1.- DATOS DE LA ASIGNATURA

Nombre de la asignatura:

Tecnologas alternativas

Carrera:

Ingeniera Ambiental

Clave de la asignatura:

MTC-1005

SATCA1: 4-2-6

2.- PRESENTACIN

Caracterizacin de la asignatura. La asignatura de tecnologas alternativas aporta al perfil del Ingeniero ambiental las herramientas fundamentales que constituyen un instrumento para tener un panorama general sobre las diferentes tcnicas que proporcionarn al alumno los conocimientos necesarios en la aplicacin de mtodos alternativos para el tratamiento de aguas contaminadas y residuales. De esta forma el alumno adquiere las competencias que le permitirn seleccionar el tratamiento de agua adecuado al tipo de agua que deber tratar conforme a las normas ambientales para la construccin del desarrollo sustentable. Por su aportacin al perfil profesional del ingeniero ambiental, esta asignatura debe impartirse en el octavo semestre de la carrera cuando el estudiante ya tiene los conocimientos de qumica orgnica, qumica inorgnica, bioqumica, anlisis instrumental y microbiologa; que son necesarios para el estudio de mtodos alternativos. Intencin didctica. En funcin de la importancia de esta asignatura, es necesario que el profesor como facilitador del aprendizaje, introduzca al estudiante a los principios esenciales de las tcnicas contempladas en el curso, la aplicacin de las mismas y la interpretacin de los resultados. La asignatura de tecnologas alternativas se organiza en cinco unidades, en las cuales de estudian los conceptos bsicos para la seleccin de las tecnologas ms eficaces en el tratamiento de aguas para diversos usos. La primera unidad introduce al estudiante al uso de la fotooxidacin para la transformacin de sustancias qumicas contaminantes del agua. El contenido de la segunda unidad comprende los fundamentos, instrumentos y aplicaciones de los mtodos electroqumicos para el tratamiento de aguas. En la unidad tres el alumno conocer y comprender el uso de la biorremediacin como una alternativa para el tratamiento de diferentes tipos de aguas. Para la cuarta unidad se estudiarn y comprendern los conceptos involucrados en el uso de la fitorremediacin como una alternativa para el tratamiento de

aguas. Finalmente en la quinta unidad el alumno conocer y comprender los diversos procesos enzimticos que son factibles de ser utilizados en el tratamiento de las aguas y aguas residuales. Durante el curso es muy importante que el estudiante valore las actividades que realiza y comprenda que est adquiriendo las competencias necesarias para abordar otras asignaturas de su formacin profesional, as mismo se pretende que el estudiante aprecie la importancia del conocimiento aprendido y generado, que desarrolle hbitos de estudio y de trabajo para que adquiera caractersticas tales como: la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo, el inters, la tenacidad, la flexibilidad, la autonoma y el compromiso tico y social. Por su parte el profesor brindar los fundamentos tericos de cada unidad temtica, asegurndose de reforzarlos con trabajo de campo y ejercicios complementarios. Las evaluaciones de esta asignatura debern reflejar el entendimiento, importancia y compromiso tico y social para fomentar un desarrollo sustentable en el pas.

3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR

Competencias Especificas Competencias Genricas

Comprender los conceptos bsicos para la seleccin de las tecnologas alternativas en el tratamiento de aguas naturales y residuales, para destinarlas a diversos usos.

Competencias Instrumentales

Capacidad de anlisis y sntesis

Capacidad de organizar informacin

Conocimientos de qumica general , qumica orgnica, fsica y calculo diferencial e integral

Comunicacin oral y escrita

Conocimiento de una segunda lengua

Habilidades en el manejo de un lenguaje de computadora

Habilidad para buscar y analizar informacin proveniente de fuentes diversas

Solucin de problemas Competencias Interpersonales

Capacidad crtica y autocrtica

Trabajo en equipo

Habilidades interpersonales

Compromiso tico Competencias Sistmicas

Liderazgo

Iniciativa y espritu emprendedor

Habilidades de investigacin

Capacidad de aprender

Capacidad de aplicar los conocimientos en la

prctica

Habilidad para trabajar en forma autnoma

Preocupacin por la calidad

4.- HISTORIA DEL PROGRAMA

Lugar y fecha de elaboracin o revisin

Participantes Observaciones (cambios y justificacin)

Instituto Tecnolgico Superior de la Montaa.

Representantes de la Academia de Ingeniera Ambiental.

Reunin de Academia para la elaboracin de temarios con pertinencia a la especialidad de la carrera.

5.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO (competencia especfica a

desarrollar en el curso)

Comprender los conceptos bsicos para la seleccin de las tecnologas

alternativas en el tratamiento de aguas naturales y residuales, para destinarlas a

diversos usos.

6.- COMPETENCIAS PREVIAS

Conoce las estructuras de los compuestos qumicos orgnicos e

inorgnicos.

Conoce los grupos funcionales de compuestos orgnicos.

Conoce las caractersticas de aguas residuales.

Conoce la Microbiologa del agua

Comprende los conceptos bsicos de prevencin y control de la

contaminacin del agua.

Identifica y resuelve problemas de balance de materia y energa

Selecciona la bitcora de laboratorio de ingeniera ambiental.

7.- TEMARIO

Unidad Temas Subtemas

1 Foto-oxidacin 1.1 Introduccin 1.2 Fuentes de energa 1.3 Mecanismos de reaccin 1.4 Agentes oxidativos 1.5 Fotolisis 1.6 Fotocatlisis 1.7 Aplicaciones

2 Mtodos electroqumicos

2.1 Conceptos fundamentales de los mtodos electroqumicos 2.1.2 Potenciales de electrodo y ecuacin de Nernst 2.2 Corrientes en las clulas electroqumicas 2.2.1 Transporte de masas debido a la corriente 2.2.2 Corrientes fardicas y no fardicas 2.3 Clasificacin y definicin de los mtodos electroanalticos 2.4 Mtodos potenciomtricos 2.4.1 Potenciometra directa 2.5 Otros mtodos electroanalticos 2.5.1 Coulombimetra 2.5.2 Voltamperometra 2.6 Aplicaciones

3 Biorremediacin 3.1 Conceptos fundamentales 3.2 Ecologa microbiana 3.2.1 Cintica de crecimiento microbiano 3.2.2 Tipos de metabolismos 3.3 Biorremediacin de suelos contaminados con compuestos orgnicos 3.4 Biodegradacin de compuestos aromticos y xenobiticos 3.5 Biodisponibilidad de contaminantes 3.6 Aplicaciones

4 Fitorremediacin 4.1 Conceptos generales 4.2 Remocin de metales pesados 4.3 Remocin de compuestos orgnicos y xenobiticos 4.4 Remocin de nutrientes 4.5 Humedales naturales 4.6 Diseo, clasificacin y aplicaciones

5 Mtodos enzimticos 5.1 Conceptos fundamentales 5.2 Enzimas como catalizadores

5.2.1 Estructura de las enzimas 5.2.2 Caractersticas de las enzimas 5.3 Clasificacin de las enzimas 5.4 Definicin de actividad enzimtica 5.5 Fuentes de enzimas 5.6 Cintica de las reacciones enzimticas 5.6.1 Modelos tericos de cintica enzimtica 5.6.2 Factores que afectan a la velocidad de las reacciones enzimticas 5.6.3 Reacciones bisustrato-biproducto 5.7 Aplicaciones

8.- SUGERENCIAS DIDCTICAS (desarrollo de competencias genricas)

Las sugerencias didcticas para esta asignatura debern realizarse de manera

individual y grupal con la pertinente gestin de la informacin, de manera que

diariamente se genere un debate colectivo para coadyuvar a la construccin del

conocimiento en los alumnos, se sugiere llevar a cabo exposicin de temas con su

respectivo anlisis de textos tcnico-cientficos en ingls, intercambio de ideas,

visitas a plantas de tratamiento de aguas residuales para la elaboracin de

trabajos de investigacin. Facilitar el contacto directo con materiales e

instrumentos, al llevar a cabo actividades prcticas, para contribuir a la formacin

de las competencias para el trabajo experimental. Relacionar los contenidos de la

asignatura con el cuidado del medio ambiente para alcanzar el desarrollo

sustentable. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y

propiciar la interaccin entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de

los estudiantes como punto de partida y como obstculo para la construccin de

nuevos conocimientos.

Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicacin de los

conceptos, modelos y metodologas que se van aprendiendo en el

desarrollo de la asignatura.

Proponer problemas que permitan al estudiante la integracin de

contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su anlisis y

solucin.

Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio

ambiente; as como con las prcticas de una agricultura sustentable.

Cuando los temas lo requieran, utilizar medios audiovisuales para una

mejor comprensin del estudiante.

Propiciar el uso de las nuevas tecnologas en el desarrollo de la asignatura

(procesador de texto, hoja de clculo, base de datos, graficador, Internet).

Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de terminologa cientfico-

tecnolgica.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIN

La evaluacin debe ser continua durante el semestre, se sugiere integrar

diferentes herramientas de evaluacin, mismos que debern integrar todos los

aspectos formativos, por lo que se debe considerar el desempeo en cada una de

las actividades de aprendizaje, haciendo nfasis en:

Exmenes de conocimiento

Trabajos de investigacin participacin individual y/o colectiva

Exposicin oral de diferentes temas

Reporte de anlisis de textos

Reporte de visita a planta de tratamiento de aguas residuales

Prcticas de laboratorio

Reportes de prcticas de laboratorio

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE

Unidad 1: Fotooxidacin.

Competencia especfica a desarrollar

Actividades de aprendizaje

Analizar, comprender e interpretar los fundamentos, instrumentos y las aplicaciones de los mtodos electroqumicos en el tratamiento de aguas residuales.

Investigar, analizar y discutir los fundamentos y usos de la fotooxidacin.

Investigar y debatir la importancia de los mtodos fotooxidativos como alternativa en el tratamiento de aguas residuales.

Revisar artculos cientficos referentes a aplicacin de los mtodos fotooxidativos en el tratamiento de aguas residuales.

Unidad 2: Mtodos electroqumicos.

Competencia especfica a desarrollar

Actividades de aprendizaje

Analizar, comprender e interpretar los fundamentos, instrumentos y las aplicaciones de los mtodos electroqumicos en el tratamiento de aguas residuales.

Investigar y discutir los fundamentos de los mtodos electroqumicos.

Realizar y resolver ejercicios donde se implique la ecuacin de Nernst.

Revisar artculos cientficos referentes a aplicacin de los mtodos electroqumicos en el tratamiento de aguas residuales.

Unidad 3: Biorremediacin.

Competencia especfica a desarrollar

Actividades de aprendizaje

Conocer, comprender y aplicar el uso de la biorremediacin como alternativa para el tratamiento del agua residual.

Investigar, analizar y discutir el tema biotecnologa y sus aplicaciones.

Comprender y discutir las tcnicas microbiolgicas que permitan tratar aguas residuales.

Investigar compuestos qumicos y biolgicos catalogados como contaminantes de aguas.

Investigar y debatir en relacin a biorremediacin y sus aplicaciones.

Unidad 4: Fitorremediacin.

Competencia especfica a desarrollar

Actividades de aprendizaje

Conocer, comprender y aplicar la

Investigar en fuentes de informacin diversas el desarrollo histrico de la

tcnica de fitorremediacin como alternativa para tratar aguas residuales.

fitorremediacin.

Analizar y debatir informacin sobre el mtodo de fitorremediacin, y sus caractersticas.

Revisar y discutir artculos relacionados con la aplicacin de la fitorremediacin en el tratamiento de aguas residuales.

Investigar y debatir sobre la aplicacin del sistema de humedales para el tratamiento de aguas residuales.

Unidad 5: Mtodos enzimticos

Competencia especfica a desarrollar

Actividades de aprendizaje

Conocer y comprender los diversos procesos enzimticos factibles de utilizar en el tratamiento de aguas residuales.

Investigar, analizar y discutir los mtodos enzimticos, sus caractersticas y aplicaciones.

Revisar y en debate discutir artculos cientficos relacionados con la aplicacin de los mtodos enzimticos.

Interpretar y hacer un anlisis sobre la clasificacin enzimtica.

Investigar en fuentes de informacin los procesos de obtencin y purificacin enzimtica aplicada a tratamiento de aguas residuales.

11.- FUENTES DE INFORMACIN

1. A. Snchez y M. ngeles. Tcnicas de Fotooxidacin como tratamiento de aguas residuales: aplicabilidad y eficacia. Universidad del pas Vasco. Se. 2011. 2. M. Mrquez. La foto-oxidacin en el tratamiento de aguas residuales, Junio 1999. 3. L. Gmez, A, Urkiaga, M. M. Gutirrez y L de la Fuentes, Foto-oxidacin de vertidos qumicos. Septiembre 2000.

4. L. F. Garcs, E. A. Meja y J. J. Santamara. La fotocatlisis como alternativa para el tratamiento de aguas residuales. 5. Glynn Henry J. & Heinke Gary W. Ingeniera ambiental. Prentice Hall. 6. Skoog, D.; Leary J. Anlisis Instrumental. Ed. McGraw-Hill 7. Braun, R. D. Introduction to Instrumental Anlisis. Ed. Mc Graw Hill 8. P. J. J. lvarez. Bioremedationand Natural Attenuation of Groundwater Contaminants: Process Fundamentals And Mathematical Models.Walter Illman. 9. Winkler, M. Tratamiento biolgico de aguas de desecho. Limusa. 10. T. Volke y J. A. Velasco. Tecnologas de remediacin para suelos contaminados. INE. 11. A. Scragg. Biotecnologa Medioambiental. 12. I. Marn, J. L. Sanz y R. Amils. Biotecnologa y Medio Ambiente. Ephera. 13. Nelson D. y Cox M.. Lehninger, Principios de bioqumica. Barcelona, Espaa: Omega, 2001. 14. Wiseman A. Manual de Biotecnologa de los Enzimas. 1991 15. Gacesa, P. Tecnologas de las enzimas. 1990 16. J. Karam, J. A. Nicell. Potential Applications of Enzymes in Waste Treatment. J. Chem. Tech. Biotechnol, 1997, 69, 141-153. 17. J. Everse, K. E. Everse y M. B. Grisham. Peroxidases in Chemistry and Biology. Vol II. CRC.

12.- PRCTICAS PROPUESTAS (slo se describen brevemente, queda pendiente la descripcin con detalle).

1. Transformacin de sustancias qumicas contaminantes del agua residual

mediante foto-oxidacin.

2. Transformacin de sustancias qumicas contaminantes del agua natural

mediante foto-oxidacin.

3. Determinacin de la calidad de aguas residuales mediante mtodos

electroqumicos.

4. Determinacin de detergentes en aguas residuales.

5. Determinacin de cloro en aguas residuales.

6. Determinacin de cianuro en aguas residuales.

7. Estandarizacin de tcnicas para la determinacin de parmetros fsicos de

las aguas residuales.

8. Estandarizacin de tcnicas para la determinacin de parmetros

bacteriolgicos de las aguas residuales.

9. Extraccin y purificacin enzimtica de vegetales.

10. Tratamiento de aguas residuales por mtodos enzimticos.