Archive for abril, 2013

NANOCELULOSA CRISTALINA

 

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Es ocho veces más resistente que el acero inoxidable, transparente, ligero, conduce la electricidad y algunos aseguran que este material “maravilla”, como lo llaman algunos, transformará la agricultura tal y como hoy la conocemos.

 Es un material que se obtiene a partir de la compresión de fibras vegetales, o se cultiva usando microorganismos como las bacterias.

 Considerada por algunos como una opción más ecológica y asequible que el  grafeno, y sus aplicaciones incluyen la industria farmacéutica, cosmética, biocombustibles, plásticos y la electrónica.

 Según estimaciones del gobierno estadounidense, en 2020 su producción moverá una industria de millones de $ anuales.

 Hasta hace poco una de las mayores preocupaciones de los adeptos a la nanocelulosa era cómo producirla en grandes cantidades y a un bajo costo, pero científicos creen que por fin han dado con la técnica para cultivar este material de forma abundante usando algas genéticamente modificadas.

 El investigador Malcom Brown, profesor de biología de la Universidad de Texas en Austin, Estados Unidos, y uno de los pioneros en el mundo en este campo de investigación, explicó recientemente durante el Primer Simposio internacional de Nanocelulosa, cómo funcionaría el nuevo proceso.

“Tendremos plantas para producir nanocelulosa abundantemente y de forma barata”

 Se trata de un alga de la familia de las mismas bacterias que se usan para producir vinagre, conocidas también como cianobacterias. Unos organismos, que para su desarrollo sólo necesitan luz solar y agua, y que tendrían la ventaja de absorber el exceso de dióxido de carbono en la atmósfera, causante del efecto invernadero.

 “Si podemos completar los últimos pasos, habremos completado una de las mayores transformaciones potenciales de la agricultura jamás llevadas a cabo”, dijo Brown.

“Tendremos plantas para producir nanocelulosa abundantemente y de forma barata. Puede convertirse en un material para la producción sostenible de biocombustibles y muchos otros productos”.

 Se cree que el nuevo método tendría muchas aplicaciones en distintos campos de la ciencia.

La celulosa en sí es uno de los productos más abundantes del planeta, presente en muchos tipos de fibras vegetales. Pero en escala nano las propiedades de este material cambian por completo.

 Como pasa con el grafito, material con el que se producen los nanotubos de grafeno (más resistentes que el diamante), en este caso las fibras nano de la celulosa pueden encadenarse en largas fibras, lo que se conoce como celulosa “nanocristalina”.

 El material resultante es tan resistente como el aluminio y puede usarse tanto para confeccionar chalecos de protección ultraligeros, como para pantallas de dispositivos electrónicos e incluso para cultivar órganos humanos.

 Aunque actualmente ya existen plantas dedicadas a la producción de nanocelulosa cristalina, los elevados costos de producción todavía frenan el crecimiento de esta industria.

 La producción de este material generalmente entraña la compresión de fibra vegetal, o el cultivo de grandes tanques de bacterias, que tienen que ser alimentadas con costosos nutrientes.

 Pero ahora las investigaciones de Brown y su equipo, apuntan al uso de esta alga azul-verdosa capaz de generar nanocelulosa naturalmente aunque en pequeñas cantidades. Por ello, el equipo plantea modificarla artificialmente, introduciendo genes de la bacteria Acetobacter xylinum usada para producir vinagre.

 De este modo, el alga podría producir el material en grandes cantidades y sin necesidad de aportar nutriente alguno, más allá de suministrarle agua y exponerla a la luz del sol.

 Hasta el momento, observó Brown, el equipo de investigación ha logrado que esta alga cree una larga cadena de nanocelulosa, pero ahora trabajan para que el organismo sea capaz de producirla directamente en su estado cristalino, cuando es más estable y fuerte.

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16 de abril de 2013 at 00:27 Deja un comentario

Primer edificio del mundo que regula su temperatura gracias a las algas.

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Hamburgo se ha convertido en la primera ciudad del mundo que dispone de un edificio que obtiene toda la energía que necesita de las algas. Nada de paneles solares, cables conectados a la red eléctrica nacional o turbinas de viento. El edificio ha sido inaugurado recientemente y no sólo es curioso por la fuente de energía tan poco habitual que utiliza sino por su aspecto externo. De hecho es posible que cuando eches un vistazo a la fachada en la imagen de abajo quizás te de las sensación de que es una recreación digital, pero no, es una foto.

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El nombre con el que han bautizado el edificio es BIQ House y las estructuras verdosas que se ven justo en la parte frontal son las que albergan los cultivos de algas. La fachada del edificio está orientada de forma que se optimicen el número de horas solares que recibe cada día para que se estimule el crecimiento y reproducción de las algas. La biomasa que se genera y el calor de la luz solar se suman aqui para conseguir energía eléctrica pero no solo eso, además puede redirigirse el calor obtenido para conseguir agua caliente.

Lo que no queda claro es qué nivel de autosuficiencia energética se consigue, porque las necesidades actuales de cualquier hogar son relativamente altas si sumas electrodomésticos varios, ordenadores, pantallas de televisión, etc. Aun así, seguramente suponga un ahorro bastante interesante, quizás en poco tiempo encuentres fachadas como esta en edificios de ciudades de todo el mundo, al menos en aquellos países donde las compañías eléctricas no tengan suficiente poder como para evitar la proliferación de este tipo de diseños que consumen tan poco.

14 de abril de 2013 at 20:26 Deja un comentario

Nuevo sistema de almacenamiento de hidrógeno más eficaz.

Un equipo del Instituto Universitario de Nanociencia de Aragón (INA, Universidad de Zaragoza) ha diseñado y patentado un ‘diafragma’ que separa el hidrógeno del oxígeno con más pureza y menor gasto energético que los actuales. Las empresas Acciona Energía e Ingeteam ya los han utilizado.

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Miembros del Instituto Universitario en Nanociencia de Aragón de la Universidad de Zaragoza han desarrollado nuevos materiales para ser utilizados como ‘diafragmas’ separadores en la producción de hidrógeno.

El proyecto, que comenzó en 2009, tiene como objetivo mejorar la eficiencia y la vida útil de las usadas actualmente, así como en los componentes del electrolizador –descomponen sustancias en disolución con una corriente eléctrica–.

El nuevo dispositivo permite separar el hidrógeno del oxígeno a lo que se denomina un menor voltaje de celda, es decir, con un menor gasto energético, y con mayor pureza.

Los diafragmas han sido patentados y están siendo ya producidos a mediana escala y probados en el Centro Nacional del Hidrógeno y en las instalaciones de Acciona Energía-Ingeteam, utilizando electrolizadores con arquitectura modular ‘en multicelda’ en unidades de hasta 50 kW.

Estos dispositivos se han creado dentro de los proyectos ministeriales de transferencia de conocimiento a la empresa, como Sphera (CENIT) y Desphega (INNPACTO), gestionados a través de la OTRI del Vicerrectorado de Transferencia e Innovación Tecnológica de la Universidad de Zaragoza.

Con esta colaboración se ha contribuido al desarrollo de electrolizadores de tecnología alcalina de alta potencia y eficiencia para la producción de hidrógeno energético a partir de fuentes de energía renovables y, en particular, de la energía eólica.

En la actualidad, para ajustar la generación de la energía eléctrica a la demanda es necesario en muchos casos almacenarla. Una de las formas de hacerlo es en forma de hidrógeno utilizando para ello el electrolizador, capaz de romper la molécula de agua, obteniéndose oxígeno e hidrógeno, que se comprime y almacena.

Posteriormente, cuando de nuevo se precisa energía eléctrica, el hidrógeno se convierte en electricidad utilizando otro equipo, la pila de combustible.

13 de abril de 2013 at 23:42 Deja un comentario

Eliminación de Fluoruro del agua con Zeolita

Un mineral del grupo de las zeolitas propia de Etiopía es la base de un material que elimina el fluoruro del agua y que ha sido patentado por el CSIC y la Universidad de Addis Abeba. Ambas instituciones también han desarrollado un método de producción de adsorbentes y catalizadores metalo-orgánicos respetuoso con el medioambiente y sin requerimiento energético.Imagen

El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en colaboración con la Universidad de Addis Abeba (Etiopía) ha patentado un material para la purificación del agua. 

El compuesto se basa en la estilbita, un mineral del grupo de las zeolitas del que el país africano posee grandes yacimientos no explotados, y es capaz de eliminar los fluoruros del agua.

La ingestión excesiva de flúor puede dar lugar a anomalías como la fluorosis dental y la esquelética. Aunque, a priori, este elemento refuerza ambas estructuras, dosis demasiado elevadas revierten el proceso haciéndolas más débiles y quebradizas.

La investigadora del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC Isabel Díaz, responsable de las investigaciones, explica que “la principal ventaja de la patente con respecto a otros eliminadores de flúor reside en que el mineral base de la invención procede directamente de Etiopía”, y añade: “El país posee grandes yacimientos de estilbita sin explotar y el tratamiento que requiere para dar lugar al material purificante es sumamente simple y barato”.

La ingestión excesiva de flúor puede dar lugar a anomalías como la fluorosis dental y la esquelética

La patente representa el crecimiento controlado de hidroxiapatita nanoporosa sobre la superficie del mineral, la cual se desarrolla con facilidad gracias al alto contenido en calcio de la propia estilbita y a su topología. Finalmente, es la hidroxiapatita la responsable de adsorber el contenido en flúor del agua.

Otro de los miembros del equipo, el investigador del CSIC Joaquín Pérez Pariente explica: “Una vez obtenido el material, el paso final únicamente consiste en sumergirlo en un recipiente junto al agua a descontaminar”. El proceso se lleva a cabo a temperatura ambiente.

La presencia de flúor en el agua, al igual que los depósitos de la zeolita estilbita, se asocia a regiones volcánicas. Para el investigador del CSIC Luis Gómez‐Hortigüela, “este fenómeno permite disponer del eliminador de flúor en el mismo lugar donde se requiere salvando el coste del transporte”.

Según Gómez‐Hortigüela, un equipo de la universidad etíope “está actualmente estudiando la viabilidad de la explotación de los yacimientos de estilbita”, y añade: “La elevada pureza en la que se haya el mineral parece hacer viable su extracción y explotación”.

Compuestos metalo-orgánicos (MOFs)

La colaboración entre el CSIC y Etiopía también ha dado lugar al desarrollo de otra patente para preparar compuestos metalo‐orgánicos (MOFs, de sus siglas en inglés).

Según explica uno de los responsables del avance, el también investigador del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica Manuel Sánchez‐Sánchez, “estos materiales, que constituyen un campo de investigación emergente, tienen múltiples aplicaciones industriales como adsorbentes, sensores químicos, liberadores de fármacos o catalizadores”.

Un gran número de materiales MOFs son tridimensionales y estables a la eliminación de disolventes. Alcanzan propiedades porosas muy superiores a las de las zeolitas, carbones y otros materiales porosos convencionales. Para Sánchez‐Sánchez, “esa extraordinaria porosidad, unida a su riquísima versatilidad en componentes orgánicos e inorgánicos, está detrás de su amplia gama de aplicaciones”

La patente supone un nuevo método de fabricación de este tipo de materiales que reduce los costes, los requerimientos técnicos, y minimiza los daños medioambientales. Se lleva a cabo a temperatura ambiente, sólo emplea agua como disolvente y genera subproductos inocuos tales como la sal común.

El método, a su vez, da lugar a materiales MOFs de muy pequeño tamaño de cristal, lo que supone una ventaja adicional en aplicaciones como la catálisis heterogénea. El investigador del CSIC confirma que “este nuevo método ha sido probado con éxito en la preparación de muy diferentes materiales MOFs”.

10 de abril de 2013 at 22:29 Deja un comentario

Agua potable a partir de energía solar.

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La escasez de agua dulce es uno de los problemas más acuciantes que el mundo está enfrentando. Naciones Unidas estima junto a sus diferentes organizaciones de ayuda que unos novecientos millones de personas carecen de acceso al agua potable. La mayoría de las personas que sufren de la escasez de agua residen en países en desarrollo en África, Asia y América Latina.

La escasez de agua provoca graves consecuencias fatales, incluyendo problemas de salud, así como la disminución de tiempo de trabajo productivo y educación, lo que conduce a mayor pobreza.

La creciente competencia para consumir el limitado agua dulce disponible se intensificará y contribuir a la inestabilidad y la tensión entre las comunidades y las naciones haciendo que el problema preocupa a toda la raza humana.

La startup Israelí SunDwater ha completado el desarrollo de un prototipo que ofrece una solución como destilador de agua. La unidad es capaz de convertir el agua contaminada, peligrosa o salada en agua potable para el consumo o riego. La operación del sistema no requiere ninguna infraestructura o fuente externa de energía (el calor se aprovecha del sol y la energía como su fuente de energía directa).

El sistema es único en el sentido de que permite así resolver un problema mundial sin crear otro y es relativamente barato demostrando una tasa de producción eficiente. El equipo ha desarrollado es una perfecta solución “verde” para comunidades rurales y remotas donde el agua dulce para satisfacer las necesidades básicas es escaso.

Teniendo en cuenta que la gran mayoría de las comunidades que lo necesiten residen en países en vías de desarrollo, este enfoque a través del proceso de su desarrollo fue para ofrecer una solución inteligente sin embargo muy fácil de usar y relativamente barata donde asegurar a las poblaciones antes mencionadas que pueden comprar y operar unidades por su cuenta.

SunDwater se especializa en sistemas de energía solar de destilación de agua. SunDwater ha completado con éxito el desarrollo de una unidad de prototipo de agua independiente para destilación sin infraestructura o fuente de energía externa requerida, y es capaz de convertir agua contaminada o salada en agua potable para el consumo humano y el riego.

El equipo desarrollado tiene la capacidad de producir agua dulce cinco veces mas que la tasa de otros sistemas similares y a un precio más bajo. La solución SunDwater es única y tiene un gran potencial para ser una solución líder para satisfacer las necesidades básicas de agua dulce para algunas comunidades urbanas, rurales y remotas en todo el mundo.

5 de abril de 2013 at 23:06 Deja un comentario

La modificación de la E coli puede descontaminar aguas residuales

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Un equipo de investigadores de la Universidad de Texas en Austin y de la Universidad de Ioxa (Estados Unidos) ha conseguido por vez primera modificar genéticamente la bacteria E. coli para hacer que esta se vuelva, literalmente, adicta a la cafeína.

Los científicos han anunciado su logro en la revista ACS Synthetic Biology, en la que también se explica que estas bacterias de bioingeniería podrían servir para diversas aplicaciones prácticas, como la descontaminación de aguas residuales o la bioproducción de medicamentos para el asma.

Jeffrey E. Barrick y sus colaboradores notaron que los compuestos químicos relacionados con la cafeína se han convertido en importantes agentes contaminantes del agua, debido al uso generalizado del café y otros productos que contienen cafeína, como los refrescos, el té, las bebidas energéticas, el chocolate. Ciertos medicamentos, como la medicación para el asma y otras enfermedades pulmonares, también contienen cafeína.

Por otra parte, los científicos sabían que una bacteria natural del suelo, la Pseudomonas putida CBB5, puede vivir solo de cafeína y, al mismo tiempo, ser utilizada para limpiar la contaminación ambiental.

Así que se dispusieron a transferir el engranaje genético que permite a la P. putida CBB5 metabolizar o descomponer la cafeína a ese viejo caballo de batalla de la biotecnología que es la bacteria E. coli , de fácil manejo y rápido crecimiento.

El artículo publicado informa del éxito de los científicos en su propósito, así como en el uso de la E. coli para procesos de descafeinado y para la medición del contenido de cafeína de bebidas.

Asimismo, describe el desarrollo de un paquete de genes sintéticos destinados a descomponer compuestos relacionados con la cafeína.

Estos genes pueden trasladarse fácilmente a otros microbios, informa la American Chemical Society en un comunicado.

Dicho paquete genético tendría aplicaciones en remediación ambiental, afirman los científicos, y también podría funcionar como sensor para medir los niveles de cafeína de las bebidas.

El sistema podría servir asimismo para la recuperación de alimentos ricos en productos derivados de la elaboración del café y para la bioproducción rentable de medicamentos.

4 de abril de 2013 at 08:48 Deja un comentario

Dióxido de titanio – nuevo nano material increíble

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El profesor Darren Sun mantiene las nano-fibras de Dióxido de Titanio en un tubo de ensayos, con el reactor de hidrógeno a sus espaldas. (Imagen NTU)

Si este artículo no hubiera aparecido en las prestigiosas publicaciones tecnológicas que periódicamente seguimos, podría llegar a sonar como un material digno de una broma. Además, el hecho de que exista el nombre de una prestigiosa universidad (entre las 50 mejores del mundo) como la NTU (Nanyang Technological University) hace más sorprendente el anuncio. Algunos pocos ejemplos para que tomes conciencia de lo que este Nano-Material, el Dióxido de Titanio (TiO2) puede hacer es “Generar Hidrógeno”, “Purificar Agua” y hasta “Crear Energía” (leíste bien, “Crear”). Acomódate en tu sitio preferido de lectura y comienza a asombrarte como lo hicimos nosotros, al encontrar esta noticia sorprendente.

¿Te ha sorprendido lo de Crear Energía? A nosotros también, pero las fuentes de la información dicen eso en sus titulares. Fíjate que además, puede des-salinizar el agua, puede utilizarse como membrana flexible para filtraciones de agua, recuperar energía a partir de la “salmuera” derivada de la des-salinización de determinados residuos, puede utilizarse como material base para construir células solares flexibles y también puede duplicar la vida útil de las baterías de Iones de Litio. Te parece poco, ¿verdad? Pues no te preocupes porque además posee elevadas capacidades para matar bacterias y en consecuencia, está pensado para ser utilizado en el desarrollo de un nuevo tipo de vendaje antibacteriano. Aunque suene difícil de creer, científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) de Singapur, dirigidos por el Profesor Asociado Darren Sun, han tenido éxito en el desarrollo de este asombroso y revolucionario Nano-Material, el Dióxido de Titanio (TiO2), que puede hacer todo lo anterior y a un costo muy bajo.

Este gran avance que ha tenido el profesor Darren Sun, ha llevado 5 años de desarrollo y el material obtenido también es conocido como Dióxido de Titanio Multiuso (TiO2), que se forma mediante la inversión de cristales de dióxido de titanio en nano-fibras (método patentado). El producto resultante puede ser fácilmente fabricado en forma de membrana flexible, la que pueden incluir combinaciones de carbono, cobre, zinc o estaño, dependiendo del producto final específico, del que sea necesario desarrollar. El Dióxido de Titanio (TiO2) es un material barato y abundante que ha “demostrado científicamente” que tiene la capacidad de acelerar una reacción química (foto-catalítico) y también ser capaz de unirse fácilmente con el agua (hidrófilo). Más de 70 artículos científicos, sobre el trabajo del profesor Darren Sun con el Dióxido de Titanio se han publicado en los últimos cinco años, los últimos libros que fueron publicados en: Estudios del Agua (Water Research), Energía y Ciencias Ambientales (Energy and Environmental Science), y Revista de Materiales Químicos (Journal of Materials Chemistry).

El profesor Darren Sun, de 52 años expresó que, gracias al bajo costo y la facilidad de producir este tipo de Nano-Materiales, se espera obtener un gran potencial que ayude a enfrentar los desafíos globales de hoy y mañana, en materia de energía y medio ambiente. Con una población mundial que se espera que llegue a 8.3 Mil Millones para el 2030, habrá un aumento masivo en la demanda global de energía y para el caso de los alimentos será de un 50 por ciento y un 30 por ciento de demanda de agua potable (Datos de informes del Instituto de Población titulado 2030: El año de la “Tormenta Perfecta”). “Si bien no existe una “bala de plata” única, que brinde la solución de dos de los mayores desafíos del mundo venidero: energías renovables baratas y un abundante suministro de agua potable, nuestra membrana multiuso llega al mundo de la investigación, con sus nano-partículas de Dióxido de Titanio, para ser un catalizador clave en el descubrimiento de este tipo de soluciones”, dijo el profesor Darren Sun. “Con nuestro nano-material único, esperamos poder ayudar a convertir en recursos a los residuos de hoy, para transformarlos en agua potable y energía en el día de mañana”

Haciendo un listado de los usos múltiples que el Dióxido de Titanio puede tener, encontramos:

– Producir hidrógeno y agua potable (al mismo tiempo) cuando se expone a la luz solar.
– Ser construido en forma de membrana de filtración flexible y de bajo coste.
– Desalinizar el agua, como una membrana de ósmosis de alto flujo directo.
– Recuperar energía a partir de residuos apoyándose en la “salmuera” y desalinización de las aguas residuales.
– Convertirse en una célula solar flexible de bajo costo para generar electricidad.
– Duplicar la vida de una batería de Iones de Litio, cuando se lo utiliza como ánodo.
– Matar micro-organismos nocivos, dando lugar a nuevas tipos de vendas antibacterianas.

El profesor Darren Sun y su equipo de 20 personas que incluye a 6 estudiantes, 10 estudiantes de Doctorado y a 4 Investigadores más, ahora está trabajando para desarrollar aún más este formidable material, mientras que al mismo tiempo, están detrás de alguna empresa con el propósito de comenzar a comercializar el producto. Al final del artículo, la afirmación de “Crear Energía” ya pasa a ser comprendida y asimilada como una típica y tranquilizadora “Transformación de la Energía” gracias al uso del Dióxido de Titanio. De todos modos, más allá de la redacción “atrapante” del encabezado, estamos en presencia de un material sorprendente, que promete ser protagonista de muchos avances tecnológicos en los próximos años.

2 de abril de 2013 at 16:38 Deja un comentario


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