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Año 1 No. 1
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CEMIE-OcéanoBoletín de difusión de las actividades
del Centro Mexicano de Innovación en Energía -Océano
Año 1 No. 1
Centro Mexicano de Innovación
en Energía - Océano
Comité Editorial del Boletín CEMIE-Océano
Dr. Rodolfo Silva Casarín
Dr. Gregorio Posada Vanegas
Dra. Angélica Felix Delgado
M. en E. Jorge Gutiérrez Lara
EL Boletín CEMIE-Océano es publicado semes-tralmente por el Centro Mexicano de Innova-ción en Energía - Océano. Publica información sobre todos los aspectos relacionados con el Centro; incluye resúmenes de investigación y proyectos, noticias, información de publicaciones recientes, talleres de trabajo, conferencias, sim-posios, cursos, resúmenes de informes de reu-niones y noticias de investigadores y profesores. Los editores invitan artículos cortos y revisiones; las opiniones expresadas en un artículo firmado son aquellos de los autores y no necesariamen-te las del Centro. EL Boletín CEMIE-Océano se distribuye gratuitamente de manera electrónica desde el portal del Centro.
Publicación a cargo del Instituto EPOMEX, Universidad Autónoma de Campeche
http://www.cemieoceano.mx/
La imagen de la portada fue tomada de: https://www.pexels.com/photo/ocean-wave-501562/
....en este número
Primera Reunión Técnica del CEMIE-Océano 4
Ecología e Integración con el Ambiente 6
Congreso Mexicano del Petroleo 13
Gradiente Térmico 14
Gradientes de Salinidad una opción para la generación de energía en México 16
Internacional Student Energy Summit (SES) 19
Sitios potenciales para plantas energéticas en la zona costera veracruzana 20
Seminario Gradiente Salino 24
Presentación
Es para nosotros, los participantes de la línea de Difusión, Divulga-ción y Prensa del Centro Mexicano para la Innovación en Energía del Océano (CEMIE-Océano), una gran satisfacción presentar este primer número del Boletín Electrónico CEMIE-Océano.
El objetivo del Boletín es ser el órgano de difusión de las actividades del CEMIE-Océano y presentar las actividades semestrales realizadas por cada una de las líneas del Centro, sin importar el sector al que per-tenece el lector (académico, sociedad civil, tomadores de decisión); a su vez, permitirá dar a conocer las actividades que se llevan a cabo en las 44 instituciones que conforman el CEMIE-Océano.
El Boletín CEMIE-Océano publica información sobre todos los aspec-tos relacionados con el Centro; incluye resúmenes de investigación y proyectos, noticias, información de publicaciones recientes, talleres de trabajo, conferencias, simposios, cursos, resúmenes de informes de re-uniones y noticias de investigadores y profesores. Los editores invitan artículos cortos y revisiones.
Por otro lado y como parte de las actividades de difusión del Centro, se pone a su disposición tanto la página web www.cemieoceano.mx en la cual se presentan las acciones realizas por la comunidad del Centro, así como las redes sociales de Twitter, @CemieOceano y Facebook, /CemieOceano, en donde semanalmente se da seguimiento e informa-ción sobre las diversas actividades y logros del centro.
Esperamos que este Boletín no solamente sea de su agrado, sino que también motive su participación activamente; que con el avance del proyecto CEMIE-Océano, la sociedad conozca de primera mano lo que los universidades, empresas e instituciones de gobierno realizan, en relación con la obtención de energía a partir del mar, para el bien de nosotros, nuestra comunidad y el país.
Dr. Gregorio Posada VanegasCoordiandor, línea de Difusión, Divulgación y Prensa CEMIE-Océano
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Del 15 al 17 de febrero de 2017 , se realizó en las ins-talaciones del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México, la 1era. Reunión Técnica del Centro Mexicano de Innovación en Energía Océano, CEMIE-Océano.
El objetivo de la reunión fue dar inicio formal a las acti-vidades del CEMIE-Océano, así como dar a conocer los compromisos de cada una de las líneas pilares y trans-versales, como los requisitos administrativos y financie-ros que cada uno de los participantes del proyecto debe cumplir.
En la ceremonia de inauguración estuvieron presentes el Dr. William Lee Alandrín, actual Coordinador de la In-vestigación Científica de la UNAM, cómo representante del Rector de la máxima casa de estudios del país, el Dr. Carlos Ortíz Gómez en representación de la Secretaría de Energía, el M.C. José Lazcano Ponce y el M.C. Néstor Díaz Martínez representando al CONACYT, el M.I. Ernes-to Hernández Montoya del Fondo Sectorial de la SENER y el Dr. Rodolfo Silva Casarín, responsable técnico del CEMIE-Océano.
A lo largo de la reunión se dio a conocer la estructura del CEMIE-O, así como los representantes de cada una de las líneas pilares y transversales en las que éste se divide.
Primera Reunión Técnica
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La necesidad de contar con mecanismos de generación de energía que sean sustentables y amigables con el ambiente es cada vez más imperan-te, y las alternativas más estudiadas y utilizadas son la energía solar y la eólica. Recientemente la generación de energías a partir de los océanos se está promoviendo a nivel mundial, con la expectativa de que las olas y las corrientes marinas cubran las necesidades de corriente eléctrica de una proporción importante de la población mundial. Sin embargo, para que realmente sea sostenible la generación de energía en las costas y océanos, es necesario considerar las zonas óptimas de ubicación de los equipos, así como la elección de los materiales y funcionamiento de la infraestructura de la zona costera. La energía sostenible requiere que su generación minimice al máximo el daño ambiental potencial, por lo que es de relevancia analizar con detalle las locaciones de las zonas destina-das a la generación de energía oceánica.
Ecología e Integración con el Ambiente
Responsable de la línea
Ma. Luisa Martínez Vázquez (INECOL)
Responsables técnicos Leonor Patricia Güéreca (IINGEN-UNAM)
José Ramón Hernández Santana (IGeografía, UNAM)David Morillón (IINGEN-UNAM)
Oswaldo Télles (FES-Iztacala, UNAM) Gabriela Mendoza González (UNAM, Sisal)
Gisela Heckel (CICESE)
� Generación de energía en los océanos e impacto en el ambiente Los océanos son una fuente importante de generación de energía, y conforme se desarrolle la tecnología, es muy posible que la generación de energía oceánica se incremente, incluyendo la conversión térmica, la energía por el oleaje, las mareas, y el viento en la costa. Todas ayudan a mitigar el problema del cambio climático, ya que no emiten CO2. Sin embargo, para que realmente sean energías sostenibles la integridad de los ecosistemas marinos y costeros debe mantenerse y conservarse al tiempo que se desarrollan e implementan estas tecnologías. Esto es, el desarrollo de energía sostenible lleva implícita la conservación de los ecosistemas naturales, por lo que es fundamental analizar los impactos de estas nuevas tecnologías para determinar las estrategias de mitigación.
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Análisis de la huella ecológica e impacto ambiental de las nuevas tecnologías oceánicasLos estudios del impacto de estas nuevas tecnologías en los ecosistemas naturales son incipien-tes, pero se ha diagnosticado que cada tecnología tiene un impacto potencial diferente para los ecosistemas y las especies.
En el trabajo de Pelc y Fuhita (2002) se hizo un análisis detallado de las diferentes alternativas sobre la generación de energía en los océanos, y se analiza, entre otras cosas, el potencial ener-gético de cada una, así como impacto ambiental que éstas pueden tener. En la tabla 1 se presenta un resumen del impacto ambiental, los ecosistemas y especies potencialmente en peligro y una serie de propuestas para amortiguar estos impactos, propuestos por Pelc y Fuhita y que fueron completados con los análisis de trabajos más recientes.
Es importante mencionar que existen estudios más recientes que también analizan la huella eco-lógica de la tecnología de generación de energía en los océanos, los cuales se están analizando en detalle. Por ejemplo, Grecian et al. (2010) analizan los impactos potenciales de los dispositivos generadores de energía oceánica sobre las aves marinas, y determinan que, aunque no hay estu-dios específicos, el impacto en el vuelo puede ser bajo, aunque la disponibilidad de alimento en el océano sí se puede ver afectada por la presencia de la infraestructura y las modificaciones en las corrientes. Por otro lado, Manríquez et al. (2014) analizan la presencia de bio-incrustantes marinos sobre las estructuras manufacturadas por el humano. Estos autores muestran que, al tratarse de sustratos duros, las especies colonizadoras serán diferentes de aquellas típicas de sustratos are-nosos, por lo que habrá cambios en la biodiversidad y por lo tanto, en la estructura y composición biológica de los ecosistemas.
Aunque aún es necesario completar el análisis bibliográfico es evidente que los estudios cientí-ficos sobre el impacto de los dispositivos de generación de energía en los océanos aún son esca-sos. En la línea transversal de Ecología e Integración con el Ambiente se pretende contribuir con la generación de esta información y empezar a cubrir los huecos existentes en la información.
� Objetivos de la línea transversal de ecología e integración con el ambienteAnalizar el impacto y la huella ecológica que tendrán las nuevas tecnologías de ge-neración de energía en los ecosistemas marinos, considerando los factores bióti-cos y abióticos así como los flujos e inte-racciones en los ecosistemas y entre las especies. Se hará énfasis en aquellos que se han detectado como los más sensibles: zonas de reproducción (pastos marinos, áreas de algas), manglares, lagunas coste-ras, dunas costeras, mamíferos marinos. En la tabla 2 se presentan los subproyectos y objetivos específicos de cada uno de los subproyectos de la línea transversal.
Para cumplir con estos objetivos se tiene planeado lo siguiente:
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Tabla 1. Análisis de la huella ecológica potencial, especies y ecosistemas en riesgo y medidas de mitigación para las nuevas tecnologías de generación de energía en los océanos (información de Pelc y Fuhita 2002; Montero Sousa y Calvo Rolle 2012; Manríquez et al., 2014; Oregon State University; Grecian et al., 2010).
Tipo de energía
Impacto ambiental
Ecosistemas y especies en peligro
Medidas de control y mitigación
Mareas
Alteración flujos hídricos.Modificación gradientes de salinidad.Bloqueo de rutas migratorias.Modificación dinámica sedimentaria.Captura y muerte de organismos en filtros y equipo.Cambios en la biodiversidad.
Arrecifes.Etapas juveniles.Playas y dunas costeras.Lagunas costeras.Estuarios.Manglares.Peces/pesquerías.Mamíferos marinos.
Evitar zonas con arrecifesEvitar criaderos.Mantener dinámica de bo-cas de estuarios y lagunas.No alterar la barra arenosa.Regulación de turbinas para que o bloqueen flujos y sedimentos.Regulación de turbinas para que no atrapen orga-nismos.Utilizar plantas pequeñas.
Oleaje
Modificación del oleaje.Recirculación del agua/plankton.Modificación de la dinámica sedimentaria.Modificación de zonas de reproducción.Cambios en la biodiversidad.Modificaciones en disponibilidad de alimentos.
Etapas juveniles.Playas y dunas costeras.Lagunas.Estuarios.Manglares.Peces/pesquerías.Mamíferos marinos.Aves marinas.
Evitar zonas con arrecifes y hábitats sensibles.Evitar criaderos.Utilizar plantas pequeñas.
Gradientes Salinos
Alteración de flujos hídricos.Modificación gradiente de salinidad.Captura y muerte de organismos en filtros y equipo.Cambios en la biodiversidad.
Lagunas costeras.Estuarios.Manglares.Peces/pesquerías.
Evitar zonas con arrecifes y hábitats sensibles.Evitar criaderos.Utilizar plantas pequeñas.
Conversión de ener-gía Térmica
Calentamiento del agua.Contaminación química.Captura y muerte de organismos en filtros y equipo.Alteración de la termoclina.Cambios en la biodiversidad.
Etapas juveniles.Medusas.Crustáceos.Peces/pesquerías.Mamíferos marinos.Especies sensibles como Limulus polyphemus (cacerolita de mar).
Arrecifes.Evitar zonas de arrecifes y hábitats sensibles.Evitar criaderos.Prevenir descargas con gradientes de temperatura.Evitar contaminación química.Utilizar plantas pequeñas.
Energía Eólica de la Costa
Modificación del flujo del viento.La vibración afecta a mamíferos y aves marinos.Contaminación visual y auditiva.
Aves migratorias.Mamíferos marinos. Evitar rutas migratorias.
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Tabla 2. Descripción de los subproyectos incluidos en la Línea Transversal de Ecología e Integración con el Ambiente.
Titulo del subproyecto Responsable Institución Objetivos
Efectos regionales sobre la distribución y abundancia de mamíferos marinos debido a la instalación de plantas producto-ras de energías alternativas en el océano
Gisela Heckel CICESE
Analizar la distribución y abun-dancia de mamíferos marinos para determinar las zonas de conservación críticas.
Bases de datos de ciclo de vida: energías del océano
Leonor Patricia Güéreca Hernández
Instituto de Ingeniería, UNAM
Análisis de los procesos de en-trada y salida de las tecnologías de generación y almacenamiento de energía del océano
Efectos regionales de la insta-lación de plantas productoras de energías oceánicas en las especies clave y ecosistemas costeros
Ma. Luisa Martínez Vázquez
Instituto de Ecología, A.C.
Identificación de localidades óptimas para la instalación de dispositivos de generación de energía oceánica; establecer las estrategias de monitoreo.
Evaluación geólogo-geomor-fológica detallada de sitios potencialmente idóneos para el emplazamiento de plantas energéticas en la zona costera veracruzana
José Ramón Hernández Santana
Instituto de Geografía, UNAM
Determinar sitios potencialmente idóneos para la instalación de dispositivos generadores de energía oceánica, a partir de la caracterización geomorfológica de la costa
Áreas potenciales de instalación de plantas productoras de ener-gías oceánicas para minimizar los efectos en la distribución y biodiversidad de especies costeras
Oswaldo Téllez Valdés y Gabriela Mendoza-González
FES-Iztacala y Facul-tad de Ciencias, Sisal, UNAM
Identificación de zonas costeras de alta diversidad biológica don-de el impacto de las tecnologías nuevas puede tener un mayor impacto.
Relación del océano con el bio-clima y el consumo de energía en México
David Morillón Instituto de Ingeniería, UNAM
Evaluar el impacto que los océa-nos provocan en la bioclima y consumo de energía en México, así como definir potencial y estra-tegias para el aprovechamiento del clima costero y brisas mari-nas para el ahorro de energía y mitigación de CO2.
Trabajo de campo para: a) La evaluación geólogo-geomorfológica detallada de sitios potencialmente idóneos para el emplazamiento de plantas energéticas en la zona costera (geografía).b) Analizar el impacto de la generación de energía en los océanos en la distribución espa-cio-temporal de mamíferos marinos (cetáceos y pinnípedos) partiendo de sus requerimientos de hábitat. (cetáceos)c) Determinar los efectos de la instalación y puesta en marcha de prototipos de generación de energía oceánica en los mamíferos marinos y los ecosistemas costeros (cetáceos)d) Evaluar el impacto que los océanos provocan en la bioclima y consumo de energía en los edificios de México, así como definir estrategias para el aprovechamiento de los climas coste-ros y brisas marinas para el ahorro de energía y mitigación de CO2 (bioclima)
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Análisis e integración de la información a) Realizar evaluaciones para calcular la huella ecológica de las nuevas tecnologías para la generación de energía en los ecosistemas costeros (todos los proyectos de EIA)b) Generar y analizar bases de datos con el ciclo de vida de la energía generada en el océano (ciclo de vida)c) Contribuir con el diagnóstico eco-energético para determinar la ubicación óptima de las nue-vas tecnologías. (Todos los proyectos de la LT-EIA)d) Emitir recomendaciones sobre medidas de mitigación en cuanto al efecto potencial de las instalaciones generadoras de energía sobre los mamíferos marinos y los ecosistemas costeros. (cetáceos; eco-costas)e) Evaluar el impacto que los océanos provocan en la bioclima y consumo de energía en los edificios de México, así como definir estrategias para el aprovechamiento de los climas coste-ros y brisas marinas para el ahorro de energía y mitigación de CO2 (bioclima)
Información o conocimiento a) Atlas sobre distribución y abundancia de mamíferos marinos en México (cetáceos)b) Base de datos compuesta por una colección de datos de emisiones, descargas y residuos que entran y salen de cada uno de los procesos que constituyen el ciclo de vida de las tecno-logías de generación y almacenamiento de energía del océano. (ciclo de vida)c) Guía normativa para la adquisición y verificación de la calidad de los datos. (ciclo de vida)d) Mapas con la identificación de sitios óptimos y sitios no óptimos para la implementación de las nuevas tecnologías, especificando las variables ambientales clave y la caracterización de los ecosistemas costeros. (eco-costas; nicho)e) Mapas de susceptibilidad a diferentes procesos y fenómenos naturales, relacionados con la estructura geológica y las características lito-estratigráficas del subsuelo local. (geografía) f) Mapas de disección vertical y horizontal del relieve, a escala detallada. (geología)g) Mapa de pendientes, a escala detallada. (geografía)h) Mapa morfo-crono-genético del relieve (tipos y formas), a escala detallada. (geografía)i) Mapa de procesos exógenos actuales, a escala detallada. (geografía)j) Perfiles topográficos y morfológicos-estructurales de las playas, tanto transversales como longitudinales. (geografía) k) Tendencias morfodinámicas (retroceso o acreción de la costa). (geografía) l) Mapas de vegetación y uso de suelo en las zonas de ubicación potencial de los dispositivos generadores de energía oceánica. (eco-costas)m) Cartografía digital de los dominios ambientales del estado de Veracruz y su franja costera. (Nicho). n) Mapas de distribución potencial de la flora presentes en los ecosistemas costeros, así como la representación gráfica de su nicho ecológico. (nicho)o) Mapas geográficos donde se identifiquen las áreas más viables para la instalación de plantas generadoras de energía marina. (todo EIA) p) Índice de vulnerabilidad con el que se permita identificar áreas costeras en riesgo por cam-bio climático. (nicho)
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Recursos humanosa) Contribuir con la formación de personal especializado y multidisciplinario, especialistas en eco-ingeniería que podrán realizar actividades relacionadas con la generación sustentable de energía, a nivel de licenciatura, maestría y doctorado.
El objetivo último de esta línea transversal es contribuir a que la toma de decisiones sobre el desarrollo de nuevas tecnologías para la generación de energía a partir del océano sea ambien-talmente sostenible, además de que evita la emisión de CO2 hacia la atmósfera. Así, el trabajo generado por este grupo de trabajo se integrará con el resto del CEMIE-Océano, siguiendo este árbol de decisiones.
� Referencias
Grecian W.J., R. Inger, M.J. Attrill, S. Bearhop, B.J. Godley, M.J. Witt and S.C. Votier. (2010). Potential impacts of wave-powered marine renewable energy instalations on marine birds. IBIS (152), 683-697 pp. Manríquez P.H., E. Fica, V. Ortíz and Castilla J.C. (2014). Bio-incrustan-tes marinos en el canal de Chacao, Chile: un estudio sobre poten-ciales interacciones con estructuras manufacturadas por el hombre. Revista de Biología Marina y Oceanografía (49), 243-265 pp.Montero Sousa J.A. and Calvo Rolle J.L. (2012). Energía mareomotriz: perspectiva histórica y estado actual. Técnica Industrial (301), 54-60 pp.Pelc R. and R.M. Fujita, (2002). Renewable energy from the ocean. Marine Policy (26), 471-479 pp.
Síguen
os en
:www.cemieoceano.mx
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El congreso mexicano del petróleo se celebró en la Cd del Puebla del 7 al 10 de junio del 2017. Este evento ha sido siempre el foro más importante de México y Latinoamérica en temas de actua-lización de la Industria petrolera como pilar del sistema energético nacional. A partir de la refor-ma energética, la “Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética -LAERFTE”, se define como meta prioritaria, una participación máxima de los combustibles fósiles para la generación eléctrica del país del 65 % para el año de 2024, 60 % para 2035 y de 50 % para 2050.
Organizado por el Colegio de Ingenieros Pe-troleros de México, C.A (CIPM), este congreso tiene como objetivo enfa-tizar e intercambiar información técnica y científica sobre la industria que compete al estudio, producción y exploración del petróleo.
Con el apoyo de AxisIMA, empresa mexicana especializada en proveer soluciones integrales en ingeniería de puertos y costas, ambiental y ener-gías renovables, e l CEMIE Océano tuvo participación en la exposición del congreso, de tal manera que se puedan crear los vínculos con todos los actores de la generación de energía, a partir combustibles fósiles, como nuevas tecnologías en desarrollo de energías renovables. Solo con el trabajo conjunto y el involucramiento de todos los actores, se podrán rea-lizar los lazos necesarios para integrar el sector de energías del Océano en el sistema energético nacional. La vinculación a partir de alianzas en estos congresos entre el sector empresarial y los centros de investiga-ción participantes en el CEMIE-Océano son fundamentales para que las energías provenientes del mar, sumen en la consecución de las metas de reducción de emisiones contaminantes en la producción de energía.
En ésta edición se dieron cita un gran número de participantes, entre ellos más de 300 representantes de empresas del campo energético na-cionales e internacionales y la participación de por lo menos 15 países. Dentro de las actividades se llevaron a cabo sesiones plenarias y técni-cas, mesas redondas y la exhibición de más de 1000 stands donde serán expuestos productos, técnicas y procedimientos en el campo de la inge-niería energética.
Congreso Mexicano del Petroleo (7-10 de junio 2017)
http://www.congresomexicanodelpetroleo.com/index.html
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El principio de utilización de gradiente térmico consiste en que el mar proporciona el “calor” y el “frío” a una máquina térmica convencional, donde un fluido de trabajo realiza un recorrido cíclico de: evaporación, generación de energía con el vapor, y bombeo a la caldera. Este tipo de planta energética se llama OTEC (Ocean Thermal Energy Conversión).
Por la experiencia de quien ya ha construido plantas de este tipo en otros lugares del mundo los requerimientos principales son dos:
El primero es que el gradiente de temperatura del mar entre la super-ficie y la temperatura a una profundidad entre 700m y 1 000 m debe de ser de más de 20 grados centígrados (esta situación se presenta princi-palmente en la zona tropical de los océanos) y el otro requerimiento es acceso a esta profundidad muy cercano a la costa (del orden de 10 km).
En esta línea de investigación del CEMIE-Océano, participan las siguien-tes instituciones: la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) con el Instituto de Ciencias del Mar, Limnología ICMyL y el Instituto de In-geniería (II) ubicadas en Ciudad Universitaria de la CDMX, la Universidad del Caribe (UNICARIBE) ubicada en Cancún Q. Roo y el Centro Interdisci-plinario de Ciencias Marinas (CICIMAR) del Instituto Politécnico Nacional (IPN) ubicado en La Paz B.C:S. En total hay alrededor de 30 participantes en el proyecto.Esta línea de investigación tiene dos enfoques, el primero consiste en encontrar geográficamente los lugares más propicios para la instalación de una planta tipo OTEC. El segundo enfoque se refiere a la construcción de un modelo a escala de laboratorio, con el propósito de adentrarnos en el conocimiento de la OTEC.
Las tres instituciones (UNAM, UNICARIBE y CICIMAR) se dieron a la ta-rea de búsqueda de bases de datos oceanográficos históricos que tuvie-ran información sobre la columna de agua en los mares comprendidos en la Zona Económica Exclusiva de México, con los cuales se pudo calcular el gradiente térmico.
Gradiente Térmicopor Miguel Ángel Alatorre, coordinador de la línea
Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM
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Distribución de los gradientes temperatura del océano
Geográficamente la investigación se dividió en la siguiente forma: la UNAM investiga el Pacífico Mexicano al sur de Mazatlán, el CICIMAR el Golfo de California y la costa Oriental de la Península y la UNICARIBE el mar Caribe y el Golfo de México.
Actualmente se cuenta con unos datos preliminares y se ubicaron algunas localidades con posi-bilidad de instalación de una planta OTEC, por lo que se procedió a instrumentar con termistores en algunos de estos lugares para tener información más detallada y series de tiempo de tempe-ratura superficial del mar. Posteriormente la información comprendida, se presentará en un Atlas.
En esta primera etapa de la línea del proyecto CEMIE, se concentró principalmente en conocer las normas y procesos administrativos para cada uno de los temas.
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Al ponerse en contacto dos masas de agua que tienen diferente salinidad (gradiente salino) se libera una gran cantidad de energía en su afán por mezclarse. Esto sucede continuamente en la naturaleza, principalmente cuando los ríos (con salinidad cercana a cero) desembocan al mar (cuya salinidad es alrededor de 35 g/l). Mientras mayor es la diferencia de salini-dad entre ambas masas de agua y menor es la distancia a la que ocurren esas diferencias, mayor será el gradiente de salinidad. Para que los gra-dientes de salinidad perduren es necesario que los procesos que favore-cen la mezcla de las masas de agua en el sitio sean mínimos. Tanto el mar como la atmósfera pueden contribuir a que el agua se mezcle. El viento y las mareas son factores que favorecen la mezcla, lo que destruye los gra-dientes salinos rápidamente. Si las mareas son pequeñas y la descarga del río tiene un volúmen considerable, los gradientes son más estables y se pueden formar capas donde el agua dulce, menos densa, fluye hacia el mar deslizandose sobre agua salada, que tiene mayor densidad y que fluye por el fondo hacia el continente. A esto se le llama “circulación es-tuarina” y gracias a esta característica hidrodinámica, los estuarios son si-tios de gran diversidad biológica pues permiten la existencia de especies de origen dulceacuícola, marino y de un componente propio: el estuarino. México tiene un régimen de mareas muy pequeño comparado con otros sitios en el mundo, lo que es favorable para el desarrollo de gradientes de salinidad pronunciados que tienen un gran potencial de energía por gradiente salino.
Además de las desembocaduras de ríos, hay regiones en el mundo donde la lluvia y la evaporación son intensas y modifican en poco tiempo las características del agua de los sistemas costeros. En lagunas costeras tropicales con una temporada de sequía pronunciada, es posible que se generen condiciones hipersalinas. Esto ocurre porque, cuando se eva-pora agua marina y se transfiere a la atmósfera en forma de vapor, las
Gradientes de Salinidad una opción para la generación
de energía en México
Cecilia Enríquez, Vanesa Papiol y Xavier Chiappa-Carrara
Unidad Académica Yucatán-Sede Sisal, UNAM
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sales disueltas se quedan en el agua que permanece líquida, que ahora tendrá un menor volumen pero mayor concentración de sal. En estos casos el gradiente gradiente salino puede invertirse y el agua más densa (hipersalina) fluye hacia el océano por el fondo mientras que el agua menos densa (oceánica) fluye por la superficie hacia el interior de la laguna (a esto se le conoce como “cir-culación antiestuarina”). Sitios con estas características son poco comunes en el planeta y México es uno de los países en donde se presentan de forma natural. Es importante tomarlos en cuenta y estudiarlos para conocer la forma en la que adquieren sus características hipersalinas, ya que podrían ser una gran oportunidad como fuente de energía.
Tanto en zonas estuarinas como en lagunas costeras, la salinidad puede variar en períodos de horas, días, estaciones del año o entre años de forma natural. Esta variación es especialmente pro-nunciada en zonas costeras poco profundas, donde el volumen de agua es relativamente pequeño y el efecto de los fenómenos meteorológicos, más efectivo. Además, se prevén cambios acentua-dos en la salinidad de los sistemas acuáticos costeros asociados a los cambios meteorológicos ligados al Cambio Climático, consistentes en disminuciones de salinidad en latitudes altas (45-70 ºN) y en un patrón de aumento en los trópicos y subtrópicos de ambos hemisferios.
Uno de los objetivos del CEMIE-Océano es realizar estudios que analicen los gradientes de sali-nidad como un recurso energético. A través de proyectos en los que participan académicos de di-ferentes regiones costeras de México (UNAM-Sisal, ECOSUR-Chetumal, Universidad Veracruzana, Universidad del Mar-Puerto Angel, CICATA-Tamaulipas) y extranjeros (Universidad de Florida, E.U. y Universidad Nacional de Colombia) se pretende por primera vez evaluar el recurso energético por gradientes salinos que hay en el país. Con estos proyectos se generará la información que permita determinar cuál es el potencial para la generación de energía a partir de gradientes de salinidad en el país, cuál es su temporalidad y evaluar si es viable y conveniente como medio alternativo de producción de energía.
Los sitios donde se desarrollan gradientes de salinidad en el planeta son de un alto valor ecológi-co y constituyen ambientes que alojan numerosas especies. La supervivencia de un organismo en un área determinada depende de las condiciones ambientales que lo circundan. La salinidad ejer-ce un control directo sobre las comunidades acuáticas que se hallan en un ambiente determinado debido a que cada especie puede sobrevivir dentro de un intervalo específico de valores de este parámetro. Ya que los cambios en la salinidad del agua pueden generar cambios en las corrientes, también pueden tener efectos sobre la distribución del oxígeno disuelto y de los nutrientes, y con-
Esquema de masas de agua en una desembocadura de río hacia el mar. El agua dulce fluye hacia el mar deslizandose sobre el agua salada que ingresa por el fondo en una “cuña salina” río arriba.
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secuentemente en la distribución y abundancia de las especies, dando lugar cambios en la diversidad, en la respuesta funcional de los organis-mos y en el funcionamiento ecológico de los ecosistemas.
En este contexto, el conocimiento de los patrones de distribución de las comunidades bióticas que habitan en zonas con gradientes salinos marcados y su ecología proporciona información esencial para prever potenciales cambios asociados a las variaciones en las condiciones am-bientales en el medio. Esto, a su vez, permitirá establecer cuáles especies tienen un mayor riesgo de afectación y definir espacios de atención prio-ritaria para la conservación de la biodiversidad. Por esto, otro de los obje-tivos del proyecto dentro del CEMIE-Océano es caracterizar la estructura y ecología de las comunidades bióticas de sitios costeros que, por sus características de salinidad, ofrecen posibilidades de tener alto potencial como fuente de energía por gradientes salinos.
Si bien al día de hoy no existe una tecnología que permita la generación de energía a partir de gradientes de salinidad a un costo rentable, tam-bién es cierto que el mundo del desarrollo tecnológico no ha puesto sus ojos en este recurso. Los gradientes salinos son procesos invisibles que, de todo el planeta, son más evidentes en las zonas costeras. No se pre-tende que esta forma de obtener energía sea una industria magna pero, posiblemente, sea una solución limpia, renovable y sustentable para co-munidades costeras a las que es difícil y costoso proveer de electricidad generada a muchos kilómetros de distancia. Más aún, idealmente sería también un ejemplo de “micro-generación”, que además de proveer cier-ta independencia energética, lo haga en magnitudes moderadas difusas a lo largo de las costas, facilitando así que los ambientes sean capaces de renovarse antes de ser agotados por las costumbres de extracción masiva que la humanidad ha tenido tradicionalmente para obtener sus recursos.
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El Internacional Student Energy Summit (SES) es un evento global que permite que los estu-diantes más brillantes del mundo aprendan y discutan sobre los problemas y temas actuales en energía.
En éste evento se tratan temas que van des-de los combustibles fósiles hasta la energía re-novable.
Éste año el SES se llevó a cabo en la ciudad de Mérida, Yucatán, del 13 al 18 de junio, y con apoyo de la Unidad Académica y Científica de la UNAM en Sisal, el CEMIE-Océano contó con un módulo para dar a conocer a todos los asistentes los trabajos de investigación que se realizan en el Centro, así como su estructura y todas las instituciones que participan en esta gran labor.
Se llevaron a cabo 50 conferencias de alto nivel y asistieron representantes de iniciativa privada y de gobierno, universidades, investi-gadores y organizaciones no gubernamentales entre otros.
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Una de las problemáticas contemporáneas para el desarrollo sostenible de la zona costera es precisamente alcanzar su manejo integrado y el uso optimizado de su territorio. Para ello, dado el carácter multifactorial de dicha zona, además del esfuerzo integrado entre todos los sectores económicos y la sociedad, la comunidad científica debe investigar múlti-ples aspectos relacionados con los problemas estructurales, funcionales y dinámicos de sus costas, los tipos de procesos costeros imperantes, sus ecosistemas y sus potencialidades energéticas desde la óptica de diversas fuentes alternativas.
En este sentido y ante la política nacional de desarrollar la asimilación de energías alternativas con creación de varios centros de innovación energética, como es el Centro Mexicano para la Innovación de Energía del Océano (CEMIEO), el Instituto de Geografía de la Universidad Nacio-nal Autónoma de México (IGg-UNAM), en coordinación con la Facultad de Geografía de la Universidad Autónoma del Estado de México (FG-UAEM), encaminó sus esfuerzos hacia la evaluación de las condiciones y de los problemas geológicos y geomorfológicos en la zona costera veracruza-na, con la finalidad de seleccionar aquellos sitios potencialmente idóneos para la ubicación de prototipos ingenieriles, dirigidos al aprovechamiento
Sitios potencialmente idóneos para el emplazamiento de plantas
energéticas en la zona costera veracruzana:
una evaluación geólogo-geomorfológica
José R. Hernández Santana1, Ana P. Méndez Linares1, Alexis Ordaz Hernández2, Ayetsa Martínez Serrano1,
José A. Navarro Gómez2, Francisco N. Popoca Vázquez2, Daniel Morales Méndez1, Emilio Saavedra Gallardo1
y Andrea Mancera Flores1
1Instituto de Geografía, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)2Facultad de Geografía, Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM)
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de las energías undimotriz y mareomotriz, siempre velando por garantizar la vida útil de los mismos y la preservación y protección de los ecosistemas naturales, tanto marinos como terrestres.
Bajo este prisma de microlocalización potencial de prototipos energéticos, se formuló el sub-proyecto “Evaluación geólogo-geomorfológica detallada de sitios potencialmente idóneos para el emplazamiento de plantas energéticas en la zona costera veracruzana” (2017-2020), dentro de la línea transversal “Ecología e Integración del Ambiente”, contemplando los objetivos siguientes: (a) identificar las localidades con características geológicas resistentes y estables para la construcción de las estructuras de los prototipos propuestos para el aprovechamiento de las energías undimo-triz y mareomotriz fundamentalmente; (b) caracterizar las principales estructuras geológicas y per-files estratigráficos de las áreas; (c) procesar los datos LiDAR para la obtención de morfometría del relieve, a escala detallada; realizar el levantamiento geomorfológico, a escala detallada, mayor a 1:20 000, de los sitios; (d) revelar los procesos geomórficos activos y estimar sus tendencias diná-micas; (e) levantar perfiles topográficos y morfológico-estructurales de las playas aledañas a los si-tios para los emplazamientos; (f) analizar las tendencias morfodinámicas de las playas circundantes antes de las construcciones de los prototipos y pronosticar sus cambios a futuro; (g) desarrollar el análisis espacial de los factores abióticos (geología y relieve) y bióticos (cobertura vegetal costera) involucrados; (h) presentar la cartografía detallada de los sitios para los emplazamientos; y (j) eva-luar los impactos potenciales de las plantas energéticas a los ecosistemas.
Las características morfogenéticas del relieve costero de Veracruz (Hernández-Santana et al., 2016), con sectores netamente acumulativos y otras reducidas y aisladas áreas bajo la acción de procesos abrasivos del oleaje (zonas de acantilados de Barra de Cazones, Miradores-Muñecos de Palma Sola, Tómbolo de Villa Rica, Punta Roca Partida, Playa Hermosa, Montepío, Balzapote, Pajapan y San Juan Volador), determinó la selección de prototipos de carácter “on-shore” (Figura 1), caracterizados por prototipos anclados en la costa, los cuales poseen mayores facilidades de instalación, bajos costos de mantenimiento y vida útil más prolongada, aunque pueden provocar menores afectaciones a los ecosistemas, sino se toman ciertas medidas de beneficio ecológico en el diseño del prototipo ingenieril.
Las costas acantiladas son, en función de su constitución geológica, verdaderos baluartes roco-sos, que sobresalen con respecto a la costa y poseen mayores profundidades, propiciando una mayor energía de ruptura del oleaje. En las costas veracruzanas existen aislados promontorios, que durante el Pleistoceno tardío y el Holoceno eran frentes insulares dispersos, y otros frentes lávicos del Terciario con acantilados potentes, mis-mos que satisfacen el primer requisito de condicionalidad general para la asimilación de la energía undimotriz (figura 1).
Entre el 4 y 12 de mayo del presente año, se efectuó un primer reconocimiento geo-lógico y geomorfológico de algunos de los
Figura 1. Prototipo de planta undimotriz “on-shore”, posible de instalar en los acantilados veracruzanos.
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sitios de interés, con fines de emplazamiento de tecnología generadora de energía a partir del olea-je. Los sitios estudiados fueron: Barra de Cazones (Figura 2), Palma Sola (Figura 3), Villa Rica y Mon-tepío (Figura 4), Balzapote y Punta Roca Partida (Fi-gura 5). En el caso del sector norte veracruzano, se cartografiaron rocas de origen volcánico, tobas de composición intermedia (andesítica) y rocas se-dimentarias especialmente areniscas carbonatadas. Mientras que en el sector sur, se identificaron litolo-gías de composición basáltica. En ambos sectores y sobreyaciendo las rocas consolidadas, afloraban sedimentos no consolidados de granulometría va-riable, desde conglomerados hasta arenas finas de playa. Durante el levantamiento geológico detallado, se identificaron y midieron estructuras tectónicas, especialmente fallas, las cuales serán procesadas estadísticamente para determinar la dirección de los esfuer-zos tectónicos que le dieron origen y su posible correlación con el relieve contemporáneo. En cada uno de los sitios, se identificaron procesos gra-vitacionales activos (derrumbes y deslizamientos). Los ascensos neotectónicos diferenciados (Barra de Cazones), la histo-ria morfodinámica costera (Tómbolo de Villa Rica) y las interacciones de los depósitos lávicos (Miradores, Punta Piedra Partida, Villa Hermosa y Balzapote) con el oleaje del Golfo de México durante todo el Cuaterna-
Figura 2. Sitio potencialmente idóneo en Punta Pulpo. Obsérvese la energía del oleaje.
Figura 3. Acantilado “Miradores”, limitando la playa Andrea, en Palma Sola, con rocas volcáni-cas y sistema de fractu-ras.
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rio, han propiciado la existencia de costas acantiladas, con fuertes procesos abrasivos e inten-sidad del oleaje, en las cuales existen condiciones geólogo-geomorfológicas propicias para el emplazamiento de prototipos ingenieriles con fines de aprovechamiento de la energía undimotriz.
Estas condiciones existen en las zonas costeras veracruzanas más marginadas, lo que garantiza el emplazamiento de las plantas y su fase experimental con beneficios energéticos a pequeños pueblos costeros, tales como: Chaparrales, Barra de Cazones, Palma Sola, Villa Rica, Punta Piedra Partida, Montepío y Balzapote. Los diseños ingenieriles estarán en función de los tipos de acan-tilados, de sus dimensiones, litología, configuración y profundidad del mar. Estos aspectos serán evaluados en las próximas fases del proyecto.
ReferenciasHernández-Santana, J R, A P, Méndez Linares, J, López-Portillo Guzmán, J C, Preciado López (2016). Coastal geomorphological cartography of Veracruz State, Mexico, Journal of Maps, 12(2), 316-323.
Figura 4. Frente acantilado de Montepío, de alta energía del oleaje.
Figura 5. Sitio potencial-mente idóneo en el acanti-lado de Punta Roca Partida.
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El 23 De Mayo de este año, se llevó acabo los seminarios: “Ca-racterísticas Termohalinas Costeras de México, Gradientes Sali-nos y Potencial Energético”, en la sala de estudios de la Unidad Académica Yucatán - Sede Sisal. Los expositores invitados fue-ron:
Seminario Gradiente Salino
Dr. Andrés Fernando Osorio Arias, Director de Investigación y Extensión sede Medellín de la Universidad Nacional de Colombia.
“Mucho más que electricidad: Una visión del desarrollo a partir de los gra-dientes (salinos y térmicos) del océano”.
En el Caribe, como en muchas zonas donde se dan gradientes salinos y térmicos (por ejemplo en Colombia: el Archipiélago de San Andrés, Guajira, Urabá), hay grandes retos sociales y ambientales a resolver, como energía, agua potable, productos alimenticios y desarrollo industrial sostenible. El agua de mar se convierte en uno de los principales proveedores de ser-vicios eco sistémico para los territorios marino-costeros. En esta charla se
presentará un enfoque integral (basado en la disponibilidad energética y física) y el marco regula-torio necesario para que esta visión de desarrollo sostenible se dé a partir de los recursos locales de agua de mar.
Dr. Oscar Álvarez Silva, Departamento de Física y Geociencias de la Universidad del Norte Colombia.
“Aprovechamiento de energía de gradiente salino en desembocadu-ras. Desde el potencial teórico hasta la energía extraíble”.
Colombia ha sido pionero en investigar los gradientes salinos como po-tencial de energía. Los hallazgos más recientes para Colombia ponen a Colombia y al río Magdalena en el top 10 de los ríos con mayor potencial de EGS (Energía de Gradiente Salino) del mundo. En esta charla se nos platicará de la experiencia de Colombia en la incursión de esta investi-gación.
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Profesor Arnoldo Valle-Levinson, Civil and Coastal Engineering Depart-ment from University of Florida
“Consideraciones para aprovechar gradientes salinos como generadores de energía”
El Dr. Arnoldo Valle-Levinson, es líder mundial en la investigación de es-tuarios y sistemas costeros. La charla que nos ofrece tiene dos objetivos: 1) Presentar las consideraciones teóricas, de una manera muy elemental, bajo las cuales un gradiente salino genera corrientes y energía; y 2) Proponer sitios naturales en México, tanto hiposalinos como hipersalinos, en los que se pudiera explorar este método de generación de energía.
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