Convierten agua salada en agua potable con un filtro de grafeno

A pesar de que los océanos y mares contienen alrededor del 97% del agua existente sobre la Tierra, en la actualidad apenas un 1% del suministro mundial de agua potable proviene del agua desalada. Realmente muy poco. Los científicos creen que este recurso podría ser más y mejor explotado, con técnicas de desalinización más eficientes y menos costosas. Dos investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han dado un interesante paso en ese camino. En simulaciones, dicen haber demostrado que los nanoporos de grafeno pueden filtrar la sal del agua a una velocidad de 2 a 3 veces mayor que la mejor tecnología de desalinización comercial que existe en la actualidad (la ósmosis inversa).

Los investigadores creen que la superior permeabilidad al agua del grafeno podría conducir a técnicas de desalinización que requieren menos energía y equipos, según explican en Physorg. «Este trabajo muestra que algunos de los inconvenientes de las técnicas de desalinización actuales se podrían evitar con la invención de materiales membrana más eficientes y precisos», dice Jeffrey C. Grossman, del MIT. Los investigadores creen que este material permite el flujo real de agua, evita por completo que se filtre la sal y tiene una permeabilidad mucho mayoren comparación a la ósmosis inversa. Y todo ello mucho más rápido que con las técnicas actuales.

Una sola capa de grafeno, que tiene un átomo de carbono de espesor, resulta muy delgada, por lo que es ventajoso para la desalinización del agua. En la eficacia de la deslinización participan el tamaño de los poros del material y la presión aplicada. Claro que esto tiene un pequeño inconveniente: hace falta que la humanidad consiga fabricar grafeno de forma sencilla y barata.

Los científicos esperan probar la capacidad de desalación con grafeno en los próximos meses. Si realmente es una técnica exitosa, podría ayudar a conseguir agua potable en aquellos lugares del mundo azotados por la desertización y la sequía. La investigación aparece publicada en NanoLetters.

Via: http://www.abc.es/20120625/ciencia/abci-obtienen-agua-potable-filtro-201206251245.html

Fuente:

Grafeno.com

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MIT “encuentra” el nacimiento de las primeras estrellas del Universo

Un grupo de investigadores del MIT ha anunciado lo que han denominado como "uno de los acontecimientos más importantes de la historia del Universo". Han conseguido mirar hacia atrás en el tiempo, a la época de las primeras estrellas y galaxias, encontrando la materia sin mancha apreciable de elementos pesados. Una medición conseguida tras el análisis de la luz del quásar más distante conocido, un núcleo galáctico de más de 13 millones de años luz de la Tierra.

Según Robert Simcoe, del MIT:

El nacimiento de las primeras estrellas es uno de esos momentos importantes en la historia del Universo. Ocurrió en el Universo primitivo, y eran objetos sólo de gas y materia oscura. Se trata del momento en el que el Universo empezó a parecerse a lo que es hoy en día. Y es increíble lo temprano que sucedió, no pasó tanto tiempo.

Lo que han observado los investigadores es la materia anterior a la creación de los elementos pesados del Universo. Actualmente es aceptado que en los minutos después del Big Bang, los protones y los neutrones colisionaron en una fusión nuclear para formar hidrógeno y helio.

Como el Universo enfrió, la fusión se detuvo generando estos elementos básicos, dejando el hidrógeno como el principal constituyente del Universo. Los elementos más pesados, como el carbono y el oxígeno, se formaron cuando las primeras estrellas aparecieron.

Como decíamos, para llevar a cabo tal descubrimiento, desde el MIT se analizó la luz del quásar más distante conocido, un núcleo galáctico de más de 13 millones de años luz de la Tierra que ofrece una instantánea del Universo sólo 750 millones de años después del Big Bang.

El análisis de espectro de luz del quásar no aportó pruebas de elementos pesados en la nube de gas, un hallazgo que sugiere que los datos del quásar se produjeron en el mismo tiempo que las primeras estrellas del Universo. Según Simcoe:

Las primeras estrellas se forman en lugares diferentes en el universo... no se encendieron al mismo tiempo. Pero este es el momento en que empieza a ser interesante.

Y es que hasta ahora los científicos sólo habían sido capaces de observar objetos a menos de 11 millones de años luz. Todos estos elementos se mostraban pesados, lo que sugerían estrellas que ya eran abundantes en ese punto. John O´Meara, profesor de física, lo explicaba así:

Antes de este resultado, no habíamos visto las regiones del universo viejas y carentes de elementos pesados, así que había un eslabón perdido en nuestra comprensión de cómo el contenido elemental del universo ha evolucionado con el tiempo. Posiblemente este descubrimiento proporciona ese entorno tan poco frecuente en el universo, cuando se formaban las estrellas.

Los investigadores tuvieron en cuenta todos los escenarios de otro tipo que pudieran explicar los patrones de luz que observaron, incluyendo las galaxias recién nacidas y otras materias situado en frente del quásar. Sus esfuerzos finalmente confirmaron que el espectro de la luz del quásar indicaba una ausencia de elementos pesados 750 millones años después del Big Bang.

En el futuro, Simcoe espera analizar otros cuásares de esta era temprana para confirmar aún más la ausencia de elementos pesados.

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Curiosity encuentra compuestos de carbono en Marte

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Tras el enigmático anuncio de John Grotzinger, investigador principal de la misión Curiosity, en el que hablaba de resultados prometedores del robot que explora Marte, las ilusiones se desinflaron en la rueda de prensa ofrecida ayer en la reunión anual de la Sociedad Americana de Geofísica. El robot Curiosity no ha encontrado vida ni vestigios de la misma en el planeta vecino, si bien su primer análisis de suelo ha detectado compuestos muy sencillos que contienen carbono. Se trata de muestras muy pequeñas que consisten en un átomo de carbono con uno, dos o tres átomos de cloro unidos al mismo.

Según los expertos, estos compuestos podrían haberse generado en el mismo SAM (Sample Analysis at Mars), el instrumento empleado para analizar este tipo de moléculas. El calor podría haber descompuesto componentes naturales del suelo marciano para formar estas moléculas cloradas.

El origen del carbono encontrado es un misterio. Podría tratarse de restos moleculares de organismos marcianos muertos hace millones de años, pero también de compuestos inorgánicos como los carbonatos, o de restos de moléculas más complejas, como los hidrocarburos aromáticos sintetizados en las estrellas e incorporados en cometas y asteroides que llueven sobre todos los cuerpos del Sistema Solar. La respuesta a esta pregunta requerirá, como afirman los técnicos de la NASA, de mucha paciencia.

Y además…

• Reportaje Especial: Curiosity, el robot que nos descubrirá Marte

• Entrevista con el robot Curiosity

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Muy Interesante

Las emisiones de carbono oscurecen la cumbre del clima

Es complicado que se pueda alcanzar un acuerdo sobre emisiones de CO2 en Doha.

Al tiempo que miles de delegados internacionales debaten en la capital de Qatar, Doha, un nuevo plan para revertir el cambio climático, distintos informes divulgados este fin de semana muestran que la asignatura de las emisiones de dióxido de carbono, CO2, está lejos de ser aprobada.

Para comenzar, las cifras del Global Carbon Project (Proyecto Global del Carbono) muestran que si bien la contaminación por dióxido de carbono se está reduciendo en muchos países industrializados, dicha disminución ha sido contrarrestada por la creciente contaminación que generan potencias emergentes como China e India. 

Los expertos dicen que esto puede conducir a un calentamiento global de entre 4 y 6 grados centígrados en los próximos años.
Pese a conclusiones similares de otros estudios difundidos los últimos días, los corresponsales en Doha dicen que los delegados que se encuentran en Qatar no parecen estar más cerca de un acuerdo que pueda marcar una tendencia decreciente de las emisiones globales de carbono.

Es cada vez menos probable que el calentamiento global se mantenga por debajo de una subida de 2º centígrados de la temperatura en comparación con los niveles preindustriales.

Los datos muestran que las emisiones globales de dióxido de carbono alcanzaron en 2012 los 35.600 millones de toneladas, un aumento del 2,6% en comparación con 2011 y un 58% superior a los niveles de 1990.

Los investigadores dicen que estas emisiones son las que más contribuyen al cambio climático y suponen un fuerte indicador de un potencial calentamiento futuro.

Los resultados fueron publicados en la revista Nature Climate Change y en Earth System Sicence Data Discussions. 

Muchos de los países de bajas emisiones han aprovechado la conferencia del clima en Qatar para pedir que se establezca un umbral de subida de la temperatura menor a los 2 grados centígrados, porque dicen que incluso la subida de 2ºC puede poner en riesgo su futuro.

China, India y Brasil en la mira

"Estas últimas cifras llegan en medio de las conversaciones en Doha, pero con unas emisiones al alza, parece que nadie está escuchando a la comunidad científica"

Corinne Le Quere, directora del Centro Tyndall, Universidad de East Anglia

Según los datos de los últimos informes, divulgados este domingo por investigadores de Reino Unido, China e India contribuyeron ampliamente en el aumento global del 3,5% de las emisiones de dióxido de carbono CO2 el año pasado.

En el año 2011, las emisiones de China e India aumentaron 9,9% y 7,5% respectivamente, en comparación con 2010.

Brasil también emitió más CO2 en 2011: 424 millones de toneladas, un aumento de 1,4% en relación con 2010.

Según los científicos de la Universidad de East Anglia, dos regiones presentaron una disminución de las emisiones en el mismo período: Estados Unidos (reducción de 1,8%) y la Unión Europea (reducción de 2,8%).

Los datos de la universidad británica indican que las emisiones habrán aumentado en 2012 alcanzando un volumen récord.

"Estas últimas cifras llegan en medio de las conversaciones en Doha, pero con unas emisiones al alza, parece que nadie está escuchando a la comunidad científica", dijo Corinne Le Quere, directora del Centro Tyndall para la investigación sobre el cambio climático en la Universidad de East Anglia.

"Estoy preocupada por que los riesgos de un peligroso cambio climático son demasiado elevados con la actual trayectoria de emisiones", añadió.

"Necesitamos un plan radical".

El documento dice que el aumento medio en los niveles globales de CO2 fueron de 1,9% en los años 80, 1,0% en los 90 pero de 3,1% desde 2000.


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BBC Ciencia

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El agujero en la cvapa de ozono afecta crecimiento de los árboles

Nanotecnología del carbono: Las pelotas del señor Fuller

La Bioesfera del arquitecto Fuller en Montreal, a la que deben su nombre los fullerenos.

Richard Buckminster Fuller es un arquitecto americano famoso por diseñar cúpulas geodésicas basadas en pentágonos y hexágonos. Su obra más famosa es el pabellón norteamericano en la Exposición Universal de 1967 en Montreal (hoy conocido como Bioesfera). Pero un ejemplo de este tipo de cúpulas lo podemos ver en cualquier planetario que tengamos cercano.

Pero si realmente lo conoces será por dar nombre a una molécula llamada Buckminsterfullereno. Una molécula esférica compuesta por 60 átomos de carbono con alternancia de anillos de 5 y 6 átomos, justo como los pentágonos y hexágonos de una pelota de fútbol. La molécula se descubrió en 1987 en el espacio (en la atmósfera de las estrellas gigantes rojas más concretamente) y, a pesar de su tardío descubrimiento, es una de las formas más abundantes de carbono y es de lo más popular entre los científicos por su belleza estructural y versatilidad. También se la conoce por su fórmula química: C₆₀.

Nanobalones en el espacio.

Para que nos hagamos una idea de cómo de pequeña es esta molécula podemos imaginarnos que la misma relación de tamaño hay entre la Tierra y un balón de fútbol que entre el balón y el fullereno (unas 100 millones de veces más pequeño uno que el otro). ¡Una pelota del señor Fuller tiene un diámetro de menos de un nanómetro!.

Hoy en dia se conocen muchas moléculas cerradas sobre si mismas, diferencíandose entre ellas en el número total de átomos. Al conjunto de distintas moléculas cerradas sobre si mismas con formulación Cn se le denomina “fullerenos”, un nombre poco manejable que es un tributo al señor Fuller y sus cúpulas geodésicas.

La Buckybola es como un balón de fútbol pero 100 millones de veces más pequeñajo.

Aunque la síntesis controlada de fullerenos requiere complicadas técnicas, tales como la vaporización del grafito (el de la mina de tu lápiz) o la pirólisis láser (que consiste en calentar sustancias con una láser muy potente para formar otras sustancias), la formación sin más de este tipo de estructuras se produce más fácilmente de lo que podemos imaginar, pues son los principales integrantes de la carbonilla (el hollín) y se generan abundantemente en cualquier combustión. ¡Piensa en ello cada vez que se te queme algo!

Los fullerenos no son muy reactivos debido a la estabilidad de los enlaces tipo grafito (cada átomo de carbono está unido a otros tres mediante enlaces covalentes, quedándole un electrón libre que se mueve con cierta facilidad), y son también muy poco solubles en la mayoría de los disolventes. Entre los disolventes comunes para los fullerenos se incluye el tolueno y el disulfuro de carbono. ¡Los fullerenos son la única forma del carbono que puede ser disuelta! Desde un punto de vista de la nanotecnología, las propiedades físicas que más se han estudiado de los fullerenos son su resistencia térmica y su superconductividad.

¡Esto no es un columpio! Pelota de Fuller a la entrada del Pabellón del Conocimiento de Lisboa

Las aplicaciones de los fullerenos van desde la electrónica molecular, donde poseen propiedades interesantes como rectificadores, hasta la biomedicina, donde aprovechando que son huecos se han encerrado en su interior átomos de gadolinio que gracias a sus propiedades magnéticas aumenta la señal en los estudios de resonancia magnética utilizados en la detección de cancer. A pesar de que estas aplicaciones parecen muy prometedoras, con la última de ellas, por ejemplo, tenemos un problema de reciclado molecular. Hoy en día se sabe cómo encerrar átomos dentro de los fullerenos y cómo dirigirlos hacia un punto concreto del organismo donde desempeñarán su labor reparadora. Sin embargo, una vez el fullereno ha liberado su carga aparece un problema ¿cómo deshacernos de la molécula transportadora, es decir, del envase?

Obra del artista Leo Villareal en la Galería Nacional de Arte de Washington DC.

Pero es que Harold Kroto, premio Nóbel de Química en 1996 por el descubrimiento de las pelotas del señor Fuller, sigue en activo y nos ha sorprendido a toda la comunidad científica con su última publicación en la revista Nature Communications. En ella describen el descubrimiento de que fullerenos se auto-ensamblan a través de un mecanismo de crecimiento de la red cerrada, es decir, el truco de la formación de las Buckybolas estaba en su crecimiento mediante la incorporación o absorción de átomos de carbono y moléculas de carbono diatómicas del gas que las rodea. Hacer este descubrimiento no fue sencillo, requirió mucho ingenio y un poco de suerte, ya que la formación de fullereno sucede en un instante. “Empezamos con unas pocas moléculas de fullereno mezcladas con carbono y helio, les disparamos con un láser muy potente y, en vez de destruir los fullerenos, nos sorprendimos al encontrar que en realidad habían crecido,” declaran los autores del estudio.

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Hablando de Ciencia

Descubren un 'planeta de diamante', dos veces más grande que la Tierra

Científicos de la Universidad de Yale (EEUU) han descubierto un planeta rocoso compuesto de grafito y diamante, dos veces más grande que la Tierra y con una masa ocho veces mayor.

Recreación del planeta recién descubierto. | Reuters

"La superficie de este planeta parece estar cubierta de grafito y el diamante en vez de agua y granito", señaló el investigador principal, Nikku Madhusudhan, de la Universidad de Yale.

El planeta, llamado 55 Cancri e, es uno de los cinco planetas que orbitan en torno a una estrella similar al Sol en la constelación de Cáncer, a 40 años luz de la Tierra, relativamente cerca, por lo que se puede ver a simple vista.

El planeta orbita tan rápido que un año dura 18 días, frente a los 365 de la Tierra, es además extremadamente caliente ya que, según los investigadores, su temperatura alcanza los 2.148 grados centígrados.

No es la primera vez que se descubre un planeta de diamante, pero es el primero que se encuentra orbitando una estrella similar al Sol, tan cercano a la Tierra y de un tamaño superior.

El plantea fue observado por primera vez el año pasado y los científicos asumieron inicialmente que podría tener una composición química similar al agua, pero tras nuevas investigaciones determinaron que el planeta no tiene agua.

"Parece estar compuesto principalmente de carbono (como el grafito y el diamante), hierro, carburo de silicio, y, posiblemente, algunos silicatos", apuntan los investigadores que publicarán el estudio en la revista Astrophysical Journal Letters.

El estudio calcula que al menos un tercio de la masa del planeta, equivalente a tres veces la masa de la Tierra, podría ser diamante. Este descubrimiento significa que "ya no se puede asumir que los planetas rocosos distantes tienen componentes químicos, interiores, ambientes, o biologías similares a las de la Tierra", señaló Madhusudhan.

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El Mundo Ciencia

El MIT modifica genéticamente una bacteria para crear combustible

El Instituo Tecnologico de Massachusetts ha manipulado los genes de la bacteria 'Ralstonia Eutropha' para producir un tipo de alcohol que puede sustituir a la gasolina.

El Instituo Tecnologico de Massachusetts (MIT) ha manipulado los genes de la bacteria 'Ralstonia Eutropha' para lograr que fabrique combustible. En concreto, un tipo de alcohol llamado isobutanol, que puede sustituir a la gasolina o mezclarse con ella. Según ha informado el autor principal de esta investigación, Christopher Brigham, la 'Ralstonia Eutropha', cuando deja de crecer "utiliza toda su energía en la fabricación de compuestos complejos de carbono".

Según Brigham, en el estado natural del microbio, cuando su fuente de nutrientes esenciales --nitrato o fosfato-- está restringida y detecta que los recursos son limitados, entra en el 'modo de almacenamiento de carbono' para su uso posterior. "Lo que hace es tomar cualquier carbono disponible, y lo almacena en forma de un polímero, que es similar en sus propiedades a una gran cantidad de plásticos derivados del petróleo", ha señalado. Con la anulación de unos pocos genes y la inserción de un gen de otro organismo Brigham y sus colegas han sido capaces de redirigir la capacidad natural del microbio para producir combustible en lugar de plástico.

La intención tras la manipulación genética es conseguir "que el organismo de la bacteria utilice una corriente de dióxido de carbono como fuente de carbono, de manera que pueda fabricar combustible", ha apuntado en investigador en el estudio publicado en 'Applied Microbiology and Biotechnology'.

Así, el equipo ha centrado su trabajo en conseguir que la bacteria utilice el CO2 como fuente de carbono. Además, la investigación destaca que, con modificaciones ligeramente diferentes del mismo microbio, se podría también convertir casi cualquier fuente de carbono, incluidos los desperdicios agrícolas o desechos municipales, en combustible útil. 

"El equipo ha demostrado que, en cultivo continuo, se puede obtener cantidades importantes de isobutanol," ha apuntado Brigham, quien ha apuntado que, ahora, los investigadores tienen como objetivo la optimización del sistema para aumentar la velocidad de producción y el diseño de biorreactores para escalar el proceso a niveles industriales.

Además, ha destacado que, "a diferencia de algunos sistemas de bioingeniería en que los microbios producen un producto químico deseado dentro de sus cuerpos pero deben morir para recuperar el producto, la 'Ralstonia Eutropha' expulsa naturalmente el isobutanol en el fluido circundante sin parar el proceso de producción".

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La Vanguardia

La humanidad ya ha agotado su presupuesto ecológico anual

Chimenea de una planta de energía de carbón en Polonia. | Efe/Greenpeace

La humanidad acaba de agotar su presupuesto ambiental para 2012, según los datos de la Global Footprint Network y la New Economics Fundation (NEF, por sus siglas en inglés), entrando desde el miércoles 22 en déficit ecológico.

Esto supone que en apenas ocho meses los seres humanos hemos acabado con todos los recursos que el planeta puede proveer (y el carbono que puede absorber) de forma sostenible durante este año. La consecuencia es que en lo que queda de año, habrá que vivir a crédito del planeta y de futuras generaciones, sobreexplotando los recursos naturales y acumulando carbono en la atmósfera. Esta situación no es nueva. Hace 25 años el planeta sobrepasó el nivel crítico en el cual la demanda de recursos ecológicos superó el ritmo al que la Tierra podía proveerlos. Son ya más de dos décadas de consumo desenfrenado y de una explotación sin precedentes de la naturaleza.

Sin embargo, este déficit no solo causa importantes perjuicios ambientales. Además implica unos costes económicos que pueden amenazar la recuperación económica. "A menos que atajemos este déficit no se conseguirá una economía estable" reconoce Aniol Esteban, responsable de economía ambiental de la NEF, a ELMUNDO.es. Y para mostrarlo utiliza el ejemplo del petróleo, que al nivel de consumo actual podría llegar a triplicar su precio, lo que tendría consecuencias devastadoras para economías tan maltrechas como la española. Solución: "Necesitamos independizarnos de las energías no renovables" concluye.
Y es que no son pocas las voces que abogan por una transición necesaria a la economía verde, un cambio de modelo que podría ser una solución a la devastadora crisis económica.

Precisamente ha sido la economía actual la que ha generado el déficit ecológico, el cual pone en peligro la propia salida de la crisis. Para el investigador, por tanto, esta transición es más necesaria que nunca. Un cambio difícil, progresivo, pero que puede generar riqueza y puestos de trabajo. Por ejemplo, comenta que restaurar los caladeros de pesca europeos a su máximo sostenible generaría 3.200 millones de euros anuales y podría mantener 100.000 empleos. Por tanto, es posible asistir a un escenario de crecimiento económico y respeto a la naturaleza.

¿Cómo se lleva a cabo este reto?. Para Aniol Esteban requiere tres puntos clave. El primero sería "identificar los sectores con más potencial para crear empleo y reducir emisiones de CO2" y apostar decididamente por ellos.

La segunda pata de esta economía sería la creación de un contexto favorable desde las instituciones, hoy por hoy inexistente. "Si producir verde es rentable para las empresas y comprar estos productos lo es para los consumidores, se daría un verdadero impulso a esta nueva economía", explica el investigador. Para ello se necesitaría un esfuerzo en forma de ayudas, educación o reducción de impuestos.

Finalmente, para Esteban, la tercera fase es la más complicada, la de la financiación necesaria para relanzar estos sectores. "Si se rescata al sistema bancario con dinero público, se puede financiar una economía que tendrá efectos beneficiosos para la sociedad" explica.

Todo esto requerirá una innovación y una experimentación destinada a cambiar por completo el sistema, "la forma de hacer economía". Modificar los indicadores, ir más allá del PIB o de la relación coste-beneficio, para centrarse en los beneficios para la sociedad y la naturaleza. Una transformación total, pero necesaria para el futuro de la humanidad.

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El Mundo Ciencia

Crean un material más duro que el diamante

Investigadores del Instituto Carnegie han inventado un nuevo material que amalgama estructuras cristalinas y caóticas del carbono para crear algo más duro que el diamante.

Para crear el nuevo material –que asumimos que rompió la escala de Mohs– el equipo de Carnegie construyó con los átomos de carbono una estructura esférica llamada carbono-60, luego conectaron todas estas esferas rellenando los espacios vacíos con un solvente llamado xileno y comenzaron a presionar el material para hacerlo más fuerte.

Bajo una presión de 320.000 atmósferas (o 230.400.000 mm Hg) algunas de las esferas de carbono-60 comienzan a colapsar en racimos de átomos de carbono mientras que otras mantienen su estructura, formando una red de enlaces extremadamente fuertes. El resultado es una forma de carbono jamás antes vista que mezcla estructuras cristalinas y caóticas que sólo habían sido teorizadas anteriormente por los geólogos.

“Hemos creado un nuevo tipo de material de carbono que es comparable al diamante en su incapacidad para ser comprimido”, aseguró el jefe del proyecto Lin Wang. “Una vez creado bajo estas presiones extremas, este material puede existir en condiciones normales, lo que significa que puede ser usado para una amplia gama de aplicaciones prácticas”.

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FayerWayer

Nuestra dieta también influye en las emisiones de óxido nitroso provocando efecto invernadero

De nuestra huella de carbono a nuestra huella de nitrógeno...

Como ya comentamos anteriormente en este blog, el papel de los gases de efecto invernadero distintos del CO₂ (que es el actual referente en estas cuestiones), es cada vez más importante, sobre todo en los modelos predictivos climáticos. Estos tienen un mayor potencial radiactivo que el CO₂, y numerosos estudios cuantifican su origen antropogénico de forma satisfactoria. Entre estos gases destaca el óxido nitroso (N₂O) y su relación con la agricultura, tal y como ya comentamos anteriormente.

El empleo de fertilizantes nitrogenados y estiércoles se incrementará en los próximos años debido a la demanda alimentaria que requerirá la población del planeta (la tendencia es que seremos más en el futuro). A nivel global, algunas zonas con mayor expansión como China e India son las que capitanean esta demanda debido a sus políticas de “sobrefertilización” de su agricultura para no “depender” de otros en cuestiones alimentarias. En definitiva, la agricultura está modificando enormemente el ciclo del nitrógeno en la naturaleza desde la revolución industrial, lo que ha generado un incremento significativo de las emisiones de N₂O, uno de los principales gases de efecto invernadero.

http://www.earthtimes.org/pollution/check-nitrogen-footprint/307/

Uno de los principales retos al que se enfrenta la comunidad científica es crear modelos que nos permitan conocer y estimar las fuentes de emisión con la intención de mitigar su posible efecto a corto y largo plazo. 

Una de las claves para reducir la emisión de N₂O pasa por la mejora de la eficiencia del abonado nitrogenado, es decir, reducir la tasa de emisión de N₂O por unidad de nitrógeno aplicado y a su vez por unidad de producto agrícola producido. Algunos datos lo confirman ya que de cada 100 unidades de nitrógeno usadas en agricultura, solo 17 son consumidas por los humanos en forma de productos obtenidos en cultivos o en productos cárnicos.

También pasa por tener en cuenta otros factores antrópicos como la población humana, su demanda alimentaria y la generación de residuos que esa producción puede conllevar. Y es que algunos estudios ya están afirmando que la demanda alimentaria puede ser un factor muy importante a tener en cuenta. Las predicciones de la demanda de proteínas de origen animal, sobre todo los relacionados con la carne de pollo, son bastante importantes y se incrementarán en el futuro.

Y es que para cuidar el clima de nuestro planeta, ya no solo es importante nuestra “huella de carbono”, si no también la “huella de nitrógeno”. Si quieres calcular tu huella, no dudes en pinchar aquí. Pero, ¿Es tan importante el nitrógeno en nuestro planeta?, ¿cómo puede afectar el nitrógeno al clima? Pues en este vídeo es bastante explicativo... 

ss

Vídeo de la European Nitrogen Assessment sobre la importancia del nitrógeno 

Uno de los datos a recordar es que la mitad de la población actual está viva gracias al proceso de Haber-Bosch (el proceso industrial para transformar el nitrógeno atmosférico en amonio, que produce fertilizantes y por consiguiente, alimentos y ganado). Si te han quedado dudas, aquí puedes leer algunos resultados de la Evaluación Europea del Nitrógeno (ENA), que explia Alberto Sanz Cobeña. Efectivamente, este proceso ha traído muchas cosas buenas, pero también otras malas que tenemos que remediar (la contaminación). Como dice el vídeo, el conocimiento lo tenemos... ¿a qué estamos esperando para aplicarlo?

La Fuente:

Dave S. Reay, Eric A. Davidson, Keith A. Smith, Pete Smith, Jerry M. Melillo, Frank Dentener & Paul J. Crutzen (2012). Global agriculture and nitrous oxide emissions NATURE CLIMATE CHANGE | REVIEW, 2, 410-416 DOI: 10.1038/nclimate1458

Tomado de:

Compostando Ciencia

Las praderas marinas almacenan más carbono que los bosques

Las praderas marinas contienen más del doble de carbono por km cuadrado que los bosques. Foto: SPL

En los océanos del mundo se encuentra uno de los mayores depósitos de carbono, según un nuevo estudio.

En las llamadas praderas marinas están almacenadas cerca de 20 mil millones de toneladas métricas de carbono, a pesar de que esos ecosistemas ocupan sólo el 0,2% de la superficie terrestre. 

Las praderas marinas son áreas submarinas cubiertas de pastos adaptados a ambientes salinos. Las plantas, que pueden ser de especies diversas, como Thalassius y Posidonias, se encuentran generalmente en zonas de poca profundidad porque deben recibir luz para realizar fotosíntesis.

Algo notable de las praderas marinas es que al ser restauradas pueden secuestrar o capturar carbono en forma muy rápida y efectiva", dijo Karen McGlathery, investigadora de la Universidad de Virginia y una de las autoras del estudio.

McGlathery y sus colegas examinaron cerca de mil praderas marinas en distintos puntos del planeta y encontraron que estos ecosistemas pueden almacenar cerca de 83.000 toneladas métricas de carbono por kilómetro cuadrado.

La cifra es más del doble de la capacidad de almacenamiento promedio de bosques, cercana a las 30.000 toneladas métricas por kilómetro cuadrado.

Con frecuencia se recalca el papel de los bosques como grandes depósitos de carbono, que secuestran de la atmósfera CO2, el principal gas de invernadero. El carbono es liberado a la atmósfera en la desforestación a través de la quema o descomposición de la madera.

El nuevo estudio deja en evidencia que la preservación y restauración de las praderas marinas también puede jugar un papel clave en la mitigación del cambio climático.

"Depósitos de miles de años"

Más de la mitad de las praderas marinas a nivel global están declinando. Foto: Sitio LTER de los Everglades, NSF

"Las praderas marinas sólo ocupan un porcentaje menor de las áreas costeras globales, pero el estudio muestra que son un sistema dinámico para la transformación de carbono", explicó James Fourqurean, investigador de la Universidad Internacional de Florida y otro de los autores del estudio. Fourqurean trabaja en el Centro de Estudio de Impacto Ecológico a Largo Plazo, LTER por sus siglas en inglés, en la costa de los Everglades. El sitio en Florida es uno de los 26 centros de estudio de este tipo alrededor del mundo que mantiene la Fundación Nacional de Ciencia, (National Science Foundation), de EE.UU.

Al captar y almacenar carbono en sus raíces profundas en el lecho marino, los pastos secuestran aproximadamente el 10% del carbono presente en los océanos, según los investigadores.

"Esta vegetación tiene la capacidad de almacenar carbono en forma contínua. Hemos hallado casos de lechos de vegetación que han venido almacenando carbono durante miles de años", señaló Fourqurean.

En el Mediterráneo, la región con la mayor concentración de carbono evaluada en el estudio, la vegetación almacena carbono en depósitos a varios metros de profundidad.

Declive

Desde hace mucho tiempo se sabe que las praderas marinas son el hogar de especies diversas y sus crías. Sin embargo, estos ecosistemas siguen siendo destruidos.

Los investigadores tomaron muestras de las praderas marinas en la costa de Florida. Foto: Sitio LTER de los Everglades, NSF

Casi un tercio de las praderas marinas a nivel global se han perdido debido la degradación en la calidad del agua, obras de dragado y proyectos de construcción costeros.

Un 1,5% de estos ecosistemas desaparece cada año, liberando un volumen de CO2 que equivale a un cuarto de las emisiones por deforestación, según el estudio.

Un trabajo previo en 2009 estimó que el 58% de las praderas marinas están declinando.

Diversos grupos de conservación señalan que los gobiernos deben dar mayor importancia a la protección y restauración de estos sitios marinos.

"Para nosotros conservar estos ecosistemas siempre ha sido prioritario por los servicios que proveen a las comunidades costeras", dijo Emily Pidgeon, directora de Iniciativas Marinas Estratégicas en la ONG Conservación Internacional.

"Ahora debemos reconocer también su importancia vital para el clima de todo el planeta".

El estudio es parte de la Iniciativa Carbono Azul, un proyecto conjunto de Conservación Internacional, la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza y la Comisión Oceanográfica Intergubernamental de UNESCO.

Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista Nature Geoscience. 

Fuente:

BBC Ciencia


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Grafino, el hermano desconocido del grafeno

El grafeno, al que se ha apodado también como el "material milagroso" del siglo XXI por sus múltiples aplicaciones en el campo de la electrónica, podría tener un competidor: el grafino. Un trabajo publicado en la revista Physical Review Letters ha examinado mediante simulaciones informáticas las propiedades electrónicas de este material que aún debe ser sintetizado en el laboratorio. El estudio muestra que, al igual que el grafeno, el grafino es capaz de conducir los electrones a gran velocidad, pero en una única dirección. Esta propiedad podría aprovecharse para diseñar transistores y otros componentes electrónicos mucho más rápidos que los actuales, afirma Andreas Görling, uno de los autores del trabajo, de la Universidad de Erlangen-Nuremberg (Alemania). Ambos materiales consisten en una lámina plana de átomos de carbono unidos por enlaces. En el caso del grafeno, estos enlaces son sencillos o dobles, y se crea un patrón hexagonal que parece una malla gallinera en miniatura. Esta estructura forma lo que se llama cono de Dirac, que hace que los electrones que circulan a través del grafeno se comporten como si no tuvieran masa, por lo que pueden viajar a gran velocidad. En el caso del grafino los enlaces son dobles o triples, y la estructura resultante no es siempre hexagonal, por lo que existen muchos tipos de grafino posibles. El equipo de Görling ha simulado por ordenador las propiedades electrónicas de distintas formas de grafino. En una de ellas, el 6,6,12-grafino, se han encontrado también los conos de Dirac, lo que sugiere que el material también puede conducir los electrones a gran velocidad, pero en una única dirección. Mientras que algunos físicos teóricos se muestran escépticos con el descubrimiento, otros lo aplauden y el equipo de Görling insiste en que ahora es necesario sintetizar el 6,6,12-grafino en laboratorio para probar en la práctica sus increíbles propiedades. Fuente: Muy Interesante

El grafeno podría ser un absorbente perfecto de la luz

Físicos de España y el Reino Unido han calculado que el grafeno – una capa de carbono de apenas un átomo de grosor – podría usarse para crear un absorbente perfecto de la luz si es dopado y colocado en una organización periódica. El trabajo podría llevar a unos dispositivos mejorados de fotodetección, particularmente en la parte infrarroja del espectro electromagnético, donde las tecnologías actuales tienen problemas de funcionamiento.

La afirmación es extraordinaria, dado que los materiales convencionales normalmente necesitan tener miles de átomos de grosor para absorber completamente la luz. “La predicción de que una capa de material de apenas un átomo de grosor puede absorber la luz por completo es notable y excitante”, dice el jefe del equipo F. Javier García de Abajo del Instituto de Óptica en Madrid.

“La capa en cuestión es grafeno en un patrón de ordenación periódica de nanodiscos”, explica García de Abajo. La estructura absorbe luz confinándola a regiones que son cientos de veces menores que la longitud de onda de la luz. Esto se hace aprovechando los plasmones que aparecen dentro de las estructuras individuales de nanodiscos. Los plasmones son oscilaciones colectivas cuantizadas de los electrones dentro de un nanodisco – e interactúan con mucha fuerza con la luz.

Dopando con electrodos

El confinamiento de la luz en el grafeno sólo es posible si el material está cargado eléctricamente. Y la longitud de onda a la que puede quedar confinada la luz depende de cuánto se carga el material. También conocido como dopaje, debido a que tiene un efecto similar al de introducir impurezas en los semiconductores convencionales, la carga se consigue fácilmente colocando electrodos cerca del grafeno. La cantidad de carga puede controlarse variando el voltaje aplicado a los electrodos.

En sus cálculos, el equipo estudió cómo el patrón del grafeno absorbía la luz en el rango del espectro electromagnético del infrarrojo medio y cercano. Los investigadores dicen que sería fácil extender sus resultados a otros rangos de longitudes de onda, hacia el infrarrojo medio y el régimen de terahertzs, por ejemplo, aplicando directamente las ecuaciones analíticas que emplearon. “Todas estas regiones espectrales son especialmente interesantes, con potenciales aplicaciones en imágenes, sensores y detección”, dice García de Abajo. “Necesitamos dispositivos de buena absorción de luz en este rango de longitudes de onda, debido a que los detectores actuales no tienen un buen rendimiento aquí. Nuestro trabajo puede incluso proporcionar un puente para este famoso ‘hueco de terahertz’”.

La separación es justo la correcta

Los investigadores dicen que los nanodiscos son capaces de absorber grandes cantidades de luz debido a que estas estructuras individuales de grafeno están ordenadas a una distancia bien definida unas de otras. Si están demasiado cerca, la luz puede re-emitirse de vuelta y ser reflejada. Por otra parte, no se absorbe suficientemente si los nanodiscos se colocan demasiado lejos. Un efecto similar puede obtenerse con otros patrones de grafeno, específicamente con lazos, los cuales según los investigadores son más fáciles de dopar.

La luz también produce campos inducidos cerca de los nanodiscos. Estos campos están hechos de ondas evanescentes – ondas electromagnéticas que decaen exponencialmente desde una estructura. “El mecanismo, por tanto, no es un efecto de difracción en el sentido de onda clásica en el cual dos o más ondas que se propagan interfieren y forman patrones limitados de tamaño, de aproximadamente la mitad de la longitud de onda de la luz”, explica García de Abajo. “En lugar de esto, lo que se da es un acoplamiento crítico”.

El equipo, que incluye a científicos del ICFO en Barcelona y del Centro de Investigación Optoelectrónica en la Universidad de Southampton, planea ahora explorar otros efectos ópticos extraordinarios en el grafeno – posiblemente hasta el límite cuántico con estudios sobre los efectos en fotones aislados. “También esperamos analizar materiales alternativos, tales como aislantes topológicos, que podrían producir efectos similares”, revela García de Abajo.

El trabajo se describe en Phys. Rev. Lett. 108 047401

Tomado de:

Ciencia Kanija

La propiedad más inesperada y embriagante del grafeno

Los científicos se asombran de los usos potenciales del grafeno y sus derivados.

Las membranas hechas a base de ese "material milagroso" llamado grafeno sirven para destilar alcohol, de acuerdo a un nuevo estudio publicado en el Science Journal.

Un equipo internacional creó este tipo de membrana a partir del óxido de grafeno. Demostraron que bloquea el paso de varios gases y líquidos, pero sí permite el del agua. Esta característica se une a una larga lista de propiedades fascinantes e inusuales asociadas al grafeno y sus derivados.

El grafeno es una forma de carbono. Se trata de una capa plana de átomos de ese elemento ajustadamente empaquetados en una estructura bidimensional con forma de panal.

Al ser tan fina, es prácticamente transparente. Como conductor de electricidad funciona igual que el cobre, y como conductor de calor, es mejor que cualquier otro material.

Las inusuales propiedades electrónicas, mecánicas y químicas del grafeno a escala molecular prometen numerosas aplicaciones.

Andrei Geim y Konstantin Novoselov de la Universidad de Manchester recibieron el Premio Nobel en Física en 2010 por su descubrimiento, esbozado en un informe científico en 2004.

Geim y otros científicos han desarrollado una lámina hecha de hojas de óxido de grafeno. Éstas resultaron ser cientos de veces más finas que un cabello pero aún así son fuertes, flexibles y fáciles de manipular.

Cuando un recipiente de metal fue sellado con ese film, ni el equipo más sensible pudo detectar la pérdida de aire o cualquier otro gas, incluido el helio.

Pero cuando los investigadores probaron lo mismo con agua, encontraron que se evaporó sin importar el sellado. Las moléculas pasaron a través de las membranas de óxido de grafeno a tal velocidad que la tasa de evaporación era la misma si el recipiente está abierto o sellado.

"Sólo para divertirse"

Rahul Nair, de la Universidad de Manchester, quien encabezó el equipo, comentó que "las hojas de óxido de grafeno se colocan de tal forma que entre ellas sólo hay espacio para una capa de moléculas de agua exactamente".

"Si otro átomo o molécula intenta el mismo truco, encontrará que los capilares de grafeno o se encojen con un poco de humedad o quedan atascados con las moléculas de agua", agrega.

El profesor Gleim, por su parte, añadió que el "gas de helio es difícil de detener". "Lentamente se filtra aun a través de una ventana de vidrio de un milímetro de grosor pero nuestros films ultra finos lo bloquean completamente. Al mismo tiempo, el agua se evapora a través de ellos sin dificultad. Los materiales no se pueden comportar de manera más extraña", subraya.

Nair confiesa que "sólo para divertirse" sellaron una botella de vodka con la membrana. "Encontramos que la solución destilada se volvió más y más fuerte con el tiempo. Ninguno de nosotros bebe vodka pero fue muy entretenido realizar el experimento".

A pesar de esto, los investigadores no ofrecen ninguna idea inmediata en cuanto a su aplicación. Sin embargo, el profesor Geim, comentó que "las propiedades son tan inusuales que es difícil imaginar que no se encuentre algún uso en el diseño de membranas para filtrado, separación o para remoción selectiva de agua".

En otro estudio publicado en el Science Journal, otro quipo de investigadores informó sobre el desarrollo de una membrana basada en un tipo de carbono similar al diamante. Esta membrana tiene unos poros de un tamaño único que permiten el paso ultra rápido de combustible a través de ellos. Un experto dijo que se podría utilizar para filtrar contaminantes tóxicos en el agua o para purificar químicos industriales.

Fuente:

BBC Ciencia

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14 medidas contra el cambio climático

Medidas propuestas

1. Recuperación y captura del metano liberado por minas de carbono
2. Recuperación y utilización de emisiones durante la producción de crudo y gas natural
3. Reducción de fugas en los gasoductos
4. Separación y tratamiento de los residuos biodegradables municipales a través del reciclaje y la elaboración de abono, así como captura y utilización del gas emitido en los vertederos
5. Modernización de plantas de tratamiento de aguas residuales con recuperación de gases emitidos
6. Control de las emisiones de metano del ganado, a través de la digestión anaeróbica del estiércol de vacas y cerdos
7. Aereación intermitente de los campos de arroz continuamente bajo agua
8. Filtros para los tubos de escape de vehículos a diesel
9. Introducción de cocinas con quema eficiente de biomasa para cocinar y proveer calefacción en países en desarrollo
10. Reemplazo de hornos tradicionales para elaborar ladrillos por hornos más eficientes como los, hornos Hoffman
11. Sustitución de hornos tradicionales en base a quema de carbón en países en desarrollo por hornos más modernos
12. Eliminación de circulación de vehículos altamente contaminantes
13. Prohibición de la quema a cielo abierto de residuos agrícolas
14. Sustitución de hornos tradicionales de quema de biogas en países en desarrollo por hornos a base de combustibles modernos, como el biogás

A pesar de la falta de un acuerdo global sobre reducción de emisiones de CO2, pueden tomarse otras medidas concretas para reducir el impacto del cambio climático, según un nuevo estudio.

Los vertederos de basura son una fuente importante de metano, uno de los gases de invernadero más potentes.

Un equipo internacional de investigadores liderados por Drew Shindell, del Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA, elaboró una lista de 14 acciones específicas que, de llevarse a cabo, podrían reducir el calentamiento global promedio en medio grado centígrado para 2050.

Las acciones también tendrían otros efectos positivos, como la reducción en el número de muertes por enfermedades respiratorias y un aumento de hasta 135 millones de toneladas métricas por temporada en la producción agrícola, según los científicos.

Shindell y sus colegas consideraron 400 medidas de control diferentes basadas en tecnologías evaluadas por el Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados en Laxenburg, Austria.

De la amplia gama de acciones posibles, los científicos escogieron las 14 medidas "con el mayor impacto potencial". Todas están dirigidas a reducir las emisiones de metano y de carbono negro, ambos potentes contribuyentes al cambio climático.

Carbono negro y metano

El carbono negro resulta de la combustión incompleta del diesel, así como de la quema de biocombustibles y biomasa como madera o estiércol utilizados en algunos países en desarrollo para cocinar.

Sustituir las fábricas tradicionales de ladrillos, especialmente en Asia, por modelos más eficientes, es una de las medidas recomendadas por el estudio.

Esta sustancia, que da color negro al hollín, puede causar enfermedades respiratorias y cardiovasculares. Las pequeñas partículas de carbono negro absorben además la radiación solar causando un aumento en la temperatura. Y al hacer más oscuros al hielo y la nieve, reduciendo su capacidad de reflejar la radiación solar, aceleran el calentamiento global.

Por otra parte, el metano, una sustancia incolora e inflamable, es uno de los más potentes gases de invernadero. Atrapa cerca de 20 veces más calor que el dióxido de carbono.

Los científicos creen que si bien el CO2 es el principal causante del calentamiento global a largo plazo, limitar las emisiones de carbono negro y de metano son acciones complementarias con un impacto más inmediato. Mientras el CO2 tiene una vida atmosférica de décadas, el carbono negro se mantiene en la atmósfera apenas semanas.

En algunas regiones como el Himalaya, el impacto del carbono negro sobre las capas de nieve es particularmente serio por ser responsable del descongelamiento acelerado de los glaciares, que alimentan a su vez ríos vitales para China e India, entre otros países.

La quema de madera y estiércol para cocinar es altamente perjudicial para la salud.

Otros científicos han llamado la atención sobre el papel del carbono negro y la necesidad de controlar sus emisiones en forma urgente. En un encuentro de la Asociación Estadounidense de Química en Denver el año pasado, el investigador Mark Jacobson, de la Universidad de Stanford, presentó nuevas estimaciones sobre el impacto de esta sustancia.

"Las emisiones de carbono negro son responsables del 17% del calentamiento global, un porcentaje superior al del metano. El impacto del carbono negro podría ser reducido en un 90% en un período de entre cinco y diez años si se adoptan políticas efectivas", aseguró Jacobson.

Mientras que Estados Unidos emite aproximadamente el 21% del CO2 del mundo, emite el 6,1% del hollín global, agregó el experto.

"Convertir autos y camiones a diesel en vehículos eléctricos o a hidrógeno podría tener un efecto inmediato en el calentamiento global".

clic Vea "Reducir carbono negro, la estrategia más rápida contra el calentamiento"

Medidas

Reducir las emisiones de carbono negro y de metano puede reducir cambios en la infraestructura, según Shindell. En el caso del metano, las principales estrategias propuestas son capturar el gas que escapa de las minas de carbono y plantas de gas natural, así como reducir las fugas en cañerías de gas, prevenir las emisiones de los vertederos de basura en las ciudades y limitar las emisiones del estiércol en las granjas.

Para reducir las emisiones de carbono negro, los científicos proponen instalar filtros en los vehículos a diesel, evitar la circulación de vehículos altamente contaminantes, proveer cocinas más modernas e instalar hornos más eficientes para la producción de ladrillos, entre otras medidas.

Los científicos utilizaron modelos computarizados para estimar el impacto de las medidas. La reducción de emisiones de metano tendría efectos a nivel atmosférico global. En el caso del carbono negro, los beneficios son mayores en regiones con grandes cantidades de nieve y hielo.

La prevención de muertes por enfermedades respiratorias se vería especialmente en India, Bangladesh y Sudán. Los científicos estiman que globalmente podrían prevenirse cada año entre 700.000 y 4,7 millones de muertes prematuras.

Para Achim Steiner, director ejecutivo del Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente, PNUMA, "la evidencia científica en los últimos diez años apunta cada vez más a acciones rápidas para combatir las sustancias de vida corta en la atmósfera que tienen impacto sobre el cambio climático".

"Este estudio aporta un análisis convincente sobre los beneficios potenciales de tomar medidas a nivel nacional y regional", agregó Steiner.

El estudio de Shindell y sus colegas fue publicado en la revista Science.

Fuente:

BBC Ciencia

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Química orgánica multifría en el medio interestelar

NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

Un equipo de investigadores encabezado por Dorian Parker, de la Universidad de Hawái (EE.UU.), ha descubierto una nueva ruta química a muy baja temperatura para la síntesis de naftaleno. Estos resultados podrían explicar la formación de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) en las regiones ultrafrías del espacio interestelar. El descubrimiento también puede ayudar a reducir la emisión de HAP tóxicos en los motores de combustión interna. El estudio se publica en los Proceedings of the National Academy of Sciences.

Cuando en la Tierra se habla de HAP suele ser para referirse a los procesos de combustión incompleta y a cómo se forman rápidamente a temperaturas elevadas en los motores de combustión interna o en el humo del tabaco. Una vez liberados en el aire los HAP pueden llegar a los pulmones donde su potencial carcinogénico los convierten en un riesgo mayor para la salud. Si llegan al agua la contaminan seriamente, bioacumulándose en el tejido graso de los seres vivos (algunos de los cuales nos comemos después). Los HAP están relacionados pues con la contaminación del suelo, los envenenamientos alimentarios, las lesiones en el hígado y el crecimiento de tumores.

Paradójicamente lo que en la Tierra puede clasificarse como altamente tóxico, en astrobiología se considera uno de los principales participantes en la evolución química en el medio interestelar. Así, por ejemplo, se encontraron HAP que portaban grupos funcionales carboxilo e hidroxilo en los extractos orgánicos del meteorito Murchison que formaban estructuras limitativas parecidas a membranas: los primeros indicios de una estructura protocelular, un requisito para el origen de la vida.

Naftaleno

Existe, además, otra paradoja: si en la Tierra los HAP se forman a muy alta temperatura, ¿cómo pueden existir en las cantidades en las que lo hacen en el medio interestelar con temperaturas sólo unos grados por encima del cero absoluto? El hecho cierto es que el proceso de formación de los HAP no se conoce suficientemente bien, ni siquiera el de su componente más sencillo, el naftaleno (C₁₀H₈).

Cuando se habla de la formación los mecanismos de reacción que se suelen mencionar implican secuencias aHaA, es decir, reacciones de abstracción (eliminación bimolecular) de hidrógeno combinadas con adición de acetileno. Una análisis termodinámico elemental muestra que las secuencias aHaA tienen una energía de activación muy altas, es decir, para que se inicien son necesarias temperaturas de varios miles de grados, como las que se encuentran en los procesos de combustión o en los flujos de las estrellas ricas de carbono y en las nebulosas planetarias.

Sin embargo, este proceso de formación de HAP no explica la presencia de HAP medida en el medio interestelar. En éste los HAP son destruidos rápidamente por fotolisis y por los rayos cósmicos. Las tasas de destrucción son mucho más altas que las de inyección de nuevo producto en el medio interestelar por las estrellas de la Rama Asintótica Gigante (RAG) y las nebulosas planetarias ricas en carbono descendientes de estrellas RAG. Por tanto debe existir un proceso de formación de HAP desconocido que explique la rápida y ubicua proliferación de HAP en el medio interestelar a temperaturas de 10K, temperaturas a las que las secuencias aHaA no pueden iniciarse.

Parker et al. demuestran que es posible la formación de naftaleno como consecuencia de una simple colisión entre un radical fenilo y vinilacetileno en fase gaseosa y la formación de un complejo intermedio por fuerzas de van der Waals, sin necesidad de una energía de activación. Los datos experimentales fueron corroborados por un análisis teórico de la reacción y simulaciones por ordenador. Este mecanismo podría explicar, pues, la formación de naftaleno a 10K

Si bien en el futuro habrá que encontrar mecanismos para la formación de HAP más complejos, como el fenantreno y el antraceno, o que contengan nitrógeno, como el indol o la quinolina, este trabajo demuestra por primera vez que la química a muy baja temperatura juega un papel crítico en la formación de compuestos orgánicos complejos en el medio interestelar.

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la XI edición del Carnaval de Química que organiza La aventura de la ciencia.

Referencia:

Parker, D., Zhang, F., Kim, Y., Kaiser, R., Landera, A., Kislov, V., Mebel, A., & Tielens, A. (2011). Low temperature formation of naphthalene and its role in the synthesis of PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) in the interstellar medium Proceedings of the National Academy of Sciences, 109 (1), 53-58 DOI: 10.1073/pnas.1113827108

Fuente:

Experientia Docet