Science, Technology, and the Environment

Science is a body of knowledge that changes our view of the real world. It is the investigative process that allows for the acquisition of new knowledge, which in turn offers greater possibilities for managing phenomena. Its practical and productive impacts characterize it as a productive force that fosters transformation and can be a source of wealth. It may or may not give rise to technology: a form of technology based on the existence of the aforementioned science, developing said technology, which, in general terms, can be defined as the application of the aforementioned science.

Kröber (1986)KRÖBER, G.: “Acerca de las relaciones entre la historia y la teoría del desarrollo de las ciencias”, Revista Cubana de Ciencias Sociales, 4(10): 37-44, 1986. defined science as a system of concepts, propositions, theories, hypotheses, etc., which at the same time are a specific form of social activity directed towards the production, distribution and application of knowledge about the objective laws of nature and society. Furthermore, he sees that it presents itself to us as a social institution, as a system of scientific organizations, whose structure and development are closely linked to the economy, politics, cultural phenomena, with the needs and possibilities of a given society.

For his part, Pacey believes there are two definitions of technology: one narrow and one general. The first considers technology only in its technical aspect: knowledge, skills, tools, machines. The second also includes organizational aspects: economic and industrial activity, professional activity, users and consumers, and cultural aspects: goals, values, ethical and behavioral codes (Pacey, 1990PACEY, A.: La cultura de la tecnología, Fondo de Cultura Económica, México,1990.). He also argues that among all these aspects, there are tensions and interrelationships that produce reciprocal changes and adjustments.

He suggests that the technological phenomenon be studied and managed as a whole, as a social practice, always highlighting the underlying cultural values. Technical solutions must always be considered in relation to organizational and cultural aspects. In other words, technical solutions are only one aspect of the problem; the organizational aspects and values involved in the processes of innovation and diffusion of information must also be considered.

Innovation and technology transfer. Moving beyond a strictly technical approach leads to a more precise definition of the role of experts and to accepting that, as a social process, as a social experiment that represents any technological change of a certain magnitude, it is essential to take into account public participation, the expectations, perceptions, and judgments of non-experts who will also participate in the technological process.

The environment is the surroundings that affect living beings and determine the vital scenarios of a place, group, or time. These are the physical, human, social, cultural, etc., realities or circumstances that surround people, animals, or things. It is the space in which the life of different organisms develops, fostering their interaction. It contains both living beings and nonliving elements, including those created by human hands. It supports life, as do all its components: air, water, atmosphere, rocks, plants, animals, etc.

Urbanization, intensive agriculture, industrial livestock farming, deforestation, and carbon dioxide (CO₂) emissions, among other actions, accelerate the loss of biodiversity due to global warming, desertification, and the pollution of oceans and rivers that are part of this environment.

Suffice it to recall the use of nuclear energy in the construction and detonation of the two atomic bombs that devastated the cities of Hiroshima and Nagasaki in 1945, causing a horrific trail of death and destruction whose effects still persist to this day, or the use of medical research by the Nazi regime on prisoners in the so-called concentration camps throughout World War II, to cite just two examples among many others.

On the other hand, the excessive and irrational exploitation of natural resources, primarily by large corporations and transnational corporations from the most developed capitalist countries, making effective use of technological advances and based on the philosophy of consumerism and the maximization of profit at all costs, regardless of any harm or damage to the environment, has caused a profound imbalance and deterioration of the multiple ecosystems and the global ecosystem of planet Earth, seriously threatening the very survival of the human species and the other species that inhabit it.

This requires the incorporation of cleaner and more efficient methods and technologies to improve the processes that cause harm.

Prospects for the Use of Renewable Energy and its Environmental Impact

Modern science and technology have opened up many new avenues. Solar energy, for example, is rapidly becoming one of the world's most important energy sources, and its use is expected to increase in the coming years. As a renewable energy source, the sun offers numerous advantages, from reducing carbon emissions to cost savings and reducing dependence on fossil fuels.

The use of solar energy has led to significant progress in this field in Cuba. Faced with rising oil prices and a likely critical shortage, the use of solar energy appears to have been emphasized, representing an intelligent response to energy problems. The Caribbean nation can greatly benefit from the high solar radiation it receives practically year-round, converting it into clean energy that will allow the national economy to break free from its dependence on hydrocarbons.

Cuba currently has 24,081 isolated solar panels installed in schools, polyclinics, homes in remote locations, and the family doctor's office, among other facilities. However, it continues its commitment to harnessing the solar radiation potential within the country, which is approximately five kilowatt hours (kWh) per square meter per day (CITMA-Cuba, 2021CITMA-Cuba: Cuba y su apuesta por la energía renovable, Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente (CITMA), 2021, www.citma.gob.cu/cuba-y-su-apuesta-por-la-energia-renovable/). The use of this energy must be intensified, in line with what is happening in the rest of the world. In Europe, for example, notable progress is being made in harnessing solar energy, among other facilities.

A recently discovered alphabet could give a new and perhaps unlimited impetus to civilization. This new alphabet has been unraveled from DNA: a complex organic compound found in all living cells and many viruses. Contemporary genetics works with genes to produce desirable results in medicine, agriculture, and countless other human activities. This could help humans reduce the negative effects of a change in rainfall patterns that produce more or less precipitation by creating plant varieties less susceptible to excess or deficiency of water.

But time doesn't seem to be available. There is literally a race against time. International cooperation, so severely undermined in recent years, does not foster hope for dynamic collaboration among all nations within a project aimed at combining knowledge, talent, equipment, experience, financial and human resources, geographic space, etc.

An example of the use of genetic science in human well-being is very close to home for Cubans. Since the early 1980s, Cuba has had a National Medical Genetics Program, the results of which have contributed to reducing the population incidence of genetically caused disabilities and increasing life expectancy. In 1964, the infant mortality rate due to congenital malformations was 4.5 per 1,000 live births; in 1980, it was 4.2 per 1,000; and at the end of 2014, it was 0.9 per 1,000 live births. In the last 35 years the value of this rate has been reduced by 78.6% with a sustained impact on the decrease in the country's infant mortality rate (Marcheco et al., 2017MARCHECO T, B.; LANTIGUA, A.; ROJAS, I.; BENÍTEZ, Y.: “Genética Médica en Cuba: sus resultados e impacto en el cuidado de la Salud Materno Infantil en 35 años (1980-2014)”, Anales de la Academia de Ciencias de Cuba [Internet], 2017.).

Green or clean technologies encompass techniques, processes, materials, and methods applicable to everyday life and various industries to positively change the quality of life while preserving and restoring the environment. Their main objectives can be summarized as sustainability, viability, innovation, and waste reduction: a complete cycle considering their application throughout the entire life cycle of a product or service. In this way, economic sectors can continue to perceive their economic benefits, consumers' budgets are not affected by increased costs, and a positive environmental impact is ensured. Among the main applications of green technologies are energy and fuel generation, waste and sewage treatment, and the incorporation of green areas in urban spaces.

In Cuba, specifically at the "Marta Abreu" University in Las Villas, an important initiative on the subject was launched in 2020. It proposes a set of concrete actions to be implemented in the curricula of various undergraduate programs and also in postgraduate training programs, where environmental education linked to the State's plan to combat climate change (Tarea Vida) and the use of renewable energy sources are encouraged. As a result of the integration between the Central University and other organizations, the Ministry of Energy and Mines (Minem) has built the first photovoltaic park on the premises of an educational institution.

Higher Education, located within the Faculty of Electrical Engineering, which, although directly contributing to the national electricity system, serves as a teaching unit for the training of future engineers in that field (Sánchez & Guerra, 2022SÁNCHEZ, A.A.; GUERRA, I.M.: “Las Energías Verdes. Análisis Desde la Revolución Verde en Cuba”, Eur. J. Soc. Law Revue Eur. Droit Soc, 57: 202-216, 2022.).

Light energy can be directly converted into electricity using a device called a photovoltaic cell, solar cell, or PV cell. These have no moving parts and operate silently without polluting the environment. They are made of semiconductor materials such as silicon, the most common element in the Earth's crust. The silicon in PV cells is chemically treated to create positive and negative layers. An electric field similar to that of a battery is created between the two layers. When light shines on a photovoltaic cell, electricity is produced.

They come in a variety of sizes, but even the largest ones typically generate less than 3 watts. This isn't enough to power most household appliances. Consequently, to provide more energy, several cells are connected in hermetic packages called "photovoltaic modules" or "photovoltaic solar panels."

Until now, water heaters for showers and sinks are powered by gas or electricity. Thanks to green technologies, these can operate using energy collected by solar panels, mainly strategically placed on terraces and roofs. In all types of solar heaters, the heating system is powered by heat energy obtained from the sun, which is collected by the heater's structure and transferred to the water through recirculation, heat projection, and other methods. Currently, there are solar heaters with large capacities of more than 300 liters, with temperatures of over 190°C.

Their lower installation costs and low maintenance make the use of both photovoltaic and thermal systems common (IDEA, 2006IDEA: Energía solar térmica, 2006, https://www.idae.es). And it is that Cuba, Caribbean nation can greatly benefit from the high incidence of sunlight it receives practically all year round, converting it into clean energy that allows the national economy to free itself from its dependence on hydrocarbons. Furthermore, being a tropical country and due to its location receiving even radiation throughout the national territory, it is attractive to consider taking advantage of this renewable energy potential (Martinez, 2021MARTÍNEZ M.: Propuesta de calentadores solares para generar agua caliente sanitaria en el hotel Starfish Cuatro Palmas, Universidad de Matanzas “Camilo Cienfuegos”, 2021.).

Water filters can be used to convert the water we discard for consumption into potable water, allowing for the optimization of this vital resource for all living beings. They can be installed directly on faucets or in water supply pipes, ensuring that their use is easy, safe for health, and results in savings for consumers. Many external agents affect the properties of water, as well as its final odor and taste. For this reason, there is a growing trend toward using effective filtration systems in the home to ensure higher quality over the long term (Muela, 2023MUELA, D.: Filtros de agua en casa: quita olores y químicos mejorando su pureza, El País, 14 de noviembre, 2023.).

Bathroom fixtures require the most water, with 35 liters of every 100 used per home; showers use 30 of every 100; washing machines, 20 of every 100; and sinks, basins, and dishwashers (Mendiola, 2012MENDIOLA, N.: Con acciones sencillas, posible reducir consumo de agua en hogares de la Ciudad de México Facultad de Arquitectura de la UNAM, Boletín UNAM-DGCS-477, 3 de agosto, 2012.; Gonzalez, 2019GONZÁLEZ, O.: Diseño Hidráulico de Plantas Potabilizadoras, Centro de Investigaciones Hidráulicas, Facultad de Ingeniería Civil, CUJAE, La Habana, Cuba, 2019.). It is now common to see designs that allow water to be delivered at a higher pressure and in smaller quantities, depending on the type of drainage. These allow for effective toilet flushing with improved water use. These water-saving devices are even designed for areas without drainage, where, by separating liquid waste from solid waste, both with simple treatment, they can then be used as fertilizer.

The treatment of urban solid waste is an urgent and evident issue in the face of the unavoidable problem of climate change. A significant portion of this waste, most of which is classified as polluting, consists of products discarded in homes that can be easily recycled because they are recoverable raw materials, such as paper, cardboard, glass, plastics, Tetra-Pak, etc. Separating waste by citizens themselves as a daily household activity will undoubtedly massively increase the possibilities of achieving urban-level selection of recoverable products for repurposing through industry. Thus, separating solid waste from homes offers industry better conditions for raw materials than separating them after mixing them in landfills (Jimenez, 2012JIMÉNEZ, I. Diseño de botes separadores de residuos sólidos para viviendas de interés social de la zona conurbada Veracruz-Boca del Río-Medellín, México, Universidad veracruzana, México, 2012.).

In some countries, the separation of organic and non-organic waste is already mandatory to facilitate the recycling process. The country should make enormous efforts to engage in this type of initiative, which doesn't seem to require huge investments to implement, compared to the benefits it can bring.

The use of green roofs seeks to reforest the space used for the construction of buildings and urban properties, taking advantage of the area of their roofs, terraces, and/or rooftops for this purpose. The way to do this is by covering the surface, floor, or ground with grass, so we can take advantage of the oxygen, aesthetics, and quality of life that natural soil provides. This technology increases the value of a property, even more so if it is used additionally as a garden, with the planting of food products such as vegetables, greens, or herbs. However, despite this technology's benefits, it is only used in certain developed countries such as Switzerland, Germany, France, and Spain, and in some developing countries such as Colombia, Argentina, and Mexico, mainly due to the high cost of installation and maintenance (Lopez et al., 2020LÓPEZ, B.G.; CAMACHO, A.D.; MARTÍNEZ, M.C.; MARCELINO, M.: “Techos verdes: una estrategia sustentable”, Revista Tecnología en Marcha, 33(3): 68-79, 2020, ISSN: 0379-3982.).

In Cuba, the Green Roofs project aims to produce vegetables, spices, and fruit trees on the rooftops of the Cuban capital and other cities. Sponsored by the Antonio Núñez Jiménez Foundation for Nature and Man and the Havana Bay State Working Group, the initiative is closely linked to urban agriculture (IPS-Cuba, 2023IPS CUBA: “Azoteas Verdes”, Boletín, miércoles 15 de noviembre, 2023. Www.ipscuba.net/directorio-sc/azoteas-verdes/).

Worldwide, regardless of whether the energy source is solar or electric, buildings can integrate into the ecological and sustainable trend with the use of LED lights. These are already recognized for their brightness, capacity, and power, with lower energy consumption. They can reduce energy consumption by more than 80%, which represents benefits for the environment and for consumers, who will see savings on their bills.

In Cuba, the import and purchase of raw materials to produce this technology within the country has been secured. Imports are based on the characteristics of the Cuban electrical system and the tropical climate conditions, and based on these, raw materials with specific specifications are requested from the market to ensure the durability of the product. In addition, there is a lighting laboratory that guarantees most of the parameters established in the Cuban standard for the import and use of LED lighting in Cuba (Granma, 2023GRANMA: ¿Qué pasa con las luminarias LED?, Órgano Oficial del Comité Central del Partido Comunista de Cuba, 12 de noviembre, 2023, ISSN: 0864-0424, e-ISSN: 1563-8278.).

There are systems around the world that allow rainwater that falls on a roof to be collected, channeled, and stored for irrigation of green areas, cleaning, and sanitation. With a purification treatment, it can sometimes be used for human consumption. Rainwater is a resource that has not yet been fully utilized. This allows for cost savings on water bills, sustainable use of the natural resource, and a contribution to the environment.

Since the mid-20th century, innovative materials such as ferrocement, geomembranes, and polyethylene, among others, have been incorporated into this ancient technology. Furthermore, given social development, the use of this resource has diversified, destining it not only for domestic and agricultural consumption, but also for fish farming, car washing, firefighting, and more.

The largest of the Antilles has also focused on the use of these systems, providing several examples and promoting their use within the legal framework. However, the same water governing body recognizes that this is insufficient and necessary, given the downward trend in precipitation. Furthermore, there are elements presented that provide a broad overview of the status of these systems at the global and national levels, providing a highly useful document for consultation and implementation of these systems (Torres, 2019TORRES, R.: “La captación del agua de lluvia como solución en el pasado y el presente” Ingeniería Hidráulica y Ambiental, 40(2), 2019, ISSN: 1815-591X.).

Osmosis is a physical-chemical phenomenon that occurs when two aqueous solutions of different concentrations come into contact through a semipermeable membrane. This membrane only allows the passage of water. Thus, water tends to pass through the membrane from lower to higher concentrations, equalizing the two. The pressure that causes this phenomenon to occur is osmotic pressure. In reverse osmosis equipment, the water transfer rate depends primarily on the concentration, the characteristics of the membrane, and the applied pressure (Marcheco et al., 2017MARCHECO T, B.; LANTIGUA, A.; ROJAS, I.; BENÍTEZ, Y.: “Genética Médica en Cuba: sus resultados e impacto en el cuidado de la Salud Materno Infantil en 35 años (1980-2014)”, Anales de la Academia de Ciencias de Cuba [Internet], 2017.).

The reverse osmosis method retains species as small as ionic or molecular sizes. Its most significant advantages include continuous operation, the small footprint, and its modular design. The quality of the feedwater determines scaling, fouling, and membrane degradation.

Scaling occurs when species form that exceed the saturation concentration. Some scaling also decreases the effectiveness of antiscalants and increases the rate of formation of additional deposits. Clogging can also occur due to the growth of microorganisms. Fortunately, membranes are resistant to bacterial attack. To prevent this type of clogging, chlorine is periodically added to some newer types of membranes.

Nanofiltration is another membrane filtration process operated under pressure in which low molecular weight solutes are retained, but the remaining solids pass, either completely or partially, through a filtration membrane. This provides a range of selectivity between ultrafiltration and reverse osmosis membranes, allowing simultaneous concentration and desalting of organic solutes. Its selectivity between molecules of similar size is the key to the success of the membrane separation process.

Nanofiltration systems according to Marcheco et al. (2017)MARCHECO T, B.; LANTIGUA, A.; ROJAS, I.; BENÍTEZ, Y.: “Genética Médica en Cuba: sus resultados e impacto en el cuidado de la Salud Materno Infantil en 35 años (1980-2014)”, Anales de la Academia de Ciencias de Cuba [Internet], 2017. are used for water softening, the targeted separation of heavy metals by jet processing for water reuse, and the reduction of salt content in light brackish water.

Ultrafiltration is another modern method used as pretreatment for reverse osmosis, seawater desalination, and low-cost drinking water production. It has advantages in pretreatment: good protection of reverse osmosis membranes; it requires no chemicals; chemical shock treatment for disinfection is economical; its design is compact, its operation is continuous, and it is easily automated (Marcheco et al., 2017MARCHECO T, B.; LANTIGUA, A.; ROJAS, I.; BENÍTEZ, Y.: “Genética Médica en Cuba: sus resultados e impacto en el cuidado de la Salud Materno Infantil en 35 años (1980-2014)”, Anales de la Academia de Ciencias de Cuba [Internet], 2017.).

Microfiltration membranes, on the other hand, have a membrane pore size that retains all bacteria and some viral contamination, even though viruses are smaller than the pores of the microfiltration membrane. This is because viruses can attach to bacteria. Microfiltration can be applied to water purification and as a water pretreatment for nanofiltration and reverse osmosis (Gonzalez, 2019GONZÁLEZ, O.: Diseño Hidráulico de Plantas Potabilizadoras, Centro de Investigaciones Hidráulicas, Facultad de Ingeniería Civil, CUJAE, La Habana, Cuba, 2019.).

Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente

La ciencia es un conjunto de conocimientos que modifica la visión del mundo real. Es el proceso investigativo que permite la obtención de nuevos conocimientos, que a su vez ofrecen mayores posibilidades de manejo de los fenómenos. Sus impactos prácticos y productivos la caracterizan como fuerza productiva que propicia la transformación, pudiendo ser fuente de riqueza. Ella puede dar lugar o no a la tecnología: forma de la técnica que se basa en la existencia de la mencionada ciencia, desarrollando dicha técnica que, en términos generales, se puede definir como la aplicación de la ciencia antes mencionada.

Kröber (1986)KRÖBER, G.: “Acerca de las relaciones entre la historia y la teoría del desarrollo de las ciencias”, Revista Cubana de Ciencias Sociales, 4(10): 37-44, 1986. definió la ciencia como un sistema de conceptos, proposiciones, teorías, hipótesis, etc., que, a la vez, son una forma específica de la actividad social dirigida a la producción, distribución y aplicación de los conocimientos acerca de las leyes objetivas de la naturaleza y la sociedad. Aún más, ve que la misma se nos presenta como una institución social, como un sistema de organizaciones científicas, cuya estructura y desarrollo se encuentran estrechamente vinculados con la economía, la política, los fenómenos culturales, con las necesidades y las posibilidades de una sociedad dada

Por su parte, Pacey considera que existen dos definiciones de tecnología, una restringida y otra general. En la primera se le aprecia sólo en su aspecto técnico: conocimiento, destrezas, herramientas, máquinas. La segunda incluye también los aspectos organizativos: actividad económica e industrial, actividad profesional, usuarios y consumidores, y los aspectos culturales: objetivos, valores, códigos éticos y de comportamiento (Pacey, 1990PACEY, A.: La cultura de la tecnología, Fondo de Cultura Económica, México,1990.). Dice también, que entre todos esos aspectos existen tensiones e interrelaciones que producen cambios y ajustes recíprocos.

Sugiere, que el fenómeno tecnológico sea estudiado y gestionado en su conjunto, como una práctica social, haciendo evidentes siempre los valores culturales que le subyacen. Las soluciones técnicas deben ser consideradas siempre en relación con los aspectos organizativos y culturales. En otros términos, las soluciones técnicas son sólo un aspecto del problema; hay que observar también los aspectos organizativos y los valores implicados en los procesos de innovación, difusión de la innovación y transferencia de tecnología. La superación del enfoque estrictamente técnico conduce de paso a definir con mayor precisión el papel de los expertos y a aceptar que en tanto proceso social, como experimento social que representa todo cambio tecnológico de cierta envergadura, es imprescindible tomar en cuenta la participación pública, las expectativas, percepciones y juicios de los no expertos quienes también participarán del proceso tecnológico.

El Medio Ambiente es el entorno que afecta a los seres vivos y que condiciona los escenarios vitales de un lugar, un grupo o una época. Son las realidades o circunstancias físicas, humanas, sociales, culturales, etc., que rodean a las personas, animales o cosas. Es el espacio en que se desarrolla la vida de los distintos organismos, favoreciendo su interacción. En él se encuentran tanto seres vivos como elementos sin vida entre los que se cuentan los creados por la mano del hombre. Es el soporte de la vida, así como todos sus componentes: aire, agua, atmósfera, rocas, vegetales, animales, etc.

La urbanización, la agricultura intensiva, la ganadería industrial, la tala de bosques y las emisiones de dióxido de carbono (CO₂), entre otras acciones, aceleran la pérdida de la biodiversidad por el calentamiento global, la desertificación o la contaminación de océanos y ríos que forman parte de dicho Medio Ambiente.

Basta recordar el uso de la energía nuclear en la construcción y detonación de las dos bombas atómicas que arrasaron en 1945 las ciudades de Hiroshima y Nagasaki, provocando una espantosa secuela de muerte y destrucción cuyos efectos aún llegan hasta nuestros días, o la utilización de las investigaciones médicas, por parte del régimen nazi sobre los prisioneros de los llamados campos de concentración a lo largo de la segunda guerra mundial, por sólo citar dos ejemplos entre otros muchos.

Por otro lado, la explotación desmedida e irracional de los recursos naturales por parte, fundamentalmente, de las grandes empresas y transnacionales de los países capitalistas más desarrollados, haciendo un uso eficaz de los avances tecnológicos, y en cuya base se encuentra la filosofía del consumismo y la maximización de la ganancia a toda costa sin importar daños y perjuicios de ninguna índole al medioambiente, ha provocado un profundo desequilibrio y deterioro de los múltiples ecosistemas y del ecosistema global del planeta Tierra, que amenaza seriamente, a la propia supervivencia de la especie humana y de las demás especies que la habitan.

Para esto, se precisa de la incorporación de métodos y tecnologías más limpias y eficientes para mejorar los procesos que provocan perjuicios.

Perspectivas del uso de las energías renovables y su impacto ambiental

La ciencia y la tecnología modernas han abierto muchos caminos nuevos. La energía solar, por ejemplo, se está convirtiendo rápidamente en una de las fuentes de energía más importantes del mundo, y se espera que su uso aumente en los próximos años. Como fuente de energía renovable, el sol ofrece numerosas ventajas, desde la reducción de las emisiones de carbono hasta el ahorro de costes y la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles.

El aprovechamiento de la energía solar ha dado origen en Cuba, a un progreso apreciable en este campo. Frente al encarecimiento del petróleo y su probable crítica escasez, parece haberse enfatizado en el uso de la energía solar, lo que representa una respuesta inteligente a los problemas energéticos. Y es que, la nación caribeña puede beneficiarse mucho de la alta incidencia solar que recibe durante prácticamente todo el año, convirtiéndola en energía limpia que permita a la economía nacional liberarse de la dependencia a los hidrocarburos.

Cuba tiene actualmente instalados 24 081 paneles solares aislados en escuelas, policlínicos, viviendas en lugares apartados y casas del médico de la familia, entre otros, pero continúa su apuesta para aprovechar el potencial de radiación solar en el territorio nacional, que es de aproximadamente kWh por metro cuadrado por día (CITMA-Cuba, 2021CITMA-Cuba: Cuba y su apuesta por la energía renovable, Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente (CITMA), 2021, www.citma.gob.cu/cuba-y-su-apuesta-por-la-energia-renovable/). El uso de esta energía deberá intensificarse, en concordancia con lo que sucede en el resto del mundo. En Europa, por ejemplo, se están haciendo notables progresos en el aprovechamiento de la energía solar, entre otras.

Un alfabeto recientemente descubierto podría dar un nuevo y tal vez ilimitado impulso a la civilización. Ese nuevo alfabeto se ha desentrañado del ADN: un complejo orgánico compuesto encontrado en todas las células vivas y muchos virus. La genética contemporánea labora con los genes para producir resultados deseables en la medicina, la agricultura e infinidad de otras actividades humanas. Esto podría ayudar al hombre a reducir el efecto negativo de un cambio en el régimen de lluvias que produjera más o menos precipitaciones, mediante la creación de variedades de plantas menos susceptibles a los excesos o defectos de las aguas.

Pero el tiempo disponible no parece serlo. Literalmente, existe una carrera contra él. La cooperación internacional, tan vulnerada en los últimos años, no alienta esperanzas de una dinámica colaboración entre todas las naciones dentro de un proyecto destinado a sumar conocimientos, talentos, equipos, experiencias, recursos financieros y humanos, espacios geográficos, etc.

Un ejemplo del uso de la ciencia de la genética en el bienestar humano toca muy de cerca a los cubanos. Desde inicios de la década de 1980, Cuba posee un Programa Nacional de Genética Médica cuyos resultados contribuyen a la disminución de la frecuencia poblacional de discapacidades de causas genéticas y al incremento de la esperanza de vida de la población. En 1964 la tasa de mortalidad infantil por malformaciones congénitas fue de 4.5 por 1000 nacidos vivos, en 1980 de 4.2 por 1000 y al cierre de 2014 fue 0.9 por 1000 nacidos vivos. En los últimos 35 años el valor de esta tasa se ha reducido en un 78.6% con un impacto sostenido sobre el decrecimiento de la tasa de mortalidad infantil del país (Marcheco et al., 2017MARCHECO T, B.; LANTIGUA, A.; ROJAS, I.; BENÍTEZ, Y.: “Genética Médica en Cuba: sus resultados e impacto en el cuidado de la Salud Materno Infantil en 35 años (1980-2014)”, Anales de la Academia de Ciencias de Cuba [Internet], 2017.).

Las tecnologías verdes o limpias engloban técnicas, procesos, materiales y métodos aplicables a la vida cotidiana y diferentes industrias para cambiar positivamente la calidad de vida, mientras se preserva y recupera el medio ambiente. Sus principales objetivos se pueden resumir en sostenibilidad, viabilidad, innovación, reducción de desperdicios: un ciclo completo contemplando su aplicación en todo el proceso de la vida útil del producto o servicio. De esta manera los sectores económicos pueden seguir percibiendo su beneficio económico, los consumidores no ven afectado su presupuesto por incremento en costos y se asegura que el impacto para el medio ambiente será positivo. Dentro de las principales aplicaciones que tienen las tecnologías verdes están la generación de energía y combustibles, el tratamiento de residuos y aguas negras, y la incorporación de áreas verdes en espacios urbanos.

En Cuba, específicamente en la Universidad «Marta Abreu» de Las Villas, en el año 2020, se crea una importante iniciativa respecto al tema. Allí se proponen un grupo de acciones concretas a realizar desde los planes de estudios de las diferentes carreras en pregrado y también en los programas de formación posgraduada, donde se incentiva la educación medioambiental vinculada al plan de Estado para el enfrentamiento al cambio climático (Tarea Vida) y el aprovechamiento de las fuentes renovables de energía. Fruto de la integración entre la Universidad Central y otros organismos, es la construcción, por parte del Ministerio de Energía y Minas (Minem), del primer parque fotovoltaico en predios de una entidad de la Educación Superior, el que está enclavado en las áreas de la facultad de Ingeniería Eléctrica, el cual, aunque tributa directamente al sistema electroenergético nacional, sirve como unidad docente para la formación de los futuros ingenieros en esa rama (Sánchez & Guerra, 2022SÁNCHEZ, A.A.; GUERRA, I.M.: “Las Energías Verdes. Análisis Desde la Revolución Verde en Cuba”, Eur. J. Soc. Law Revue Eur. Droit Soc, 57: 202-216, 2022.).

La energía de la luz puede convertirse directamente en electricidad mediante un equipo que se llama célula fotovoltaica, célula solar o célula PV. Estas, no tienen partes movibles y trabajan silenciosamente sin contaminar el ambiente. Están hechas de materiales semiconductores como el silicón, el elemento más común en la corteza terrestre. El silicón en las células PV es tratado químicamente para hacer capas positivas y negativas. Entre las dos capas se crea un campo eléctrico similar al de una batería. Cuando la luz alumbra una célula fotovoltaica, se produce electricidad.

Se producen en diferentes tamaños, pero aún las más grandes generan usualmente menos de 3 Watt. Esto no es suficiente para dar la energía que requieren la mayoría de los aparatos domésticos. Consecuentemente, para disponer de más energía se conectan varias células en paquetes herméticos llamados “módulos fotovoltaicos o paneles solares fotovoltaicos.

Hasta el momento, los calentadores de agua para duchas y lavamanos se abastecen de gas o energía eléctrica para su funcionamiento. Gracias a las tecnologías verdes estos podrán funcionar mediante la energía recolectada por paneles solares, principalmente ubicados en terrazas y techos de manera estratégica. En todos los tipos de calentadores solares el sistema de calentamiento se da por la energía calórica obtenida del sol, la cual es recolectada por la estructura del calentador y transferida al agua mediante recirculación, proyección del calor y otros métodos. Actualmente, existen calentadores solares con grandes capacidades de más de 300 litros, con temperaturas de más de 190° C.

Sus menores costos de instalación y bajo mantenimiento hacen frecuente el uso de sistemas tanto fotovoltaico como térmico (IDEA, 2006IDEA: Energía solar térmica, 2006, https://www.idae.es). Y es que, Cuba, nación caribeña puede beneficiarse mucho de la alta incidencia solar que recibe durante prácticamente todo el año, convirtiéndola en energía limpia que permita a la economía nacional liberarse de la dependencia de los hidrocarburos. Además, siendo un país tropical y por su ubicación recibir una radiación pareja en todo el territorio nacional, es atractivo pensar en el aprovechamiento de este potencial energético renovable (Martínez, 2021MARTÍNEZ M.: Propuesta de calentadores solares para generar agua caliente sanitaria en el hotel Starfish Cuatro Palmas, Universidad de Matanzas “Camilo Cienfuegos”, 2021.).

Con los filtros de agua se logra convertir en potable aquella agua que descartamos para el consumo, lo que permite una optimización de este recurso vital para todos los seres vivos. Pueden ser instalados directamente en los grifos o en las tuberías de redes hídricas, asegurando que su aprovechamiento sea fácil, seguro para la salud y permita el ahorro para los consumidores. Son muchos los agentes externos que afectan a las propiedades del agua, así como en su olor y sabor final. Por eso mismo, existe una tendencia al alza de recurrir a sistemas de filtrado eficaces en el ámbito doméstico con los que garantizar una calidad mayor a largo plazo (Muela, 2023MUELA, D.: Filtros de agua en casa: quita olores y químicos mejorando su pureza, El País, 14 de noviembre, 2023.).

El mueble sanitario en el baño es el que más agua requiere, con 35 litros de cada 100 empleados por vivienda; en regaderas, se usan 30 de cada 100; lavadoras, 20 de cada 100; fregaderos, lavabos y lavavajillas, (Mendiola, 2012MENDIOLA, N.: Con acciones sencillas, posible reducir consumo de agua en hogares de la Ciudad de México Facultad de Arquitectura de la UNAM, Boletín UNAM-DGCS-477, 3 de agosto, 2012.; González, 2019GONZÁLEZ, O.: Diseño Hidráulico de Plantas Potabilizadoras, Centro de Investigaciones Hidráulicas, Facultad de Ingeniería Civil, CUJAE, La Habana, Cuba, 2019.). Ya es común ver diseños que permiten bajar el agua a una presión mayor y en menor cantidad, de acuerdo con el tipo de evacuaciones. Estos permiten una descarga efectiva de los inodoros con un mejor uso del agua. Estos dispositivos economizadores de agua, incluso están diseñados para zonas sin drenaje, en las que, al separar los desechos líquidos de los sólidos, ambos con un tratamiento simple, pueden después ser aprovechados como material fertilizante.

Dicho tratamiento de los residuos sólidos urbanos es un tema urgente y evidente ante la problemática insoslayable del cambio climático. Una parte importante de estos residuos, catalogados la mayoría como contaminantes, está constituida por productos que son desechados en las viviendas y que pueden ser reciclados con facilidad ya que son materias primas recuperables como el papel, cartón, vidrio, plásticos, tetra-pak, etc. La separación de los deshechos por los propios ciudadanos como actividad cotidiana de los quehaceres del hogar, sin duda, incrementará masivamente las posibilidades de lograr a nivel urbano la selección de los productos recuperables, para otorgarles a través de la industria un nuevo uso. De esta manera, la separación de los desechos sólidos desde el hogar, ofrece a la industria mejores condiciones de las materias primas que las que ofrece el separarlas después de mezcladas en los tiraderos de basura (Jiménez, 2012JIMÉNEZ, I. Diseño de botes separadores de residuos sólidos para viviendas de interés social de la zona conurbada Veracruz-Boca del Río-Medellín, México, Universidad veracruzana, México, 2012.).

En algunos países ya es obligatoria la separación de desechos orgánicos y no orgánicos, para favorecer el proceso de reciclaje. El país, debería hacer ingentes esfuerzos por insertarse en este tipo de iniciativa, que no parece necesitar de gigantescas inversiones para llevarla a cabo, en comparación con los beneficios que puede reportar.

Con el uso de azoteas verdes se busca reforestar el espacio utilizado para la construcción de edificios e inmuebles urbanos, aprovechando el área de sus techos, terrazas y/o azoteas para tal fin. La manera de hacerlo es tapizando la superficie, piso o suelo con césped, de manera que podamos aprovechar el oxígeno, estética y calidad de vida que nos aporta un suelo natural. Esta tecnología aumenta el valor a un inmueble, más aún, si se le da un uso adicional como huerta, con la siembra de productos alimenticios como hortalizas, verduras o hierbas. Sin embargo, a pesar de que esta tecnología aporta tales beneficios, es utilizada únicamente en ciertos países desarrollados como Suiza, Alemania, Francia y España y en algunos subdesarrollados como Colombia, Argentina y México, principalmente por el costo elevado de instalación y mantenimiento (López et al., 2020LÓPEZ, B.G.; CAMACHO, A.D.; MARTÍNEZ, M.C.; MARCELINO, M.: “Techos verdes: una estrategia sustentable”, Revista Tecnología en Marcha, 33(3): 68-79, 2020, ISSN: 0379-3982.).

En Cuba, el proyecto Azoteas Verdes está dirigido a la producción de hortalizas, condimentos y frutales en las azoteas de la capital cubana y otras ciudades del país. Auspiciada por la Fundación Antonio Núñez Jiménez de la Naturaleza y el Hombre y el Grupo de Trabajo Estatal Bahía de La Habana, la iniciativa se vincula de manera muy estrecha a la agricultura urbana (IPS-Cuba, 2023IPS CUBA: “Azoteas Verdes”, Boletín, miércoles 15 de noviembre, 2023. Www.ipscuba.net/directorio-sc/azoteas-verdes/).

A nivel mundial, sin importar si la fuente de energía es solar o eléctrica, los inmuebles pueden integrarse a la tendencia ecológica y sostenible con el uso de luces LED. Estas son ya reconocidas por su brillo, capacidad y potencia, con un menor consumo de energía. Pueden reducir el consumo de dicha energía en más del 80%, lo que representa beneficios para el medio ambiente y el bolsillo de los consumidores, quienes verán un ahorro en sus facturas.

En Cuba, se han asegurado la importación y compra de materias primas para producir esta tecnología en el territorio nacional. Para realizar las importaciones, se tienen en cuenta las características del sistema eléctrico cubano y las condiciones del clima tropical y, sobre la base de eso, se solicitan en el mercado las materias primas con determinadas especificidades, para asegurar la durabilidad del artículo. Además, se cuenta con un laboratorio de luminotecnia que permite garantizar la mayoría de los parámetros establecidos en la norma cubana para la importación y el uso en Cuba de la iluminación LED (Granma, 2023GRANMA: ¿Qué pasa con las luminarias LED?, Órgano Oficial del Comité Central del Partido Comunista de Cuba, 12 de noviembre, 2023, ISSN: 0864-0424, e-ISSN: 1563-8278.).

En el mundo existen sistemas que permiten recolectar, canalizar y almacenar el agua de lluvia que cae en un techado para aprovecharla así en el riego de áreas verdes, las labores de limpieza y aseo, e incluso con un tratamiento de purificación a veces también es posible usarla para consumo humano. El agua de lluvia es un recurso que aún no ha sido aprovechado en su totalidad. De este modo, se consigue un ahorro económico en las facturas de agua, un uso sostenible del recurso natural y un aporte al medio ambiente.

Desde mediados del siglo XX, a esta ancestral tecnología, se han ido incorporando materiales novedosos como ferrocemento, geomembranas y polietileno, entre otros. Por otra parte, dado el desarrollo social se ha diversificado el uso de este recurso destinándolo no solo al consumo doméstico y agrícola, sino también para la cría de peces, lavado de autos, lucha contra incendios, etc.

La mayor de las Antillas también se ha volcado en la utilización de estos sistemas contando con varios ejemplos y promoviendo su uso en el marco legal. No obstante, el mismo órgano rector del agua reconoce que es insuficiente y necesario, teniendo en cuenta la tendencia decreciente del comportamiento de las precipitaciones. Se cuenta, además, con elementos expuestos que brindan un amplio panorama de la situación de estos sistemas a nivel mundial y nacional, de forma tal que se dispone de un documento de gran utilidad para la consulta e implementación de estos sistemas (Torres, 2019TORRES, R.: “La captación del agua de lluvia como solución en el pasado y el presente” Ingeniería Hidráulica y Ambiental, 40(2), 2019, ISSN: 1815-591X.).

La osmosis es un fenómeno físico-químico que tiene lugar cuando dos soluciones acuosas de diferente concentración entran en contacto a través de una membrana semipermeable. Esta membrana permite sólo el paso del agua. Así, el agua tiende a atravesar la membrana en el sentido de menor a mayor concentración, para igualar ambas. La presión que hace que este fenómeno tenga lugar es la presión osmótica. En los equipos de ósmosis inversa la tasa de transferencia de agua depende básicamente de la concentración, las características de la membrana y la presión aplicada (Marcheco et al., 2017MARCHECO T, B.; LANTIGUA, A.; ROJAS, I.; BENÍTEZ, Y.: “Genética Médica en Cuba: sus resultados e impacto en el cuidado de la Salud Materno Infantil en 35 años (1980-2014)”, Anales de la Academia de Ciencias de Cuba [Internet], 2017.).

El método de la ósmosis inversa retiene especies tan pequeñas que están en el intervalo de tamaños iónicos o moleculares. Dentro de sus ventajas más relevantes destacan su posible operación continúa y el poco espacio necesario para sus instalaciones y su diseño modular. La calidad de agua de alimentación determina la incrustación, el ensuciamiento, y la degradación de las membranas.

Las incrustaciones ocurren cuando se forman especies que exceden la concentración de saturación. Algunas incrustaciones disminuyen, además, la eficiencia de los antiincrustantes e incrementan la velocidad de formación de depósitos adicionales. También puede haber obstrucciones por el crecimiento de microorganismos. Afortunadamente, las membranas son resistentes al ataque bacteriano. Para evitar este tipo de taponamiento se añade periódicamente cloro para algunos tipos más modernos de membranas.

La nanofiltración es otro proceso de filtración por membranas operadas bajo presión en la que solutos de bajo peso molecular son retenidos, pero las sales pasan, total o parcialmente, a través de una membrana de filtrado. Esto provee un rango de selectividad entre las membranas de ultrafiltración y osmosis inversa, permitiendo simultáneamente concentración y desalado de solutos orgánicos. Su selectividad entre moléculas de tamaños similares es la clave del éxito del proceso de separación con membrana.

Los sistemas de nanofiltración según Marcheco et al. (2017)MARCHECO T, B.; LANTIGUA, A.; ROJAS, I.; BENÍTEZ, Y.: “Genética Médica en Cuba: sus resultados e impacto en el cuidado de la Salud Materno Infantil en 35 años (1980-2014)”, Anales de la Academia de Ciencias de Cuba [Internet], 2017. se utilizan para ablandamiento del agua, separación especifica de metales pesados por proceso de chorro para la reutilización del agua y la reducción de contenidos de sales del agua salobre ligera.

La ultrafiltración es otro de los modernos métodos utilizado como pretratamiento de la ósmosis inversa, la desalación de agua de mar y la producción de agua potable a bajo costo. Tiene ventajas en el pretratamiento: buena protección de las membranas de ósmosis inversa; no requiere productos químicos; el tratamiento de choque químico para desinfección es económico, el diseño es compacto, su operación es continua y es fácilmente automatizable (Marcheco et al., 2017MARCHECO T, B.; LANTIGUA, A.; ROJAS, I.; BENÍTEZ, Y.: “Genética Médica en Cuba: sus resultados e impacto en el cuidado de la Salud Materno Infantil en 35 años (1980-2014)”, Anales de la Academia de Ciencias de Cuba [Internet], 2017.).

Por su parte, la microfiltración tiene un tamaño de poro de membranas que retienen todas las bacterias y parte de la contaminación viral, a pesar de que los virus son más pequeños que los poros de la membrana de microfiltración. Esto sucede porque los virus se pueden acoplar a las bacterias. La microfiltración puede ser aplicada a la potabilización del agua y como pretratamiento del agua para nanofiltración y ósmosis inversa (González, 2019GONZÁLEZ, O.: Diseño Hidráulico de Plantas Potabilizadoras, Centro de Investigaciones Hidráulicas, Facultad de Ingeniería Civil, CUJAE, La Habana, Cuba, 2019.).