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Activity: Transporte de Agua Embotellada

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Resumen de la Actividad: Cada paso involucrado en la producción de agua embotellada, desde el tratamiento del agua, la fabricación de las botellas y el envío a su destino final, requiere energía, y tanto la calidad del agua como su ubicación afectan la cantidad de energía incorporada en el proceso. Para el agua embotellada de origen local, la producción de la propia botella supera otros requisitos energéticos. Sin embargo, el transporte de larga distancia aumenta sustancialmente los requerimientos de energía. Otros requisitos de energía incluyen los de procesamiento, embotellado, sellado, etiquetado y refrigeración. El análisis indica que la fabricación de botellas de agua domina la intensidad energética del agua embotellada producida localmente. Por otro lado, el requerimiento de energía del transporte de larga distancia excede incluso los requisitos para fabricar la botella.

El propósito de esta actividad es observar los diferentes requerimientos de energía del agua embotellada, definida como agua dulce vendida en botellas de tamaño individual. Como se discutió anteriormente, los dos mayores aumentos de energía son la producción de botellas y el transporte. Los estudiantes usarán el razonamiento numérico para analizar diferentes escenarios de agua embotellada. Estas actividades son apropiadas para trabajo individual y en grupo.

La siguiente tabla es reproducida del informe de Environmental Research Letterssobre las implicaciones energéticas del agua embotellada por Peter Gleick y Heather Cooley. Proporciona información representativa sobre tres viajes de agua embotellada.

ScenarioMedium Truck (km)Heavy Truck (km)Rail (km)Cargo Ship (km)Total Energy Cost (MJ/l)
Local Production200 (local delivery)0001.4
Spring Water from Fiji100 (local delivery)008900 (Fiji to Long Beach)4.0
Spring Water from France100 (local delivery)600 (Evian to Le Havre)3950 (New York to Los Angeles)5670 (Le Havre to New York)5.8

Parte 1: Expresiones Algebraicas

Usando la información en la tabla a continuación, pida a los estudiantes que traduzcan los tres escenarios diferentes en expresiones algebraicas, usando variables para representar el costo de energía en megajulios (MJ) por litro por un solo kilómetro. Los variables de los estudiantes pueden diferir, pero sus expresiones deben alinearse con los ejemplos enumerados aquí. Para el propósito de esta actividad, se supone que la energía consumida por kilómetro por camiones pesados es la mitad de la energía consumida por los camiones medianos.

Variables de ejemplo:

m = camión mediano
h =camión pesado
r = riel
c = barco de carga

Expresiones de ejemplo:

Producción local: 200m = 1.4
Agua de manantial de Fiji: 100m + 8900c = 4.0
Agua de manantial de Francia: 100m + 600h + 3950r + 5670c = 5.8
Camión pesado: 2h = m

Parte 2: Resolver el requerimiento de energía por kilómetro

Usando las expresiones algebraicas que crearon en la Parte 1, pida que sus alumnos resuelvan cada variable. Las siguientes soluciones han sido redondeadas cuando corresponde.

Camiones Medianos:

200m = 1.4
m = 0.007

Camiones pesados:

2h = m
2h = 0.007
h = 0.0035

Nave:

100m + 8900c = 4.0
100(0.007) + 8900c = 4.0
0.7 + 8900c = 4.0
8900c = 3.3
c = 0.00037

Carril:

100m + 600h + 3950r + 5670c = 5.8
100(0.007) + 600(0.0035) + 3950r + 5670(0.00037) = 5.8
0.7 + 2.1 + 3950r + 2.0979 = 5.8
4.8979 +3950r = 5.8
3950r = 0.9021
r = 0.00023

Parte 3: Clasifica los modos de transporte por intensidad energética

Según los cálculos del paso anterior, los estudiantes deben poder determinar qué modo de transporte es el más eficiente por kilómetro. Para juzgar esto, los primeros estudiantes deben clasificar la intensidad de energía en términos de MJ por litro por kilómetro, la unidad del valor calculado en el paso anterior. Los modos se clasifican en orden de mayor consumo de energía a menor.

  1. Camión mediano
  2. Camión pesado
  3. Barco de carga
  4. Carril

El ferrocarril es el medio de transporte más eficiente por kilómetro.

Parte 4: Comparar con Resultados Publicados

Además de los tres escenarios de transporte diferentes que se reproducen en esta página, el informe publica un promedio de los costos de energía de transporte basados en compilaciones y análisis compilados por diferentes departamentos gubernamentales de energía y transporte. Estos costos de energía de transporte, calculados en MJ por t por km, se utilizan para calcular las estimaciones para los escenarios de transporte explorados anteriormente.

Cargo Ship (MJ t⁻¹ km⁻¹)Air Cargo (MJ t⁻¹ km⁻¹)Rail (MJ t⁻¹ km⁻¹)Heavy Truck (MJ t⁻¹ km⁻¹)Medium Truck (MJ t⁻¹ km⁻¹)
0.3715.90.233.56.8

Pida que los alumnos comparen los resultados de su investigación en la Parte 2 y el análisis en la Parte 3 con el resumen reproducido en la tabla anterior. ¿Sus resultados corresponden con estas cifras? Si la correlación no es inmediatamente reconocible, pida que los estudiantes clasifiquen los costos de energía en la tabla anterior y luego compárelos con su clasificación en la Parte 3. Además de la carga aérea, el transporte de camiones medianos es el que requiere más energía y el transporte ferroviario es el más eficiente.

Parte 5: Calcular el viaje de una agua embotellada

Busque a su alrededor en su salón de clase o escuela para encontrar una botella de agua embotellada. La mayoría de las etiquetas enumeran el manantial o la fuente municipal de donde fue embotellada el agua. Ignorando el tratamiento del agua, la fabricación de plástico, la refrigeración y otros costos de energía asociados con el agua embotellada, calcule el viaje de esta botella a su salón de clases y luego calcule la intensidad energética del viaje.

Debido a que las distancias entre los lugares son muy importantes para el análisis, es posible que necesite un conjunto de mapas, atlas o una herramienta de mapeo digital. Además, le puede proporcionar a los estudiantes los siguientes supuestos, que les podrán ayudar planear el viaje.

  • El agua embotellada casi nunca se transporta por aire.
  • Los camiones medianos se utilizan para mover botellas dentro de ciudades o áreas metropolitanas.
  • Los camiones pesados se utilizan para mover botellas entre ciudades o áreas metropolitanas y por distancias largas.
  • El ferrocarril se utiliza para el transporte interregional de larga distancia.

Las respuestas para este escenario variarán según su geografía y la botella de agua seleccionada. Sin embargo, el trabajo de los estudiantes debe parecerse al ejemplo que sigue.

Marca: agua con gas Italiano, de lujo
Fuente: Val Brembana, Italia.
Puerto de exportación: Génova, Italia
Puerto de entrada: Houston, Texas
Destino: Luckenbach, Texas

Distancia desde la fuente hasta el puerto de exportación: 235 km en camión mediano
Distancia del puerto de exportación al puerto de importación: 12,100 km en barco de carga
Distancia del puerto de importación al destino: 458 km en camión pesado

235(0.007) + 12100(0.00037) + 458(0.0035) = 7.725 MJ/l

El agua con gas italiano de lujo en Luckenbach, Texas, requiere alrededor de 7.725 megajulios por litro en costo de energía de transporte.

La introducción para esta actividad se re-imprimió en parte de la sección Energía de Agua Embotellada de Ingenio: una introducción al Nexo Energía-Agua. Esta sección proporciona una sinopsis de los diferentes aportes de energía en el ciclo de vida del agua embotellada resumida de P H Gleick and H S Cooley, “Energy implications of bottled water,” Environ. Res. Lett. 4 (2009).

TEKS

SS.6.21C, SS.7.21C, SS.8.29C, SS.6.21F, SS.7.21H, SS.8.21H

MATH.6.2D, MATH.7.3A, MATH.7.3B, MATH.8.2D, MATH.6.3E, MATH.6.7B, MATH.6.9A, MATH.7.10A, MATH.8.8A, MATH.6.10A, MATH.7.11A, MATH.8.8C, MATH.6.6B

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