Hoy os traemos otra colaboración con el blog alemán Planet-N, a través de la cual traducimos y compartimos de forma bidireccional varios recursos didácticos interesantes. En este caso, compartimos una propuesta con actividades para trabajar sobre el petróleo desde Física y Química en Secundaria.
FICHA TÉCNICA
Nivel: 3º de ESO.
Materias: Física y Química, Biología y Geología.
Objetivos:
Al terminar, el alumnado:
- Conocerá aspectos básicos de la composición química del petróleo.
- Comprenderá cómo surgió el petróleo y qué ocurre cuando se quema.
- Entenderá la petrodependencia de la sociedad en que vivimos y planteará posibles alternativas.
Tarea 1: Conocimiento químico básico del petróleo
Hidrocarburos: Petróleo crudo
Mira las dos figuras (G1-2)
- ¿Qué elementos se encuentran en el petróleo?
- ¿Qué hidrocarburos diferentes contiene el petróleo?
- ¿Qué tienen en común los seres humanos y el petróleo?
[Solución: ambos estamos hechos de materia orgánica, que a su vez está hecha de hidrocarburos. De hecho, el petróleo se compone principalmente de organismos muertos]. Fuente: https://www.e-education.psu.edu/fsc432/node/5
El mayor componente del petróleo son los hidrocarburos sin heteroátomos. Los metales son aún menos frecuentes que los heteroátomos y constituyen una proporción insignificante. Los compuestos inorgánicos son insignificantes. Esto da como resultado:
Si observamos con más detenimiento los enlaces entre los carbonos de los hidrocarburos, podemos dividirlos en cuatro grupos:
Tarea 2: “Nacimiento y muerte” del petróleo
Investigación:
- ¿Cómo se creó el petróleo y cuánto tiempo llevó?
- ¿Qué ocurre cuando el petróleo se oxida/quema? ¿Cuáles son los principales productos? Escribe la ecuación de la reacción como una ecuación de palabras.
[Solución: La ecuación de reacción para la combustión completa del petróleo: petróleo + oxígeno genera dióxido de carbono + óxidos de azufre + óxidos de nitrógeno + agua. La combustión incompleta, es decir, cuando hay muy poco O2, produce monóxido de carbono y carbono puro (como hollín). Así, los productos que se forman cuando se quema el petróleo dependen de la cantidad de oxígeno disponible para la combustión. Fuente: Michelle Miller, 2022. Además, la combustión libera energía que luego puede ser utilizada por los seres humanos].
Tarea 3: Dependencia del petróleo
- Escribe lo que haces en tu vida diaria y qué cosas utilizas.
- Investiga: ¿Hay petróleo en las cosas o se utilizó petróleo para fabricar estos productos y llevarlos a su casa?
Tarea 4: Importancia del petróleo
Se propone un trabajo por parejas. Cada persona lee un texto (T1-2) y luego se explican entre sí y responden a las siguientes preguntas:
a) ¿Por qué es tan importante el petróleo?
b) ¿Cómo se podría sustituir el petróleo?
c) ¿Cuáles son las dificultades para sustituir el petróleo?
Texto 1: Transporte
El petróleo nos permite transportar productos y a nosotros mismos por todo el mundo. Esto se debe a que los coches, las motos, los autobuses, los trenes, los barcos y los aviones utilizan combustibles derivados del petróleo. La mayoría de los productos que utilizamos se componen de piezas fabricadas en muchos países diferentes. Para llevarlos a un lugar donde se ensamblan, se necesitan portacontenedores, camiones, aviones y trenes. Y también para que los productos llegan a la tienda donde los compramos.
Existen algunas ideas para construir un sistema de transporte global sin petróleo, por ejemplo mediante la electrificación o el uso de combustibles alternativos como los biocombustibles o el hidrógeno.
Sin embargo, hay muchos problemas con estas ideas. Para hacer que los grandes barcos, camiones o aviones sean eléctricos, se necesitarían baterías tan pesadas que sólo podrían transportar una pequeña cantidad de carga (mercancías o personas). Por lo tanto, para transportar la misma cantidad de carga se necesitarían muchos más camiones, aviones, etc. Además, tienen que parar todo el tiempo para recargar la batería. Pero eso no es posible cuando un avión está en el aire o un barco está en el mar. Además, el consumo de energía aumentaría enormemente. Otro problema es que tantas baterías requieren muchos metales diferentes, pero éstos sólo están disponibles en cantidades limitadas en la tierra, y su extracción suele causar daños al medio ambiente y a las personas que viven en él.
Los biocombustibles tienen el problema de que se necesita mucha tierra para cultivarlos. La consecuencia sería que esta tierra ya no podría utilizarse para cultivar alimentos. Como resultado, los precios de los alimentos subirían y aún más personas pasarían hambre. Otro problema sería la pérdida de biodiversidad (es decir, la desaparición de animales, plantas y otros seres vivos). El hidrógeno como combustible alternativo puede producirse a partir de la electricidad, pero hoy en día se utiliza sobre todo el combustible fósil gas natural/metano para ello, lo que hace que el hidrógeno vuelva a depender de los combustibles fósiles insostenibles. La eficiencia de las pilas de hidrógeno también es baja, y si el mundo produjera sólo vehículos de hidrógeno, esto superaría con creces la electricidad producida.
Estos problemas son una de las razones por las que seguimos teniendo el mismo sistema de transporte que hace 50 años.
Fuentes:
De Blas, I., Mediavilla, M., Capellán-Pérez, I., & Duce, C. (2020). Los límites de la descarbonización del transporte bajo el actual paradigma de crecimiento. Energy Strategy Reviews, 32, 100543.
Friedemann, A. J. (2015). Cuando los camiones dejen de funcionar: la energía y el futuro del transporte. Springer.
Murphy, T. W. (2021). Energy and Human Ambitions on a Finite Planet. eScholarship, University of California, disponible en: https://escholarship.org/uc/item/9js5291m
Texto 2: Industria petroquímica
¿Conoce el comprimido para el dolor de cabeza Aspirina? Es un producto de la industria petroquímica, que utiliza el petróleo crudo y el gas natural para producir medicamentos. También incluye antihistamínicos (=agentes antialérgicos), agentes antibacterianos, supositorios, jarabes para la tos, lubricantes, cremas, ungüentos, bálsamos, analgésicos y geles (como los desinfectantes de manos). Se fabrican mediante reacciones químicas a partir de las moléculas orgánicas que se encuentran en el petróleo. Incluso el propio medicamento que se ingiere está formado por compuestos de hidrocarburos.
Incluso los medicamentos que proceden de fuentes naturales, como las plantas, se purifican a menudo utilizando productos petroquímicos, lo que da lugar a un proceso de fabricación más eficaz y barato.
Sin la petroquímica, sería extremadamente difícil fabricar y producir en masa medicamentos en muchos casos, especialmente a la escala necesaria para satisfacer la demanda mundial.
Una idea para sustituir el petróleo es utilizar biomasa, como azúcares, almidones, grasas y aceites. Sin embargo, estas superficies ya no pueden utilizarse para cultivar alimentos, lo que puede provocar una crisis alimentaria para los más pobres. O bien, hay que talar nuevas zonas forestales, lo que acabaría con aún más animales y plantas. Otras ideas, como el uso de lignocelulosa en su lugar, no son actualmente viables desde la perspectiva de la biotecnología, la química y la ingeniería.
Fuentes:
Zalewski, A. (2019). El petróleo en la vida real: píldoras, disponible en: https://context.capp.ca/articles/2019/feature_petroleum-in-real-life_pills/.
Keim, W. (2010). Productos petroquímicos: ¿cambio de materia prima de fósil a biomasa? Petroleum Chemistry, 50(4), 298-304, disponible en: https://link.springer.com/article/10.1134/S0965544110040079
Responde ahora a las siguientes preguntas:
d) Utilizando tus conocimientos sobre la importancia del petróleo en el sistema de transporte, ¿por qué es tan importante el petróleo en la agricultura?
[Solución: los tractores y otros equipos pesados utilizados en la agricultura moderna para la fertilización, el riego y la labranza requieren petróleo. El gas natural también es necesario para fabricar fertilizantes artificiales].
e) Antes de leer el texto, ¿sabías dónde se utiliza el petróleo?
Tarea 5: ¿Un mundo sin petróleo?
- Lee el texto [T3]. ¿Por qué vamos a quemar mucho menos petróleo en el futuro?
- ¿Cómo sería la vida sin petróleo? – Realizad una lluvia de ideas en grupos.
- ¿Cuáles serían las consecuencias de una vida con menos petróleo? Registra tus resultados en un cartel o en un dibujo. Para inspirarte, puedes leer el texto T4.
Texto 3: Por qué se acabó la era del petróleo
Como fuente de energía, el petróleo es extremadamente útil para la humanidad. Pero el petróleo, como todo lo que proviene de la tierra, es un recurso finito. Desde el comienzo de la revolución industrial, especialmente desde el final de la Segunda Guerra Mundial, hemos seguido aumentando nuestro consumo de petróleo y ya hemos quemado las mejores reservas. Por lo tanto, hay que utilizar cada vez más energía para sacar el petróleo del suelo y utilizar la energía del petróleo quemándolo. A más tardar, cuando hay que invertir tanta energía como la que se obtiene después al quemar el petróleo, el uso del petróleo como fuente de energía deja de tener sentido.
Además, la quema de petróleo y otros combustibles fósiles, como el gas natural o el carbón, libera CO2, que alimenta el cambio climático a través del efecto invernadero. Si queremos evitar un cambio climático peligroso para la humanidad, tenemos que empezar a utilizar mucho menos petróleo.
Texto 4: Un mundo sin petróleo ni otros combustibles fósiles
En un mundo sin petróleo, lo “local” sería mucho más importante que ahora. La mayoría de los productos provienen de nuestro entorno. Mucha gente trabajaría en la agricultura, sin tractores ni fertilizantes artificiales, pero con animales y con otras tecnologías, como la permacultura. En lugar de volar en vacaciones, hacíamos excursiones en bicicleta, acampábamos y mirábamos el cielo estrellado. Los viajes a otros continentes serían una rareza, y podrían hacerse con barcos de vela, por ejemplo. Tendríamos muchas menos cosas de las que tenemos hoy, y si estuviéramos enfermos, recurriríamos a las plantas medicinales. Si tuviéramos que utilizar el petróleo, sería para cosas que la sociedad considera realmente importantes… tal vez para enfermedades que no se pueden tratar bien con plantas, o para alimentar helicópteros de rescate. A cambio, nos ahorraríamos las guerras por el “oro negro” y tendríamos la posibilidad de que el clima se estabilizara en un rango de temperaturas que siguiera permitiendo a nuestros descendientes disfrutar de la vida en la Tierra.
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Este artículo ha sido realizado con el apoyo financiero del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (MITERD). El contenido del mismo es responsabilidad exclusiva de FUHEM y no refleja necesariamente la opinión del MITERD.
