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• jonathan alejadro sanchez huerta

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Datos.  Escuela: Centro de Estudios tecnológicos industrial y de Servicios No.32  Trabajo: Trabajo de investigación. Energías del futuro

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Índice:                   

Datos ………………………………………………………………… 1 Índice ………………………………………………………………… 2 Introducción …………………………………………………………. 3 Combustibles fósiles ……………………………………………….. 4 (subtema) Carbón ………………………………………………….. 4-5 (subtema) Petróleo …………………………………………………. 6 (subtema) Gas natural ……………………………………………... 6 Energías renovables ……………………………………………….. 7 Energías del futuro …………………………………………………. 8 El Torio ¿Qué es? ………………………….................................. 9 (subtema) el Torio como una energía del futuro ………………...10 (subtema) el Torio. Efectos ambientales …………………………11 Fotosíntesis artificial ………………………………………………. 12 Bacterias dulces …………………………………………………… 13 Energía por medio de la orina ……………………………………. 14 (subtema) Energía por medio de la orina ¿Cómo funciona? .... 15 (subtema) Energía por medio de la orina. Referencias ………. 16 Conclusión ………………………………………………………… 17 Referencias ……………………………………………………….. 18

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Introducción: En nuestro actual siglo xxi, la mayor parte de las fuentes de energía utilizadas por la humanidad son contaminantes y/o requieren de una alta demanda de los recursos naturales que ofrece el planeta tierra. ¿Pero, y entonces?, ¿porque a pesar de ser recursos naturales y NO renovables, son de las más utilizadas a nivel mundial? La respuesta es sencilla, son económicos y fáciles de obtener, las grandes empresas y poblaciones consumimos de estas energías a diario, sin embargo, poco a poco a lo largo de los años se han ido implementando energías renovables, limpias y amigables con el medio ambiente. ¿Sin embargo, que nos deparara el futuro?, cuáles serán las energías del mañana? ¿Y qué recursos serán los que utilizaremos? Primeramente, observaremos cuales son las energías más utilizadas por el hombre, y sus consecuencias en el medio ambiente, para después adentrarnos a las nuevas energías y métodos que se están desarrollando y que tal vez en un futuro no muy lejano, las tendremos.

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Los combustibles fósiles: Los combustibles fósiles son fuentes de energía que han estado presentes en la Tierra desde hace millones de años. Se formaron a partir del proceso natural de descomposición anaeróbica de organismos muertos y enterrados, plantas y animales prehistóricos poblaron el planeta hace cientos de millones de años, en medio de un clima más cálido que el actual y acompañados de organismos unicelulares oceánicos, llamados protoplancton. Tras la muerte de todos aquellos seres prehistóricos, sus cuerpos obviamente se descompusieron, pero quedaron enterrados bajo capas de lodo, arena y roca, una detrás de otra. Con el paso del tiempo, la exposición al calor y la presión en la corteza terrestre coadyuvaron a la formación de lo que ahora conocemos como un combustible fósil. La edad de los combustibles puede alcanzar los 650 millones de años. Su composición incluye altos porcentajes de carbono, pero es la mezcla de hidrocarburos la que otorga las propiedades a cada combustible fósil. Son recursos NO renovables, situación que implica que no pueden ser repuestos por procesos biológicos y que entonces en algún momento se agotarán y por tanto será necesario que se vuelvan a suceder millones de años para que vuelvan a aparecer. Estos combustibles se refieren a el carbón, el petróleo y el gas natural.  Carbón: El proceso ocurre en ausencia de oxígeno y por la acción de bacterias anaerobias, que además de descomponer la materia vegetal propician que esta vaya aumentando su contenido de carbono. Hoy en día, el método de extracción de carbón más común son las minas a cielo abierto, método por el cual se detonan las montañas o superficies dentro de las cuales se encuentra el carbón, aunque las minas tradicionales bajo tierra también siguen existiendo. Se considera que cualquiera de estas dos formas de extraer el carbón generan importantes riesgos no sólo para los que allí trabajan (por la contaminación o la inseguridad del trabajo) si no por los daños medioambientales que la manipulación de este material puede generar si no es tratado con cuidado. A pesar de convertirse en un elemento altamente contaminante de los recursos naturales del planeta (principalmente del aire y del agua), el carbón es sumamente importante en la actualidad, especialmente si tenemos en cuenta que gran parte del sistema energético y productivo se basa en su utilización. Así, el carbón es un importante recurso

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para la generación de energía eléctrica, como combustible, para la generación de acero, para diversas industrias como la metalúrgica o la siderúrgica y, especialmente, para la generación de petróleo. Las plantas de electricidad cuya base es el carbón contaminan como miles de toneladas al año de dióxido de carbono y otras sustancias nocivas. Solo en EEUU existen 600 plantas de energía a carbón y en el mundo son miles las plantas que utilizan el carbón como fuente de energía, lo cual explica el rápido deterioro ambiental y de calidad de vida de gran parte de poblaciones de todo el mundo. Es el más contaminante de los combustibles no solo por las toneladas de dióxido de carbono sino por otras sustancias altamente toxicas como mercurio, hollín entre otras que son emitidas a la atmósfera. Estas emisiones producen graves consecuencias en la salud de las poblaciones que se encuentran en las cercanías a estas plantas. Otra de las debilidades del carbón para producir electricidad es su baja eficiencia energética ya que se calcula que solo se aprovecha como mucho el 35% del total de carbón que se utiliza. Pero porque se sigue utilizando a pesar de estos aspectos tan negativos es simple la respuesta, es abundante ya que hay grandes reservas y es más barato extraerlo y procesarlo que otras fuentes limpias y renovables, además se siguen utilizando plantas antiguas sin realizar ninguna inversión extra.

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 Petróleo: Está compuesto por una mezcla de hidrocarburos, oxígeno, nitrógeno y una pequeña cantidad de azufre. Se trata de un combustible líquido que incluye a todos los combustibles fósiles de hidrocarburos líquidos y puede referirse al crudo o a los productos derivados hechos del petróleo crudo refinado. Se recupera por medio de la perforación de pozos a través de barreras de roca no porosas, que retienen el petróleo. Consecuencias del derrame de petróleo: En principio, tiene fuerte impacto sobre el medio marino (fauna y biodiversidad), provocando la contaminación de la costa y los océanos; esto se da debido al tráfico de buques y a que las refinerías están en la costa. Según algunos estudios, la contaminación por petróleo se debe a los accidentes de estos barcos y de las fugas en los equipos de perforación marina; pero otros, señalan que se debe a propaganda, porque casi el 50% del petróleo que llega al mar proviene de tierra firme (arrojado al suelo por industrias, luego arrastrado por las corrientes fluviales que terminan en los océanos). Este tipo de contaminación está relacionada con la emisión a la atmósfera y al agua de sustancias muy contaminantes (como metano y dióxido de carbono), los cuales repercuten en el cambio climático.  Gas natural: Está compuesto principalmente por metano, un compuesto químico hecho de átomos de carbono e hidrógeno. Se encuentra bajo tierra, habitualmente en compañía de petróleo. Se extrae mediante tuberías, y se almacena directamente en grandes tanques. El propano, butano e hidrocarburos más pesados en comparación con el gas natural son extraídos, puesto que su presencia puede causar accidentes durante la combustión del gas natural. El vapor de agua también se elimina por estos motivos y porque a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y presiones altas forma hidratos de metano que pueden obstruir los gasoductos. Los compuestos de azufre son eliminados hasta niveles muy bajos para evitar corrosión y olores perniciosos, así como para reducir las emisiones de compuestos causantes de lluvia ácida.

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Energías renovables. Las energías renovables son la alternativa más limpia para el medio ambiente. Se encuentran en la naturaleza en una cantidad ilimitada y, una vez consumidas, se pueden regenerar de manera natural o artificial. Según el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), frente a las fuentes convencionales, las energías renovables son recursos limpios cuyo impacto es prácticamente nulo y siempre reversible. Son aquellas que se obtienen de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales.

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Energía del futuro. Si bien la preocupación por el ahorro de energía y un consumo más consciente no es una novedad en muchos países del mundo, lo cierto es que el tema fue abordado con medidas cortoplacistas que no alcanzaron para brindar soluciones de fondo. Desde la primera crisis del petróleo en la década del setenta, los gobiernos han llevado a cabo distintas intervenciones en sus mercados orientadas al ahorro energético. Como respuesta a escenarios de posibles crisis económicas, políticas o ambientales en sus territorios, implementaron de manera esporádica estrategias para reducir el consumo. Estos esfuerzos –enfocados en la coyuntura más acuciante– se abandonaron una vez que la situación dejó de percibirse como amenazante, y los mercados volvieron a comportarse como lo hacían anteriormente. Sin embargo, en la actualidad la opinión pública en general manifiesta una nueva sensibilidad respecto del cambio climático, la diversificación de las fuentes de energía y la vinculación de estos temas con a la eficiencia energética. Estas expectativas renovadas son una inmejorable plataforma para lograr la sostenibilidad de las políticas públicas diseñadas para acelerar la transición de los mercados hacia una matriz energética más eficiente. Atentos a estos cambios, los gobiernos han expresado un sólido compromiso con la profundización de medidas de eficiencia energética en sus economías. La región de América Latina y el Caribe (ALC) recién está dando sus primeros pasos en este campo, de ahí su necesidad de estudiar y entender las buenas prácticas desarrolladas en el ámbito mundial para aumentar el impacto esperado. El objetivo último de un programa de eficiencia energética es logar en el mercado ahorros de energía sostenibles y adicionales (es decir, aquellos que no se producirían si no se hubiera hecho nada al respecto). Pero mientras la eficiencia energética intenta la utilización de menos energía (aunque económicamente más eficiente) para producir el mismo nivel de servicio o incluso mejor para los consumidores, la conservación promueve el menor consumo, lo que implica prescindir de algunos usos, o utilizar menos cantidad para realizar las mismas funciones. Si bien ambos enfoques fueron objeto de un intenso debate por más de treinta años, hoy la mayoría de los ejecutores de este tipo de iniciativas coincide en que deben diseñarse sobre la base del concepto de eficiencia energética, a fin de preservar la salud y el bienestar de las personas, en primer lugar, y en última instancia la productividad. En la región de ALC se ha registrado una tendencia a intentar apresurar la obtención de resultados de ahorro por medio de un determinado programa. Sin embargo, la experiencia en varios países demuestra que por este camino es más fácil obtener una disminución del confort de los consumidores y no inversiones en los sistemas energéticos adecuados, de manera que el público difícilmente apoya las intervenciones gubernamentales en esta materia.

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Alternativas de nuevas energías: 

Torio: ¿Qué es el Torio? Elemento químico, símbolo Th, número atómico 90. Es uno de los elementos de la serie de los actínidos. Es radiactivo con una vida media de aproximadamente 10 años. Los compuestos de óxido de torio se utilizan en la producción de mantas de gas incandescentes. El óxido de torio se ha empleado también incorporado al tungsteno metálico, y sirve para producir filamentos para lámparas eléctricas. Se emplea en catalizadores para facilitar ciertas reacciones de química orgánica y tiene aplicaciones especiales como material cerámico de alta temperatura. El metal o sus óxidos se utilizan en algunas lámparas electrónicas, fotoceldas y electrodos especiales para soldadura. El torio tiene aplicaciones importantes como agente de aleación en algunas estructuras metálicas. Tal vez el empleo más importante del torio metálico, aparte del campo nuclear, esté en la tecnología del magnesio. El torio tiene un peso atómico de 232.038. La temperatura a la cual se funde el torio puro no se conoce con certeza; se cree que es cercana a 1750ºC (3182ºF). El torio metálico de buena calidad es relativamente suave y dúctil. Puede ser conformado fácilmente por cualesquiera de las operaciones comunes para trabajar los metales. El metal masivo es de color plateado, pero pierde el brillo por una exposición prolongada a la atmósfera; el torio finamente dividido tiende a ser pirofórico en el aire. Todos los elementos no metálicos, excepto los gases raros, forman compuestos binarios con él. Con pocas excepciones, el torio exhibe una valencia de 4+ en todas sus sales. Químicamente, tiene algunas semejanzas con el zirconio y el hafnio. El compuesto más soluble del torio es el nitrato, el cual, como se prepara generalmente, parece tener la fórmula Th(NO3)4 .4H2O. El óxido más común del torio es ThO2, toria. El torio se combina con los halógenos para formar gran variedad de sales. El sulfato de torio se puede obtener en forma anhidra o como cierto número de hidratos. Se conocen bien los carbonatos, fosfatos, yodatos, cloratos, cromatos, molibdatos y otras sales inorgánicas de torio. El torio forma también sales con muchos ácidos orgánicos, de los cuales el oxalato insoluble en agua Th(C2O4)2 6H2O, es importante en la preparación de compuestos puros de torio.

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El Torio como una energía del futuro. Las actuales centrales nucleares suelen utilizar como combustible el uranio o el plutonio. Estos dos elementos son altamente radiactivos si su tratamiento es muy peligroso, pero recientemente ha surgido una alternativa que podría suponer toda una revolución: el torio. Es más seguro, más abundante y no se puede usar para hacer armas nucleares. O eso es lo que sostienen quienes promueven el uso de torio como nuevo combustible nuclear. Este material tiene un potencial energético 40 veces mayor que el del uranio y su peligrosidad es mucho más baja. Además, al contrario de lo que ocurre con los combustibles nucleares actuales, el Torio es muy abundante en la naturaleza y puede utilizarse en su totalidad para esta área. Aparte de que el torio es un material más abundante que el uranio así que sería más barato y fácil suplir la central nuclear. Un material más seguro significa que puede ser suministrado a un coste menor con la menor necesidad en seguridad. Las medidas de seguridad son actualmente la parte más cara cuando se construye una central nuclear. Los reactores basados en torio, por otra parte, no requieren de edificios especiales para contenerlos y pueden ser incluso construidos en estructuras normales. El reactor de torio está construido para que pueda ser mantenido por sí mismo sin la necesidad de ningún tipo de intervención y sólo necesitaría ser comprobado por una persona una vez cada cuatro meses. Los reactores nucleares de Torio, son la solución para generar energía eléctrica a nivel mundial, como puedo está muy próxima la operación de la primera unidad, en alguna forma personas del mundo deben opinar y pedir que este proyecto sea haga realidad a la brevedad posible, el mundo necesita este proyecto para evitar seguir contaminando nuestra atmosfera.

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El Torio. Efectos ambientales.

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Estabilidad ambiental: El torio reaccionará lentamente con el agua, el oxígeno y otros compuestos para formar una variedad de compuestos del torio. Efectos del material en plantas y animales: Debido al tamaño del producto, no se esperan efectos ambientales inusuales de estos productos; sin embargo, grandes escapes de torio pueden ser dañinos para las plantas y animales afectados. Efectos de los productos químicos en la vida acuática: Debido al tamaño del producto y a la forma del producto, este producto no se puede anticipar que causen efectos adversos en la vida acuática; sin embargo, grandes escapes de torio en un cuerpo de agua pueden ser dañinos para las plantas acuáticas y los animales.

La eliminación de los vertidos debe realizarse de acuerdo con las adecuadas regulaciones federales, estatales y locales.

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Fotosíntesis artificial: La fotosíntesis artificial es un proceso que quiere reproducir la fotosíntesis natural donde a partir de dióxido de carbono y agua se pueden obtener moléculas, productos orgánicos, que pueden tener un uso como combustibles (por ejemplo metano, metanol, ácido fórmico…) u obtener otras moléculas que sirvan para generar en un segundo proceso otros productos, por ejemplo gas de síntesis (una mezcla de moléculas de monóxido de carbono y moléculas de hidrógeno) base de partida para muchos procesos químicos. La tecnología aprovecha la propiedad especial de ciertos materiales, entre los que se encuentran los semiconductores, por la que son capaces de transformar la energía lumínica en energía química. Es decir, transformar los fotones de la luz (solar o artificial) en moléculas como las anteriormente mencionadas que almacenan la energía en su estructura. Cuando un fotón incide en la superficie del semiconductor da lugar a un movimiento en el que un electrón de la superficie que se encuentra en un estado de energía bajo pasa a un estado de energía alto dejando un hueco en donde estaba, la formación de estos pares electrón – hueco son los responsables de que se den las reacciones de conversión del CO2. Cuando la molécula de CO2 interacciona con la superficie iluminada del semiconductor toma un electrón o electrones para dar lugar a una molécula o moléculas más complejas, a este proceso lo llamamos reducción de la molécula de CO2. A este tipo de proceso se le denomina también reacción fotoquímica. A la vez el hueco que queda en ese estado de energía menor al haberse movido el electrón también puede dar lugar a reacciones fotoquímicas, en este lugar se puede dar la reacción de conversión de la molécula de agua en oxígeno (a este proceso se le denomina oxidación y en él se generan no solo moléculas de oxígeno también electrones). Mediante este proceso sencillo, pero a la vez complicado de realizar somos capaces de reproducir la ecuación básica de la fotosíntesis natural, por la que CO2 se transforma en moléculas más complejas y el agua da lugar a oxígeno. Esta tecnología, la fotosíntesis artificial, que nació en el siglo XX pero que esperamos que sea una realidad, todavía tiene un camino que recorrer de investigación y desarrollo, sobre todo en relación a encontrar los materiales adecuados, semiconductores u otros, para que se den estas reacciones fotoquímicas. Estos materiales son caros de producir hoy y se necesita superficie para instalarlos a modo de placas solares como las que se utilizan para generar electricidad; pero al igual que esta tecnología de generación de electricidad ha disminuido sus costes de forma exponencial en los últimos años se espera que también lo haga la tecnología de fotosíntesis artificial.

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Bacterias dulces: El azúcar, es una sustancia Qué ofrece un prometedor futuro para así sustituir los metales pesados difíciles de obtener y de reciclar a las baterías actuales. Un grupo de investigadores logró recientemente construir una célula de combustible basada en enzimas que se alimentan de azúcar para generar energía de un modo similar a como lo hacen las propias plantas. No contamina y se puede rellenar. Y combustible de esta batería no es exactamente azúcar como la que compramos en el supermercado, si no maltodextrina, un fino polvo blanco que resulta del hidrólisis parcial del almidón de maíz. Este polisacárido se combina con enzimas de origen natural para generar electricidad. La batería funciona, por tanto, de manera similar a una célula de combustible como las que se están investigando a partir de elementos como el hidrógeno. En otras palabras, tiene que ser rellenada periódicamente con más maltodextrina a medida que está sustancia se consume, como si fuera un cartucho de tinta. El prototipo de esta batería no está listo para su comercialización, se necesita perfeccionar las enzimas para que duren varios años sin tener que reemplazarlas. Los investigadores calculan que las primeras baterías comerciales basadas en azúcar podrían llegar a nuestros dispositivos en un plazo de unos 3 años. Aparte de que sus materiales son completamente biodegradables y no afectan al medio ambiente, estás baterías también son ventajosas para la industria electrónica ya que sus componentes son mucho más baratos de producir, y no son peligrosos.

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Energía por medio de la orina. Existe una fuente de energía que no se agotará en tanto el hombre viva sobre la tierra pues proviene de sus entrañas. Algo que su cuerpo crea naturalmente, producto de sus funciones más primitivas. Durante años se ha desperdiciado a falta de la tecnología y conocimientos acerca de su poder. La orina. Actualmente habitan el planeta más de 7.000 millones de personas, lo que representa un promedio aproximado de 10.500 millones de litros de orina humana que se producen y que se desperdician cada día. Es el equivalente a 4.200 piscinas de tamaño olímpico, si alguien las contara. De hecho, algunos científicos lo hacen y, si tuvieran la oportunidad, este desecho humano no se desperdiciaría más. Alrededor de una séptima parte de la población carece de acceso a servicios básicos de electricidad y, ya que la oferta mundial de petróleo disminuye lentamente y el carbón sigue acumulando gases de efecto invernadero, los científicos buscan soluciones para proveer de energía al mundo con prácticas más renovables y sostenibles. Una de las respuestas podría estar en los métodos que se están desarrollando para generar energía a partir de una fuente tal vez inesperada. Científicos han desarrollado un método para convertir la orina en fuente de energía. Un número creciente de científicos se ha dado cuenta de que la orina, fuente de enzimas vitales, minerales y compuestos químicos como la urea, cruciales para la fabricación de fertilizantes, plásticos y cosméticos, puede usarse también para generar electricidad.

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¿Cómo funciona? El mecanismo se basa en el empleo de células eléctricas bacterianas, un mecanismo que lleva mucho tiempo siendo estudiado. En este caso cuando se elimina el oxigeno del ambiente, las bacterias pasan a descomponer la orina, produciendo electrones, cuyo flujo se puede emplear en la obtención de electricidad. Al pasar la corriente eléctrica entre los electrodos se produce una electrólisis y es cuando se separan las moléculas de oxígeno e hidrógeno y lo ha utilizado como biocombustible Para ello, como en una pila convencional, es necesario disponer de un ánodo (electrodo negativo) y un cátodo (electrodo positivo). Entre otras ventajas, este nuevo sistema de obtención de energía reducirá las emisiones de óxido nitroso que producen otras fuentes renovables como el metanol. Además, la urea resulta mucho más barata que el hidrógeno usado actualmente en las llamadas pilas de combustible, y también más fácil de transportar. Por si fuera poco, durante el proceso de transformación se divide la orina en agua, nitrógeno y dióxido de carbono, por lo que el agua obtenida podrá reutilizarse.

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Referencias. 

Gabriel Luna Sandoval, investigador de la universidad Estatal de Sonora, desarrollo una celda de combustible de orina, la cual convierte este desecho líquido en biogás que se puede utilizar para cocinar o para calentar el agua para bañarse. En una entrevista para la agencia informativa conacyt, el doctor en ingeniería mecánica detalló que el prototipo de celda que se desarrolló es un tanque de acrílico y de electrodos metálicos de aproximadamente 20 centímetros cuadrados. El especialista añadió que está compuesta principalmente por agua y sales y aproximadamente 2 porciento de está conformada por urea, la cual tiene cuatro moléculas extras de hidrógeno. Añadió que, con esta celda con electrodos de 20 centímetros cuadrados, la cual se llenaría con la orina de uno o máximo 2 adultos generan en un día en la mañana.

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En la Heriot-Watt University (Edimburgo), un equipo de investigación ha desarrollado un sistema para generar electricidad a partir de orina. El sistema de energía de carbamida se ejecuta en las pilas de combustible de urea procedente de la orina humana. El Dr. Shanwen Tao, quien inventó la tecnología, afirmó que las células de combustible usadas fueron similares a las células de combustible de hidrógeno, usando urea en lugar de hidrógeno. Su colega, el Dr. Robert Goodfellow admitió ser un gran avance en la búsqueda de energías renovables, pero el sistema sigue en vías de desarrollo.

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Conclusión. Este proyecto se basó principalmente, en el entendimiento de los recursos naturales que utilizamos y explotamos actualmente para la elaboración de energía, de las causas y consecuencias que estas, están provocando en el medio ambiente, y las investigaciones que actualmente se están realizando para el futuro desarrollo de nuevas energías. La búsqueda de nuevas energías/ fuentes para el ser humano se ha convertido en algo muy importante en la última década, y, a pesar de estas nuevas investigaciones y futuras energías del futuro, cada uno puede contribuir para una mejor conservación de nuestros recursos naturales y medio ambiente. Tales como el uso responsable de electricidad, optar por las energías renovables con las que contamos hoy en día (solar, eólica, etc.). El cambio, también inicia por nosotros.

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Referencias.                

Poquiblog.blogspot.mx www.conacytprensa.mx www.muyinteresante.es omicrono.elespanol.com sites.google.com www.cricyt.edu.ar www.definicionabc.com www.ocio.net.com wikispaces.com www.xatakaciencia.com www.veoverde.com www.bbc.com www.lenntech.es blogs.iadb.org erenovable.com ecoinventos.com

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