La mayor parte del agua se purifica y desinfecta para el consumo humano ( agua potable ), pero la purificación del agua también se puede llevar a cabo para una variedad de otros fines, incluidas aplicaciones médicas, farmacológicas, químicas e industriales. La historia de la purificación del agua incluye una amplia variedad de métodos. Los métodos utilizados incluyen procesos físicos como filtración , sedimentación y destilación ; procesos biológicos como filtros lentos de arena o carbón biológicamente activo ; procesos químicos como floculación y cloración ; y el uso de radiación electromagnética como la luz ultravioleta .
La purificación del agua puede reducir la concentración de partículas en suspensión, incluidas partículas suspendidas , parásitos , bacterias, algas , virus y hongos, así como reducir la concentración de una variedad de partículas y partículas disueltas.
Los estándares para la calidad del agua potable suelen ser establecidos por los gobiernos o por estándares internacionales. Estos estándares suelen incluir concentraciones mínimas y máximas de contaminantes, según el uso previsto del agua.
Una inspección visual no puede determinar si el agua es de la calidad adecuada. Procedimientos simples como hervir o usar un filtro doméstico de carbón activado no son suficientes para tratar todos los posibles contaminantes que pueden estar presentes en el agua de origen desconocido. Incluso el agua de manantial natural (considerada segura para todos los fines prácticos en el siglo XIX) ahora debe analizarse antes de determinar qué tipo de tratamiento, si corresponde, es necesario. Los análisis químicos y microbiológicos , aunque costosos, son la única forma de obtener la información necesaria para decidir el método de purificación adecuado.La purificación del aire describe los procesos utilizados para eliminar contaminantes y contaminantes del aire para reducir los posibles efectos adversos sobre los humanos y el medio ambiente. El proceso de purificación del aire se puede realizar utilizando métodos como filtración mecánica, ionización, adsorción con carbón activado, oxidación fotocatalítica e irradiación germicida con luz ultravioleta.
El tratamiento de aguas residuales (o tratamiento de aguas residuales domésticas, tratamiento de aguas residuales municipales) es un tipo de tratamiento de aguas residuales que tiene como objetivo eliminar los contaminantes de las aguas residuales para producir un efluente que sea adecuado para descargar al medio ambiente circundante o a una aplicación de reutilización prevista, evitando así la contaminación del agua por materias primas. descargas de aguas residuales. [1] Las aguas residuales contienen aguas residuales de hogares y empresas y posiblemente aguas residuales industriales pretratadas . Existe una gran cantidad de procesos de tratamiento de aguas residuales para elegir. Estos pueden variar desde sistemas descentralizados (incluidos sistemas de tratamiento in situ) hasta grandes sistemas centralizados que involucran una red de tuberías y estaciones de bombeo (llamadas alcantarillado ) que transportan las aguas residuales a una planta de tratamiento. Para las ciudades que cuentan con un alcantarillado combinado , el alcantarillado también llevará el escurrimiento urbano (aguas pluviales) a la planta de tratamiento de aguas residuales. El tratamiento de aguas residuales suele implicar dos etapas principales, denominadas tratamiento primario y secundario , mientras que el tratamiento avanzado también incorpora una etapa de tratamiento terciario con procesos de pulido y eliminación de nutrientes. El tratamiento secundario puede reducir la materia orgánica (medida como demanda biológica de oxígeno ) de las aguas residuales, mediante procesos biológicos aeróbicos o anaeróbicos. También se puede añadir un paso de tratamiento cuaternario (a veces denominado tratamiento avanzado) para eliminar microcontaminantes orgánicos, como los productos farmacéuticos. Esto se ha implementado a gran escala, por ejemplo, en Suecia. [2]
Se han desarrollado una gran cantidad de tecnologías de tratamiento de aguas residuales, en su mayoría utilizando procesos de tratamiento biológico. Los ingenieros de diseño y los tomadores de decisiones deben tener en cuenta los criterios técnicos y económicos de cada alternativa al elegir una tecnología adecuada. [3] : 215 A menudo, los principales criterios de selección son: calidad deseada del efluente, costos esperados de construcción y operación, disponibilidad de terreno, requisitos energéticos y aspectos de sostenibilidad . En los países en desarrollo y en las zonas rurales con baja densidad de población, las aguas residuales suelen ser tratadas mediante diversos sistemas de saneamiento in situ y no transportadas por alcantarillas. Estos sistemas incluyen tanques sépticos conectados a campos de drenaje , sistemas de alcantarillado in situ (OSS), sistemas de vermifiltro y muchos más. Por otro lado, las plantas de tratamiento de aguas residuales avanzadas y relativamente caras pueden incluir un tratamiento terciario con desinfección y posiblemente incluso una cuarta etapa de tratamiento para eliminar los microcontaminantes. [2]
A nivel mundial, se estima que se trata el 52% de las aguas residuales. [4] Sin embargo, las tasas de tratamiento de aguas residuales son muy desiguales entre los diferentes países del mundo. Por ejemplo, mientras que los países de altos ingresos tratan aproximadamente el 74% de sus aguas residuales, los países en desarrollo tratan un promedio de sólo el 4,2%. [4]
El tratamiento de aguas residuales forma parte del ámbito del saneamiento . El saneamiento también incluye la gestión de desechos humanos y sólidos , así como la gestión de aguas pluviales (drenaje). [5] El término planta de tratamiento de aguas residuales se utiliza a menudo indistintamente con el término planta de tratamiento de aguas residuales . [3] [ página necesaria ] [6]La remediación ambiental es el proceso mediante el cual se eliminan contaminantes o contaminantes del suelo, el agua y otros medios para mejorar la calidad ambiental. El objetivo principal es la reducción de sustancias peligrosas en el medio ambiente. Algunas de las áreas involucradas en la remediación ambiental incluyen; contaminación del suelo, desechos peligrosos, contaminación de aguas subterráneas, derrames de petróleo, gas y productos químicos. Hay tres tipos más comunes de remediación ambiental. Estos incluyen la remediación de suelos, agua y sedimentos. [7]
La remediación de suelos consiste en eliminar los contaminantes del suelo, ya que estos suponen grandes riesgos para los seres humanos y el ecosistema. Algunos ejemplos de esto son los metales pesados, los pesticidas y los materiales radiactivos. Dependiendo del contaminante, los procesos de recuperación pueden ser físicos, químicos, térmicos o biológicos.
La remediación del agua es una de las más importantes considerando que el agua es un recurso natural esencial. Dependiendo de la fuente de agua habrá diferentes contaminantes. La contaminación de las aguas superficiales consiste principalmente en desechos agrícolas, animales e industriales, así como en drenajes ácidos de minas. [8] Ha habido un aumento en la necesidad de remediación del agua debido al aumento de la descarga de desechos industriales, lo que ha llevado a una demanda de soluciones hídricas sostenibles. Se espera que el mercado de remediación del agua aumente constantemente hasta alcanzar los 19.600 millones de dólares para 2030. [9]
La remediación de sedimentos consiste en eliminar sedimentos contaminados. ¿Es casi similar a la remediación del suelo, excepto que a menudo es más sofisticado ya que involucra contaminantes adicionales? Para reducir los contaminantes es probable que se utilicen procesos físicos, químicos y biológicos que ayuden con el control de la fuente, pero si estos procesos se ejecutan correctamente, existe el riesgo de que la contaminación resurja. [7] [10]
La gestión de residuos sólidos es la purificación, consumo, reutilización, eliminación y tratamiento de residuos sólidos que lleva a cabo el gobierno o los órganos rectores de una ciudad/pueblo. [11] Se refiere a la recolección, tratamiento y disposición de residuos sólidos no solubles. Los residuos sólidos están asociados a actividades tanto industriales, institucionales, comerciales y residenciales. Los desechos sólidos peligrosos, cuando se eliminan incorrectamente, pueden fomentar la infestación de insectos y roedores, contribuyendo a la propagación de enfermedades. Algunos de los tipos más comunes de gestión de residuos sólidos incluyen; vermicompostaje, compostaje, reciclaje e incineración. Sin embargo, una barrera importante para las prácticas de gestión de residuos sólidos son los altos costos asociados con el reciclaje y los riesgos de crear más contaminación.
El reciclaje de desechos electrónicos (e-waste) ha experimentado importantes avances tecnológicos debido a las crecientes preocupaciones ambientales y al creciente volumen de eliminación de productos electrónicos. Los métodos tradicionales de reciclaje de desechos electrónicos, que a menudo implican el desmontaje manual, exponen a los trabajadores a materiales peligrosos y requieren mucha mano de obra. Innovaciones recientes han introducido procesos automatizados que mejoran la seguridad y la eficiencia, permitiendo una separación y recuperación más precisa de materiales valiosos. [12]
Las técnicas modernas de reciclaje de desechos electrónicos ahora aprovechan la trituración automatizada y las tecnologías de clasificación avanzadas, que ayudan a segregar eficazmente diferentes tipos de materiales para su reciclaje. Esto no sólo mejora la tasa de recuperación de metales preciosos sino que también minimiza el impacto ambiental al reducir la cantidad de residuos destinados a los vertederos. Además, la investigación sobre productos electrónicos biodegradables tiene como objetivo reducir los residuos electrónicos en el futuro mediante el desarrollo de productos electrónicos que puedan descomponerse de forma más natural en el medio ambiente. [13]
Estos avances respaldan un cambio hacia una economía circular, donde se extiende el ciclo de vida de los materiales y se minimizan significativamente los impactos ambientales.
La biorremediación es un proceso que utiliza microorganismos como bacterias , hongos , enzimas vegetales y levaduras para neutralizar contenidos peligrosos que puedan estar en el medio ambiente. Esto podría ayudar a mitigar una variedad de peligros ambientales, incluidos derrames de petróleo , pesticidas , metales pesados y otros contaminantes. [14] La biorremediación puede llevarse a cabo in situ ("in situ") o fuera del sitio ("ex situ"), lo que suele ser necesario si el clima es demasiado frío. Los factores que influyen en la duración de la biorremediación incluirían el alcance de la contaminación, las condiciones ambientales y los plazos que pueden variar de meses a años. [15]
Las preocupaciones por la contaminación y los gases de efecto invernadero han estimulado la búsqueda de alternativas sostenibles al uso de combustibles fósiles. La reducción global de los gases de efecto invernadero requiere la adopción de medidas de conservación de energía y generación sostenible. Que la reducción del daño ambiental implica cambios globales como:
Dado que el combustible utilizado por la industria y el transporte representa la mayor parte de la demanda mundial [ cita necesaria ] , al invertir en conservación y eficiencia (usando menos combustible), se puede reducir la contaminación y los gases de efecto invernadero de estos dos sectores en todo el mundo. La tecnología avanzada de motores eléctricos (y generadores eléctricos ) energéticamente eficientes que son rentables para fomentar su aplicación, como los generadores de velocidad variable y el uso eficiente de la energía , pueden reducir la cantidad de dióxido de carbono (CO 2 ) y dióxido de azufre (SO 2 ). que de otro modo se introducirían en la atmósfera si la electricidad se generara utilizando combustibles fósiles. Algunos académicos han expresado su preocupación de que la implementación de nuevas tecnologías ambientales en economías nacionales altamente desarrolladas pueda causar perturbaciones económicas y sociales en las economías menos desarrolladas. [dieciséis]
La energía renovable es la energía que se puede reponer fácilmente. Desde hace años utilizamos fuentes como la madera , el sol , el agua , etc. como medios para producir energía. La energía que pueden producir objetos naturales como el sol, el viento, etc. se considera renovable. Las tecnologías que se han utilizado incluyen la energía eólica, hidroeléctrica, solar, geotérmica y biomasa/bioenergía. Se refiere a cualquier forma de energía que se regenera naturalmente con el tiempo y no se agota. Esta forma de energía se repone de forma natural y se caracteriza por una baja huella de carbono. Algunos de los tipos más comunes de fuentes de energía renovables incluyen; energía solar, energía eólica, energía hidroeléctrica y bioenergía que se genera mediante la quema de materia orgánica.
La intersección de tecnología y sostenibilidad ha dado lugar a soluciones innovadoras destinadas a mejorar la eficiencia de los sistemas de energía renovable. Una de esas innovaciones es la integración de la energía eólica y solar para maximizar la producción de energía. Empresas como Unéole son pioneras en tecnologías que combinan paneles solares con turbinas eólicas en una misma plataforma, lo que resulta especialmente ventajoso para entornos urbanos con espacio limitado. Este sistema híbrido no sólo conserva espacio sino que también aumenta el rendimiento energético aprovechando la naturaleza complementaria de la disponibilidad de energía solar y eólica. [17]
Además, los avances en la tecnología eólica marina han aumentado significativamente la viabilidad y eficiencia de la energía eólica. Las modernas turbinas eólicas marinas presentan mejoras en el diseño estructural y la aerodinámica, que mejoran su captura de energía y reducen los costos. Estas turbinas ahora son más adaptables a diversos entornos marinos, lo que permite una mayor flexibilidad en su ubicación y reduce potencialmente la contaminación visual. Las turbinas eólicas flotantes, por ejemplo, utilizan plataformas con patas tensadas y boyas que pueden desplegarse en aguas más profundas, ampliando significativamente las áreas potenciales para la generación de energía eólica [18].
Estas innovaciones no sólo mejoran las capacidades de las tecnologías renovables individuales, sino que también contribuyen a una red energética más resiliente y sostenible. Al optimizar la integración y la eficiencia de los recursos renovables, estas tecnologías desempeñan un papel crucial en la transición hacia un futuro energético sostenible.
La conservación de energía es la utilización de dispositivos que requieren menores cantidades de energía para reducir el consumo de electricidad. Reducir el uso de electricidad hace que se quemen menos combustibles fósiles para proporcionar esa electricidad. Y se refiere a la práctica de utilizar menos energía mediante cambios en los comportamientos y hábitos individuales. El principal énfasis para la conservación de energía es la prevención del despilfarro de energía en el medio ambiente, para mejorar su disponibilidad. Algunos de los principales enfoques para la conservación de energía implican abstenerse de utilizar dispositivos que consuman más energía, siempre que sea posible.
Nuevamente, la previsión es un método que utiliza tecnología de previsión para predecir el impacto del clima futuro en un edificio. [19] Al ajustar el calor en función de la previsión meteorológica, el sistema elimina el uso redundante de calor, reduciendo así el consumo de energía y la emisión de gases de efecto invernadero . [20] Es una tecnología introducida por eGain International, una empresa sueca que equilibra inteligentemente el consumo de energía de los edificios. La tecnología implica pronosticar la cantidad de energía de calefacción requerida por un edificio dentro de un período específico, lo que resulta en eficiencia energética y sostenibilidad. eGain reduce el consumo de energía y las emisiones del edificio al tiempo que determina el tiempo de mantenimiento cuando se observan ineficiencias.
La energía solar , también conocida como electricidad solar, es la conversión de la energía de la luz solar en electricidad , ya sea directamente mediante energía fotovoltaica (PV) o indirectamente utilizando energía solar concentrada . Los paneles solares utilizan el efecto fotovoltaico para convertir la luz en corriente eléctrica . [22] Los sistemas de energía solar concentrada utilizan lentes o espejos y sistemas de seguimiento solar para enfocar una gran área de luz solar en un punto caliente, a menudo para impulsar una turbina de vapor .
Inicialmente, la energía fotovoltaica (PV) se utilizaba únicamente como fuente de electricidad para aplicaciones pequeñas y medianas, desde calculadoras alimentadas por una sola célula solar hasta hogares remotos alimentados por un sistema fotovoltaico en el tejado fuera de la red . Las plantas comerciales de energía solar concentrada se desarrollaron por primera vez en la década de 1980. Desde entonces, a medida que el costo de los paneles solares ha disminuido, la capacidad y la producción de los sistemas solares fotovoltaicos conectados a la red se han duplicado aproximadamente cada tres años . Tres cuartas partes de la nueva capacidad de generación es solar, [23] y se siguen construyendo millones de instalaciones en tejados y centrales fotovoltaicas a escala de gigavatios .
En 2023, los sistemas de energía solar generaron el 5% de la electricidad mundial, [24] frente al 1% en 2015, cuando se firmó el Acuerdo de París para limitar el cambio climático . [25] Junto con la energía eólica terrestre , en la mayoría de los países, el costo nivelado de electricidad más barato para nuevas instalaciones es la energía solar a escala comercial . [26] [27]
Casi la mitad de la energía solar instalada en 2022 se produjo en tejados . [28] Se necesita mucha más energía baja en carbono para la electrificación y para limitar el cambio climático . [23] La Agencia Internacional de Energía dijo en 2022 que se necesitaban más esfuerzos para la integración de la red y la mitigación de los desafíos políticos, regulatorios y financieros. [29]La sostenibilidad computacional es un campo emergente que intenta equilibrar los recursos sociales, económicos y ambientales para el bienestar futuro de la humanidad utilizando métodos de los campos de las matemáticas , la informática y las ciencias de la información . [30] [31] La sostenibilidad en este contexto se refiere a la capacidad del mundo para sostener los sistemas biológicos, sociales y ambientales a largo plazo.
Utilizando el poder de las computadoras para procesar grandes cantidades de información, los algoritmos de toma de decisiones asignan recursos basándose en información en tiempo real. [32] Las aplicaciones avanzadas en este campo están muy extendidas en diversas áreas. Por ejemplo, se crean técnicas de inteligencia artificial y aprendizaje automático para promover la conservación de la biodiversidad y la protección de especies a largo plazo . [33] [34] Las redes inteligentes implementan recursos renovables y capacidades de almacenamiento para controlar la producción y el gasto de energía. [35] Las tecnologías de sistemas de transporte inteligentes pueden analizar las condiciones de las carreteras y transmitir información a los conductores para que puedan tomar decisiones más inteligentes y beneficiosas para el medio ambiente basadas en información de tráfico en tiempo real. [36] [37]La agricultura sostenible es un enfoque agrícola que utiliza tecnología de una manera que garantiza la protección de los alimentos, al tiempo que garantiza la salud y la productividad a largo plazo de los sistemas, ecosistemas y comunidades agrícolas. Históricamente, los avances tecnológicos han contribuido significativamente a aumentar la productividad agrícola y reducir el trabajo físico. [38]
El Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura mejora la agricultura sostenible mediante el uso de programas financiados destinados a satisfacer las necesidades humanas de alimentos y fibras, mejorar la calidad ambiental y preservar los recursos naturales vitales para la economía agrícola, optimizando la utilización de recursos tanto no renovables como agrícolas. integrando al mismo tiempo los ciclos biológicos naturales y los controles según corresponda, manteniendo la viabilidad económica de las operaciones agrícolas y fomentando una mejor calidad de vida para los agricultores y la sociedad en general. Entre sus iniciativas, la NIFA quiere mejorar las prácticas agrícolas y ganaderas, el manejo integrado de plagas , el pastoreo rotativo , la conservación del suelo , la calidad del agua/humedales, los cultivos de cobertura , la diversidad de cultivos/paisajes, el manejo de nutrientes , la agrosilvicultura y la comercialización alternativa. [39]
Los cursos destinados a desarrollar graduados con algunas habilidades específicas en sistemas ambientales o tecnología ambiental son cada vez más comunes y se dividen en tres clases amplias:
Portal de medio ambiente
portal de ciencias de la tierra
Portal de ecología
Portal de energías renovables
Portal tecnológico
El texto fue copiado de esta fuente, que está disponible bajo una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0.