PAPEL

El papel es una delgada hoja elaborada mediante pasta de fibras vegetales que son molidas, blanqueadas, desleídas en agua, secadas y endurecidas posteriormente; a la pulpa de celulosa, normalmente, se le añaden sustancias como el polipropileno o el polietileno con el fin de proporcionar diversas características. Las fibras están aglutinadas mediante enlaces por puente de hidrógeno. También se denomina papel, hoja o folio a su forma más común como lámina delgada.

Fabricación del papel (siglos XX y XXI)
Pasta mecánica de madera
Con la primera elaboración de la madera (primer proceso), se obtiene un producto impuro, porque la celulosa se utiliza mezclada con el resto de los componentes de la madera. Se utiliza para la elaboración de papeles de baja calidad (por ejemplo: papel prensa para periódicos); tiene más aprovechamiento pero menos calidad, además tienen escasa consistencia y amarillea al poco tiempo de fabricación.
Pasta morena
Se obtiene simplemente desfibrando la madera después de haberla lavado y hervido (para eliminar materias incrustantes y facilitar el desfibrado). Se consigue una pasta de fibras largas y resistentes. Se emplea para la elaboración de cartones, papel de embalaje, sacos de papel, etc.
Pasta química o celulósica
Para la elaboración de papeles de buena calidad. Los primeros pasos son similares a los de la pasta mecánica pero luego: se cocina la madera con una solución llamada bisulfito, a gran temperatura (a vapor en la “lejiadora”). Luego se lava la masa con agua caliente para sacarle los restos de bisulfito, se blanquea y se desfibra, y finalmente obtenemos una buena pasta de celulosa.

Pasta de paja
Se obtiene de cereales y de arroz. Posee un color amarillento y se emplea para la elaboración de papeles de carnicería y para el interior del cartón ondulado.

Pasta de recortes
El recorte de papel se mezcla con las pastas para abaratar los costos. Según de donde proceda el recorte se dividen en las siguientes categorías:
De cortes de bobina: en la fábrica al cortar las bobinas, papeles de buena calidad.
De guillotina: aquí se clasifica según la blancura, composición, etc.
Recortes domésticos: estos provienen de las oficinas, para elaborar papeles de baja calidad
De la calle o impresos: solo utilizado para fabricar cartón gris.
Pasta de trapos
Al estar compuesto por celulosa pura (libre de cortezas, lignina, etc) solo se realiza antes del proceso, una limpieza. Se emplean trapos de algodón, cáñamo, lino, yute y seda. Con ella se realizan papeles de primera.

Tipos de papel

papel cristal

Papel traslúcido, muy liso y resistente a las grasas, fabricado con pastas químicas muy refinadas y subsiguientemente calandrado. Es un similsulfurizado de calidad superior fuertemente calandrado. La transparencia es la propiedad esencial. Papel rígido, bastante sonante, con poca mano, sensible a las variaciones higrométricas. A causa de su impermeabilidad y su bella presentación, se emplea en empaquetados de lujo, como en perfumería, farmacia, confitería y alimentación. Vivamente competido por el celofán o sus imitaciones.
Papel de estraza
Papel fabricado principalmente a partir de papel recuperado (papelote) sin clasificar.
Papel libre de ácido
En principio, cualquier papel que no contenga ningún ácido libre. Durante su fabricación se toman precauciones especiales para eliminar cualquier ácido activo que pueda estar en la composición, con el fin de incrementar la permanencia del papel acabado. La acidez más común proviene del uso de aluminio para precipitar las resinas de colofonia usadas en el encolado, de los reactivos y productos residuales del blanqueo de la pasta (cloro y derivados) y de la absorción de gases acídicos (óxidos de nitrógeno y azufre) de atmósferas contaminadas circundantes. Un proceso de fabricación de papel ácido es incompatible con la producción de papeles duraderos.

Papel kraft
Papel de elevada resistencia fabricado básicamente a partir de pasta química kraft (al sulfato). Puede ser crudo o blanqueado. En ocasiones y en algunos países se refiere al papel fabricado esencialmente con pastas crudas kraft de maderas de coníferas. Los crudos se usan ampliamente para envolturas y embalajes y los blanqueados, para contabilidad, registros, actas, documentos oficiales, etc. El término viene de la palabra alemana para resistencia.

Papel liner
Papel de gramaje ligero o medio que se usa en las cubiertas, caras externas, de los cartones ondulados. Se denomina kraftliner cuando en su fabricación se utiliza principalmente pasta al sulfato (kraft) virgen, cruda o blanqueada, normalmente de coníferas. La calidad en cuya fabricación se utilizan fibras recicladas se denomina testliner, a menudo constituido por dos capas.

Papel (cartón) multicapa
Producto obtenido por combinación en estado húmedo de varias capas o bandas de papel, formadas separadamente, de composiciones iguales o distintas, que se adhieren por compresión y sin la utilización de adhesivo alguno.
Papel pergamino vegetal
Papel sulfurizado verdadero
Papel simil-pergamino
Papel sulfurizado verdadero
Papel similsulfurizado
Papel exento de pasta mecánica que presenta una elevada resistencia a la penetración por grasas, adquirida simplemente mediante un tratamiento mecánico intensivo de la pasta durante la operación de refinado, que también produce una gelatinización extensiva de las fibras. Su porosidad (permeabilidad a los gases) es extremadamente baja. Se diferencia del sulfurizado verdadero en que al sumergirlo en agua, durante un tiempo suficiente, variable según la calidad, el simil pierde toda su resistencia mientras que el sulfurizado conserva su solidez al menos en parte.

Papel sulfurizado
Papel cuya propiedad esencial es su impermeabilidad a los cuerpos grasos y, asimismo, una alta resistencia en húmedo y buena impermeabilidad y resistencia a la desintegración por el agua, incluso en ebullición. La impermeabilización se obtiene pasando la hoja de papel durante unos segundos por un baño de ácido sulfúrico concentrado (75%, 10ºC) y subsiguiente eliminación del ácido mediante lavado. Al contacto con el ácido, la celulosa se transforma parcialmente en hidrocelulosa, materia gelatinosa que obstruye los poros del papel y lo vuelve impermeable.

Papel tisúe
Papel de bajo gramaje, suave, a menudo ligeramente crespado en seco, compuesto predominantemente de fibras naturales, de pasta química virgen o reciclada, a veces mezclada con pasta de alto rendimiento (químico-mecánicas). Es tan delgado que difícilmente se usa en una simple capa. Dependiendo de los requerimientos se suelen combinar dos o más capas. Se caracteriza por su buena flexibilidad, suavidad superficial, baja densidad y alta capacidad para absorber líquidos. Se usan para fines higiénicos y domésticos, tales como pañuelos, servilletas, toallas y productos absorbentes similares que se desintegran en agua.

Papel permanente
Un papel que puede resistir grandes cambios físicos y químicos durante un largo periodo de tiempo (varios cientos de años). Este papel es generalmente libre de ácido, con una reserva alcalina y una resistencia inicial razonablemente elevada. Tradicionalmente la comunidad cultural ha considerado crucial usar fibras de alta pureza (lino o algodón) para asegurar la permanencia del papel. Hoy día, se considera que se ha de poner menos énfasis en el tipo de fibra y más sobre las condiciones de fabricación. Un proceso de fabricación ácido es incompatible con la producción de papeles permanentes.

Papel fluting
Papel fabricado expresamente para su ondulación para darle propiedades de rigidez y amortiguación. Normalmente fabricado de pasta semiquímica de frondosas (proceso al sulfito neutro, NSSC), pasta de alto rendimiento de paja de cereales o papel recuperado, se usa en la fabricación de cartones ondulados.

Propiedades

Durabilidad del papel
La durabilidad expresa principalmente la capacidad del papel para cumplir sus funciones previstas durante un uso intensivo y continuado, sin referencia a largos periodos de almacenado. Un papel puede ser durable (al resistir un uso intensivo durante un tiempo corto) pero no permanente (debido a la presencia de ácidos que degradan lentamente las cadenas celulósicas).
Estabilidad dimensional
Capacidad de un papel o cartón para retener sus dimensiones y su planidad cuando cambia su contenido en humedad, por ejemplo, bajo la influencia de variaciones en la atmósfera circundante. Un alto contenido en hemicelulosas promueve el hinchamiento de las fibras y su inestabilidad.

Mano
Término aplicado a un papel que expresa la relación entre su espesor y el gramaje. Su valor disminuye cuando aumentan la compactación y la densidad de la hoja.
Permanencia
Se refiere a la retención de las propiedades significativas de uso, especialmente la resistencia mecánica y el color, después de prolongados periodos de tiempo. Un papel es permanente cuando retiene sus características iniciales. Un papel puede ser permanente (retiene sus características iniciales) pero no durable, debido, por ejemplo, a su baja resistencia inicial.

Resiliencia
Capacidad del papel para retornar a su forma original después de haber sido curvado o deformado. La presencia de pasta mecánica en la composición confiere dicha propiedad.

Carteo
Combinación de tacto y sonido que produce una hoja de papel cuando se agita manualmente.

Etapas del proceso
Refinado: la pasta se refina para desfibrar y cortar las fibras a fin de adaptarlas al tipo de papel deseado. De este proceso depende el grado de resistencia que tendrá el papel al doblado, reventado y rasgado.
El papel puede sufrir dos tipos de refinamiento: graso o magro
El graso deja las fibras muy hidratadas dotando al papel de resistencia, rigidez y cierta transparencia, pero le quita flexibilidad y lo hace quebradizo, con dificultad para el plegado (papeles vegetales, de fumar, pergaminos).
El magro deja las fibras enteras o truncadas, lo que le da al papel flexibilidad, facilidad para el plegado, grosor, blandura y opacidad (son por ejemplo los papeles absorbentes, de impresión, offset, etc.)
Encolado: en esta etapa, se le añade cola al papel, para evitar que sobre el papel se corra la tinta al imprimir o escribir. De este proceso depende el grado de permeabilidad.
Se puede realizar en dos momentos: en masa o en superficie.
En masa se realiza en el transcurso de la fabricación, en el momento en el que se preparan las masas (las pasta).
En superficie cuando el papel está casi seco, en el tercio de la sequeria.
El encolado consiste en la adición de productos hidrófobos (como colas de resina, gelatina, colas reforzadas y productos fijantes como sulfato de alúmina).
La finalidad es evitar la penetración de líquidos en el papel que originan problemas de resistencia y de impresión (por ejemplo los caracteres pueden perder nitidez).
El encolado en masa retarda la penetración de líquido a través de la envoltura hacia los materiales. La porosidad disminuye si se utilizan gelatinas como cola. La blancura también disminuye ya que las sustancias que se emplean son menos blancas que la celulosa. La opacidad también disminuye (en general el encolado disminuye las características físicas de los papeles como pliegues, alargamiento, estallido, etc.)
Sirve también para favorecer la retención del siguiente paso: la incorporación de cargas y la mejora de la uniformidad del color.
Cargas: son productos en polvo (normalmente procedentes de la molturación de rocas) que contribuyen a darle cuerpo al papel, además de contribuir sustancialmente a conseguir otras características como: disminuir el brillo, aumentar la resistencia mecánica, crear una microporosidad adecuada para su transpirabilidad, facilitar su lijado, aumentar su poder de relleno, etc. Las más utilizadas son: carbonato de calcio, caolín, mica, talco, sílice, yeso, sulfato de bario, etc.
Como las cargas son más económicas que la celulosa, disminuye el precio del papeles. Los productos de carga rellenan todos los vacíos existentes entre las fibras, con lo cual los papeles adquieren una superficie uniforme, al mismo tiempo que se ablandan, reducen su transparencia y mejoran condiciones para la impresión.
La blancura del papel, su brillo u opacidad, dependen de la clase de producto de carga. El grano más fino, por ejemplo, produce mayores opacidades y una blancura más elevada. Las cargas son productos que dan cuerpo al papel que no posee mucha celulosa. La proporción que se le añade a las pastas de cargas varía proporcionalmente a su calidad (más carga, peor calidad). Se usan cargas: minerales (caolín, yeso, talco, carbonatos de cal, nitro, etc.) y orgánicas (fécula de patata, almidón)
Pigmentos: al igual que las cargas, rellenan los huecos del papel dando más opacidad y blancura. Se diferencian de éstas por el modo en que se aplican y porque las partículas son más pequeñas. Los pigmentos se aplican en superfície y las cargas en masa.
Coloración: se le añaden a la pasta sustancias colorantes de naturaleza mineral u orgánica (según el tipo de papel). Los colores obtenidos de sustancias minerales son más resistentes a la luz que los derivados orgánicos.
Se puede añadir el color en masa (en las mezcladoras) o en algunos tipos de papel se efectúa cuando se forma la hoja en la máquina continua.
Agente de Blanqueo Optico (A.B.O.): El agente de blanqueo óptico se utiliza para dar un efecto visual de mayor blancura al papel. Para que os hagáis una idea es el responsable de que veamos ese brillo azulado cuándo el papel está bajo una luz ultravioleta.
Ligantes: Debido al carácter orgánico de las fibras y el carácter inórganico de los aditivos (cargas, pigmentos...) se necesitan los ligantes para poder unirlos entre sí. Éstos crean unos "puentes" que unen los aditivos entre sí y después los unen a la fibra. Los más utilizados son:
Almidón
Latex
Alcohol polivinílico

Procesos de elaboración: (máquina continua)
La pasta del refinado pasa a unos depósitos de reserva (llamados Tinas) donde unos aparatos agitadores mantienen la pasta en continuo movimiento. Luego pasa por un depurador probabilístico y por uno dinámico o ciclónico. El depurador probabilístico separa las impurezas grandes y ligeras (plásticos, astillas..) y los dinámicos separan las impurezas pequeñas y pesadas (arenas, grapas..) Luego la pasta es llevada a la caja de entrada mediante el distribuidor que transforma la forma cilíndrica de la pasta (venía por tubos) en una lámina ancha y delgada.
Después llega a la mesa de fabricación, que contiene una malla metálica de bronce o de plástico, que al girar constantemente sobre los rodillos, hace de tamiz que deja escurrir parte del agua, y a la vez realiza un movimiento de vibración transversal para entrelazar las fibras.
Las telas transportan al papel por unos elementos desgotadores o de vacío, entre ellos nos encontramos los foils, los vacuofoils, las cajas aspirantes, el rodillo desgotador o "Dandy Roll" y el cilindro aspirante. La función de estos elementos es la de absorber el agua que está junto a las fibras, haciendo que la hoja quede con un buen perfil homogéneo a todo el ancho.
Después la hoja es pasada por las prensas, éstas están provistas de unas bayetas que transportan el papel y a la vez absorben el agua de la hoja cuándo ésta es presionada por las prensas. El prensado en húmedo consta de 4 fases:
1ª fase, compresión y saturación de la hoja El aire abandona los espacios entre fibras y su espacio es ocupado por el agua, hasta llegar a la saturación de la hoja, que es cuándo la hoja no puede absorber más agua.
2ª fase, compresión y saturación de la bayeta Se crea una presión hidráulica en el papel y el agua empieza a pasar del papel a la bayeta hasta llegar a la saturación de ésta.
3ª fase, expansión de la bayeta La bayeta se expansiona más rápido que el papel y sigue absorbiendo agua hasta la máxima sequedad de la hoja
4ª fase, expansión de la hoja Se crea una presión hidráulica negativa y el agua vuelve de la bayeta al papel, en éste momento hay que separar la hoja de la bayeta lo más rápidamente posible.
Después del prensado en húmedo la hoja pasa a los secadores dónde se seca mediante unos cilindros que son alimentados con vapor. La hoja es transportada por unos paños que ejercen una presión sobre los secadores para facilitar la evaporación del agua de la hoja.
De los secadores el papel llega a la calandria o calandra. Estos son cilindros superpuestos verticalmente y apretados entre sí que en su interior puede circular vapor para calentar el papel, o agua para refrescarlo (según el tipo de papel que se desee fabricar). Así se le da al papel un ligero alisado que puede ser definitivo (si se está fabricando papel alisado) o preparatorio para la calandria de satinado (que según la intensidad de la presión de los cilindros, se obtienen diferentes satinados). Este proceso además de alisar y compactar la estructura del papel, da mayor brillo a la superficie del papel.
Finalmente el papel llega al plegador donde se procede a recogerlo en una bobina.

Manufactura

Las fibras para su fabricación requieren de unas propiedades especiales, como alto contenido en celulosa, bajo costo y fácil obtención, por lo que las más comúnmente usadas son las vegetales. La materia prima más común es la pulpa de celulosa, proveniente de madera de árboles, principalmente pinos, por su precio y la calidad de su fibra (muy larga), y eucaliptos, pues es muy barata y resistente. También se utilizan otros materiales, como el algodón y el cáñamo.
Nos centraremos en la producción de papel, ya que el proceso de obtención de pasta o pulpa es un tema totalmente diferente.

Preparación de las fibras

Papel reciclado
Obtención de papel con materia prima reciclada. Los pasos de formación de la hoja y su manipulación son los mismos. La diferencia radica en que el material utilizado es papel. Éste es obtenido en su mayor parte de los sobrantes de edición (mejor calidad, menos utilizado, más limpio y homogéneo) y de las recogidas selectivas (papel más sucio por estar utilizado y desconocerse su composición exacta, periódicos mezclados con revistas, cajas de cartón usadas, etc.)

Impacto ambiental de la fabricación de papel

Las actuales limitaciones medioambientales, debidas a la mayor conciencia ecológica social, han provocado la disminución del consumo de los recursos naturales para su utilización industrial, y el subsector de la pulpa y el papel no es una excepción, pues constituye un claro ejemplo de esta tendencia, como muestra su evolución hacia el uso de materias primas fibrosas recicladas y/o alternativas, hacia un menor consumo de agua y hacia la disminución de la calidad del agua de alimentación a la planta.
Las acciones encaminadas a la consecución de estos objetivos no son más que distintas etapas para mejorar la gestión del agua hasta llegar al equilibrio entre las necesidades de producción en fábrica y los requisitos medioambientales. Las motivaciones más importantes para la mejora de la gestión del agua en la industria papelera son varias:
Cada vez más estricta regulación de los vertidos
La opinión pública
La imagen en los mercados
La pérdida de fibra
La escasez y el coste del agua bruta
El coste del tratamiento de los efluentes
Problemas de fabricación originados por la calidad del agua de proceso
El uso de fibras secundarias y/o alternativas como materia prima para la industria papelera, si bien presenta numerosas ventajas medioambientales y económicas, tiene también graves inconvenientes, debido a la gran variedad de contaminantes que dichas materias primas introducen en el proceso. Estos problemas se ven agravados corno consecuencia del cierre de los circuitos de aguas (recirculación de los efluentes acuosos una vez acondicionados), que tiene a su vez como consecuencia inmediata la acumulación en el sistema de materia disuelta y coloidal y sólidos en suspensión.
Para corregir dichos problemas, se utiliza un mayor número de aditivos en el proceso de fabricación, los cuales cumplen inicialmente la función para la que han sido diseñados, aunque a su vez se convierten en contaminantes potenciales cuando se introducen nuevamente en el proceso con las fibras recicladas, lo que representa a la larga un nuevo inconveniente.
Sin embargo, no todas las consecuencias del cierre de los circuitos de aguas en la fabricación de papel y cartón son negativas. Frente a los inconvenientes citados, cuando se realiza una gestión adecuada del agua, el cierre de los circuitos también supone numerosas ventajas, entre las cuales cabe mencionar:

Ventajas medioambientales
Menor impacto sobre el medio ambiente debido a una menor necesidad de recursos naturales, menor vertido de efluentes, ahorro de energía, etc.
Todo ello pone de manifiesto la necesidad que tiene la industria papelera de herramientas que faciliten una mejor gestión de agua, con el fin de encontrar el equilibrio entre las ventajas e inconvenientes asociados al uso otras materias primas y el cierre de los sistemas de aguas.
Esta ambiciosa tarea lleva en muchos casos a complicar las condiciones de los circuitos de agua en fábrica. La gestión de los cambios requiere aplicar la mejor tecnología existente (BAT; Best Available Technology) en un amplio espectro desde el tratamiento de las aguas blancas hasta completar la gestión del agua de proceso.
Obviamente, la solución finalmente aplicada debe mantener el buen funcionamiento de las instalaciones y la calidad del producto, al tiempo que debe ser competitiva por minimizar la inversión y el coste operativo.
El volumen de agua consumida depende de numerosos factores (lo cual explica la disparidad de los datos encontrados), entre los que cabe destacar tres principales: el tipo de fibra utilizada como materia prima, el producto fabricado y la tecnología del proceso de producción. En una fábrica papelera, el agua tiene diferentes utilidades.

Según los productos fabricados, los consumos de agua en las fábricas de tecnologías actuales se encuentran dentro de los siguientes intervalos:
Cartón: 3-8 m3/t de producto.
Papel de periódico: 10-15 m3/t de producto.
Papel tisú: 15-20 m3/t de producto.
Papel de impresión y escritura: 200 m3/t de producto.
Conviene hacer notar que frecuentemente se encuentra, fábricas que operan con consumos muy superiores, debido a factores tales como la utilización de máquinas antiguas, la inexistencia de procesos de clarificación de aguas, el menor cierre del sistema de aguas, etc. Los consumos pueden llegar a alcanzar los siguientes valores:
Cartón: 35 m3/t de producto.
Papel de periódico: 30 m3/t de producto.
Papel tisú: 60 rn3/ t de producto.
Papel de impresión y escritura: 200 m3/t de producto.
La calidad del efluente final acuoso, presenta gran cantidad de cargas contaminantes, las cuales dependen del tipo de proceso utilizado, del tipo de materia prima, del grado de aprovechamiento de las aguas usadas, de los aditivos empleados,... Un ejemplo de composición típica de un efluente acuoso de una fábrica de producción de pulpa por el método Kraft.

CICLOS BIOGEOQUIMICOS

CICLOS BIOGEOQUIMICOS

Cualquier elemento que un organismo necesite para vivir, crecer y reproducirse se llama nutrimento o nutriente. Los organismos vivos necesitan de 30 a 40 elementos químicos, aunque el número y tipos de estos elementos pueden variar con los distintos organismos. En general, tales nutrientes se encuentran en diversos compuestos.
Los elementos requeridos por los organismos en grandes cantidades se denominan macronutrientes. Son ejemplos: el carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 97% de la masa del cuerpo humano, y más de 95% de la masa de todos los organismos. Los 30 o más elementos requeridos por los organismos en cantidades pequeñas, o trazas, se llaman micronutrientes. Son ejemplos el hierro, cobre, zinc, cloro y yodo.
La mayor parte de las sustancias químicas de la tierra no ocurren en formas útiles para los organismos que viven en el planeta. Afortunadamente, los elementos y sus compuestos necesarios como nutrientes para la vida sobre la tierra, son ciclados continuamente en vías complejas a través de las partes vivas y no vivas de la ecósfera, y convertidas en formas útiles por una combinación de procesos biológicos, geológicos y químicos.
Este ciclamento de los nutrientes desde el ambiente no vivo (depósitos en la atmósfera, la hidrosfera y la corteza de la tierra) hasta los organismos vivos, y de regreso al ambiente no vivo, tiene lugar en los ciclos biogeoquímicos (literalmente, de la vida (bio) en la tierra (geo), estos ciclos, activados directa o indirectamente por la energía que proviene del Sol, incluyen los del carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y del agua (hidrológicos).
De este modo, una sustancia química puede ser parte de un organismo en un momento y parte del ambiente del organismo en otro momento. Por ejemplo, una de las moléculas de oxígeno que usted acaba de inhalar, puede ser una inhalada anteriormente por usted, o su abuela, o por
un dinosaurio hace millones de años. En forma semejante, alguno de los átomos de carbono de la piel que cubre su mano derecha puede haber sido parte de la hoja de una planta, la piel de un dinosaurio o de una capa de roca caliza.
Estos elementos circulan a través del aire, el suelo, el agua y los seres vivos.
Gracias a los ciclos biogeoquímicos es posible que los elementos se encuentres disponibles para ser usados una y otra vez por otros organismos; sin estos la vida se extinguiría.
El término ciclo biogeoquímico se deriva del movimiento cíclico de los elementos que forman los organismos biológicos (bio) y el ambiente geológico (geo) e intervienen en un cambio químico.
Hay tres tipos de ciclos biogeoquímicos interconectados.
En los ciclos gaseosos, los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera (agua) y los organismos vivos. En la mayoría de estos ciclos los elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia en horas o días. Los principales ciclos gaseosos son los del carbono, oxígeno y nitrógeno.
En los ciclos sedimentarios, los nutrientes circulan principalmente en la corteza terrestre (suelo, rocas y sedimentos) la hidrosfera y los organismos vivos. Los elementos en estos ciclos, generalmente reciclados mucho más lentamente que en los ciclos atmosféricos, porque los elementos son retenidos en las rocas sedimentarias durante largo tiempo, con frecuencia de miles a millones de años y no tienen una fase gaseosa. El fósforo y el azufre son dos de los 36 elementos reciclados de esta manera.
En el ciclo hidrológico; el agua circula entre el océano, el aire, la tierra y los organismos vivos, este ciclo también distribuye el calor solar sobre la superficie del planeta.

CICLO DEL CARBONO.
Aunque el carbono es un elemento muy raro en el mundo no viviente de la tierra, representa alrededor del 18% de la materia viva. La capacidad de los átomos de carbono de unirse unos con otros proporciona la base para la diversidad molecular y el tamaño molecular, sin los cuales la vida tal como la conocemos no podría existir.
Fuera de la materia orgánica, el carbono se encuentra en forma de bióxido de carbono (CO2) y en las rocas carbonatadas (calizas, coral). Los organismos autótrofos -especialmente las plantas verdes- toman el bióxido de carbono y lo reducen a compuestos orgánicos: carbohidratos, proteínas, lípidos y otros. Los productores terrestres obtienen el bióxido de carbono de la atmósfera y los productores acuáticos lo utilizan disuelto en el agua (en forma de bicarbonato, HCO3-). Las redes alimentarias dependen del carbono, no solamente en lo que se refiere a su estructura sino también a su energía.
En cada nivel trófico de una red alimentaria, el carbono regresa a la atmósfera o al agua como resultado de la respiración. Las plantas, los herbívoros y los carnívoros respiran y al hacerlo liberan bióxido de carbono. La mayor parte de la materia orgánica en cada nivel trófico superior sino que pasa hacia el nivel trófico "final", los organismos de descomposición. Esto sucede a medida que mueren las plantas y los animales o sus partes (por ejemplo, las hojas). Las bacterias y los hongos desempeñan el papel vital de liberar el carbono de los cadáveres o de los fragmentos que ya no podrán utilizarse como alimento para otros niveles tróficos. Mediante el metabolismo de los animales y de las plantas se libera el bióxido de carbono y el ciclo del carbono puede volver a comenzar.

EL CICLO DEL OXIGENO
El oxígeno molecular (O2) representa el 20% de la atmósfera terrestre. Este patrimonio abastece las necesidades de todos los organismos terrestres respiradores y cuando se disuelve en el agua, las necesidades de los organismos acuáticos. En el proceso de la respiración, el oxígeno actúa como aceptor final para los electrones retirados de los átomos de carbono de los alimentos. El producto es agua. El ciclo se completa en la fotosíntesis cuando se captura la energía de la luz para alejar los electrones respecto de los átomos de oxígeno de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de carbono (de bióxido de carbono) a carbohidrato. Al final se produce oxígeno molecular y así el ciclo se completa.
Por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una molécula de bióxido de carbono. Inversamente, por cada molécula de bióxido de carbono absorbida en la fotosíntesis, se libera una molécula de oxígeno.

CICLO DEL NITROGENO.
Todos los seres vivos requieren de átomos de nitrógeno para la síntesis de proteínas de una variedad de otras moléculas orgánicas esenciales. El aire, que contiene 79% de nitrógeno, se utiliza como el reservorio de esta sustancia. A pesar del gran tamaño del patrimonio de nitrógeno, a menudo es uno de los ingredientes limitantes de los seres vivos. Esto se debe a que la mayoría de los organismos no puede utilizar nitrógeno en forma elemental, es decir: como gas N2. Para que las plantas puedan sintetizar proteína tienen que obtener el nitrógeno en forma "fijada", es decir: incorporado en compuestos. La forma más comúnmente utilizada es la de iones de nitrato, NO3-. Sin embargo, otras sustancias tales como el amoníaco NH3 y la urea (NH2) 2CO, se utilizan con éxito tanto en los sistemas naturales como en forma de fertilizantes en la agricultura.
Fijación del Nitrógeno. La molécula de nitrógeno, N2, es bastante inerte. Para separar los átomos, de tal manera que puedan combinarse con otros átomos, se necesita el suministro de grandes cantidades de energía. Tres procesos desempeñan un papel importante en la fijación del nitrógeno en la biosfera. Uno de estos es el relámpago. La energía enorme de un relámpago rompe las moléculas de nitrógeno y permite que se combinen con el oxígeno del aire. Los óxidos de nitrógeno formados se disuelven en el agua de lluvia y forman nitratos. En esta forma pueden ser transportados a la tierra. La fijación atmosférica del nitrógeno probablemente representa un 5-8% del total.
La necesidad de nitratos para la fabricación de explosivos condujo al desarrollo de un proceso industrial de fijación del nitrógeno. En este proceso, el hidrógeno (derivado generalmente del gas natural o del petróleo) y el nitrógeno reaccionan para formar amoníaco, NH3. Para que la reacción pueda desarrollarse eficientemente, tiene que efectuarse a elevadas temperaturas (600ºC), bajo gran presión y en la presencia de un catalizador. Hoy en día, la mayor parte del nitrógeno fijado industrialmente se utiliza como fertilizante. Quizás un tercio de toda la fijación del nitrógeno que hoy en día tiene lugar en la biosfera se efectúa industrialmente.
Las bacterias son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico tanto para su huésped como para sí mismas. En efecto, la capacidad para fijar nitrógeno parece ser exclusiva de los procariotes.
Otras bacterias fijadoras del nitrógeno viven libremente en el suelo. También algunas algas verde-azules son capaces de fijar en nitrógeno y desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la fertilidad en medios semiacuáticos como campos de arroz.
A pesar de la amplia investigación desarrollada, todavía no es claro de que manera los fijadores del nitrógeno son capaces de vencer las barreras de alta energía inherentes al proceso. Ellos requieren de una enzima, llamada nitrogenasa, y un alto consumo de ATP. Aunque el primer producto estable del proceso es el amoníaco, este es incorporado rápidamente en las proteínas y en otros compuestos orgánicos que contienen nitrógeno. Podemos decir, entonces, que la fijación del nitrógeno en las proteínas de la planta (y de los microbios). Las plantas carentes de los beneficios de la asociación con fijadores del nitrógeno, sintetizan sus proteínas con fijadores de nitrógeno absorbido del suelo, generalmente en forma de nitratos.
Descomposición. Las proteínas sintetizadas por las plantas entran y atraviesan redes alimentarias al igual que los carbohidratos. En cada nivel trófico se producen desprendimientos hacia el ambiente, principalmente en forma de excreciones. Los beneficiarios terminales de los compuestos nitrogenados orgánicos son microorganismos de descomposición. Mediante sus actividades, las moléculas nitrogenadas orgánicas de las excreciones y de los cadáveres son descompuestas y transformadas en amoniaco.
Nitrificación. El amoniaco puede ser absorbido directamente por las plantas a través de sus raíces y, como se ha demostrado en algunas especies, a través de sus hojas. (Estas últimas, cuando se exponen a gas de amoniaco previamente marcado con isótopos radiactivos, incorporan amoniaco en sus proteínas). Sin embargo, la mayor parte del amoníaco producido por descomposición se convierte en nitratos. Este proceso se cumple en dos pasos. Las bacterias del género nitrosomonas oxidizan el NH3 y lo convierten en nitritos (NO2-). Los nitritos son luego oxidados y se convierten en nitratos (NO3-) mediante bacterias del género Nitrobacter. Estos dos grupos de bacterias quimioautotróficas se denominan bacterias nitrificantes. A través de sus actividades (que les suministran toda la energía requerida para sus necesidades), el nitrógeno es puesto a disposición de las raíces de las plantas.
Desnitrificación. Si el proceso descrito antes comprendiera el ciclo completo del nitrógeno, estaríamos ante el problema de la reducción permanente del patrimonio de nitrógeno atmosférico libre, a medida que es fijado comienza el ciclaje a través de diversos ecosistemas. Otro proceso, la desnitrificación, reduce los nitratos a nitrógeno, el cual se incorpora nuevamente a la atmósfera. Así, otra vez, las bacterias son los agentes implicados. Estos microorganismos viven a cierta profundidad en el suelo y en los sedimentos acuáticos donde existe escasez de oxígeno. Las bacterias utilizan los nitratos para sustituir al oxígeno como aceptor final de los electrones que se desprenden durante la respiración. Al hacerlo así, las bacterias cierran el ciclo del nitrógeno.

CICLO DEL AZUFRE.
El azufre esta incorporado prácticamente en todas las proteínas y de esta manera es un elemento absolutamente esencial para todos los seres vivos. Se desplaza a través de la biosfera en dos ciclos, uno interior y otro exterior. El ciclo interior comprende el paso desde el suelo (o desde el agua en los ambientes acuáticos) a las plantas, a los animales, y de regreso nuevamente al suelo o al agua. Sin embargo, existen vacíos en este ciclo interno. Algunos de los compuestos sulfúricos presentes en la tierra (por ejemplo, el suelo) son llevados al mar por los ríos. Este azufre se perdería y escaparía del ciclo terrestre si no fuera por un mecanismo que lo devuelve a la tierra. Tal mecanismo consiste en convertirlo en compuestos gaseosos tales como el ácido sulfhidrico (H2S) y el bióxido de azufre (SO2). Estos penetran en la atmósfera y son llevados a tierra firme. Generalmente son lavados por las lluvias, aunque parte del bióxido de azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmósfera.
Las bacterias desempeñan un papel crucial en el ciclaje del azufre. Cuando está presente en el aire, la descomposición de los compuestos del azufre (incluyendo la descomposición de las proteínas) produce sulfato (SO4=). Bajo condiciones anaeróbicas, el ácido sulfhidrico (gas de olor a huevos podridos) y el sulfuro de dimetilo (CH3SCH3) son los productos principales. Cuando estos dos últimos gases llegan a la atmósfera, son oxidadas y se convierten en bióxido de azufre. La oxidación ulterior del bióxido de azufre y su disolución en el agua lluvia produce ácido sulfhidrico y sulfatos, formas principales bajo las cuales regresa el azufre a los ecosistemas terrestres.
El carbón mineral y el petróleo contienen también azufre y su combustión libera bióxido de azufre en la atmósfera.

EL CICLO DEL FOSFORO.
Aunque la proporción de fósforo en la materia viva es relativamente pequeña, el papel que desempeña es absolutamente indispensable. Los ácidos nucleicos, sustancias que almacenan y traducen el código genético, son ricos en fósforo. Muchas sustancias intermedias en la fotosíntesis y en la respiración celular están combinadas con fósforo, y los átomos de fósforo proporcionan la base para la formación de los enlaces de alto contenido de energía del ATP, que a su vez desempeña el papel de intercambiador de la energía, tanto en la fotosíntesis como en la respiración celular.
El fósforo es un elemento más bien escaso del mundo no viviente. La productividad de la mayoría de los ecosistemas terrestres pueden aumentarse si se aumenta la cantidad de fósforo disponible en el suelo. Como los rendimientos agrícolas están también limitados por la disponibilidad de nitrógeno y potasio, los programas de fertilización incluyen estos nutrientes. En efecto, la composición de la mayoría de los fertilizantes se expresa mediante tres cifras. La primera expresa el porcentaje de nitrógeno en el fertilizante; la segunda, el contenido de fósforo (como sí estuviese presente en forma de P2O5); y la tercera, el contenido de potasio (expresada sí estuviera en forma de óxido K2O).
El fósforo, al igual que el nitrógeno y el azufre, participa en un ciclo interno, como también en un ciclo global, geológico. En el ciclo menor, la materia orgánica que contiene fósforo (por ejemplo: restos de vegetales, excrementos animales) es descompuesta y el fósforo queda disponible para ser absorbido por las raíces de la planta, en donde se unirá a compuestos orgánicos. Después de atravesar las cadenas alimentarias, vuelve otra vez a los descomponedores, con lo cual se cierra el ciclo. Hay algunos vacíos entre el ciclo interno y el ciclo externo. El agua lava el fósforo no solamente de las rocas que contienen fosfato sino también del suelo. Parte de este fósforo es interceptado por los organismos acuáticos, pero finalmente sale hacia el mar.
El ciclaje global del fósforo difiere con respecto de los del carbón, del nitrógeno y del azufre en un aspecto principal. El fósforo no forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme. Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas terrestres. El uno es mediante las aves marinas que recogen el fósforo que pasa a través de las cadenas alimentarias marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus excrementos. Además de la actividad de estos animales, hay la posibilidad del levantamiento geológico lento de los sedimentos del océano para formar tierra firme, un proceso medido en millones de años.
El hombre moviliza el ciclaje del fósforo cuando explota rocas que contienen fosfato.

CICLO DEL AGUA (Ciclo Hidrológico).
El ciclo del agua o ciclo hidrológico, que colecta, purifica y distribuye el abasto fijo del agua de la tierra. El ciclo hidrológico está enlazado con los otros ciclos biogeoquímicos, porque el agua es un medio importante para el movimiento de los nutrientes dentro y fuera de los ecosistemas.
La energía solar y la gravedad convierten continuamente el agua de un estado físico a otro, y la desplazan entre el océano, el aire, la tierra y los organismos vivos. Los procesos principales en este reciclamiento y ciclo purificador del agua, son la evaporación (conversión del agua en vapor acuoso), condensación (conversión del vapor de agua en gotículas de agua líquida), transpiración (proceso en el cual es absorbida por los sistemas de raíces de las plantas y pasa a través de los poros (estomas) de sus hojas u otras partes, para evaporarse luego en la atmósfera, precipitación (rocío, lluvia, aguanieve, granizo, nieve) y escurrimiento de regreso al mar para empezar el ciclo de nuevo.
La energía solar incidente evapora el agua de los mares y océanos, corrientes fluviales, lagos, suelo y vegetación, hacia la atmósfera. Los vientos y masas de aire transportan este vapor acuoso sobre varias partes de la superficie terrestre. La disminución de la temperatura en partes de la atmósfera hacen que el vapor de agua se condense y forme gotículas de agua que se aglomeran como nubes o niebla. Eventualmente, tales gotículas se combinan y llegan a ser lo suficientemente pesadas para caer a la tierra y a masas de agua, como precipitación.
Parte del agua dulce que regresa a la superficie de la tierra como precipitación atmosférica queda detenida en los glaciares. Gran parte de ella se colecta en charcos y arroyos, y es descargada en lagos y en ríos, que llevan el agua de regreso a los mares, completando el ciclo. Este escurrimiento de agua superficial desde la tierra reabastece corrientes y lagos, y también causa erosión del suelo lo cual impulsa a varias sustancias químicas a través de porciones de otros ciclos biogeoquímicos.
Una gran parte del agua que regresa a la tierra penetra o se infiltra en las capas superficiales del suelo, y parte se resume en el terreno. Allí, es almacenada como agua freática o subterránea en los poros y grietas de las rocas. Esta agua, como el agua superficial, fluye cuesta abajo y se vierte en corrientes y lagos, o aflora en manantiales. Eventualmente, dicha agua, como el agua de superficies, se evapora o llega al mar para iniciar el ciclo de nuevo. La intensidad media de circulación del agua subterránea en el ciclo hidrológico es extremadamente lenta (en cientos de años), comparada con la de la superficie (10 a 120 días) y la de la atmósfera (10 a 12 días).
En algunos casos, los nutientes son transportados cuando se disuelven en el agua corriente, en otros casos, los compuestos nutrientes ligeramente solubles o insolubles del suelo o del fondo del mar, son desplazados de un lugar a otro por el flujo del agua.

H2O COMO RECURSO NATURAL

La hidrosfera, el conjunto de aguas de nuestro planeta, permite la existencia de vida e influye en el equilibrio del ecosistema.
El agua (del latín aqua) es el compuesto formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). El término agua se aplica en el lenguaje corriente únicamente al estado líquido de este compuesto, mientras que se asigna el término hielo a su estado sólido y el término vapor de agua a su estado gaseoso.
El agua es una sustancia química esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de la vida.
Propiedades físicas y químicas básicas
Artículo principal: Molécula de agua
A temperatura ambiente es líquida, inodora, insípida e incolora, aunque adquiere una leve tonalidad azul en grandes volúmenes, debido a la refracción de la luz al atravesarla, ya que absorbe con mayor facilidad las longitudes de onda larga (rojo, naranja y amarillo) que las longitudes de onda corta (azul, violeta), desviando levemente estas últimas, provocando que en grandes cantidades de agua esas ondas cortas se hagan apreciables.
Se considera fundamental para la existencia de la vida. No se conoce ninguna forma de vida que tenga lugar en su ausencia completa.
Es el único compuesto que puede estar en los tres estados (sólido, líquido y gaseoso) a las temperaturas que se dan en la Tierra. Se halla en forma líquida en los mares, ríos, lagos y océanos; en forma sólida, nieve o hielo, en los casquetes polares, en las cumbres de las montañas y en los lugares de la Tierra donde la temperatura es inferior a cero grados Celsius; y en forma gaseosa se encuentra formando parte de la atmósfera terrestre como vapor de agua.
Es el compuesto con el calor latente de vaporización más alto, 540 cal/g (2,26 kJ/g) y con el calor específico más alto después del litio, 1 cal/g (4,18 J/g).
Agua en la Tierra
Origen del agua
Los científicos piensan que los constituyentes químicos del agua (oxígeno e hidrógeno) deben haber existido en la nube primitiva que dio origen a nuestro Sistema Solar, hace alrededor de 4.500 millones de años.
El entonces joven Sistema Solar estaba lleno de escombros y, cuando muchos de estos trozos de material planetario chocaron contra nuestro planeta, pudieron iniciar un proceso en el cual el hidrógeno y el oxígeno congelados se vaporizaron, liberándose así en la atmósfera terrestre.
Una vez que ambos elementos estuvieron presentes en la Tierra, lo demás tuvo que ser simple. El hidrógeno es un elemento fácilmente inflamable y, cuando se quema en presencia del oxígeno, se une con este último elemento. Cuando el oxígeno y el hidrógeno se combinan en proporciones adecuadas (para ser exactos, un átomo de oxígeno por cada dos de hidrógeno) entonces lo que resulta es vapor de agua.
Actualmente existe cierta evidencia que respalda a esta teoría. Se sabe que las rocas del manto terrestre contienen agua en una buena proporción. En la superficie de nuestro planeta, las emisiones volcánicas contienen una gran cantidad de vapor de agua. Algunos científicos afirman que esta adición de agua a la atmósfera terrestre puede aún llegar a ser mayor, en la medida que los volcanes liberen más vapor de agua en el aire.
La teoría anterior es muy aceptada y ha sido ampliamente investigada. Pero existe otra, más reciente, que sugiere que una buena parte del agua terrestre pudo haber sido traída por los cometas que fueron capturados por la gravedad terrestre, y que terminaron por impactarse contra nuestro planeta.
Es un hecho comprobado que, durante toda su historia, el planeta en el cual vivimos ha sufrido colisiones de meteoritos en repetidas ocasiones. Los meteoritos, debido a la gran cantidad de energía de movimiento que poseen, se vaporizan completamente al impacto; de esta manera, pudieron inyectar hidrógeno y oxígeno a la atmósfera terrestre.
Según cálculos recientes, no serían necesarios muchos meteoritos para justificar la cantidad de agua que posee nuestro planeta.
Como ha ocurrido en muchas ocasiones a lo largo de la historia de la ciencia, el origen verdadero del agua en la Tierra probablemente tenga que ver con ambas ideas. Como los procesos ya referidos no se excluyen mutuamente, los dos pueden ser responsables del agua que existe actualmente en nuestro planeta.
La Tierra fue un lugar extremadamente caliente, de manera que su atmósfera pudo contener una cantidad mayor de vapor de agua. Pero eventualmente nuestro planeta se fue enfriando y el vapor comenzó a condensarse. Fue así como la Tierra experimentó la tormenta más intensa de su historia. Desde entonces, el agua que posee nuestro planeta ha sido la misma, y se ha ciclado de la tierra al aire y viceversa una y otra vez durante más de 3.000 millones de años.
Importancia y distribución
El agua es fundamental para todas las formas de vida conocida. Los humanos consumen agua potable. Los recursos naturales se han vuelto escasos con la creciente población mundial y su disposición en varias regiones habitadas es la preocupación de muchas organizaciones gubernamentales.
El agua cubre 3/4 partes (71%) de la superficie de la Tierra, pese al área por la cual se extiende, la hidrósfera terrestre es comparativamente bastante escasa, para dar un ejemplo citado por Jacques Cousteau: si se sumergiera una bola de billar en agua y se la quitase la película de humedad que quedaría inmediatamente tras ser sacada, sería proporcionalmente mayor que la de todos los océanos. A pesar de que es una sustancia tan abundante, sólo supone el 0,022% de la masa de la Tierra. Se puede encontrar esta sustancia en prácticamente cualquier lugar de la biosfera y en los tres estados de agregación de la materia: sólido, líquido y gaseoso.
El 97 por ciento es agua salada, la cual se encuentra principalmente en los océanos y mares; sólo el 3 por ciento de su volumen es dulce. De esta última, un 1 por ciento está en estado líquido, componiendo los ríos y lagos. El 2% restante se encuentra en estado sólido en capas, campos y plataformas de hielo o banquisas en las latitudes próximas a los polos. Fuera de las regiones polares el agua dulce se encuentra principalmente en humedales y, subterráneamente, en acuíferos. Hacia 1970 se consideraba ya que la mitad del agua dulce del planeta Tierra estaba contaminada.
El agua representa entre el 50 y el 90% de la masa de los seres vivos (aproximadamente el 75% del cuerpo humano es agua; en el caso de las algas, el porcentaje ronda el 90%).
En la superficie de la Tierra hay unos 1.360.000.000 km3 de agua que se distribuyen de la siguiente forma:
1.320.000.000 km3 (97,2%) son agua de mar.
40.000.000 km3 (2,8%) son agua dulce, de los cuales:
25.000.000 km3 (1,8%) como hielo.
13.000.000 km3 (0,96%) como agua subterránea.
250.000 km3 (0,02%) en lagos y ríos.
13.000 km3 (0,001%) como vapor de agua.
A estas cantidades hay que sumarle la que forma parte de la composición del manto, la zona terrestre que representa un 84% del volumen planetario. Parte de esta agua alcanza la superficie tras separarse de las masas subterráneas de magma (agua juvenil) o en forma de vapor, junto a otros volátiles, durante las erupciones volcánicas. Este proceso, que llamamos desgasificación del manto, compensa permanentemente, y lo hará mientras no cese la dinámica interna planetaria, la pérdida de agua por fotólisis en la alta atmósfera; allí, los átomos de hidrógeno liberados tienen a perderse en el espacio. El día que el planeta no contenga ya calor suficiente para mantener la tectónica de placas y el vulcanismo, esa pérdida paulatina terminará por convertir su superficie en un desierto universal.
Ciclo del agua
El agua toma diferentes formas en la Tierra: vapor y nubes en el cielo, olas y témpanos de hielo flotante en el mar, glaciares en las montañas, acuíferos en el suelo, por nombrar algunos. A través de la evaporación, precipitación y escorrentía el agua se encuentra en continuo movimiento, fluyendo de una forma a otra en lo que es llamado el ciclo del agua.
Debido a la gran importancia de la precipitación para la agricultura y la humanidad en general, recibe diferentes nombres en sus diferentes formas: mientras que la lluvia es común en la mayoría de los países del mundo, otros fenómenos resultan sorprendentes al verlos por primera vez: granizo, nieve, neblina o rocío por ejemplo. Cuando se iluminan, las gotas de agua en el aire pueden refractar los colores del arco iris.
De manera similar, la escorrentía ha jugado un papel importante en la historia: los ríos y la irrigación acarrean el agua necesaria para la agricultura. Los ríos y los mares ofrecen oportunidades para el viaje y el comercio. Por la erosión, la escorrentía tuvo un papel importante en el moldeo del entorno, formando valles que proveen de tierra rica y suelo nivelado para el establecimiento de lugares poblados.
El agua también se infiltra en el suelo hasta los acuíferos. Esta agua subterránea fluye después hasta la superficie en bocas de agua y pozos naturales, o más espectacularmente en géiseres. Este agua también se puede extraer artificialmente con norias y manantiales.
Porque el agua puede contener muchas sustancias diferentes, puede saber u oler de formas distintas. De hecho, el desarrollo de los sentidos permite evaluar la potabilidad del agua.
Tratamiento y contaminación
Tratamiento del agua
En uno de los procesos básicos de purificación y tratamiento del agua que se realiza en plantas industriales, agregando hipoclorito de sodio y sulfato de aluminio, que son agentes coagulantes; esto forma hidróxido de aluminio, que es más conocido como flóculo, que queda flotando en el agua. Este proceso se denomina floculación.
Para limpiar las aguas negras o residuales se utiliza un tratamiento primario de aguas negras que elimina parte de los sólidos en forma de lodos. El efluente tiene una enorme demanda biológica de oxígeno (DBO) y a menudo se agota todo el oxigeno disuelto en el estanque y se inicia la descomposición anaeróbica. El efluente de una planta de tratamiento primario contiene mucha materia orgánica disuelta y suspendida.
Una planta de tratamiento secundario de aguas negras hace pasar el efluente de la planta de tratamiento primario por filtros de arena y grava, en este paso hay cierta aireación y las bacterias aeróbicas convierten la mayor parte de la materia orgánica en materias inorgánicas estables. Las aguas negras se depositan en tanques y se airean con potentes ventiladores, lo cual provoca la formación de floculos que sirven para filtrar y absorber contaminantes. Las bacterias aeróbicas convierten el material orgánico en lodos y partes de él se reciclan para mantener funcionando el proceso. El lodo eliminado se almacena en amplios terrenos, se vierten al mar o se queman (algunas veces son utilizados como fertilizantes).
Contaminación del agua
El estado natural del agua puede ser afectado por procesos naturales; por ejemplo: los suelos, las rocas, algunos insectos y excrementos de animales. Otra forma como se puede cambiar su estado natural es artificialmente, fundamentalmente, por causas humanas; por ejemplo: con sustancias que cambien el pH y la salinidad del agua, producidas por actividades mineras.
La contaminación del agua ocurre en poblaciones que no tienen desagües, sistemas de disposición de excretas o deficientes procesos de recogida y almacenaje de desechos; y arrojar basuras y aguas fecales (o servidas) a los ríos.
Otra causa es el exceso de nutrientes: fertilizantes vertidos en agua, especialmente los compuestos por fósforo y su derivados, hacen que originen algas en exceso, impidiendo la entrada de luz solar al lago o laguna, y la muerte de los peces. Sustancias tóxicas, como los metales pesados (plomo y cadmio), generan bioacumulación. Los residuos urbanos (aguas negras o aguas servidas), que contienen excrementos, también generan contaminación.
Agua como recurso y humanidad
El agua en la vida diaria
Todas las formas de vida conocidas dependen del agua. El agua es parte vital de muchos procesos metabólicos en el cuerpo. Cantidades significantes de agua son usadas durante la digestión de la comida. Sin embargo, algunas bacterias y semillas de plantas pueden entrar a un estado criptobiótico por un período de tiempo indefinido cuando se deshidratan, y vuelven a la vida cuando se devuelven a un ambiente húmedo.
Cerca del 72% de la masa libre de grasa del cuerpo humano está hecha de agua. Para su adecuado funcionamiento nuestro cuerpo requiere entre uno y tres litros de agua diarios para evitar la deshidratación, la cantidad precisa depende del nivel de actividad, temperatura, humedad y otros factores. El cuerpo pierde agua por medio de la orina y las heces, la transpiración y la exhalación del vapor de agua en nuestro aliento.
Los humanos requieren agua pobre en sales y otras impurezas. Entre las impurezas también se cuentan sustancias químicas o, en otro sentido, microorganismos perjudiciales. Algunos solutos son aceptables y hasta deseables para un sabor apropiado. El agua adecuada para beber se llama agua potable.
Agua dura
Existe el tipo de agua llamada agua dura, la cual alberga minerales, como son mayores cantidades de carbonatos de calcio y magnesio y sulfatos principalmente, de sulfuro, azufre y hierro, que lleva en si un tanto del óxido rojizo, más aún es bien empleada en el uso cotidiano, incluyendo el consumo, aunque no tenga la nitidez del agua purificada; por consiguiente, el agua dura, dependiendo de los niveles de minerales, tiene sabor y puede ser ligeramente turbia.
También se debe a la presencia de sales cálcicas y magnésicas cuya presencia (dureza temporal) suele producir depósitos de sarro en las teteras y otras superficies en contacto con el agua dura.
Para "mejorar" sus cualidades y hacer del agua dura, agua que no manche con óxido o con sarro se utilizan ablandadores de intercambio iónico, ablandadores de resina regenerable con sal (ablandador) en aparatos especialmente diseñados para el proceso de ablandamiento.
El agua dura puede ser sacada directamente de pozos, dependiendo de la tierra; por lo general, el agua dura no pertenece a una red citadina de distribución, sino que es un recurso del campo. Una forma de cuantificar la dureza total del agua, es sumar la dureza cálcica (concentración de masa de cationes cálcicos Ca2+ en el agua) y la dureza magnésica (concentración de masa de cationes magnésicos Mg2+ en el agua). Mientras más alto el valor de la dureza total, más dura es el agua.Uno de los métodos más modernos para purificar agua es la ósmosis reversa o inversa.

HOMEOSTASIS DE LAS COMUNIDADES

Cambios en el sistema

Los Ecosistemas en cambios rapidos o lentos

Factores limitantes: Cualquier factor biotico o abiotico que impida la existencia, numero, la repruduccion de organismos; estos factores pueden ser la temperatura, desastres naturales, aumento de depredadores, pueden afectar indirectamente otra poblacion; la escases de agua limita el crecimiento de una cominidad.

Rango de tolerancia: Habilidad para sobrellevar las fultuaciones de los abioticos y bioticos.

Sucecion: Cambios naturales en las poblaciones de escosistemas; sucecion 1: Colonizacion de nuevos lugares por comunidades de organismos; sucecion 2: Secuencia de cambios en una comunidad cuando es alterada por desastres naturales y echos por el hombre.

Bioma de la tundra

Las características primarias de esta región son temperaturas bajas (entre -15ºC y 5ºC) y gran brevedad de la estación favorable. La precipitación pluvial es más bien escasa (unos 300mm al año), pero el agua no suele ser factor limitante, ya que el ritmo de evaporación es también muy bajo.El terreno esta casi siempre congelado, excepto en los 10 ó 20 cm superiores que experimentan deshielo durante la brevísima temporada calurosa. El clima tan frío de este bioma da lugar al permafrost, que es una capa de hielo congelada que permite únicamente el crecimiento de plantas en los días de verano ya que se descongela su superficie. Existe una tundra ártica, también llamada "desierto polar", que se extiende por encima de los 60º de latitud N y una "tundra antártica", por encima de los 50ºS, que comprende la Antártida, las islas subantárticas y parte de la Patagonia.
Vegetación--> Líquenes y musgos.
Fauna--> En la época de deshielo insectos. Aves migratorias, reno, lobo, zorro ártico, lemming...

El bosque caducifolio y el bosque mediterráneo

Un bosque de hojas anchas caducifolio
Cuando las temperaturas son más templadas y la humedad más abundante y repartida a lo largo del año, el bosque de coníferas es sustituido por el bosque caducifolio. En el Hemisferio Norte este bioma está dominado por hayas, robles, avellanos, olmos, castaños y numerosos arbustos que generan un suelo profundo y fértil. En las zonas templadas, si la pluviosidad es baja y la estación seca muy marcada, se instala otro tipo de bosque, de hoja perenne y resistente a la sequía estival. Es el bosque mediterráneo, con vegetación xerófila, dominado en Europa por la encina, el alcornoque o el roble quejigo. Hay mucha vegetación y está poblado por varios animales.

Clima de bosque caducifolio:Encontramos el bosque caducifolio en torno a los 40º 55º de latitud . El clima típico tiene un régimen termico moderado ,precipitaciones abundantes , y bien distribuidas a lo largo del año y 4 estaciones bien definidas . En el predominan los suelos pardos poco o nada lixiviados y con humus mull o moder(degradación del bosque a la pradera alpina ). En las pendientes aparecen suelos ranker o rendzina ( + o - acidos , causados por la erosion sobre roca madre carbonatada )
Vegetación :predominan las especies leñosas caducifolias : roble , Haya , encina y carpe .Tiene un sotobosque abundante y en primavera crecen heliofilas (plantas que dependen del viento para reproducirse).

Fauna:esta determinada por la hibernación y la emigración ; es muy variada :Batracios , reptiles , roedores, insectos del humus, herbivoros ( ciervo) y aves migratorias y aves nocturnas / rapaces.Otros de los carnivoros son: tejones , zorros , lobos ...etc.

Bioma de la pradera

El bioma de la pradera se encuentra en parajes con lluvia de 25 a 75 cm por año, cifra insuficiente para el sustento de un bosque, y superior a la normal en un desierto verdadero. Se encuentra terreno de prado en el interior de los continentes y son bien conocidas las praderas del occidente de Estados Unidos, y las de Argentina, Uruguay y parte de la región sur del Brasil, Australia, Rusia meridional y Siberia. El suelo de las praderas es muy rico en capas por virtud del rápido crecimiento y descomposición de los vegetales, y muy apropiado para el crecimiento de plantas alimenticias como trigo y maíz. Otras de sus caractersisticas pueden ser:
Clima--> La medida anual está entre los 20 a 29 ºC, con una época de lluvia y otra de sequía. De acuerdo con Köppen pertenece a los tipos Aw, BS y Cw.
Suelo--> Generalmente es pedregoso aunque puede haber otras variedades; se encuentra en las laderas de montañas.

Vegetación--> Los árboles están colocados en un solo estrato; las hojas de muchas especies son amarillentas o verde claro, también hay plantas espinosas como los cactos. Entre los árboles destacan: el copal, el pochote, el palo de arco, el palo tolote, entre otros. Además hay hierbas y algunos matorrales.

Fauna-->Existen aves, reptiles y pequeños mamíferos, como liebre, rata almizclera, venado cola blanca, coyote, y ocasionalmente puma y jaguar.
Bioma del desierto

Se denota en regiones con menos de 250 mm de precipitación por año, o en zonas cálidas, con lluvias más copiosas pero con distribución no uniforme durante el ciclo anual. La escasa precipitación pluvial puede ser debida a presión barométrica alta persistente, como en los desiertos del Sahara y australianos; a una posición geográfica al abrigo de la lluvia en una montaña, como en los desiertos del oeste de Estados Unidos; o a grandes altitudes, como en las regiones desérticas del Tíbet y Bolivia. Los únicos desiertos absolutamente libres de lluvia son los del norte de Chile y el Sahara central.
Vegetación--> Es poco densa y consta de arbustos quenopodiáceos, artemisas y cactus.
Fauna--> Gran variedad de reptiles.

El desierto

Desierto de Atacama
El desierto se desarrolla en regiones con menos de 200 mm de lluvia anual. Lo característico de estas zonas es:

La escasez de agua y las lluvias, muy irregulares, cuando caen lo hacen torrencialmente. Además la evaporación es muy alta por lo que la humedad desaparece muy pronto.
La escasez de suelo que es arrastrado por la erosión del viento, favorecida por la falta de vegetación.
Son poco productivos (menos de 50 g de C por m2 y año) y su productividad depende proporcionalmente de la lluvia que cae. Algunos desiertos son cálidos, como el del Sahara, mientras que otros son fríos como el de Gobi. En algunos la lluvia es prácticamente inexistente, como en el de Atacama, en la cordillera de los Andes. Atacama está rodeado de altas montañas que bloquean la entrada de humedad desde el mar y favorecen la aparición de vientos catabáticos, secos y descendentes; este fenómeno se conoce como efecto Foehn. Otro mecanismo climático que forma desiertos en zonas cercanas a las costas es el ascenso de corrientes marinas frías cerca de los bordes continentales occidentales de Africa y América del Sur. El agua fría baja la temperatura del aire y son lugares en donde el aire desciende y no sopla hacia tierra. En el mar serán frecuentes las nieblas, pero en la tierra cercana no lloverá. Desierto: Situación y clima. En zonas con precipitaciones muy escasas y temperaturas con grandes variaciones entre día y noche. Vegetación. Escasa y adaptada a la escasez de agua. Destacan los cactos (América), y las palmeras y las chumberas (África y Asia). Fauna. Coyote, puma, serpiente de cascabel (América); dromedario, rata del desierto, cobra (África); etc.
Vegetación
La vegetación se encuentra muy espaciada y las plantas suelen tener mecanismos repelentes para asegurar que en su cercanía no se sitúan otros ejemplares.
Hay cuatro formas principales de vida vegetal adaptadas al desierto:
1. Plantas que sincronizan sus ciclos de vida con los periodos de lluvia y crecen sólo cuando hay humedad. Cuando llueve con intensidad suficiente, sus semillas germinan y con gran rapidez crecen las plantas y forman vistosas flores. Los insectos son atraídos por las flores y las polinizan al viajar de unas a otras. Muchos de estos insectos poseen también unos ciclos vitales muy cortos, adaptados a los de las plantas de las que se alimentan.
2. Matorrales de largas raíces que penetran en el suelo hasta llegar a la humedad. Se desarrollan especialmente en desiertos fríos. Sus hojas se suelen caer antes que la planta se marchite totalmente y de esta forma pasa a un estado de vida latente, hasta que vuelva a haber humedad en el subsuelo.
3. Plantas que acumulan agua en sus tejidos. Son de formas suculentas, como los cactus o las euforbias y tienen paredes gruesas, púas y espinas para protegerse de los fitófagos. Su rigidez es otra forma de protegerse contra la desecación producida por el viento.
4. Microflora, como algas, musgos y líquenes, que permanecen latentes hasta que se producen buenas condiciones para su desarrollo.

Vida animal y humana
La vida animal también ha desarrollado adaptaciones muy específicas para sobrevivir en un medio tan seco. Las excreciones de los animales que viven en el desierto contienen muy poca agua y muchos son capaces de obtener agua de los alimentos. Son de hábitos de vida nocturnos y durante el día permanecen en cuevas y madrigueras bajo tierra. El hombre ha desarrollado culturas que, con mucho ingenio, le han permitido vivir en los límites de los desiertos o en las mismas zonas desérticas.

Cuando el terreno desértico se riega, en los lugares en los que los suelos son adecuados, puede convertirse en uno de los sistemas agrícolas más productivos. Pero la puesta en cultivo de los terrenos áridos suele traer problemas de agotamiento de las fuentes de agua y salinización, como sucedió en las antiguas culturas mesopotámicas, si no se aplican sistemas para evitar esta dificultad. Para su explotación hay que conocer bien como funciona el ecosistema y actuar en consecuencia.

Bioma de la taiga

Ocupa una franja de más de 1500km de anchura en el hemisferio norte (América del norte, Europa y Asia) y también se encuentra en zonas montañosas. Temperaturas invernales muy bajas (menos de -40ºC) y un verano relativamente corto. Escasez de agua (250mm-500mm anuales) y además permanece helada muchos meses.
Vegetación--> Está formado por coníferas (pinos, abetos, chopos...), con troncos rectos y cubiertos por resina y hojas pequeñas semejantes a agujas.
Fauna-->Son pocos los animales que permanecen en la taiga, la mayoría emigra en otoño hacia latitudes más bajas.

Biomas acuáticos

Río Sar en Galicia (España)
Los biomas acuáticos pueden ser marinos (agua salada) o dulceacuícolas. Los biomas marinos son básicamente dos: el oceánico o pelágico y el litoral o nerítico, caracterizados por la diferente profundidad que alcanzan las aguas y por la distancia a la costa. La zona litoral se caracteriza por la luminosidad de sus aguas, escasa profundidad y abundancia de nutrientes. En ella se concentran algas, moluscos, equinodermos y arrecifes de coral. Tortugas, focas y peces óseos son comunes aquí. La zona pelágica se caracteriza por tener una banda iluminada pero también grandes profundidades sin luz. En estas regiones los seres acuáticos se han adaptado a vivir sin ella y a estar sometidos a grandes presiones.
Los biomas dulceacuícolas son básicamente dos: las aguas estancadas (lénticas) de lagos y lagunas y las aguas corrientes (lóticas) de ríos y arroyos. De la superficie del planeta, el 70% de su superficie está ocupado por los océanos. Del restante 30%, que corresponde a tierras emergidas, un 11% de esa superficie se halla cubierto por los hielos, lo que se puede clasificar como desierto helado, y el 10% lo ocupa la tundra. Los Biomas acuáticos o marinos se pueden dividir en: Bioma litoral y Bioma oceánico y hay muchas clases de biomas en el mundo gracias a eso son muy variados nuestros ecosistemas.