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MÉXICO D.F. NOVIEMBRE 2015 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA APLICACIÓN DE MICROESCALA Y QUÍMICA VERDE AL TRABAJO EXPERIMENTAL DEL LABORATORIO DE CIENCIA BÁSICA I Y II COMO CONTRIBUCIÓN PARA UNA TRANSICIÓN A LA SOSTENIBILIDAD TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO PRESENTA IVÁN YERED PALAFOX DURÁN DIRECTOR ANTONIA GUILLERMINA ROJAS FERNÁNDEZ UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. ii Tabla de contenido Tabla de contenido ...................................................................................................... ii 1 Introducción ...................................................................................................... 1 2 Marco teórico ..................................................................................................... 4 2.1 Ecología y Ambientalismo ................................................................................. 4 2.1.1 Ecología ........................................................................................................................................... 4 2.1.2 Ambientalismo ............................................................................................................................. 6 2.2 Desarrollo sostenible (DS) ................................................................................. 8 2.2.1 Definición de DS .......................................................................................................................... 9 2.2.2 Antecedentes DS ....................................................................................................................... 10 2.2.3 Situación mundial actual DS ............................................................................................... 11 2.2.4 Sostenibilidad ............................................................................................................................ 12 2.3 Educación para la sostenibilidad .................................................................. 13 2.3.1 Decenio de la Educación para el Desarrollo Sostenible (DEDS) ............................ 15 2.3.2 La Educación para el Desarrollo Sostenible (EDS) después del 2014 .................. 16 2.3.3 Educación en México .............................................................................................................. 17 2.3.4 Educación para la Sostenibilidad en el D.F. ................................................................... 19 2.3.5 Educación Química para la Sostenibilidad .................................................................... 20 2.3.6 Educación Química Experimental ..................................................................................... 22 2.3.7 Educación en Instituciones de Educación Superior (IES) ........................................ 26 2.3.8 Educación en la UNAM .......................................................................................................... 27 2.3.9 Educación en la Facultad de Estudios Superiores Zaragoza (FESZ) ................... 28 3 Planteamiento del problema ...................................................................... 30 4 Hipótesis de trabajo ..................................................................................... 31 5 Objetivos .......................................................................................................... 31 5.1 Objetivo general .................................................................................................. 31 5.2 Objetivos particulares ....................................................................................... 31 6 Material y métodos ....................................................................................... 32 6.1 Material y métodos generales ......................................................................... 32 6.2 Material y métodos de las propuestas experimentales ........................... 33 6.2.1 Propuesta Experimental 1 ..................................................................................................... 33 6.2.2 Propuesta Experimental 2 ..................................................................................................... 35 6.2.3 Propuesta Experimental 3 ..................................................................................................... 37 6.2.4 Propuesta Experimental 4 ..................................................................................................... 45 7 Resultados y Discusión ................................................................................ 47 7.1 Propuesta experimental 1 ................................................................................ 47 7.1.1 Reacción reloj Yodo-Vitamina C-Peróxido de Hidrógeno ........................................ 47 7.2 Propuesta experimental 2 ................................................................................ 58 7.2.1 Síntesis CuSO4 �5H2O ............................................................................................................... 58 7.3 Propuesta experimental 3 ................................................................................ 67 7.3.1 Determinación de la constante, K, de un microcalorímetro .................................... 67 7.3.2 Determinación del ΔHDisolución de CaCl2 anhidro ............................................................. 75 7.3.3 Determinación del ΔHDisolución de Na2CO3 anhidro ......................................................... 80 7.3.4 Determinación del ΔHDescomposición de H2O2 ......................................................................... 85 iii 7.4 Propuesta experimental 4 .............................................................................. 103 7.4.1 Determinación de Kps del crémor tártaro .................................................................... 103 7.5 Comparación de costos ................................................................................... 110 7.5.1 Propuesta Experimental 1 ................................................................................................... 110 7.5.2 Propuesta Experimental 2 ................................................................................................... 111 7.5.3 Propuesta Experimental 3 ................................................................................................... 112 7.5.4 Propuesta Experimental 4 ................................................................................................... 113 7.6 Materiales de apoyo a la enseñanza-aprendizaje ................................... 115 8 Conclusiones ................................................................................................. 118 9 Sugerencias ................................................................................................... 119 10 Anexos ............................................................................................................ 120 10.1 Pictogramas del Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) ................................................................................120 10.2 Software utilizado para la creación de las presentaciones digitales 121 10.3 Índice de Figuras y Tablas .......................................................................... 122 10.4 Lista de Abreviaturas .................................................................................... 125 10.5 Tablas de comparación de Costos ............................................................. 126 11 Referencias .................................................................................................... 127 1 1 Introducción ¿Por qué hablar de una transición hacia la sostenibilidad? ¿A qué responde el término sostenibilidad? ¿Y por qué escuchamos “sostenibilidad” más a menudo al transcurrir el tiempo? Para responder estas preguntas comenzaremos en el origen de la palabra sostenibilidad, la cual surge por una vía negativa, como resultado del análisis científico acerca de la situación del mundo que muestra su insostenibilidad. Es insostenible el actual ritmo de utilización de todo tipo de recursos esenciales, el ritmo de producción de residuos contaminantes, el acelerado incremento de gases de efecto invernadero, el proceso de urbanización acelerada y desordenada que potencia los efectos de la contaminación y el agotamiento de recursos, el crecimiento explosivo de la población mundial, es insostenible la acelerada pérdida de biodiversidad y el desequilibrio socioeconómico mundial(1). Todo este conjunto de situaciones lleva a darse cuenta que nos encontramos frente a una emergencia planetaria(1)(2)fruto de las acciones humanas que el Premio Nobel de Química Paul Crutzen apodó como Antropoceno, una era en que la tierra está dominada por el ser humano(2). Ésto nos pone como responsables de la situación tan crítica en la que se encuentra el planeta, y aunque preocupante, el sentimiento que debe prevalecer en nosotros es el empoderamiento, ya que si nosotros lo provocamos en nuestras manos está también la solución. Uno de los primeros trabajos de los que se tiene referencia del uso del término sostenible es por Carl Von Carlowitz en 1713 en un libro llamado Silvicultura Económica-Producción maderera sostenible en el cual sostenible se utilizó para plantear moderación en el ritmo de la tala y “no obtener más árboles del bosque de los que pueden crecer en el mismo tiempo”(3). Posteriormente en el siglo XIX se presenta Man and Nature de Marsh en 1864 el cual fue “uno de los primeros análisis detallados del impacto de las actividades humanas sobre el medio ambiente”(1) y a su vez donde se comienza a plantear el sentido de urgencia de la toma de acción ante la devastación ocasionada por el ser humano. Este tipo de trabajos fueron creciendo dentro de la conciencia social hasta llegar a la publicación de Primavera Silenciosa en 1962 por Rachel Carson, considerada “la madre del movimiento ecologista”(1), donde se plantean los peligros asociados al uso del pesticida químico Dicloro Difenil Tricloroetano (DDT), demostrando cómo causaba más daño y no los beneficios que se esperaba, ya que no se conocía el efecto de su uso a largo plazo tanto sobre el ambiente como sobre la vida de las personas. Gracias a esta obra 10 años después se reconoció el peligro del DDT. Además, contribuyó a la creación de regulaciones ambientales y de agencias gubernamentales, en Estados Unidos y otros países, que regularon este tipo de químicos(1)(3). El impacto de Primavera Silenciosa continuó y en 1968 se conformó el ”Club de Roma” con científicos, investigadores y políticos de 30 países que llevó a la 2 publicación en 1972 del “Informe sobre los límites del desarrollo” donde se comienzan a usar términos y conceptos como sostenible, sustentable, sostenibilidad, desarrollo y desarrollo sostenible(3). Como consecuencia de estas dos publicaciones comenzó a ser evidente que el progreso continuo que prometía la ciencia y tecnología como se usó en ese momento no era la solución a los problemas, por el contrario era la ciencia y la tecnología quien causaba los problemas tanto ambientales como sociales y en 1971 la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, Ciencia y Cultura (UNESCO por sus siglas en inglés) comenzó a discutir la necesidad de una educación ecológica y posteriormente una educación ambiental, ya que estaba claro que tanto la ciencia como su enseñanza debían cambiar(3). Un futuro amenazado es el título del primer capítulo de Nuestro futuro común, el informe de la Comisión Mundial del Medio ambiente y del Desarrollo o Informe Bruntdland donde se define “Desarrollo sostenible” como “El desarrollo que satisface las necesidades de la generación presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras, para satisfacer sus propias necesidades”(4). El desarrollo sostenible debe ser entonces un proceso integrado u holístico y así debe ser la ciencia y la educación que lo generen(1)(3). Está claro que uno de los principales pilares para lograr la transición hacia la sostenibilidad es la educación, así se ha planteado en distintas ocasiones, desde la conferencia de Naciones Unidas sobre medio ambiente humano de Estocolmo en 1972(1), la Conferencia Intergubernamental sobre Educación Ambiental en Tbilisi de 1977 y la Carta de la Tierra de la ONU en el 2000(3). Uno de los esfuerzos más grandes y recientes que se han dado en el campo de la educación hacia la sostenibilidad es el del Decenio de la Educación para el Desarrollo Sostenible (DEDS), 2005-2014 que la ONU proclamó ante la presente situación de emergencia planetaria con la intención de integrar los principios, valores y prácticas del Desarrollo Sostenible en todos los aspectos de la educación y el aprendizaje, con el objetivo de fomentar cambios de comportamiento necesarios para preservar en el futuro la integridad del medio ambiente y la viabilidad de la economía, y para que las generaciones actuales y venideras gocen de justicia social y plantea que “la educación por sí sola no será suficiente para lograr un futuro más sostenible, sin embargo, sin la educación y el aprendizaje para el desarrollo sostenible, no podremos lograr esta meta”(5). El momento en que educadores y alumnos estudiamos los problemas ambientales como espectadores quedó atrás, sin embargo ¿qué se puede hacer dentro de la educación para responder a estas convocatorias internacionales? ¿Cómo se puede, empleando la química, transitar hacia la sostenibilidad? En la actualidad, hay dos propuestas que responden a estos planteamientos: la química verde y la química en microescala. 3 Es en 1990 al crearse la Environmental Protection Agency (EPA) en E.U.A. que se comienza a cambiar la forma de hacer química buscando evitar la producción de contaminantes, prevenir en vez de remediar, es decir, enfocándose en el diseño, así nace la química verde en 1998 como una filosofía de trabajo(3). El camino de la microescala hasta su reinvención, dentro del contexto ambiental, es más largo. Esta surge cuando la EPA formaliza el trabajo que se venía haciendo, con la creación del Centro Nacional de Química en Microescala (NMC2)(6). Dentro del marco del DEDS el año 2011 se proclamó como el año Internacional de la Química. En él se recalcó la importancia de la ciencia, y en particular de la química, para lograr la meta de la transición hacia el desarrollo sostenible, donde no solo se logre una comunión con el medio ambiente y se planteen soluciones holísticas con base en la educación integral, sino que también sirva para cambiar la realidad social de América Latina(1)(2)(3). 4 2 Marco teórico <<El sentido de la naturaleza es algo nuevo, que no existió antes de los románticos. Los antiguos no lo tenían. Pensemos en las siete Maravillas del Mundo. Para un griego o para un romano, por ejemplo, los Alpes eran horribles. A Dante la selva le parecíaespantosa>> Jorge Luis Borges 2.1 Ecología y Ambientalismo En estos días es muy poco probable que uno salga a la calle, compre algún producto, mire algo en TV o cine, lea una revista, libro, en redes sociales o internet y no encuentre algo que se enfoque al cuidado del ambiente o la naturaleza. Esta idea se encuentra tan inmersa en nuestra sociedad y cultura que ha permeado en todos los ámbitos de la actividad humana y ha llegado hasta sus profesiones, ejemplos de ello son el derecho ambiental(7), la arquitectura sostenible(8) y la Química Verde(9). ¿De dónde surgen estas disciplinas? ¿A qué necesidades responden? Para contestar estas preguntas debemos entender porqué comenzamos a mirar más en dirección de la naturaleza, ¿qué sucedió para que hiciéramos un alto en nuestro quehacer cotidiano y repensáramos nuestras actividades y sus repercusiones?. La ecología y el ambientalismo marcan el inicio de este actuar más consciente. 2.1.1 Ecología La ecología es esencial para entender el proceso de evolución que han tenido las ciencias, que actualmente incluyen a nuestro entorno natural dentro de sus principios fundamentales. Gracias a ella, la contemplación y consideración de los seres vivos y sus interacciones con el entorno vino a ser parte del quehacer científico. 2.1.1.1 Definición de Ecología La ecología es la rama de la biología que se encarga de estudiar las relaciones recíprocas de los seres vivos y del medio físico que habitan(10) y según el diccionario de la lengua española es la ciencia que estudia las relaciones de los seres vivos entre sí y con su entorno(11). Según su etimología Eco proviene de la palabra griega οικος –oikos-, qué significa <<casa>>. El oikos era la unidad social básica en la mayoría de las ciudades-estado, era el centro a cuyo alrededor estaba organizada la vida, donde se satisfacían las necesidades materiales y también las normas, los valores éticos, los deberes obligaciones y responsabilidades, las relaciones sociales y las relaciones con los dioses, y de aquí es de donde deriva el concepto de ecología(12). 5 2.1.1.2 Antecedentes Ecología La ecología inicia con el estudio de la naturaleza, unos de sus primeros estudiosos fueron Aristóteles quien se dedicó a clasificar cientos de especies de plantas animales, y Teofrasto que escribió los primeros tratados botánicos. Posteriormente, a fines del siglo XVII y durante siglo XVIII entró en su apogeo el naturalismo, quienes lo llevaron a cabo no eran científicos propiamente, sino personas interesadas en la observación de especies animales y vegetales, en la formación de la Tierra y en la composición de la atmósfera. Entre estos naturalistas están: Carl Linneo, que fundó la taxonomía moderna; Charles Darwin, quien hizo su clasificación de las especies y desarrolló su Teoría de la Selección Natural, y Alexander Von Humboldt, que se erigió como padre de la geografía moderna. Todos estos esfuerzos sentaron las bases para que a finales del siglo XIX Ernst Haeckel acuñara el término ecología que se refería a la rama de la biología que estudia las interacciones de los seres vivos con su entorno. Ya que se creó este nuevo campo de la ciencia, empezó a ser enriquecida con un lenguaje propio durante todo el siglo XIX y principios del siglo XX: Wallace y Möbius aportan el término biocenosis o comunidad ecológica para referirse a un conjunto de organismos de distintas especies que habitan un mismo espacio físico; Eugen Warming escribió los primeros textos exclusivamente ecológicos, algunos lo consideran el fundador de la ecología; Vernadsky redefinió el concepto de biosfera; Tansley acuñó el término ecosistema-organismos vivientes que conviven en un lugar y sus componentes físicos: aire, agua, sol, etcétera- y Cowles identificó la sucesión ecológica como la evolución natural de los ecosistemas(12). 2.1.1.3 Injerencia social de la ecología Las comodidades que trajeron las revoluciones industriales del siglo XIX y XX, como la máquina de vapor, la producción en serie y el motor de combustión interna, lograron mejorar el estilo de vida, así dejándonos llevar por la conveniencia que estas comodidades nos permitían, comenzamos a ver a la naturaleza como proveedora de recursos puestos a disposición para satisfacer nuestras necesidades. Las mismas revoluciones industriales nos llevaron al progreso industrial, que trajo como una de sus consecuencias, el aumento en la calidad y esperanza de vida. De manera natural a esta situación siguió un aumento en la población, que pasó de 1200 millones en 1850 a 2516 millones en 1950(13), pasó a más del doble en 100 años. Este crecimiento tan acelerado devino en un crecimiento y consumo inconsciente y desmedido, que llevó al detrimento del ambiente. De manera indirecta, también condujo a situaciones como el Big Smoke en 1952 en Londres donde una mezcla de clima frío, un anticiclón y condiciones 6 sin viento ocasionaron que se acumulara una gran nube de smog sobre toda la ciudad(14), el derrame del pozo Ixtoc en Campeche en 1979(15) y la fuga de isocianato de metilo en Bhopal en 1984(16), por mencionar algunas. Aquí entra la ecología, que mediante su estudio y primeros descubrimientos nos permitieron entender la interconexión y dependencia que tenemos con el ambiente, decantando el conocimiento a la sociedad dándole las herramientas necesarias para entender su relación con la naturaleza, así como su responsabilidad para con ella. 2.1.2 Ambientalismo Es en 1962 cuando Rachel Carson publica su libro Primavera Silenciosa en el que denuncia a la industria química, dando a conocer abusos y malas prácticas por parte de ella y, en algunas ocasiones, la falta de acción del gobierno de los EUA para evitar el daño que estaba ocasionando ya no solo al ambiente sino a la salud humana. Este libro marcó el inicio de lo que se conoce como el movimiento ambientalista siendo Rachel Carson considerada como su creadora, y aunque no vivió para ver los efectos de su libro, provocó una reacción en cadena a nivel mundial, que buscaría evitar a toda costa que perdurara el daño contra la naturaleza y la salud humana(17). 2.1.2.1 Definición y antecedentes del Ambientalismo Según el origen etimológico del término medio ambiente, la palabra medio procede del latín médium, la palabra ambiente procede del latín ambiens que proviene del verbo ambere, "rodear", "estar a ambos lados". Entonces medio ambiente sonaría redundante, sin embargo, existen algunas acepciones de ambas palabras diferentes por ejemplo “ambiente de trabajo” o “tener buen ambiente con los amigos”. Aunque ambas palabras son sinónimos y hay quien habla que usar “medio ambiente” es desvalorizar el significado de “ambiente”, que no sólo se refiere a la naturaleza sino al conjunto de componentes biológicos, químicos, físicos y socioculturales(18). En contraparte la ONU en algunos de sus programas como el Programa de las Naciones Unidas por el Medio Ambiente (PNUMA), utiliza el término Medio Ambiente(19), igualmente el Día Mundial del Medio Ambiente(20). La Real Academia Española recomienda el uso y la escritura en un solo vocablo medioambiente y de la forma adjetivada medioambiental(21) y solo incluye el conjunto de circunstancias exteriores de un ser vivo(22). Aunque no hay un acuerdo universal de sus acepciones, significado, ni forma apropiada de su uso, de manera generalizada los distinto términos se refieren, en esencia, a lo mismo. El ambientalismo o ecologismo es un movimiento social encargado de velar por la naturaleza. Los ambientalistas o ecologistas son defensores de la integridad de los ecosistemas; de su protección, limpieza y equilibrio aparente. El regreso a la naturaleza y el colectivismo, enarbolados por el movimiento hippie, coincide con 7 el surgimiento del ecologismo, que derivó incluso en corrientes de pensamiento esotéricas, asociados con el pensamientoindígena de la madre tierra o la hipótesis de Gaia, la cual postula que las condiciones físicas y químicas de la superficie de la Tierra, de la atmósfera y de los océanos han sido y son adecuadas para la vida gracias a la presencia misma de la vida, lo que contrasta con la sabiduría convencional según la cual la vida y las condiciones planetarias siguieron caminos separados adaptándose la primera a las segundas(23). Hay diferentes tipos de ambientalistas: los ecoeficientes que sostienen que se puede hacer uso racional y sustentable de recursos naturales, los pristinos: que defienden con vehemencia la preservación intacta de la naturaleza, y ecologistas sociales quienes están ligados a diversos movimientos preocupados por el uso que la sociedad industrial hace de los recursos naturales y las repercusiones que tiene en los grupos humanos(12). <<Ecología y economía, como las entendemos hoy día son incompatibles se contraponen una a la otra.>> Garret Hardin 2.1.2.2 Injerencia del ambientalismo en la sociedad Bastantes y muy diversas organizaciones ambientalistas han surgido a partir del siglo pasado como el Sierra Club, Greenpeace y World Wildlife Found (WWF), entre muchas más, con diversos objetivos y encomiendas. Estas organizaciones se han encargado de difundir algunas de las luchas ambientales más importantes provocando acciones colectivas a nivel mundial, incluso por parte de los gobiernos, dentro de ellas podemos incluir la celebración del Día Internacional de la Madre Tierra(24), el Protocolo de Montreal(20), la formación de la Comisión Brundtland(4) y el Intragovernmental Panel On Climate Change (IPCC)(25), que han intentado plantear soluciones a algunos de los retos ambientales más importantes de la actualidad. El ambientalismo con su posición, a veces radical, tratando de detener cualquier avance económico que interfiera con el estado actual de la naturaleza, para algunos parecería que intenta frenar el progreso o incluso quitar oportunidades a las personas en mayor desventaja económica. 8 Figura 2-1 Diferencias y similitudes entre Ecología y Ambientalismo La realidad es que el ambiente, históricamente, no ha sido una prioridad ni un factor preponderante en la toma de decisiones económicas ni políticas, lo que nos ha llevado al estado actual de detrimento ambiental, ecológico y social, y fue con esta problemática en mente que en 1983 el secretario general de la ONU, encomendó a Gro Harlem Brundtland encabezar una comisión que propusiera una solución, ante esta situación de urgencia(4). 2.2 Desarrollo sostenible (DS) El concepto de DS ha producido la convergencia de intereses y acciones de entidades que tienen como fin la protección de la naturaleza y el desarrollo humano. Aunado a ésto los científicos llamaron la atención a problemas urgentes pero complejos, de los que dependía nuestra supervivencia, como un planeta que se calienta, amenazas a la capa de ozono de la Tierra y desiertos consumiendo las tierras de agricultura. A ello la sociedad respondió solicitando mayor información y detalles a profundidad, asignando los problemas a las instituciones pertinentes para su solución. 9 2.2.1 Definición de DS De acuerdo con el informe Brundtland el desarrollo sostenible “es el que se asegura que satisface las necesidades del presente sin comprometer la habilidad de las futuras generaciones de satisfacer sus propias necesidades”(4). El concepto de DS no implica límites absolutos, pero si limitaciones, delimitadas por el estado actual de la tecnología, la organización social en los recursos ambientales y por la capacidad de la biósfera de absorber los efectos de la actividad humana. Para el DS se debe evitar que la pobreza se siga extendiendo para cumplir con las necesidades básicas de todos y así extender las oportunidades de cumplir sus aspiraciones por una mejor vida. Cumplir con las necesidades esenciales no solo requiere una nueva era de crecimiento económico para las naciones en las que la mayoría son pobres, sino que se asegure a los pobres que recibirán la parte justa que les corresponde para sostener ese crecimiento. El DS necesita de aquellos que con más recursos elijan estilos de vida dentro de los medios ecológicos del planeta. El DS solo se puede alcanzar si el tamaño y crecimiento de la población están sincronizados con el cambio en el potencial productivo del ecosistema(4). El DS no es un estado estático de armonía con la naturaleza, al contrario, es un proceso dinámico de cambio en el que la explotación de los recursos, las inversiones, la dirección del desarrollo tecnológico y los cambios institucionales se hacen siendo conscientes tanto de las necesidades del presente como las del futuro. Figura 2-2 Esferas involucradas en el DS 10 2.2.2 Antecedentes DS A la Comisión Mundial en Ambiente y Desarrollo se le pidió, por parte de la asamblea general de la ONU, que formulara “una agenda global por el cambio”(4), de manera urgente, en la que se consideraran: • Desarrollar estrategias ambientales a largo plazo para alcanzar un DS para el año 2000 y en adelante. • Recomendar maneras de preocuparse por el ambiente que significaran mayor cooperación entre países más desarrollados y países en diferentes estados de desarrollo económico y social, que lleven a lograr objetivos comunes, y encontrar el apoyo mutuo de ellos, que tomen en cuenta la interrelación entre la gente, recursos, ambiente y desarrollo. • Considerar formas y maneras para que la comunidad internacional pueda lidiar más efectivamente con las preocupaciones ambientales. • Ayudar a definir percepciones compartidas de problemas ambientales a largo plazo y los esfuerzos necesarios para lidiar de manera oportuna con los problemas de protección y mejora del ambiente, una agenda de acción a largo plazo para las décadas por venir y objetivos aspiracionales para la comunidad mundial(4). Estos retos dejan de lado las divisiones de soberanía nacional, de estrategias limitadas para el crecimiento económico y de disciplinas separadas de la ciencia. La degradación ambiental al principio se concibió como un problema de los países ricos principalmente, y como una consecuencia incómoda de la riqueza industrial, se ha transformado en un asunto de supervivencia para los países en desarrollo. Ésto es parte de la espiral descendente de detrimento ecológico y económico en que muchos de los países más pobres se encuentran. El ambiente es en donde TODOS vivimos y el desarrollo es lo que todos hacemos en un intento de mejorar nuestras condiciones como parte del ambiente. Muchos de los caminos hacia el desarrollo que las naciones industrializadas están tomando son insostenibles, y estos caminos, debido al poderío de las naciones, tendrán un profundo efecto en la habilidad de mantener el desarrollo para las generaciones futuras de todo el mundo. Varias situaciones de supervivencia críticas están relacionadas con un desarrollo desigual, pobreza y el crecimiento poblacional, todas ellas ponen una presión sin precedentes sobre la tierra, agua, bosques y demás recursos naturales, que no son menos en los países en vías de desarrollo. Descubrir la conexión que hay entre pobreza, desigualdad y la degradación ambiental, fue lo que provocó la formación del concepto de DS. Lo que se necesita en estos momentos es una nueva era de crecimiento económico enérgico y que al mismo tiempo sea sostenible ambiental y socialmente(4). 11 Debemos estar convencidos que se necesitan cambios mayores tanto en actitud como en la forma de hacer las cosas. 2.2.3 Situación mundial actual DS En 2012 se llevó acabo la Conferencia de las Naciones Unidas en Desarrollo Sostenible o Río+20 en Río de Janeiro, Brasil la cual resultó en un documento que contiene medidas claras y prácticas para implementar el Desarrollo Sostenible, y de donde surgenlas primeras metas para el Desarrollo Sostenible(26). En agosto de 2015 los países miembros de la ONU hicieron una acción más para hacer del 2015 un año de acción global al llegar a un acuerdo en la agenda para el desarrollo sostenible para los siguientes 15 años(27). Como resultado del esfuerzo en colaboración de diferentes líderes y representantes de los asociados a la ONU surgió el documento “Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development”, el cual fomenta la acción para los próximos años en áreas de importancia crítica para la humanidad y el planeta: Se comprometieron a movilizar los medios necesarios para implementar esta agenda, con un espíritu de solidaridad global, enfocándose en las necesidades de los más pobres y vulnerables. Basados en estos principios se establecieron 17 metas para el DS, entendiendo las diferentes necesidades y capacidades de cada país pero todas enfocadas en que la “Madre Tierra” es un concepto común para todos. Metas para e l Desarrol lo Sostenible Meta 1 Acabar con la pobreza en todas sus formas en cualquier lugar Meta 2 Acabar con el hambre, lograr seguridad alimentaria, nutrición mejorada y promover la agricultura sostenible Meta 3 Asegurar vidas sanas y promover el bienestar en todas las edades Meta 4 ASEGURAR EDUCACIÓN INCLUSIVA Y DE CALIDAD, PROMOVIENDO OPORTUNIDADES DE APRENDIZAJE A LO LARGO DE LA VIDA Meta 5 Lograr igualdad de género y empoderar a todas las mujeres y niñas Meta 6 Asegurar disponibilidad y manejo sostenible del agua y sanidad para todos Meta 7 Asegurar el acceso a energía asequible, confiable, sostenible y moderna para todos Meta 8 Promover crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible, trabajo completo, La gente • Acabar con la pobreza y el hambre El planeta • Protegerlo de la degradación con un manejo sostenible de sus recursos Prosperidad • Asegurar: • Vidas prósperas y satisfactorias • Progreso en armonia con la naturaleza Paz • Fomentar sociedades pacíficas, justas e inclusivas 12 productivo y decente para todos Meta 9 Construir infraestructura resistente, promover industrialización inclusiva y sostenible y fomentar la innovación Meta 10 Reducir la desigualdad entre y dentro de los países Meta 11 Hacer ciudades y asentamientos humanos incluyentes, seguros, resistentes y sostenibles Meta 12 Asegurar patrones de consumo y producción sostenibles Meta 13 TOMAR ACCIONES URGENTES PARA COMBATIR EL CAMBIO CLIMÁTICO Y SUS IMPACTOS Meta 14 Conservar y usar sosteniblemente los océanos, mares y recursos marinos para el DS Meta 15 Proteger, restaurar y promover el uso sostenible de ecosistemas terrestres, manejar bosques sosteniblemente, combatir la desertificación, detener y revertir la degradación de la tierra y detener la pérdida de biodiversidad Meta 16 Promover sociedades para el desarrollo sostenible pacíficas e inclusivas, proveer acceso a la justicia para todos y construir instituciones efectivas, confiables e inclusivas a todos los niveles Meta 17 Fortalecer los medios de implementación y revitalizar la asociación global para el desarrollo sostenible El DS busca poner un alto a la degradación ambiental, a la desigualdad social y económica que de seguir con la misma tendencia, podría llegar a ser irreversible. Dada la diversidad de factores que están involucrados en cada una de las actividades que contribuyen a aumentar la desigualdad económica, social y el consumo inmoderado de recursos, la medida correctora a esta situación no puede ser una sola, tampoco aislada y mucho menos dependiente de una sola disciplina(1). No es arriesgado pensar que estamos al borde de la siguiente gran revolución científica, así como la revolución provocada por Copérnico que unió al cielo con la tierra, seguida por la Teoría de la Evolución que unió al hombre con el resto de los seres vivos, esta nueva revolución plantea la integración del desarrollo social con los procesos del mundo natural(3). 2.2.4 Sostenibilidad El planteamiento holístico de las problemáticas que enfrentamos hoy, ha dado lugar al concepto estructurante de sostenibilidad como una idea central unificadora que nos ayuda a abordar, comprender, y por lo tanto ocuparse de las posibles soluciones a estas problemáticas. A ello ha contribuido el análisis de la situación mundial que pone en riesgo el futuro de la humanidad por ser insostenible. Las medidas que se plantean con respecto a la solución se inscriben en los ámbitos: técnico-científico, político y educativo. En el ámbito tecnocientífico tenemos como ejemplos: el desarrollo de energías limpias; incremento de la eficiencia de los procesos para el ahorro energético; gestión sostenible del agua y otros recursos esenciales, regeneración de entornos; reducción del riesgo y empleo de materiales limpios y renovables, empleo de técnicas basadas en los principios de la química sostenible. En relación a las medidas políticas podemos decir que se requiere de legislación para la protección del ambiente, acuerdos para erradicar la 13 pobreza extrema, la universalización de los derechos humanos como requerimientos de un futuro sostenible. Finalmente, entorno a las medidas educativas se requiere impulsar una educación que genere actitudes y comportamientos responsables y que prepare para la toma de decisiones fundamentadas en torno a las problemáticas ambientales y del desarrollo, entre otros, por lo que incorporar la educación para la Sostenibilidad es clave en la formación de futuros profesionistas y ciudadanos para que realicen acciones que contribuyan a la construcción de un futuro sostenible a través de por ejemplo: consumo responsable, comercio justo y activismo ciudadano, estableciendo compromiso de acción a través de la práctica de medidas y de su evaluación, que permitan alcanzar una comprensión cada vez más profunda, a la vez que impulsa al logro de nuevos compromisos(2), por otro lado, la Sostenibilidad es una meta a largo plazo(28) alcanzable solo si logramos posicionarla como la idea central unificadora más necesaria en este momento de la historia de la humanidad(29). La sostenibilidad es el paradigma en el cual debe soportarse la educación y todas nuestras acciones, ya que somos conscientes de que nuestras acciones son las que provocaron la situación actual y ellas mismas son las que la pueden resolver. <<Tendremos que apreciar con urgencia que los desafíos ecológicos no se resolverán por sí solos ni de forma espontánea (…) la Sostenibilidad debe ser una elección, la elección de una sociedad global que es previsora y actúa con una inusual armonía.>> Jeffrey Sachs 2.3 Educación para la sostenibilidad La educación es un medio que puede y debe contribuir a conocer y desarrollar en las personas valores científicos y sociales, en general y a desarrollar actitudes y habilidades positivas que ayuden a una vida de calidad. La educación es clave para proporcionar a las personas conocimientos, habilidades y competencias necesarias para integrarse en la sociedad y en la economía. Además, la educación puede mejorar la vida de la gente en áreas como la salud, la participación ciudadana, el interés político y la felicidad. Según la Organización para la Cooperación y Desarrollo Económicos (OCDE) (30) hay estudios que muestran que las personas con buen nivel educativo viven más, participan más en la política y en su comunidad, cometen menos delitos y dependen menos de la asistencia social. Según Nicolás Scioli “En la educación está el sustento para operar los verdaderos cambios culturales”. Él es vicepresidente ejecutivo de Grupo Banco Provincia, presidente de la Asociación de Leasing de Argentina (ALA) y ex coordinador ejecutivo del Organismo Provincial para el Desarrollo Sostenible (OPDS).Vemos entonces que no solo en el ámbito educativo se reconoce el valor y la importancia de la educación. Encontramos pues, en la educaciónuna de las herramienta más útiles para transitar a la sostenibilidad. 14 Sería iluso pensar que la transición a la Sostenibilidad es una tarea simple. Se precisan cambios profundos. [r]evolución por la Sostenibilidad(31) expresión acuñada por Greenpeace, donde se muestra acertadamente la necesidad de unir los conceptos de revolución y evolución: revolución por la necesidad de cambio profundo, radical, en nuestras formas de vida y evolución porque no se puede esperar ese cambio como resultado de una sola acción. El plan de acción para alcanzar la sostenibilidad es multidisciplinario e interdisciplinario, requiriendo así de química verde, ecología industrial, ingeniería ambiental, economía verde, educación ambiental, etcétera, haciendo avances y contribuciones importantes en sus respectivos ámbitos, pero que ante la naturaleza y grado de avance de los problemas son insuficientes. La estrecha vinculación de los problemas que se potencian unos a otros plantea la necesidad de crear una ciencia integradora de múltiples disciplinas dispuestas a su resolución, de ahí el nacimiento de la Ciencia de la Sostenibilidad(1). Abordar de manera global la interrelación de los sistemas creados por las sociedades humanas y los sistemas naturales es la razón de ser de la Ciencia de la Sostenibilidad, cuyo objetivo es señalar el camino hacia una sociedad sostenible. La transición hacia la sostenibilidad puede abordarse considerando tres niveles estrechamente vinculados: Así, a través de estos tres niveles y su vinculación, la ciencia de la sostenibilidad tiene un planteamiento holístico en la identificación de los problemas(1), para lo que es de suma importancia comenzar a formar a los futuros ciudadanos con el mismo enfoque holístico para resolver los mismos problemas integrando la identificación glocal, a la vez local y global, de las problemáticas, el conocimiento tecnicocientífico y los valores que solo la educación puede ayudar a integrar. Global • La totalidad de la base planetaria de la supervivencia humana incluida la biosfera Social • Relaciones económicas y políticas Humano • Comportamiento personal 15 Para posibilitar lo anterior, la UNESCO ha solicitado a los educadores asumir un compromiso para que toda la educación, desde primaria a Universidad preste sistemáticamente atención a la situación mundial, para fomentar los valores y actitudes del ciudadano del mundo necesarios para lograr un Desarrollo Sostenible(31). 2.3.1 Decenio de la Educación para el Desarrollo Sostenible (DEDS) La [r]evolución de la que habla Greenpeace, por un futuro sostenible nos exige a todos romper con: Por ello en diciembre de 2002 la Asamblea General de las Naciones Unidas proclamó el periodo 2005-2014 como el Decenio de la Educación para el Desarrollo Sostenible (DEDS) designando a la UNESCO, organismo rector de la promoción del decenio, con el fin de capacitar a los ciudadanos para enfrentar los retos del presente y el futuro, promoviendo valores y desarrollo de habilidades consecuentes con el desarrollo sostenible para participar de manera activa en la sociedad, generando un respeto a la Tierra y a la vida en toda su diversidad, comprometiéndose con el fomento de la democracia en una sociedad sin exclusión y en la que impere la paz Planteamientos locales y a corto plazo Indiferencia hacia un ambiente considerado inmutable e insensible a nuestras “pequeñas” acciones Ignorancia de la propia responsabilidad como consumidor, profesional y ciudadano Búsqueda de soluciones que perjudiquen a otros 16 Para alcanzar sus objetivos, el DEDS se centró en(19): 2.3.2 La Educación para el Desarrollo Sostenible (EDS) después del 2014 Finalizada la DEDS surge, en la Conferencia Mundial de EDS, en noviembre de 2014, en Aichi-Nagoya, Japón, el Programa de Acción Mundial (GAP) sobre la EDS, que fue ratificado por los países que participaron en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Desarrollo Sostenible (Río+20) de 2012 para fortalecer la EDS más allá del final del Decenio 2005-2014(32). El GAP tiene dos objetivos: • Reorientar la enseñanza y el aprendizaje, de modo que todo el mundo tenga la oportunidad de adquirir conocimientos, competencias, valores y actitudes que les permitan contribuir al desarrollo sostenible • Fortalecer la enseñanza y el aprendizaje en todos los programas y actividades que promueven el desarrollo sostenible. • A fin de que transmita los conocimientos, actitudes, perspectivas y valores relacionados con la sostenibilidad. • Educar a la comunidad en general y contar con medios de comunicación responsables y comprometidos. • Centrar la educación en un intercambio de conocimientos, habilidades, actitudes, valores y perspectivas para llevar una vida sostenible. • Todos los sectores de la población activa pueden contribuir a la sostenibilidad local, regional y nacional. Impartir formación práctica Promover y mejorar la educación de calidad Reorientar programas educativos Comprensión y concienciación de ciudadanos 17 Para cumplir con estos objetivos el GAP se centra en cinco ámbitos de acción(33): «Para llegar donde no estamos tendremos que avanzar por donde no vamos» Sor Juana Inés de la Cruz 2.3.3 Educación en México El nivel de educación en México es de 37.3%, de acuerdo a la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) posicionándonos en el lugar 35 de 36, pasamos en promedio 14.4 años en el sistema educativo entre los 5 y los 39 años de edad, cifra menor que el promedio de la OCDE el cual es de 17.7 años y el nivel más bajo. Si bien en la mayoría de los países de la OCDE las mujeres tienen más probabilidades de obtener un título de educación superior o equivalente que los hombres, en México más hombres que mujeres terminan la educación superior, con cifras de 20% y 17%, respectivamente. Las tasas de graduación, aunque importantes, no son buenos indicadores de la calidad de la educación. El Programa para la Evaluación Internacional de Estudiantes (PISA) de la OCDE analiza hasta qué punto los estudiantes han adquirido algunos de los conocimientos y las competencias esenciales para enfrentarse a las necesidades globales actuales. En 2012, PISA se concentró en examinar la capacidad de lectura, las habilidades en matemáticas y el nivel en ciencias, ya que las investigaciones señalan a estas competencias como los indicadores más fiables del bienestar económico y social. El estudiante medio en México obtuvo una calificación de 417 puntos de 600 en lectura, matemáticas y Promover políticas Integrar las prácticas de la Sostenibilidad en los contextos pedagógicos y de capacitación Aumentar las capacidades de los educadores y formadores Dotar de autonomía a los jóvenes y movilizarlos Instar a las comunidades locales y las autoridades municipales a que elaboren progrmas de EDS de base comunitaria 18 ciencias,mucho menor que el promedio de la OCDE de 497 y la menor tasa de la OCDE(30). Observando estas cifras, el área de oportunidad para acercar a los estudiantes, futuros profesionistas y ciudadanos del mundo, a una educación global, oportuna y de calidad es enorme, la cual debe ser aprovechada incluyendo los conceptos actuales siguiendo las líneas trazadas de manera mundial, claro ejemplo es la Estrategía de Educación Ambiental para la Sustentabilidad en México(EEASM). La EEASM fue creada por el Centro de Educación y Capacitación para el Desarrollo Sustentable (CECADESU) de la Secreteria de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT). Esta estrategia es resultado de 6 años de trabajo (2000-2006) y fue presentada dentro del marco de la DEDS. Este documento pretende ser una guía y fuente de infromación para los educadores de los diferentes niveles y escenarios para ayudar a la educaciónambiental, practicada en México desde los años 90’s, o introducirse dentro del marco de la discusión mundial actual, la sostenibilidad. La EEASM considera 10 temas: Los antecedentes de la EEASM Educación Ambiental para las Sustentabilidad (EAS) conceptos y futuro Legislación en EAS Eduación básica Educación media superior Educación superior Investigación en EAS Educación no formal urbana Educación no formal rural Divulgación de la ciencia, comunicación y periodismo ambientales Al tratamiento de estos temas, siguen de manera general, lineamientos que señala la EDS de la ONU pero adaptandose a los antecedentes de la educación ambiental en México(34). Con el fin de establecer una estrategia de educación ambiental para la sostenibilidad en México necasaria para generar una dirección común y articulaciones sociales en las soluciones que se emprendan, brindar un referente nacional a los planes estatales , superar las acciones inmediatistas así como orientar ele stablecimineto de una política pública que psosicione a la EDS como un elemento central del desarrollo nacional. 19 Posterior a la creación de EEASM se formó el Consejo Nacional de Educación Ambiental para la Sustentabilidad respondiendo al compromiso nacional de la DEDS, cuya función es emitir recomendaciones a la SEMARNAT sobre(35): 2.3.4 Educación para la Sostenibilidad en el D.F. La Ciudad de México (CDMX) será sede del 28 al 30 de septiembre de 2015 de la 2nd International Conference on Learning Cities: Building Sustainable Learning Cities(36) organizada por la UNESCO, la cual provee una plataforma para que alcaldes, ciudades, educadores y expertos de todo el mundo comuniquen sus especialidades construyendo ciudades de aprendizaje, aprendiendo de las experiencias de los otros, crear sociedades y sinergia. El objetivo de la conferencia es documentar los logros y continuar la expansión de servicios para la construcción de ciudades de aprendizaje alrededor del mundo con la mira en contribuir con la cohesión social, aparte de la sostenibilidad económica y ambiental. La formulación, aplicación y evaluación de estrategias, políticas, programas, proyectos, estudios y acciones específicas en materia de educación ambiental para la sustentabilidad Las disposiciones jurídicas y procedimientos en materia de educación ambiental para la sustentabilidad Vincularse y, en su caso, coordinarse con otros órganos de consulta o espacios de participación ciudadana a fin de propiciar el intercambio de experiencias Colaborar, por conducto del CECADESU, con la Secretaría de Educación Pública, para el fortalecimiento de la educación ambiental para la sustentabilidad en el sistema educativo nacional, particularmente en los planes y programas de estudio Promover la investigación en materia de educación ambiental para la sustentabilidad 20 Una ciudad de aprendizaje es una ciudad que moviliza sus recursos efectivamente en todos los sectores para: • Promover el aprendizaje incluyente de la educación básica a la educación superior. • Revitaliza el aprendizaje en familias y comunidades • Facilita el aprendizaje por y para el lugar de trabajo • Extiende el uso de tecnologías modernas de aprendizaje • Aumenta la calidad y excelencia del aprendizaje • Fomenta una cultura de aprender a lo largo de la vida ¿Qué aportes tiene la Secretaria del Medio Ambiente (SEDEMA) a la EDS? En la CDMX la SEDEMA a través de la Dirección de Educación Ambiental (DEA) lleva acabo acciones para fomentar la sostenibilidad, a través de proyectos educativos que buscan facilitar el conocimiento, la comprensión y la participación de la ciudadanía en el cuidado y protección de los recursos naturales. La DEA cuenta con dos subdirecciones: la de Centros de Educación Ambiental, responsable de manejar los centros Ecoguardas, Acuexcomatl y Yautlica , en los cuales se llevan a cabo numerosas actividades dirigidas al público en general y a estudiantes de educación básica. Y la Subdirección de Procesos Escolarizados y Comunicación Educativa, responsable de elaborar campañas de difusión sobre temas ambientales actuales, así como de brindar capacitación a empresas, instituciones, promotores y educadores ambientales. Para la DEA la educación ambiental es un proceso de formación que permite la toma de conciencia de la importancia del medio ambiente, promueve en la ciudadanía el desarrollo de valores y nuevas actitudes que contribuyan al uso racional de los recursos naturales y a la solución de los problemas ambientales que enfrentamos en nuestra ciudad para la trasformación y construcción de una sociedad más sostenible, equitativa y participativa(37). 2.3.5 Educación Química para la Sostenibilidad Al inicio de la década de 1990, el Reino Unido lanzó grandes iniciativas en investigación y programas educativos en Química Verde, En Italia el Consorcio Interuniversitario, Química para el Ambiente (INCA) por sus siglas en inglés, presentó a la Química Verde como uno de sus temas centrales. Durante la última década, Japón organizó la Green and Sustainable Chemistry Network (GSCN) con un énfasis en promover la investigación y desarrollo en Química Verde y Sostenible. La mayoría de las naciones promueven activamente la investigación y programas educativos en Química Verde mediante premios y becas, ejemplos de ello son el Presidential Green Chemistry Challenge Award de la EPA, ACS National Award for Affordable Green Chemistry de la American Chemical Society (ACS), Ciba Travel Awards in Green Chemistry, Green Chemistry Student Chapter Award, Joseph Breen Memorial Fellowship, Kenneth G. Hancock Memorial Award todos estos en EUA; el European Sustainable Chemistry Award de la European 21 Association for Chemical and Molecular Sciences y el Green Chemistry Award de la Royal Society of Chemistry ambos en Europa. Mientras que en la mayoría de los libros de texto de química orgánica no utilizan los conceptos de la química sostenible. Por ejemplo, la economía atómica no se trata como un componente necesario para comprender las reacciones. Sin embargo, las próximas generaciones de científicos deben ser entrenados en las metodologías, las técnicas y los principios generales de la química sostenible. En los últimos años se han desarrollado los primeros programas de grado de química sostenible y las primeras maestrias en química sostenible, especialmente en el Reino Unido. En España, en el año 2002 se creó la Red Española de Química Sostenible (REDS) como una unión de investigadores de varias universidades y centros de investigación, con los siguientes objetivos: Objetivos de la REDS • Promover el conocimiento, la educación y la investigación en química verde, así como su uso y aplicación industrial. • Potenciar la cooperación entre sus miembros. • Fomentar la relación con otras instituciones científicas, así como agencias gubernamentales. • Presentar proyectos cooperativos de investigación en el ámbito estatal, europeo e internacional. • Diseminar la capacidad de investigación e innovación hacia la comunidad científica. • Promover la transferencia de tecnología También REDS se ha encargado de la difusión de la química sostenible a través de la Jornadas de Química Verde, así como también en cuanto a la docencia, se han organizado cursos de verano. Finalmente, la REDS organiza el programa de doctorado interuniversitario en química sostenible, que ha obtenido la mención de calidad de la Agencia Nacional de Evaluación de la Calidad y Acreditación (ANECA) entre los cursos 2003-04 a 2007-08, y como una evolución del programa de doctorado, la maestria en química sostenible, que ha obtenido la mención de calidad en los cursos 2006-07 y 2007-08. Los objetivos docentes que se persiguen con los programas de postgrado en química sostenible son los siguientes: Objetivos de postgrado en química sostenible • Definir la química sostenibley dar una visión de los progresos históricos que han dado lugar al desarrollo de la misma. • Establecer los principios de la química sostenible y su implementación en la práctica de los procesos químicos industriales. • Definir las herramientas y las áreas generales de trabajo de la química sostenible. • Reconocer la toxicidad/peligro como una propiedad física/estructural que puede ser diseñada y manipulada. • Presentar ejemplos de procesos industriales donde se cumplen los principios de la química sostenible. • Familiarizarse con las tendencias actuales de la química verde para poder realizar un análisis crítico sobre el grado de cumplimiento de los postulados de la química sostenible en un determinado proceso industrial. 22 De acuerdo con estos objetivos los estudiantes deben poseer un conocimiento avanzado de los conceptos generales de química sostenible, así como de las principales técnicas y metodologías implicadas(38). 2.3.6 Educación Química Experimental La situación actual de emergencia planetaria(29), es una invitación casi obligada al cambio, aun más necesaria en la química experimental, que es potencialmente, uno de los motores más poderosos para encaminarnos hacia el Desarrollo Sostenible. Así fue reafirmado en 2011, Año Internacional de la Química, por la UNESCO bajo el lema: “Chemistry-our life, our future”, el cual declara perfectamente tanto su fuerte injerencia en la sociedad actual, como la importancia de sus oportunidades de cambio para alcanzar la sostenibilidad. ¿Cómo contribuir desde la educación química experimental al DS? Para alcanzar un desarrollo sostenible solo hay caminos por trazar, pero hay herramientas como la química verde y la química en microescala que ya se han utilizado con comprobada efectividad. La química en microescala tiene su origen en Egipto, donde la química se ha practicado desde la época de los faraones, pero entonces su práctica se limitaba a los sacerdotes y estaba al servicio de los gobernantes. La práctica de la química a mayor escala y su enseñanza en Egipto son un fenómeno relativamente reciente. El incremento en las actividades químicas nacionales comenzó a finales del siglo XIX con el establecimiento de varios laboratorios gubernamentales para el análisis químico y control de calidad de materias primas, agua y productos industriales. Para 1925 la primera universidad gubernamental, la Universidad del Cairo, se fundó y reemplazó a la Universidad Egipcia, esta nueva universidad contaba con facultades de arte, ciencia, medicina, farmacia, derecho y otras disciplinas. El departamento de química de la facultad de ciencias en la Universidad del Cairo se estableció de acuerdo a los más altos estándares internacionales, y destacó la implementación de micrométodos en la enseñanza de la química en 1924(39). De los intentos tempranos para implementar la química en microescala en México, sobresale el de la Universidad Nacional Autónoma de México en la década de los setenta. Hacia los noventas resurgió en nuestro país la inquietud por emplear la química en microescala en los laboratorios de enseñanza en los niveles medio superior y superior, para promover la generación de una conciencia ambiental que lleva a cuestionar los métodos tradicionales de vivir y de hacer las cosas, en favor de posibilidades más acordes con una cultura de racionalidad en la utilización de los recursos naturales(40). 23 Este resurgimiento tuvo como antecedente los esfuerzos que en EUA tuvieron lugar por el Dr. Zvi Szafran y que culmino con la creación del National Microescale Chemistry Center(NMC2), cuyo primer director visitó nuestro país el 21 de octubre de 1990, invitado por la Universidad Iberoamericana (UIA) para impartir un taller sobre la filosofía y las técnicas en microescala a profesores de diferentes instituciones mexicanas de nivel medio superior y superior. El trabajo que inicio con esta primera visita culminó en 1990 con la creación del Centro Nacional de Química en Microescala en la UIA-México, que se transformó posteriormente en el Centro Mexicano de Química en Microescala, en Centro Mexicano de química Verde y Microescala. Cumpliendo hoy 25 años de servicio en los que ha contribuido a transformar e innovar la enseñanza-aprendizaje, de la química experimental. Se conoce como microescala a la reducción en el uso de los químicos a los niveles mínimos en los que se pueden llevar a cabo efectivamente los experimentos. La química en microescala es un método para realizar procesos químicos, ambientalmente seguro que previene la contaminación, utilizando pequeñas cantidades de químicos, sin comprometer la calidad o estándares de las aplicaciones(41). Para hacer microescala se debe reducir drásticamente la cantidad de químicos, en un rango de 0.5-0.005g(42) y utilizar material de laboratorio específico para estas cantidades, lo que hace más segura la implementación de las técnicas a la vez que promueve el desarrollo de habilidades que impactan en una alta calidad. La química en microescala responde a un enfoque de Total Quality Management (TQM) en el uso de los químicos(41). La química en microescala ofrece, entre otros, los siguientes beneficios(41): • Reduce el uso de químicos promoviendo la reducción de desechos desde la fuente • Ofrece un entorno de mayor seguridad en el laboratorio, mejorando la calidad del aire y disminuyendo la exposición a químicos tóxicos. • Reduce considerablemente los costos en el laboratorio. • Disminuye los tiempos de realización de los experimentos • Implementa excelentes técnicas de manipulación en el laboratorio • Disminuye el costo de la reparación del material de vidrio • Ahorra espacio de almacenamiento • Mejorar las habilidades para el trabajo en el laboratorio • Provee un ambiente limpio productivo • Promueve el principio de las 3R • Crea un sentido de conciencia de cuidado al ambiente • Cambiar la psicología de la gente usando químicos La química en microescala tiene un atractivo bastante amplio porque se dirige a necesidades generales en la provisión de enseñanza significativa de la ciencia y no está ligada a ningún currículum específico o a ninguna corriente pedagógica específica(43). 24 La química en microescala se ayuda de la filosofía de “menos es mejor” para el manejo de químicos, ya que puede ayudar a minimizar la generación de desechos peligrosos que pueden afectar de manera negativa al ambiente, reduce el riesgo al personal de laboratorio y aumenta el trabajo seguro en el laboratorio a través de la planeación. El químico responsable de hoy debe tener entendimiento del destino final de cada sustancia y/o solución utilizada en un experimento o proceso. Los químicos están en la mejor posición, a través de su educación y práctica, de saber si una sustancia tiene algún riesgo para los humanos o el ambiente después de que deja la mesa de laboratorio(44). La química en microescala surgió como un método pedagógico al reducir drásticamente los recursos que se utilizaban respondiendo a una necesidad docente para poder hacer más accesible la enseñanza de la química, también logró aumentar su alcance a un mayor número de estudiantes. Esta intención comulga con los valores del DS y es una herramienta valiosa para cumplir con la transición hacia la sostenibilidad. Sin embargo donde la química converge más fuerte con la transición a la sostenibilidad es en la Química Verde. La Química Verde surge de manera natural en la industria y comunidades regulatorias en 1993(45), como respuesta a las medidas preventivas de la contaminación. Con los esfuerzos por mejorar la protección de cultivos, productos comerciales y medicamentos también se causó daño al ambiente y la salud de las personas. La denuncia de Primavera Silenciosa en 1962 de Rachel Carson desencadenó una serie de movimientos sociales ambientalistas que se tradujeron en medidas políticas y la creaciónde agencias gubernamentales, como la Environmental Protection Agency (EPA), con la misión de proteger la salud humana y al medio ambiente. En EUA poco tiempo después de la Acta de Prevención de la Contaminación de 1990, la Oficina de Prevención de la Polución y Tóxicos (OPPT) por sus siglas en inglés, inició un nuevo programa con la idea de promover la investigación desarrollo e implementación de tecnologías químicas que son menos peligrosas para los seres vivos y el ambiente. En 1991 la OPPT lanzó un programa modelo de becas llamado Alternative Synthetic Pathways for Pollution Prevention para promover becas para proyectos de investigación que incluyeran prevención de la contaminación y en el diseño y síntesis químicas. En 1993 El programa se extendió hasta incluir otros temas como solventes más verdes y sustancias más seguras, entonces se renombró “Programa de Química Verde”(45). La Química Verde es una filosofía de trabajo cuyo objetivo primordial es prevenir la contaminación en vez de remediarla(9). Para la ACS la Química Verde y Sostenible es una forma distinta de pensar en cómo se puede hacer química, con principios que se usen cuando se piensa en el diseño, desarrollo e implementación de productos químicos y procesos. Estos principios permiten a los científicos proteger y beneficiar la economía, a las personas y el planeta al encontrar formas 25 creativas e innovadoras de reducir los desechos, abatir el consumo de energía y descubrir remplazos para sustancias peligrosas(46). Los principios de la química verde, desarrollados por Paul Anastas and John Warner, se enumeran a continuación resaltando qué podría hacer más verde un químico, proceso o producto(9): 1. Prevención: Es mejor prevenir los desechos que tratarlos o limpiarlos después que han sido creados. 2. Economía Atómica: Los métodos de síntesis deben diseñarse para maximizar la incorporación de todos los materiales usados en el proceso en el producto final. 3. Síntesis químicas menos peligrosas: Siempre que sea práctico, los métodos de síntesis deben diseñarse para que usen y generen sustancias que posean poca o ninguna toxicidad para la salud humana ni para el medio ambiente. 4. Diseñar químicos más seguros: Los productos químicos deben diseñarse para cumplir con su función deseada a la vez que se disminuya su toxicidad. 5. Solventes y Auxiliares más seguros: El uso de sustancias auxiliares (solventes, agentes de separación, etc.) deben ser innecesarios, cuando sea posible e inocuos cuando se usen. 6. Diseñados para Eficiencia Energética: Los requerimientos energéticos de los procesos químicos deben ser reconocidos por su impacto económico y ambiental y deben minimizarse. Si es posible los métodos de síntesis deben realizarse a temperatura y presión ambiente. 7. Uso de Materias Primas renovables: La materia prima debe ser renovable en lugar de agotable cuando sea técnicamente y económicamente aplicable. 8. Reducir Derivados: Derivados innecesarios (uso de bloqueo de grupos, protección/desprotección, modificación temporal de procesos físicos/químicos) debe minimizarse o evitarse si es posible, porque esos pasos requieren reactivos adicionales y pueden generar desechos. 9. Catálisis: Reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son superiores a los reactivos estequiométricos. 10. Diseñado para la degradación: Los productos químicos deben ser diseñados de tal manera que al terminar su función se descompongan en productos de degradación inocuos y no permanezcan en el ambiente. 11. Análisis en tiempo real para prevenir la contaminación: Las metodologías analíticas necesitan desarrollarse para monitorear en tiempo real durante el proceso y tomar el control antes de la formación de sustancias peligrosas. 12. Química inherentemente más segura para la prevención de accidentes: Las sustancias usadas en un proceso químico deben ser elegidas para minimizar el potencial de accidentes químicos incluyendo fugas, explosiones e incendios. “¿Química Verde cómo la vida o como los millones de dólares que ésta produce?”(3) es la pregunta que plantea Reyes-Sánchez, y es verde por las dos razones, verde es vida, porque la riqueza más grande es la conservación de la vida en todas sus diversidades y verde por el color de los dólares que permitirán mantener el estado económico de la sociedad, no son excluyentes una de otra. 26 2.3.7 Educación en Instituciones de Educación Superior (IES) En los procesos de institucionalización del tema ambiental en el nivel superior destaca la aprobación del Plan de acción ambiental para el desarrollo sustentable en las instituciones de educación superior, esfuerzo colectivo coordinado por el CECADESU y la Asociación Nacional de Universidades e Instituciones de Educación Superior (ANUIES). El Plan se aprobó por parte de los rectores de universidades públicas asociadas a la ANUIES en la Reunión de CUPIA XX en la Universidad Autónoma de Coahuila en diciembre del año 2000. Este Plan significa una propuesta sobre educación, política ambiental y desarrollo sustentable, que orienta los rumbos fundamentales para fortalecer el trabajo ambiental en las IES y potencia la vinculación de las mismas con los organismos públicos responsables de la política ambiental. El Plan ha fungido como un acuerdo con reconocimiento oficial por parte de autoridades de las IES afiliadas a la ANUIES, ante la ausencia de políticas y de programas oficiales que promuevan el trabajo ambiental en las IES. Derivado del Plan de Acción, se encuentran en proceso de elaboración, desde el año 2002, alrededor de 101 planes ambientales institucionales en las IES del país(47), Estos planes se promueven a partir del Proyecto Estratégico Interinstitucional: Desarrollo del Plan de Acción para el Desarrollo Sustentable en las Instituciones de Educación Superior en México. Segunda Etapa: Los Planes Ambientales Institucionales, con la coordinación del CECADESU/SEMARNAT, UNAM y ANUIES lo cual impulsará aún más los procesos de institucionalización de esta temática en el nivel educativo superior. En este mismo rubro, se pueden considerar como avances, la constitución de 25 programas institucionales y tres organizaciones interinstitucionales, creados en algunas IES en los primeros años de los 90, que impulsan el desarrollo de acciones educativo-ambientales al interior y exterior de las propias instituciones de educación superior. Estos programas, en su mayoría, asumen como misión promover la atención de temas ambientales, desde la docencia, la investigación, el desarrollo curricular, la vinculación, los sistemas de manejo ambiental o desde actividades extracurriculares(48). En este sentido, encontramos instituciones que han destacado, en el plano nacional e internacional, por los avances conseguidos en el campo ambiental al interior de las mismas. La Universidad Autónoma de San Luis Potosí es una de las instituciones más destacadas, al involucrar una perspectiva ambiental, en el conjunto de la institución de manera integral. Recientemente se reconoce el trabajo realizado por la Agenda Ambiental y menciona a la Universidad como un ejemplo de buenas prácticas de aseguramiento de la calidad ambiental(38). Otro aspecto con un avance medio se refiere a la inserción de la problemática o perspectiva ambiental en las políticas institucionales de las IES, a través de la expresión en los planes institucionales de desarrollo, documentos que expresan las prioridades y acciones centrales de cada institución. En varias IES de manera novedosa ha aparecido el interés por atender temáticas relativas al medio ambiente o al DS. Dicho interés se ha expresado con diferentes sentidos: promoción de una nueva cultura de la sostenibilidad, como un compromiso con el 27 desarrollo de la calidad de vida de la sociedad, o como el incremento de la capacidad científica y sociocultural para la convivencia con un ambiente frágil,pero rico en biodiversidad. Destacan, en este sentido, los institutos tecnológicos del país, al haber adoptado dentro de su perfil institucional al DS como una prioridad a atenderse y a verse traducida en su quehacer educativo. La institucionalización del tema de ambiente y DS en las IES es de central importancia y el reto es que influya en las acciones y tareas de toda la institución. La institucionalización evidencia la voluntad política de las autoridades para impulsar de manera decidida el cambio ambiental de este sector estratégico en el desarrollo de la sociedad. Y, precisamente, la voluntad política de las autoridades ha sido uno de los obstáculos para no contar con mayores avances en este rubro. Otro obstáculo ha sido la falta de formación ambiental de los equipos académicos institucionales, de diseño curricular, de formación docente, de planeación, etc., para elaborar propuestas de trabajo a fin de institucionalizar la perspectiva ambiental en los procesos básicos de la educación superior. Y en un sentido inverso, se observa como una limitación la falta de formación en el campo educativo de responsables de algunos planes ambientales, que vislumbran opciones de trabajo con visiones muy limitadas y poco pertinentes. Una discusión importante será definir los procesos de institucionalización de la perspectiva ambiental en las políticas, programas y organismos que rigen al sector educativo del nivel superior. De mantenerse algunos de ellos, será necesario revisar y acordar su inclusión en los procesos de certificación y acreditación de planes de estudios, en el perfil de los profesores, en el otorgamiento de recursos. 2.3.8 Educación en la UNAM En la UNAM destaca el Programa Universitario de Medio Ambiente (PUMA) el cual es un esfuerzo para integrar las necesidades de la sociedad con la oferta universitaria, con proyectos multidisciplinarios y multi-institucionales que promueven la investigación, la educación, la capacitación, la difusión, la comunicación y la vinculación de los temas ambientales y del desarrollo sostenible. La diversidad de factores que influyen en las actividades coordinadas por el PUMA permiten la integración de las áreas científicas, sociales y humanísticas, formando así redes académicas que permiten abordar y generar respuestas a las problemáticas ambientales(49). Objetivos del PUMA 1. Impulsar y coordinar con entidades académicas, gubernamentales y de la sociedad la elaboración de diagnósticos de los principales problemas ambientales y la generación de propuestas de solución a escala nacional, regional y local. 2. Fomentar y coordinar trabajos de investigación multi e interdisciplinarios entre 28 los expertos de la Universidad, provenientes de las diversas áreas de las ciencias, las ciencias sociales y las humanidades, que contribuyan a la formulación de soluciones integrales y complejas a los retos que la crisis ambiental actual plantea. 3. Impulsar la formación de profesionales e investigadores que incorpore la perspectiva ambiental y del desarrollo sustentable en sus quehaceres. 4. Coordinar la Estrategia de Universidad Sustentable Eco-Puma. 5. Desarrollar y coordinar estrategias de educación, difusión y divulgación que coadyuven en la comprensión y toma de conciencia de las problemáticas ambientales y que favorezcan el que cada actor de la sociedad intervenga en las múltiples soluciones propuestas por la ciencia para su aplicación en la vida cotidiana. Aunado al PUMA la UNAM en conjunto con la UAEM comenzó a construir a finales del 2006 el Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable (CCIQS) gracias al apoyo del gobierno estatal, la XL Legislatura Federal y la UAEM además del terreno dio casi ocho millones de pesos. El equipamiento inicial corrió por parte de ambas universidades. Con la presencia del Dr. José Narro Robles y el Dr. José Martínez Vilchis, Rectores de la UNAM y de la UAEM, respectivamente y en compañía del Gobernador del Estado de México, se inaugura el Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM-UNAM, el 9 de septiembre de 2008. Después de largos años de concepción y trabajo en torno a su concretización y puesta en marcha por ambas universidades. 2.3.9 Educación en la Facultad de Estudios Superiores Zaragoza (FESZ) Aterrizando toda esta información en nuestro círculo social de mayor injerencia podemos observar que tanto la FES-Z, cómo las carreras individuales de QFB e IQ tienen dentro de sus consideraciones la sostenibilidad, las necesidades mundiales y evitar el deterioro ambiental(50)(51). La Escuela Nacional de Estudios Profesionales Zaragoza (ENEP Zaragoza) fue inaugurada el 19 de enero de 1976. En mayo de 1993 se transformó en Facultad de Estudios Superiores Zaragoza (FES Zaragoza). Es una unidad multiprofesional periférica de la UNAM, ubicada al oriente de la zona metropolitana, que forma profesionales de las áreas de la salud, del comportamiento y químico biológicas. La FES Zaragoza tiene como misión, “formar profesionales con alta calidad, capacidad y compromiso de servicio a su país, en las áreas citadas, a través de una formación científica, tecnológica, social y cultural. Profesionales con visión analítica, crítica, de innovación; propositivos; con vocación de servicio; sensibles a la resolución de la problemática nacional en el área de su competencia” (Plan de Estudios vigente). 29 En la FES Zaragoza se imparten, en el área químico biológica, las carreras de química farmacéutico biológica (QFB), ingeniería química (IQ) y biología (Biol). Las dos primeras se organizan en tres ciclos: básico, intermedio y terminal. Estas dos carreras requieren una gran cantidad de conocimientos que demandan una práctica constante, y que inicia en el ciclo básico, de acuerdo al del Plan de Estudios correspondiente a cada carrera. En este ciclo se proporciona al alumno formación en ciencias básicas y trabajo experimental. La formación en el trabajo experimental se da a los alumnos a través de los Laboratorios de Ciencia Básica I y II, que se cursan en los dos primeros semestres de la carrera. Estos laboratorios tienen un enfoque formativo y metodológico. El primero se refiere a la formación que el alumno debe recibir en el campo de la experimentación a fin de adquirir conocimientos, desarrollar destrezas manuales y habilidades intelectuales así como valores, que le permitan aplicar sus conocimientos y habilidades no solo en el laboratorio sino también en su medio ambiente, de manera responsable. Lo metodológico hace referencia a la forma en que debe orientarse el trabajo experimental para encausar la curiosidad, el anhelo por conocer y la creatividad de los alumnos(52)(53). Por otro lado, y con base a un reporte de autoevaluación de la carrera de QFB, en 2001 la Facultad tenía infraestructura para recibir 250 alumnos por generación y un número inferior para la carrera de IQ. En 2003 la población estudiantil de la carrera de QFB era de 900 alumnos y para IQ de 650 alumnos. La población de licenciatura de la FES Zaragoza era de 7,500 alumnos, observándose que el 70 % de la población estudiantil se encontraba en los cuatro primeros semestres(54). La población actual de licenciatura es de 11,394 alumnos, correspondiendo 1,700 a la carrera de QFB y 1,170 a la de IQ, población que ha crecido en un 88.89 % y 80.00 % respectivamente, es decir, casi se ha duplicado. En los últimos años, en ambas carreras, se reciben aproximadamente 350 alumnos por generación, sin que las condiciones en infraestructura crezcan en la misma proporción(54). Es por ésto que contar para el trabajo experimental con propuestas de trabajo práctico que para su implementación demandan menor cantidad de reactivos, generan menos residuos, pueden llevarse a cabo con materiales de bajo costo y fácil adquisición, que en algunos casos pueden ser sustituidos por productos de uso cotidiano, y que además, impactan menos
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