viernes, diciembre 16, 2011

" Philips desarrolla sistemas de bioluminiscencia a base de bacterias y metano "


Generar luz sin consumir energía eléctrica puede parecer una utopía, pero la biología tiene una respuesta a ese desafío a través de la bioluminiscencia. El truco está en aprovecharla de forma tal que se convierta en una alternativa viable y amigable con el medioambiente, y es Philips quien se encuentra explorando un concepto de bio-luz basado en bacterias alimentadas con metano. Sus aplicaciones podrían alcanzar a muchos entornos de baja luz, desde cines y discotecas hasta sistemas de señalización y salidas de emergencia.
Se dice que lo esencial es invisible a los ojos, y esto es particularmente cierto a la hora de consumir energía. Encender una luz puede ser lo más natural del mundo para nosotros, ¿pero cuánta energía estamos desperdiciando que no vemos? Desde los cargadores de los móviles hasta aquellos equipos de audio que reportan la hora incluso estando “apagados”, el desperdicio de energía puede ser muy importante, aunque ya se han activado diferentes regulaciones que buscan reducir esta pérdida. Una simple señal que ilumina la palabra “salida” o las flechas indicatorias de las salas de cine necesitan de energía eléctrica a pesar de emitir una luz muy baja, por lo tanto, si los resultados son tan humildes, y el consumo está allí de todas formas, ¿no se podría hacer algo al respecto?

De acuerdo a la gente de Philips, sería posible implementar un sistema de bio-luz, basándose en la bioluminiscencia de algunas bacterias. Su concepto tiene la apariencia de células montadas en la pared utilizando un marco de acero, interconectadas entre sí por tubos de silicio que alimentan a las bacterias con metano. El resultado es la emisión de una luz verde, pero puede ser alterado con la introducción de proteínas fluorescentes. El metano es obtenido del digestor instalado como parte del concepto “Microbial Home” de Philips, un hogar en el cual lo que normalmente es considerado como desperdicio puede ser reutilizado para el funcionamiento de otros dispositivos.
Señalización en caminos, luces de emergencia, salidas para cines, luz ambiental y hasta indicadores para sistemas de diagnóstico (como monitores de diabetes) serían algunas de las aplicaciones teóricas para este tipo de iluminación. Una bio-luz no sería adecuada para iluminar un hogar entero, pero también contribuye a que la “iluminación estética” pueda volverse mucho más verde y eficiente de lo que es ahora. Apenas se trata de un concepto, y sería algo apresurado hablar de una aplicación comercial, sin mencionar el hecho de que estas luces necesitan metano para “trabajar”. Sin embargo, si la generación de metano a partir de material de desperdicio se convierte en una opción para los hogares del futuro, ¿entonces por qué no?


Fuente : [1].

miércoles, diciembre 07, 2011

" Nuevas investigaciones en energia solar "


Casi siempre asociamos “energía solar” con "paneles fotovoltaicos". Esto se debe a que el sistema más popular para convertir la energía del Sol en energía eléctrica es justamente el que utiliza las conocidas celdas solares de silicio. Pero esta no es la única manera de hacerlo, y muchos incluso creen que es posible obtener rendimientos energéticos mucho más altos utilizando otros mecanismos, como la “hoja artificial” de Daniel Nocera o las “sales iónicas” que están investigando el equipo de Richard Masel y Paul Kenis. Si estos científicos están en lo cierto, puede que el futuro de la energía solar pase bastante lejos de los paneles solares que todos conocemos.


Dos equipos de investigadores acaban de publicar sendos informes relacionados con la generación de energía a partir del Sol. Los científicos que los integran han conseguido avances muy interesantes en el camino que conduce hacia el aprovechamiento de la energía de la luz solar para sintetizar combustibles químicos. Si bien se trata en ambos casos de estudios preliminares y que seguramente serán mejorados con el tiempo, todo parece indicar que podríamos obtener prácticamente toda la energía que necesitamos para nuestras viviendas, plantas industriales y medios de transporte del Sol, sin generar los polémicos gases de efecto invernadero. Se calcula que actualmente la humanidad consume un promedio de 15 mil millones de vatios, el 85% de los cuales proviene de la quema de combustibles fósiles como el petróleo, carbón y gas natural. Estas fuentes de energía producen algunos efectos secundarios “desagradables”, como el cambio climático, la acidificación de los océanos y -de forma indirecta- desastres como los derrames de petróleo y alguna que otra guerra. Se espera que estos problemas no hagan más que crecer en el futuro, ya que las estimaciones existentes proveen que el consumo energético de la humanidad se duplique hacia el año 2050

Las fuentes renovables de energía, como energía solar fotovoltaica y los generadores eólicos intentarán satisfacer parte de esta demanda, pero a pesar de que se han producido interesantes avances en sistemas (puros o híbridos) que producen electricidad a precios cada vez más bajos, lo cierto es que no solucionan un problema de fondo: no disponemos de una manera eficiente de almacenar electricidad. Cada vatio que genera una usina -independientemente del tipo que sea- se consume de inmediato. No tenemos una forma sencilla de almancenar la sobreproducción de una central nuclear para aprovecharla durante los picos de consumo, o de guardar los excedentes de una planta de energía solar fotovoltaica para utilizarla durante la noche. Los investigadores han tratado de utilizar la energía de la luz del sol para generar “energía química”, o lo que es lo mismo, producir gases como el hidrógeno o el metano, que resultan fácilmente almacenables y pueden consumirse cuando haga falta. Sin embargo, los sistemas disponibles hasta el momento han demostrado ser ineficientes y costosos.

Imagen: Hoja artificial. Un nuevo dispositivo absorbe la luz solar (azul) y envía la energía a los catalizadores que dividen el agua (verde) y generan gas de hidrógeno (negro).
Crédito: S. et Al. Y. Reece / Ciencia.
Y aquí es donde el trabajo de los dos equipos que mencionábamos antes entra en escena. En primer lugar, un grupo dirigido por Daniel Nocera -un químico del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge- ha creado una "hoja artificial" basada en materiales baratos y abundantes, capaz de descomponer el agua en moléculas de hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). Se trata de un proceso similar al utilizado por las plantas durante el proceso de fotosíntesis. La hoja del equipo de Nocera, que será ensayada en hogares de India dentro de poco, se sumerge en agua y al ser iluminada por el Sol genera una reacción capaz de romper los enlaces moleculares del agua, produciendo burbujas de hidrógeno y oxigeno. El primero de estos gases puede almacenarse y ser utilizado en una pila de combustible para generar electricidad.

En el segundo estudio publicado, un equipo dirigido por Richard Masel y Paul Kenis, de Dioxide Materials y University of Illinois respectivamente, explican como convertir el dióxido de carbono (CO2) en monóxido de carbono (CO), el primer paso de una serie que permitiría generar hidrocarburos combustibles. A pesar de que su posterior quema generaría CO2, se trata de la misma cantidad que se utilizó en principio para obtener el combustible, por lo que desde el punto de vista ecológico se trata de un buen negocio. Si bien ya sabíamos como realizar este proceso, los sistemas disponibles requerían de la utilización de corrientes eléctricas de alto voltaje, por lo que se necesitaba más energía para crear el combustible que la que este podía proporcionar luego. Pero Masel, Kenis y sus colegas encontraron que utilizando un tipo de solvente para CO2 llamado “líquido iónico”, se reduce el valor de la tensión necesaria en un factor de diez. Los líquidos iónicos son básicamente sales líquidas, fáciles de producir. Estos sistemas alternativos para conseguir energía del Sol no son por ahora demasiado eficientes. Se calcular que la hoja de Nocera solo tiene un rendimiento del 4,7%, y el catalizador del otro equipo es bastante lento. Pero son sistemas que recién hacen su aparición, y que muy posiblemente puedan ser mejorados en el corto plazo. Si esto ocurre, el futuro de la energía solar será bastante distinto al que imaginábamos hace solo 3 o 4 años.

Fuente: [1].

" Nuevas investigaciones en energia solar "


Casi siempre asociamos “energía solar” con "paneles fotovoltaicos". Esto se debe a que el sistema más popular para convertir la energía del Sol en energía eléctrica es justamente el que utiliza las conocidas celdas solares de silicio. Pero esta no es la única manera de hacerlo, y muchos incluso creen que es posible obtener rendimientos energéticos mucho más altos utilizando otros mecanismos, como la “hoja artificial” de Daniel Nocera o las “sales iónicas” que están investigando el equipo de Richard Masel y Paul Kenis. Si estos científicos están en lo cierto, puede que el futuro de la energía solar pase bastante lejos de los paneles solares que todos conocemos.


Dos equipos de investigadores acaban de publicar sendos informes relacionados con la generación de energía a partir del Sol. Los científicos que los integran han conseguido avances muy interesantes en el camino que conduce hacia el aprovechamiento de la energía de la luz solar para sintetizar combustibles químicos. Si bien se trata en ambos casos de estudios preliminares y que seguramente serán mejorados con el tiempo, todo parece indicar que podríamos obtener prácticamente toda la energía que necesitamos para nuestras viviendas, plantas industriales y medios de transporte del Sol, sin generar los polémicos gases de efecto invernadero. Se calcula que actualmente la humanidad consume un promedio de 15 mil millones de vatios, el 85% de los cuales proviene de la quema de combustibles fósiles como el petróleo, carbón y gas natural. Estas fuentes de energía producen algunos efectos secundarios “desagradables”, como el cambio climático, la acidificación de los océanos y -de forma indirecta- desastres como los derrames de petróleo y alguna que otra guerra. Se espera que estos problemas no hagan más que crecer en el futuro, ya que las estimaciones existentes proveen que el consumo energético de la humanidad se duplique hacia el año 2050

Las fuentes renovables de energía, como energía solar fotovoltaica y los generadores eólicos intentarán satisfacer parte de esta demanda, pero a pesar de que se han producido interesantes avances en sistemas (puros o híbridos) que producen electricidad a precios cada vez más bajos, lo cierto es que no solucionan un problema de fondo: no disponemos de una manera eficiente de almacenar electricidad. Cada vatio que genera una usina -independientemente del tipo que sea- se consume de inmediato. No tenemos una forma sencilla de almancenar la sobreproducción de una central nuclear para aprovecharla durante los picos de consumo, o de guardar los excedentes de una planta de energía solar fotovoltaica para utilizarla durante la noche. Los investigadores han tratado de utilizar la energía de la luz del sol para generar “energía química”, o lo que es lo mismo, producir gases como el hidrógeno o el metano, que resultan fácilmente almacenables y pueden consumirse cuando haga falta. Sin embargo, los sistemas disponibles hasta el momento han demostrado ser ineficientes y costosos.

Imagen: Hoja artificial. Un nuevo dispositivo absorbe la luz solar (azul) y envía la energía a los catalizadores que dividen el agua (verde) y generan gas de hidrógeno (negro).
Crédito: S. et Al. Y. Reece / Ciencia.
Y aquí es donde el trabajo de los dos equipos que mencionábamos antes entra en escena. En primer lugar, un grupo dirigido por Daniel Nocera -un químico del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge- ha creado una "hoja artificial" basada en materiales baratos y abundantes, capaz de descomponer el agua en moléculas de hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). Se trata de un proceso similar al utilizado por las plantas durante el proceso de fotosíntesis. La hoja del equipo de Nocera, que será ensayada en hogares de India dentro de poco, se sumerge en agua y al ser iluminada por el Sol genera una reacción capaz de romper los enlaces moleculares del agua, produciendo burbujas de hidrógeno y oxigeno. El primero de estos gases puede almacenarse y ser utilizado en una pila de combustible para generar electricidad.

En el segundo estudio publicado, un equipo dirigido por Richard Masel y Paul Kenis, de Dioxide Materials y University of Illinois respectivamente, explican como convertir el dióxido de carbono (CO2) en monóxido de carbono (CO), el primer paso de una serie que permitiría generar hidrocarburos combustibles. A pesar de que su posterior quema generaría CO2, se trata de la misma cantidad que se utilizó en principio para obtener el combustible, por lo que desde el punto de vista ecológico se trata de un buen negocio. Si bien ya sabíamos como realizar este proceso, los sistemas disponibles requerían de la utilización de corrientes eléctricas de alto voltaje, por lo que se necesitaba más energía para crear el combustible que la que este podía proporcionar luego. Pero Masel, Kenis y sus colegas encontraron que utilizando un tipo de solvente para CO2 llamado “líquido iónico”, se reduce el valor de la tensión necesaria en un factor de diez. Los líquidos iónicos son básicamente sales líquidas, fáciles de producir. Estos sistemas alternativos para conseguir energía del Sol no son por ahora demasiado eficientes. Se calcular que la hoja de Nocera solo tiene un rendimiento del 4,7%, y el catalizador del otro equipo es bastante lento. Pero son sistemas que recién hacen su aparición, y que muy posiblemente puedan ser mejorados en el corto plazo. Si esto ocurre, el futuro de la energía solar será bastante distinto al que imaginábamos hace solo 3 o 4 años.

Fuente: [1].

viernes, diciembre 02, 2011

" Desarrollan un material que emite luz infrarroja "

Un equipo de científicos liderados por Zhengwei Pan, profesor asociado de Fisica e Ingeniería en el Franklin College of Arts and Sciences de la Universidad de Georgia ha creado un nuevo material que puede emitir luz infrarroja (IR) luego de haber sido expuesto a la luz del Sol. Si bien no es la primera vez que se desarrolla un material de este tipo, es es el que mejor rendimiento tiene: puede emitir luz IR durante más de dos semanas tras iluminarlo solamente durante un minuto. Se trata de un compuesto que -según sus creadores- puede resultar muy útil en campos tan diversos como el diagnóstico médico y las fuerzas militares
Todos hemos visto materiales capaces de emitir luz luego de haber sido expuestos a una fuente luminosa intensa. Algunos son muy comunes, como los utilizados en los relojes de manecillas, que pueden emitir fotones con una longitud de onda visible durante algunos minutos luego de ser iluminados. Otros, más raros, hacen lo mismo pero emitiendo luz infrarroja (IR). A pesar de que somos incapaces de ver los IR a ojo desnudo, se trata de un tipo de radiación que tiene muchas aplicaciones, sobre todo en medicina, señalización, y -por supuesto- la guerra. En general, los materiales capaces de emitir rayos IR que se habían descubierto hasta ahora eran poco eficientes. Necesitaban tiempos de exposición altos y podían emitir durante períodos de tiempo bastante cortos. Pero un trabajo realizado por un equipo de científicos liderados por Zhengwei Pan, profesor asociado de Física e Ingeniería en el Franklin College of Arts and Sciences de la Universidad de Georgia ha cambiado por completo este panorama.

Investigadores de la Universidad de Georgia han desarrollado un nuevo material que emite una larga duración en el infrarrojo cercano, después de un solo minuto de exposición a la luz del sol. Mezclándolo con la pintura, fueron capaces de dibujar una imagen del logo universitario cuya luminiscencia solo puede ser visto con un dispositivo de vision nocturna.
Tal como lo han explicado en la edición online de la revista Nature Materials, el nuevo compuesto puede emitir un resplandor de más de 360 horas de duración, dentro del rango de frecuencias del infrarrojo cercano, tras un único minuto de exposición a la luz solar. Zhengwei Pan afirma que este nuevo material tiene muchas aplicaciones interesantes, en campos tan diversos como la medicina, las aplicaciones militares y las celdas solares de alta eficiencia. “Exponiendo este material a la luz solar durante solo un minuto se consigue que genere luz infrarroja durante más de dos semanas”, dice Pan. Y no solo funciona cuando se lo expone a la luz natural, sino que también puede ser estimulado por las lámparas de luz fluorescente que se utilizan normalmente para iluminar interiores, lo que multiplica sus aplicaciones. En el campo médico, por ejemplo, puede ser útil si se lo fabrica a nanoescala para unirlo a las células cancerosas. De esa manera, los médicos podrían visualizar más fácilmente las pequeñas metástasis. En el ámbito militar podría utilizarse para construir placas cerámicas que sirvan como fuente de luz a las tropas que van equipadas con gafas de visión nocturna. Incluso podría mezclarse con la pintura de los muros y convertirlos en emisores de luz IR.
El secreto de la alta eficiencia de este material se encuentra en los iones trivalentes de cromo, que al ser expuestos a la luz elevan sus electrones a un estado de energía más alto. Cuando desaparece la fuente de luz, los electrones regresan a su estado fundamental liberan energía en forma de luz infrarroja.

Fuente ; [1].