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11 de septiembre de 2011

Células de combustible nano-tecnológicas para proporcionar carbón limpio


La idea de la energía limpia puede evocar imágenes de campos repletos de molinos de viento o un paisaje urbano cubierto de paneles solares. Pero esa imagen idílica puede dar lugar a una mucho más realista, en que el combustible fósil – al menos a corto plazo – continuará desempeñando un papel importante en la producción de energía.

En este sentido, se han llevado a cabo numerosas investigaciones para aumentar la sufrible eficiencia energética y ambiental de las plantas de carbón. Una gran innovación en este sentido es la célula combustible de óxido sólido (SOFC). En lugar de simplemente quemar montones de carbón para calentar el agua o mover las turbinas, las células de combustible oxidan el carbón de forma más controlada, generando menos emisiones de una manera mucho más eficiente.

Los ánodos normalmente están construidos de un material que finalmente se convierte en viscoso con la acumulación de carbono, causando la degradación de éstos con el paso del tiempo.

La solución al problema fue propuesta por un equipo de científicos liderado por Meilin Liu, del Instituto de Tecnología da Georgia. El equipo ha encontrado la manera de incorporar nano-estructuras de óxido de bario al material, que evitan que el carbono se acumule y desactive al ánodo. Según el sitio Nanowerk, las estructuras oxidan “al carbono en cuanto éste se forma, manteniendo la superficie de los electrodos de níquel limpia incluso cuando los combustibles que contienen carbono son usados a bajas temperaturas”.

El equipo espera que la solución finalmente se integre en los sistemas ya existentes, ya que se basa en una tecnología anterior. Liu tiene depositadas grandes esperanzas en esta tecnología, afirmando a Nanowerk que "En última instancia, éste podría ser el modo más limpio, más eficiente y rentable de convertir el carbón en electricidad”.

Fuente:Enlace

Discovery Channel Web

18 de mayo de 2011

Hallan alfombras de microbios creadores de oxígeno

Científicos de la Universidad de Alberta (Canadá) han hallado en las profundidades de lagunas venezolanas alfombras de microbios que contienen bacterias fotosintéticas y son creadoras de oasis de sedimentos ricos en oxígeno de los que pequeños animales se aprovechan.

Los microbios que habitan en estas lagunas bajas en oxígeno propician unas condiciones similares a las que había hace 555 millones de años, de cuando datan los primeros fósiles de animales móviles, según un artículo publicado hoy en la versión en la red de Nature Geoscience.

Los científicos, encabezados por el investigador Murray Gingras, analizaron estas alfombras de microbios que cubren partes del fondo de las lagunas y descubrieron que la concentración de oxígeno es mucho mayor en ellas que en las zonas donde no existen las mencionadas bacterias.

No habitan animales en estas lagunas, salvo pequeños cangrejos y larvas que viven sólo sobre los sedimentos cargados de oxígeno, cuyo nivel decrece drásticamente durante la noche.

Según los expertos, las especies prehistóricas que vivían sobre sedimentos en el fondo marino y podrían haber explotado en su beneficio los altos niveles de oxígeno de estas alfombras de microbios, al igual que hacen las contemporáneas.

Fuente:

El Deber

28 de abril de 2011

Descubren bacterias que viven sin luz ni oxígeno bajo el hielo de la Antártida

Un investigador posa sobre la superficie helada de 'Las cataratas de sangre'. (Foto: 'Science')

Un investigador posa sobre la superficie helada de 'Las cataratas de sangre'. (Foto: 'Science')

Un insólito ecosistema donde viven bacterias pese a no haber oxígeno, en completa oscuridad, a 10ºC bajo cero y en un agua con cuatro veces mayor salinidad que la del mar, ha sido descubierto en un lago subterráneo bajo un glaciar, en la Antártida. Este prístino hábitat funciona como un perfecto mecanismo biológico desde hace nada menos que entre 1,5 y cuatro millones de años.

Investigadores de las universidades de Harvard y Cambridge publican hoy en Science su hallazgo. El lugar, denominado Cataratas de sangre por el agua de alta coloración roja procedente de la oxidación que fluye por debajo del glaciar, ya había llamado la atención de los primeros exploradores antárticos en 1911, el año que se descubrió el Polo Sur. Ellos lo atribuyeron a unas algas rojas que suponían debían vivir bajo el hielo.

Pero una casualidad ha permitido descubrir el porqué de ese llamativo color rojo sobre el manto blanco del hielo. Mientras una investigadora permanecía junto al lugar justo el día oportuno, hubo un flujo de la salmuera subglacial recién filtrada que permitió tomar las primeras muestras y realizar los análisis que habían estado intentando durante años.

El primer resultado del laboratorio hizo exclamar a los científicos el célebre ¡eureka! que acompaña los descubrimientos: el agua no contenía oxígeno. Además, era rica en sulfuro, propio de los ambientes marinos y con una concentración salina cuatro veces mayor que la de los océanos.

Eso dio pistas sobre su origen oceánico y la edad: entre 1,4 y cuatro millones de años, cuando gran parte de la Tierra estaba cubierta de hielo y el agua marina quedó atrapada bajo los glaciares en un lago de unos cuatro kilómetros de largo por 400 metros de ancho, que no está congelado debido a su elevada salinidad.

Ecosistema asombroso

Pero lo realmente sorprendente es que los microbios que vivían entonces han seguido reproduciéndose y es el hogar de esos seres que han vivido ahí durante millones de años, aportando un ejemplo asombroso de cómo un sistema microbiano puede sobrevivir durante un periodo prolongado sin fotosíntesis o nutrientes de una fuente externa.

El lago está situado en el Valle Seco de McMurdo, al este de la Antártida, bajo un glaciar de 1,5 kilómetros de espesor. Según Jill A. Micucki y su equipo de investigación, el agua que contiene es anóxica, extremadamente salina, y repleta de hierro.

También contiene sulfato, una fuente de energía común para microbios, pero curiosamente poco del sulfuro que generalmente se esperaría si los microbios estuvieran metabolizando el sulfato mediante su reducción a sulfuro.

Basándose en los isótopos de oxígeno en el sulfato y la evidencia de una enzima llamada adenosina 5 fosfosulfatoreductasa, los autores concluyen que los microbios están de hecho reduciendo el sulfato pero que lo están haciendo a través de un metabolismo hierro-sulfuro interconectado, el cual utiliza hierro de la base de sustrato rocoso del lago.

Los descubridores del nuevo hábitat proponen que los sistemas microbianos similares a este pueden haber existido durante los episodios de la llamada Tierra bola de nieve, cuando el planeta podría haber estado cubierto casi por completo de hielo.

Yendo mucho más allá, este ecosistema aislado durante millones de años podría explicar la existencia de vida en otros planetas de nuestro sistema solar. Formas primitivas de vida como es el caso, es lo que vienen buscando desde hace décadas los científicos de la NASA en Marte, y en la luna Europa de Júpiter.

Fuente:

El Mundo Ciencia

28 de marzo de 2011

La primera hoja artificial

Una célula solar que simula el proceso de fotosíntesis de las hojas para convertir la luz y el agua en energía de forma muy barata y limpia. Esta “hoja artificial” se ha dado a conocer en la 241 Reunión Nacional de la Sociedad Química Americana, según un artículo publicado en Science Daily.

"Una hoja artificial ha sido uno de los santos griales de la ciencia durante décadas, y nosotros creemos haberlo logrado", asegura su responsable, Daniel Nocera, un químico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) de EEUU.

El dispositivo, del tamaño de una carta de póquer, pero más delgado, se basa en el silicio, la electrónica y los catalizadores, unas sustancias que aceleran las reacciones químicas. Asimismo, necesita para funcionar unos tres litros y medio de agua y la luz del sol. Las reacciones dividen el agua en sus dos componentes, hidrógeno y oxígeno, que se almacenan en una pila de combustible para producir electricidad.

Según Nocera, su hoja artificial podría producir electricidad suficiente para abastecer una casa en un país en desarrollo durante un día, dijo Nocera. En este sentido, el experto del MIT señala que el objetivo de su equipo es que cada hogar se convierta en su propia central eléctrica: "Uno se puede imaginar aldeas de India y África dentro de no mucho tiempo comprando un sistema asequible de energía basado en esta tecnología."

El concepto de “hoja artificial” se creó hace más de una década por John Turner en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE.UU. en Boulder, Colorado, pero sus materiales eran muy caros e inestables. Nocera asegura haber superado estos inconvenientes.

Fuente:

QUO

22 de marzo de 2011

¿Entraña algún peligro dormir en una habitación con plantas?


Desde pequeño me han metido en la cabeza este miedo. Uno de esos miedos tipo “si miras muy de cerca la televisión te quedarás ciego”. Me refiero a que las plantas deberían sacarse de una habitación para dormir, sobre todo si hablamos de una habitación de hospital.

La razón de ello parece lógica: las plantas absorben dióxido de carbono y lo transforman en glucosa, liberando a su vez oxígeno. Pero al llegar la noche, hacen justo lo contrario: es decir, nos roban el oxígeno.

El primer proceso es la fotosíntesis, y necesita luz para llevarse a cabo. El segundo proceso es parecido al de otros seres vivos, es el metabolismo: usar los
nutrientes para producir energía. Consume oxígeno de la atmósfera y produce dióxido de carbono.

Hoy en día, al mirar atrás, recordamos con una sonrisa a tanta gente que sacaba sus geranios del dormitorio, olvidando dentro a enormes perros, hermanos y hermanas o compañeros de cama, los cuales, evidentemente, consumían mucho más oxígeno y hacían mucho más ruido que el pobre geranio que no se había metido con nadie.


Las plantas no son dañinas para la salud, usted no botaría a sus hijos fuera de la casa porque le roban el oxígeno ¿verdad? Entonces ¿por qué hechar afuera a una linda planta que "nos roba" muchísimo menos oxígeno?

Tomado de:

Xataca Ciencia

22 de febrero de 2011

El plancton fue clave para hacer respirable la atmósfera en la Tierra


Investigadores que estudian el origen de la primera atmósfera respirable de la Tierra se han concentrado en el importante papel desempeñado por criaturas tan diminutas como el plancton. En un artículo que aparece en la edición digital de Proceedings, el investigador de la Universidad Estatal de Ohio Matthew Saltzman y sus colegas muestran cómo el plancton proporciona un enlace crítico entre la atmósfera y los isótopos químicos atrapados en las rocas hace 500 millones de años.

Este trabajo se basa en un descubrimiento previo del equipo respecto a que cambios en la corteza terrestre iniciaron una especie de efecto invernadero inverso hace 500 millones años que enfrió los océanos del mundo, dio lugar a una gigante eclosión de plancton, y envió una ráfaga de oxígeno en la atmósfera.

El nuevo estudio ha revelado detalles sobre cómo el oxígeno llegó a desaparecer de la antigua atmósfera de la Tierra durante el Periodo Cámbrico, sólo para volver a niveles más altos que nunca. También alude a cómo, después de extinciones masivas, el oxígeno en grandes cantidades permitió a la vida volver a florecer.

Saltzman y su equipo fueron capaces de cuantificar la cantidad de oxígeno que se liberaba en aquella atmósfera, y vincular directamente la cantidad de azufre en los océanos antiguos con el oxígeno atmosférico y el dióxido de carbono. El resultado es una imagen más clara de la vida en la Tierra en un momento de crisis extrema.

"Sabemos que los niveles de oxígeno en el océano se redujeron drásticamente [una condición llamada anoxia] durante el Cámbrico, y que coincide con un momento de extinción global", dijo Saltzman, profesor asociado de Ciencias de la Tierra.

En un artículo en la revista Nature el mes pasado, los mismos investigadores presentaron la primera evidencia geoquímica de que la anoxia se extendió incluso a las aguas poco profundas. "Todavía no sé por qué la anoxia se extendió por todo el mundo. Puede que nunca lo sepamos", dijo Saltzman. "Pero ha habido muchos eventos de extinción en la historia de la Tierra, con la excepción de los causados por impactos de meteoritos, que cambian el equilibrio de oxígeno y dióxido de carbono en la atmósfera y los océanos"

"Al conseguir una manija en lo que estaba sucediendo en aquel entonces, podemos mejorar nuestra comprensión de lo que está pasando ahora a la atmósfera."

Algo de oxígeno pudo volver a entrar en los océanos y la atmósfera hace 500 millones de años, y el estudio sugiere que pequeñas plantas y formas de vida animal conocidas como plancton fueron la clave.

El plancton puede estar en la parte inferior de nuestra cadena de alimentos de hoy, pero en aquel entonces, gobernaba el planeta. Aparte de la abundancia de los trilobites, la vida en los océanos no era muy diversa.

No fue diversa hasta que un evento geológico que provocó el entierro de grandes cantidades de materia orgánica en los sedimentos oceánicos y que retiró dióxido de carbono de la atmósfera y liberó oxígeno.

Cuanto más oxígeno llegaba a las células del plancton, más selectivamente convertían el isótopo ligero del carbono en dióxido de carbono, y lo incorporaban dentro de sus cuerpos.

Mediante el estudio de isótopos en el plancton fósil en las rocas que se encuentran en el centro de Estados Unidos, el interior de Australia y China, los investigadores determinaron que este evento ocurrió casi al mismo tiempo que una explosión de la diversidad del plancton conocida como la "revolución de plancton". "La cantidad de oxígeno se recuperó, al igual que la diversidad de la vida", explicó Saltzman.

Otros investigadores han tratado de medir la cantidad de oxígeno que había en el aire durante el Cámbrico, pero sus estimaciones han variado ampliamente, desde un pequeño tanto por ciento hasta un 15-20 por ciento. Si las estimaciones más altas fueran correcta, entonces el evento habría aumentado el contenido de oxígeno a más del 30 por ciento o casi un 50 por ciento más rico que el estándar actual del 21 por ciento.

Este estudio ha proporcionado una nueva perspectiva sobre el asunto. "Hemos sido capaces de reunir líneas independientes de evidencias que muestran que si el contenido total de oxígeno fue de alrededor de un 5-10 por ciento antes del evento, y a continuación, se elevó a justo por encima de los niveles actuales por primera vez después del evento", dijo Saltzman.

El estudio tiene relevancia para la geoingeniería moderna. Los científicos han comenzado a investigar lo que podemos hacer para prevenir el cambio climático, y alterando la química de los océanos podría ayudar a eliminar el dióxido de carbono y restaurar el equilibrio de la atmósfera. El plancton sería una parte necesaria de la ecuación, añadió.

Fuente:

Europa Press

17 de febrero de 2011

Un fenómeno desconocido vació de oxígeno los océanos del mundo hace 499 millones de años

Los océanos se hicieron ricos en oxígeno tal como los conocemos actualmente hace unos 600 millones de años, durante la última fase del Periodo Ediacarano. Ahora, un equipo de biogeoquímicos ha encontrado evidencias de que los océanos volvieron a ser anóxicos (pobres en oxígeno) hace unos 499 millones de años, poco después de la aparición de los animales en la Tierra. Y que permanecieron así durante un periodo de entre 2 y 4 millones de años.

Los investigadores, de la Universidad de California en Riverside, sugieren que tales condiciones anóxicas pudieron existir incluso durante un intervalo mucho más amplio de tiempo.

El equipo de Timothy Lyons argumenta que tales fluctuaciones en los niveles de oxígeno de los océanos son la causa más probable de la diversificación explosiva de formas de vida que marcó el período Cámbrico, hace entre 540 y 488 millones de años.

La transición desde un mar por lo general rico en oxígeno durante el Cámbrico, hasta el mar completamente oxigenado que tenemos hoy en día, no fue tan simple como ha sido ampliamente aceptado hasta ahora. La nueva investigación muestra que el océano tuvo fluctuaciones entre distintos grados de oxigenación. Tales fluctuaciones desempeñaron un papel importante, tal vez principal, en moldear la evolución temprana de los animales en el planeta, al promover ciertas extinciones y despejar así el escenario para que los nuevos organismos ocuparan su lugar.

Los investigadores ahora trabajan para encontrar una explicación a esa escasez de oxígeno en los océanos 499 millones de años atrás.

Puede parecer de interés escaso para la sociedad el investigar las causas de un fenómeno de tanto tiempo atrás, pero lo cierto es que las averiguaciones que se hagan podrían ser de mucha utilidad ahora y en un futuro cercano. Actualmente, algunos sectores de los océanos del mundo se están tornando pobres en oxígeno. La Bahía de Chesapeake (rodeada por Maryland y Virginia) y la llamada "Zona Muerta" en el Golfo de México son dos ejemplos.

"Sabemos que la Tierra tuvo situaciones similares en el pasado. Conocer sus causas y consecuencias puede proporcionar pistas esenciales sobre lo que el futuro tiene reservado para nuestros océanos", subraya Benjamin Gill, del equipo de investigación.

Más información en:

NSF

Fuente:

Noticias de la Ciencia

20 de diciembre de 2010

Descifrados fósiles genómicos de 3.000 millones de años

Hace unos 580 millones de años, la vida en la Tierra comenzó un período de rápido cambio llamado la explosión del Cámbrico, un periodo definido por el nacimiento de nuevas formas de vida durante millones de años que a la larga contribuyó a la diversidad de los animales modernos.

Los fósiles ayudan a los paleontólogos a llevar a cabo su crónica de la evolución de la vida desde entonces, pero un dibujo de la vida durante los 3.000 millones de años que precedieron al Período Cámbrico es un reto, porque las células del Precámbrico correpondían a cuerpos blando de los que rara vez han quedado huellas fósiles. Sin embargo, aquellas formas de vida temprana legaron abundantes rastros de fósile microscópicos: el ADN.

Debido a que todos los organismos vivos heredan sus genomas de los genomas ancestrales, biólogos en el MIT (Instituto de Tecnología de Massachusstes) creyeron que podrían utilizar los genomas de hoy en día para reconstruir la evolución de los microbios antiguos.

Un difícil rastreo

Combinaron la información de la cada vez mayor biblioteca del genoma con su propio modelo matemático que toma en cuenta la forma en que evolucionan los genes: las nuevas familias de genes puede nacer o ser heredados, pueden ser cambiados o transferidos horizontalmente entre los organismos, se pueden duplicar en el mismo genoma, y se pueden perder.

Los científicos rastrearon miles de genes a partir de 100 genomas modernos y su apariencia al manifestarse por primera vez en la Tierra para crear un fósil genómico que nos dice no sólo cuando los genes se introdujeron, sino también que microbios antiguos poseía esos genes.

El trabajo sugiere que el genoma colectivo de toda la vida fue sometido a una expansión hace entre 3.300 y 2.800 millones de años, durante los cuales el 27 por ciento de todas las familias de genes existentes en la actualidad llegó a existir.

Nuevo período

Eric Alm, profesor en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental y el Departamento de Ingeniería Biológica, y David Lawrence, quien recientemente recibió su doctorado del MIT y ahora es un Junior Fellow en la Harvard Society of Fellows, han nombrado a este período la expansión Arcaica.

Debido a que hay muchos de los nuevos genes identificados que se relacionan con el oxígeno, Alm y David pensaron que la aparición de oxígeno podría ser responsable de la expansión Arcaica.

El oxígeno no existía en la atmósfera de la Tierra hasta hace unos 2.500 millones de años cuando comenzó a acumularse, probablemente matando a un gran número de formas de vida anaeróbica, en el Gran Evento de Oxidación.

"El Gran Evento de Oxidación fue probablemente el evento más catastrófico en la historia de la vida celular, pero no tenemos ningún registro biológico del mismo", dice Alm.

Una inspección más cercana, sin embargo, mostró que los genes que utilizaron el oxígeno no aparecieron hasta el final de la expansión Arcaica hace 2.800 millones de años, que es más consistente con la fecha geoquímica para asignar al Gran Evento de Oxidación.

En cambio, Alm y David creen que han detectado el nacimiento del transporte de electrones moderno: el proceso bioquímico responsable del transporte de los electrones dentro de las membranas celulares.

Lea el artículo completo en:

El Economista

26 de noviembre de 2010

Hallan oxígeno y dióxido de carbono en la atmósfera de una luna de Saturno


Rhea es la segunda luna más grande de Saturno. NASA

La densidad de oxígeno en Rhea es muy inferior al que hay en la Tierra

Rhea, la segunda luna más grande de Saturno tiene una fina atmósfera con oxígeno y dióxido de carbono.

El hallazgo, publicado esta semana en la versión digital de la revista Science, ha sido posible gracias a la sonda espacial Cassini, que orbita Saturno. Se trata de una misión conjunta de la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial de Italia (ASI).

Los científicos liderados por Ben Teolis afirman que se trata de una atmósfera extremadamente delgada. La densidad de oxígeno es muy inferior al que hay en la Tierra.

Exosferas en otras lunas
La presencia de una exosfera ha sido detectada ya en dos lunas de Júpiter, Europa y Ganymede, pero se trata de la primera vez que se descubre en el sistema de Saturno.

Los astrónomos creen que la delgada capa que envuelve a Rhea se mantiene gracias partículas de alta energía que constantemente bombardean la superficie helada de la luna.

Los científicos creen que este tipo de exosferas podrían ser muy comunes. De hecho, otras candidatas para tener oxígeno y dióxido de carbono en el sistema de Saturno serían las lunas Dione y Tethys. La sonda Cassini intentará aproximarse a Dione en diciembre de 2011 para analizar su composición. De momento no hay planes para examinar Tethys.

Cassini reanuda sus operaciones
La nave espacial Cassini ha reanudado sus operaciones normales tras la incidencia que se produjo en un equipo del subsistema de datos a principios de noviembre. Todos los instrumentos científicos han reiniciado operaciones, la nave espacial está correctamente configurada y se encuentra en buen estado de salud.

Los directores de la misión esperan ahora obtener un flujo completo de datos durante el sobrevuelo de la próxima semana de la luna Encelado. El fallo impidió que el equipo registrase una instrucción importante, y la nave, según lo programado, entró en el modo de espera.

El 30 de noviembre Cassini se acercará a unos 48 kilómetros de la superficie de Encelado. El paso más cercano de la historia de Cassini sobre la superficie de Encelado se produjo en octubre de 2008, cuando cayó a una altitud de 25 kilómetros.

Fuente:

El Mundo Ciencia

6 de octubre de 2010

La producción de oxígeno pudo haber comenzado 270 millones de años antes

Las bacterias productoras de oxígeno pudieron haber evolucionado cientos de millones de años antes de lo que se pensaba, según sugiere un nuevo estudio de antiguas formaciones rocosas en el oeste de Australia.


Fósiles bien conservados de estromatolitos en la Formación Tumbiana, en la región de Pilbara, han sido datados en 2720 millones años de antigüedad, más de 270 millones de años antes que la evidencia anterior más antigua de fotosíntesis oxigénica, dijo el estudiante de doctorado en la Universidad de Nueva Gales del Sur, David Flannery, en un simposio en Perth.

Flannery y otros investigadores del Centro Australiano de Astrobiología (ACA) de la Universidad de Nueva Gales del Sur y de la Universidad de Macquarie presentaron sus resultados en el Quinto Simposio Internacional Arqueano, en un artículo titulado (“Does the Neoarchaean Fortescue group record the earliest evidence for oxygenic photosynthesis?” “¿Es el registro del grupo Fortescue Neoarqueano la primera prueba de fotosíntesis oxigénica?”)

Indican que la mayoría de los científicos aceptan que la atmósfera de la Tierra se oxigenó – y por lo tanto se hizo habitable para otras formas de vida – durante un período conocido como el Gran Evento de Oxidación hace alrededor de 2450 y 2320 millones años. Se cree que las algas verdiazules, o cianobacterias, fueron los primeros organismos en hacerlo, y vivían en colonias que dejaron tras de sí los fósiles de estromatolitos.

Pero cuándo evolucionaron los primeros organismos productores de oxígeno y cuánto tiempo llevó la oxigenación resultante de la atmósfera ha sido incierto. Los nuevos resultados pueden sugerir que el proceso no sólo comenzó antes, sino que fue más extenso y gradual de lo que se pensaba previamente, de acuerdo con el coautor, profesor Malcolm Walter, director de la ACA.

“La anteriormente clara historia del Gran Evento de Gran Oxidación no parece estar ahora tan clara, después de todo”, dice el profesor Walter. “La idea de que la atmósfera de la Tierra se volvió oxigenada de repente hace unos 2450 millones de años ahora parece demasiado simple”.

Advierte que el nuevo estudio todavía se encuentra en sus primeras etapas, apoyándose en estructuras de roca fosilizada y en pruebas químicas, más que en estructuras celulares definitivas: “Es pronto todavía y lo que hemos encontrado no es una evidencia inequívoca, pero los estromatolitos son muy distintivos y estas estructuras son idénticas a las de los estromatolitos vivos que estamos estudiando en Shark Bay, en Australia Occidental. Estoy bastante seguro de lo que hemos encontrado”.

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Ciencia Kanija

Joseph Priestley: el descubridor del oxígeno


A los 16 años ya dominaba el griego, el latín y el hebreo. Después decidió aprender por su propia cuenta francés, italiano y alemán. Una vez hubo terminado sus estudios, intentó satisfacer a su familia probando suerte en el sacerdocio, pero su mente despierta le hizo compaginarlo con el mundo académico. Al conseguir un puesto como profesor de idiomas abandonó por completo el sacerdocio trasladándose a Warrington. Para aquel entonces Priestley ya estaba bien entrado en la veintena y no había mostrado ningún interés por la ciencia.


I: Joseph Priestley por Ellen Sharples (1794)

Fue en Warrington donde Priestley conoció a John Seddon, quien consiguió despertar en él un creciente interés por los temas científicos. De hecho, gracias a Seddon, se embarcó en un proyecto para escribir la historia de la electricidad. La gran ambición de Priestley en su proyecto y la ausencia de personas cualificadas en Warrington le motivaron a hacer periódicos viajes a Londres, donde tuvo la suerte de conocer a influyentes experimentadores científicos de la talla de John Canton, William Watson, y Benjamin Franklin.

El hecho de saber poco acerca de la electricidad, no le amedrentó lo más mínimo, y gracias a su sinceridad se ganó el fuerte apoyo de Franklin. Éste animó a Priestley a continuar con su proyecto, ayudándole con todos sus conocimientos sobre la electricidad. El resultado final fue publicado en 1776 bajo el título “The History and Present State of Electricity”, siendo uno de los libros sobre electricidad más fiables de la época.


II: The History and Present State of Electricity

Pero si por algo pasó a la historia Joseph Priestley no fue por este gran libro, sino por uno de los muchos experimentos en los que empleaba su tiempo libre. El 1 de Agosto de 1774, decidió ver qué ocurriría si extraía aire del mercurio calcinado. Siguió la misma rutina que había establecido con experimentos anteriores sobre aires, primero bañando la sustancia con la luz del sol, intensificada con su lupa, hasta calentarla lo suficientemente como para emitir gas. Después añadió agua para ver si se disolvía, pero no lo hizo.

Hasta ese momento nada parecía fuera de lo normal, hasta que Priestley se percató de que si introducía una vela encendida en el recipiente donde se encontraba el aire, la llama de la vela se quemaba de una forma extraordinariamente vigorosa. Priestley sabía que había descubierto un gas, pero aún no era del todo consciente de qué era lo que tenía exactamente entre manos. Tras muchos meses dando vueltas a la posible utilidad del gas recién descubierto, repitió de nuevo el experimento con la intención de exponer directamente a un ser vivo a él.


III: Equipamiento utilizado por Priestley en sus experimentos con gases

En marzo de 1775, introdujo un ratón adulto en un aparato de cristal lleno del aire procedente del mercurio calcinado. Su primera hipótesis fue que el ratón no sobreviviría más de quince minutos, el tiempo que tardara en agotarse el aire. Pero su sorpresa fue máxima al comprobar que el ratón se mantuvo consciente una hora y media, resultando el aire descubierto tan bueno o mejor que el aire común respirado por animales y humanos.

Con sus experimentos sobre la mesa, Priestley dio por hecho en seguida que este aire que había descubierto se trataba el responsable de la respiración de los humanos y animales, así como de la combustión. Pero pese a esto, los conocimientos limitados de química de Priestley le jugaron una mala pasada en los razonamientos, haciéndole pensar que el aire descubierto se trataba de aire deflogisticado.


IV: Átomo de Oxígeno

No fue hasta que los experimentos de Priestley llegaron a Antoine Lavoisier a finales de 1775 cuando todo comenzó a tomar un poco más de sentido. Lavoisier repitió los experimentos de Priestley y ante los resultados no tuvo duda de que el aire descubierto no era aire deflogisticado, sino el “principio activo” de la atmósfera. Con una serie de experimentos demostró que este aire se encontraba en el aire común en una proporción del 20%, y demostró que era el culpable de la combustión, la oxidación y la respiración. Finalmente, le dio el nombre de oxígeno en 1789.

Todo esto sitúa a Priestley como el hombre que descubrió el oxígeno, ¿pero realmente lo pretendía con su experimento? La realidad es que no. Como el mismo confesó años después de su descubrimiento, fue un mero golpe de suerte:

Sé que no esperaba lo que sucedería realmente. Por mi parte, reconoceré con franqueza que, al inicio de los experimentos […] me hallaba tan lejos de haber formulado ninguna hipótesis que condujera a los descubrimientos que hice al realizarlos, que me hubieran parecido muy improbables si me lo hubieran dicho; y cuando finalmente los hechos decisivos se me hicieron manifiestos, fue muy lentamente, y con gran vacilación, que me rendí ante la evidencia de mis sentidos.



Fuente:

Recuerdos de Pandora

2 de junio de 2010

Océano helado de luna de Jupiter es rico en oxígeno

Miércoles, 02 de junio de 2010

Océano helado de luna de Jupiter es rico en oxígeno

Según un nuevo estudio, es posible que haya suficiente oxígeno en las aguas de Europa, la luna de Júpiter, para mantener millones de toneladas de peces. Y aunque nadie está diciendo que realmente haya peces en Europa, este estudio sugiere que el satélite joviano es capaz de mantener el mismo tipo de vida que conocemos en la Tierra, aunque sea en su forma microbiana

Europa, que tiene aproximadamente el mismo tamaño que nuestra Luna, se encuentra envuelta por un océano global de unos 160 km. de profundidad, con una corteza de hielo que podría tener unos pocos kilómetros de espesor. Por lo que sabemos de la Tierra, donde hay agua hay posibilidades de vida, así que durante muchos años los científicos han especulado con la idea de que esta luna joviana puede albergar extraterrestres.

Cuanto más aprendemos sobre los efectos que ejerce Júpiter sobre sus lunas, más verosímil se hace la posibilidad de que haya vida en Europa. Los estudios demostraron que esta luna podría tener suficiente oxígeno como para mantener el tipo de vida con el que estamos familiarizados en la Tierra.

El hielo de la superficie, igual que toda el agua, está hecho de hidrógeno y oxígeno, y el flujo constante de radiación que emite Júpiter reacciona con este hielo para formar oxígeno libre y otros oxidantes como el peróxido de hidrógeno. La reactividad del oxígeno es clave para generar la energía que promovió el florecimiento de la vida multicelular en nuestro planeta.

Aún así, los investigadores creían que no había un método eficaz que condujera esta materia rica en oxígeno al océano de Europa. Los científicos asumían que la forma principal de migración de los materiales de la superficie hacia abajo se producía como consecuencia de los impactos de los desechos cósmicos que regularmente bombardean nuestro Sistema Solar. Los cálculos previos sugerían que, incluso después de transcurridos algunos millones de años, tales impactos no podían originar una capa oxigenada de más de 10 metros por debajo de la corteza de hielo, capa que no tenía la profundidad necesaria como para alcanzar el océano subyacente.

Sin embargo, el nuevo estudio sugiere que esta capa rica en oxígeno puede ser mucho más gruesa, y que abarca potencialmente toda la corteza. “La clave está en encontrar otras formas de mover la corteza”, explica el investigador Richard Greenberg, un científico planetario del University of Arizona’s Lunar and Planetary Laboratory de Tucson.

La atracción gravitacional que Júpiter ejerce sobre Europa produce mareas 1.000 veces más fuertes que las que experimenta la Tierra con nuestra Luna, flexionando y calentando la superficie de Europa y volviéndola muy activa geológicamente. Esto podría explicar por qué su superficie no parece tener más de 50 millones de años de antigüedad: sufrió un completo recambio en ese lapso.

Un proceso importante para la renovación de la superficie de Europa parece ser la formación de las crestas dobles que cubren al menos la mitad de su superficie. Las mareas pueden empujar el hielo nuevo -probablemente agua oceánica recientemente congelada- hacia la superficie, donde comenzaría a oxigenarse lentamente. A medida que las crestas van creciendo en altura, el material más antiguo queda enterrado, empujando hacia abajo esta materia rica en oxígeno. Greenberg calculó que, transcurridos uno o dos mil millones de años, este proceso podría haber transportado a los oxidantes a través de la corteza de hielo, alcanzando así el océano.

Lea el artículo completo en:

Axxon

1 de mayo de 2010

El monóxido de cloro juega un papel clave en la destrucción de la capa de ozono


Sábado, 01 de mayo de 2010

El monóxido de cloro juega un papel clave en la destrucción de la capa de ozono


¿Qué es el monóxido de carbono?



El monóxido de cloro es un compuesto químico. Desempeña un papel importante en el proceso de agotamiento del ozono . En la estratosfera , el cloro reacciona con los átomos de ozono para formar moléculas de monóxido de cloro y oxígeno .
Cl· + O 3 → ClO· + O 2

Esta reacción produce la destrucción de la capa de ozono.

Foto de la Noticia

Foto: NASA/JPL


Un nuevo estudio de la capa de ozono polar de la Tierra realizado por la NASA refuerza la comprensión de los científicos sobre cómo los productos químicos del cloro producidos por el hombre, implicados en la destrucción de la capa de ozono, interactúan unos con otros.

Un equipo de científicos liderado por Michelle Santee, del Jet Propulsion Laboratory, examinó cómo las temperaturas nocturnas afectan al monóxido de cloro, un producto químico clave que participa en la destrucción del ozono. La combinación de las mediciones por satélite de la NASA con un modelo químico de última generación, encontraron que esta relación es más consistente con los últimos trabajos de laboratorio que con otros más antiguos, tanto de laboratorio como de campo.

Esta verificación es importante, porque los científicos no han podido llevar a cabo experimentos de laboratorio adecuados relevantes para la comprensión de cómo se comporta el monóxido de cloro en la noche en las temperaturas más bajas de la estratosfera, la segunda capa más baja de la atmósfera terrestre. Los datos provienen del satélite Aura de la NASA y el estudio ha sido publicado en la revista Proceedings.

"Al tener un mejor conocimiento de este equilibrio, los científicos serán capaces de hacer predicciones más exactas de la pérdida de ozono polar, especialmente en el crepúsculo y en el Ártico, donde las condiciones suelen ser sólo ligeramente favorables para la destrucción del ozono."

Por la noche, las moléculas de monóxido de cloro se combinan para formar peróxido de cloro, y el equilibrio entre estos dos productos químicos es altamente sensible a la temperatura. El estudio de este balance cuantitativo es un reto. Estudios previos en el laboratorio y mediante aviones y satélites habían encontrado significativamente diferentes grados de equilibrio. La nueva investigación contribuye a la comprensión científica del fenómeno más conocido como agujero de ozono.

Cada año, a finales del invierno y principios de primavera en el hemisferio sur, el cloro y el bromo a partir de compuestos producidos por el hombre causa la destrucción casi total de ozono en la estratosfera de la Tierra en una capa de unos 20 kilómetros sobre la Antártida.

Fuente:


Europa Presses,

8 de abril de 2010

Hechos fascinantes del cerebro humano


Jueves, 08 de abril de 2010

Hechos fascinantes del cerebro humano

El cerebro es el órgano más complejo y desconocido del cuerpo humano. Es el encargado de hacer que todo el resto del cuerpo funcione de la forma correcta. Un cuerpo, se puede mantener con vida sin cerebro, pero cuando este falla no se puede decir que esa persona esté realmente viva.


I: Cerebro humano

Aquí listo varios hechos fascinantes sobre el cerebro humano. Algunos conocidos por la gran mayoría y otros que muchas personas desconocen.

1. El cerebro no siente dolor.

Pese al hecho de que el cerebro sea el encargado de procesar las señales de dolor de otras partes del organismo, en sí mismo no puede sentir verdadero dolor. Irónicamente es el encargado de hacernos sentir el dolor del resto del cuerpo, pero no puede generarlo.

2. El cerebro tiene grandes necesidades de oxígeno.

El 20% de las necesidades de oxígeno y de calorías de nuestro cuerpo provienen del cerebro, pese al hecho de que el cerebro únicamente supone (de media) un 2% de la masa corporal.

3. El 80% del cerebro es agua.

Pese a ser relativamente sólido, el cerebro humano está compuesto en un 80% de agua. Esto intensifica la importancia de mantenerse totalmente hidratado por el bien de la mente.

4. El cerebro se activa por la noche.

Cuando el resto del cuerpo disminuye su actividad alcanzando mínimos durante los momentos de sueño, el cerebro aumenta su actividad siendo incluso mayor que cuando estamos despiertos. Eso sí, la actividad en vigía y sueño tiene lugar en lugares distintos del cerebro.

5. El cerebro humano opera a 15 watios de potencia.

Un cerebro adulto únicamente consume en un día entre 250 y 300 kcal, lo que supone una potencia de cerca de 15 watios para un cerebro de unos 1.300 – 1.400 gramos (el peso que de media tiene un cerebro humano adulto).

6. El cerebro cambia de forma durante la pubertad.

Durante la adolescencia, el ser humano cambia de aspecto físico, y también cambia su forma de pensar, ya que la estructura del cerebro cambia por completo. Hasta que este cambio no ha terminado, el ser humano no es capaz de asumir los riesgos de sus acciones.

7. El cerebro puede almacenar todo.

Técnicamente, el cerebro humano tiene la capacidad de almacenar todas las experiencias, todo lo que se ve, todo lo que se oye e incluso todo lo que se siente. El gran problema recae en si una vez almacenado, esa información puede ser recuperada. En la mayoría de casos esto no sucede, aunque la historia ya ha dado el caso de Jill Price, una mujer que no podía olvidar.

8. La información en el cerebro viaja a distinta velocidad.

Las neuronas en el cerebro están situadas de distintas formas, y la información viaja a través de ellas a distintas velocidades. Esta es la razón por la que en algunas ocasiones se puede acceder a algo almacenado instantáneamente, mientras que en otras ocasiones toma un poco más de tiempo.

9. Un C.I. mayor equivale a más sueños.

Cuanto más inteligente eres, más sueñas, pero esa no es la única curiosidad relacionada con la inteligencia y el cerebro. Un elevado cociente puede llegar a combatir las enfermedades mentales, y existen casos de personas que son literalmente más inteligentes en sueños que cuando están despiertos

23 de marzo de 2010

Los extremófilos


Martes, 23 de marzo de 2010

Los extremófilos

¡Una vida llevada al extremo!

Son llamados extremófilos y viven en lugares infernales una vez pensados como inhabitables. Ahora están revelando sus secretos a la ciencia




Supervivientes asombrosos

Los estudios de laboratorio han mostrado que muchas formas que sobreviven en el frío (colectivamente conocidas como lo psicrófilos) tienen notables ingredientes celulares que evitan la formación de cristales de hielo. Otras han desarrollado un talento para reunirse en alfombras denominadas biofilms. Muchas no pueden vivir en absoluto por encima de 50° F. Hace demasiado calor.

Los extremófilos evolucionaron para prosperar en ambientes hostiles, incluyendo desiertos completamente secos, ácido hirviente, calor horrendo y frío increíble.

Los extremófilos son organismos capaces de vivir en condiciones que matarían a otras formas vivas, incluyendo frío intenso, calor, presión, deshidratación, acidez o alcalinidad y otros extremos químicos y físicos. Algunos animales, como las ranas que se congelan en invierno, pueden calificar. Pero en gran medida, los campeones mundiales de resistencia son los microbios: bacterias y arquebacterias.

Se sienten muy cómodas en algunos de los rincones más peligrosos del planeta, donde los científicos están estudiando sus mecanismos de supervivencia y sondeando los límites extremos de la vida.

Vida seca

La vida no puede existir sin agua. Pero la investigación está mostrando qué tan escandalosamente poca es necesaria. Incluso en los lugares más secos del planeta, como el alto desierto de Atacama en Chile o los Valles Secos en la Antártida, los científicos han descubierto que los microbios pueden prosperar a unas pulgadas bajo la superficie. En tales circunstancias, ciertos extremófilos han evolucionado una nueva bioquímica cuyas funciones compensan en algún sentido la falta de agua. Los investigadores están estudiando el ADN de estos supervivientes para determinar qué genes colaboran en las habilidades de las células.

Otros organismos encontrados en Atacama y otros lugares pueden entrar en un estado de no-vida aparente, seco y congelado, y reviven sólo si y cuando aparece un poco de agua. En los muy áridos Valles Secos, por ejemplo, los investigadores descubrieron recientemente que una alfombra de células, que habían estado aletargadas durante dos décadas, empezó la fotosíntesis en un día de exposición al agua líquida. Y algunos microbios maravillosos, probados en los experimentos en el transbordador espacial, incluso han sobrevivido al vacío y al bombardeo de radiación espacial.

Vida fría

Muchas criaturas pueden vivir en el frío. Pero la célula necesita de talentos especiales para sobrevivir en el Polo Sur, donde las temperaturas a menudo caen por debajo de -100° F. Sin embargo allí los científicos encontraron cierto tipo de bacteria que puede pasar el invierno polar y tener un metabolismo activo en entornos tan fríos como 1,4° F.

Ésa es sólo una de las muchas criaturas especialmente adaptadas a lugares sumamente gélidos. Los investigadores develaron unos microbios en un núcleo de hielo extraído de la superficie del Lago Vostok, una antigua masa de agua enterrada a miles de pies por debajo de la superficie de hielo antártico. En el otro extremo de la Tierra han aparecido organismos que toleran extremos en el permafrost del norte de Alaska.

Vida de respiradero

A millas por debajo de la superficie del océano, sobre el fondo marino sin luz, las gigantescas grietas de la corteza terrestre crean sitios donde sale a borbotones el agua a 600° F, densa de minerales, en agitadas nubes. Es un ambiente tan peligroso como uno podría imaginar. Sin embargo los científicos han encontrado multitudes de organismos que han aprendido a prosperar allí.

En esas circunstancias, por supuesto, la fotosíntesis es simplemente imposible. Pero cierta clase de arquebacteria unicelular ha desarrollado una alternativa única denominada quimiosíntesis: un medio de transformar el sulfuro de hidrógeno inorgánico disuelto de las rocas en alimento. Las arquebacterias que viven sobre o bajo el fondo marino forman vastas alfombras microbianas y otras configuraciones que proveen la base para una comunidad rara y abundante de altísimos gusanos tubo, gigantescos almejas y mejillones, y extraños peces y cangrejos que pueden soportar la titánica presión y la completa oscuridad.

Vida ácida

Cuando se trata de acidez versus alcalinidad, la mayoría de los mamíferos son cobardes. En la escala de pH, 7 es neutral. Cuanto más bajo sea el número, más ácido será; cuanto más alto, será más alcalino. La sangre humana tiene que estar entre 6,8 y 7,8 para sostener la vida. Pero la naturaleza está repleta de criaturas que sobreviven en los extremos de la escala de pH.

En Yellowstone National Park, por ejemplo, los investigadores tomaron muestras de agua y descubrieron que los organismos se adaptaron completamente a las condiciones extremadamente ácidas y calientes. En California, otros científicos que estudiaban el contenido del drenaje de una mina, descubrieron microbios increíblemente diminutos que viven cómodamente en un nivel de pH tan bajo como 0,5: equivalente al ácido de una batería.

En el tramo de dos dígitos de la escala, los lagos de soda en África con un pH cercano a 10 (más o menos un destapador de cañerías) contienen docenas de especies microbianas con una química especialmente evolucionada que mantiene neutral el pH dentro de las células.

Los estudios de laboratorio de los acidófilos como de los alcalófilos continúan para mostrar la extraordinaria —y a menudo inesperada gama de condiciones a las que la vida puede adaptarse.

A. Numerosas clases de formas de vida extremas pueden vivir en el hielo, y algunas incluso pueden subsistir en la capa de hielo que cubre lagos en la Antártida todo el año.

B. En los respiraderos hidrotermales en el fondo del mar, los minerales que surgen forman "chimeneas" en las que a menudo prosperan los resistentes extremófilos.

C. Se ha visto que los microbios se infiltran en los poros de la roca en los surgente muy ácidos y calientes en el Parque Yellowstone.

D. Incluso los desiertos más secos de la Tierra contienen algunos organismos, y llevan a que muchos científicos se pregunten sobre la vida sobre Marte.

Comedores de radiación - Alimentarse de radiación

A dos millas al fondo de roca sólida, los investigadores descubrieron unas bacterias súper exóticas que obtenían su alimento de la radiactividad.

Los microbios recién descubiertos fueron encontrados a casi dos millas de profundidad, en la antigua agua que se filtra por una fractura en una formación rocosa de 2,7 millones de años. La roca contiene uranio radioactivo, torio y potasio, así como un compuesto de hierro y azufre llamado pirita, o el oro de los tontos, entre otros componentes.

Una cascada de reacciones provee a los microbios de su extraordinaria aunque escasa dieta. Primero, la radiactividad rompe las moléculas de agua (H2O) en sus componentes: hidrógeno (H2) y oxígeno (O).

Los átomos de oxígeno separados se combinan con las moléculas de agua adyacentes para hacer peróxido de hidrógeno (H2O2). El peróxido entonces reacciona con el compuesto de hierro y azufre llamado pirita (FeS2), produce iones de sulfato (SO42-) que los microbios pueden "comer". Cada ión de sulfato carece de dos electrones, que son proporcionados dentro del organismo por el gas de hidrógeno restante y convenientemente disponible (H2). Los microbios usan esa reacción para almacenar energía.

Tomado de:

Axxon

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Un paso más hacia la fotosíntesis artificial



Martes, 23 de marzo de 2010


Un paso más hacia la fotosíntesis artificial

¿Qué es la fotosíntesis?

La mejor descripción (sin perder rigor, por supuesto) la encontramos en Perú Ecológico:



El proceso biológico más importante de la Tierra es la fotosíntesis de las plantas verdes. A partir de ésta se produce prácticamente toda la materia orgánica de nuestro planeta y se garantiza toda la alimentación de los seres vivos.

De este proceso químico y biológico dependen tres aspectos de suma importancia:

· Por la fotosíntesis las plantas verdes producen alimentos y materia orgánica para si mismas y para alimentar a los animales herbívoros, y éstos, a su vez, a los animales carnívoros.

· Se vuelve a utilizar el dióxido de carbono ICO,) producido por los animales y por los procesos de putrefacción o descomposición. De otra manera el CO, saturaría el planeta.

· Se restituye el oxigeno al aire y se hace posible la respiración.

Las plantas verdes poseen en su estructura celular orgánulos especiales denominados cloroplastos, que tienen la cualidad de llevar a cabo reacciones químicas conocidas como fotosíntesis, o sea, de realizar síntesis con ayuda de la luz solar.

La fotosíntesis consiste en los siguientes procesos:

· El dióxido de carbono (CO2 ) es absorbido por los estamos de las hojas, y junto con el agua (H2O), que es absorbida por las raíces, llegan a los cloroplastos, donde con ayuda de la energía de la luz se produce la glucosa (C6 H12 O6).

· Durante esta reacción se produce oxígeno (O2), que es emitido al aire o al agua y es utilizado para la respiración de otros seres vivos. la fórmula sencilla de la reacción química es la siguiente:

6 CO2 + 12 H2O + energía de la luz = C6 H12 06 + 6 O2 + 6 H2O

Esto significa que se usan 6 moléculas de dióxido de carbono (CO2) más 12 moléculas de agua (H2O) más energía de la luz para producir una molécula de glucosa (C6 H12 O6) más 6 de oxígeno (O2) y quedan6moléculos de agua (H2O).

· A partir de la glucosa (C6 H12 O6) un azúcar muy común en las frutas, se producen la sacarosa, el almidón, la celulosa, la lignina o madera y otros compuestos, que son la base de los alimentos para las plantas mismas y para los herbívoros.

Mediante el proceso de la fotosíntesis la energía solar es acumulada en forma de compuestos químicos, que al ser consumidos por los seres vivos liberan esa energía y sirven para mantener los procesos vitales en las células (calor, movimiento, etc.).

De la fotosíntesis depende la alimentación de todos los seres vivos sobre la Tierra, incluido el hombre, en forma directa (herbívoros) o indirecta (carnívoros, carroñeros, detritívoros, etc.). Sin plantas verdes no sería posible la existencia ni de los animales ni de los seres humanos. Es más, las fuentes de energía orgánica (carbón, petróleo, gas natural y leña) no son otra cosa que energía solar acumulada y liberada en los procesos de combustión, mediante la cual se mueve en gran parte la sociedad moderna (vehículos, cocinas, fábricas, etc.).

Es por esto que el proceso final de combustión de estas fuentes de energía orgánica produce agua y dióxido de carbono. Cuando la combustión es imperfecta o los combustibles orgánicos contienen impurezas la combustión, como la de los motores, produce elementos contaminantes, que pueden afectar al ambiente y a la salud de las personas.


Un nuevo catalizador nos acerca un poco más hacia la meta de producir hidrógeno de manera barata a partir de la luz del sol sin la mediación caras células fotovoltaicas.

Foto
En presencia de luz, un sistema catalizador divide el agua. Fuente: Benjamin Yin.

Desde hace décadas se experimenta con catalizadores que permitan obtener hidrógeno a partir del agua y la luz del sol. El sistema sería muy sencillo, en presencia de luz solar el agua activada por un catalizador se dividiría, produciendo burbujas de hidrógeno y oxígeno que podrían ser utilizados como combustible o para producir electricidad. Por desgracia, pese a que algunos funcionan, no parece que sean muy eficientes o económicos. Sin embargo, con los actuales problemas de crisis energética y cambio climático, este tipo de tecnología ha recibido un nuevo impulso y empiezan a aparecer resultados nuevos y prometedores.

Uno de los resultados más recientes al respecto viene de una colaboración entre la Universidad Emory y el Instituto de Química Molecular de París. Han logrado desarrollar un nuevo catalizador de este tipo (o WOC en sus siglas en inglés) que permite la producción de oxígeno, y que sería más económico y rápido que otros desarrollados con anterioridad. El logro fue publicado en Science el pasado 11 de marzo. Algunos sistemas que se desarrollaron en el pasado permitían solamente la producción de hidrógeno, mientras que el oxígeno se combinaba con el catalizador destruyéndolo en el proceso, por lo que al cabo de un tiempo la producción de hidrógeno se detenía. Encima algunos de estos catalizadores estaban basados en elementos caros como el platino.

Para que un catalizar WOC sea viable necesita ser selectivo, estable y rápido. Además la homogeneidad también es deseable, ya que aumenta la eficacia y hace que el catalizador sea más fácil de estudiar y optimizar. El nuevo catalizador tiene todas estas cualidades y está basado en un elemento como el cobalto que no es muy escaso en la corteza terrestre. Potencialmente podría ayudar al desarrollo de la energía solar.

La idea de este tipo de catalizadores es imitar la fotosíntesis, que se produce de manera natural en las plantas, para producir combustibles de una manera limpia.

El próximo paso de este grupo de investigadores consistirá en la incorporación de este tipo de catalizador en un sistema de fotólisis de agua alimentado por energía solar. A largo plazo la meta es producir oxígeno e hidrógeno a partir del agua y cuya combinación en una célula de combustible produciría electricidad. El hidrógeno también podría ser utilizado como combustible en una máquina térmica o para la producción de otros combustibles. En el balance final no habría emisión de gases de efecto invernadero, obteniéndose otra vez agua como producto final.

Los desafíos técnicos principales para lograr un sistema de producción de energía de este tipo son el desarrollo de un colector de luz solar, un catalizador para producir oxígeno tipo WOC (como el recientemente conseguido) y un catalizador para producir hidrógeno. Los tres componentes necesitan ser mejorados, pero el catalizador tipo WOC es el más difícil de conseguir. El objetivo de estos investigadores era conseguir un catalizador WOC libre de estructura orgánica, debido a que los componentes orgánicos se combinan con el oxígeno y se autodestruyen en el proceso.
Las enzimas son catalizadores naturales, pero las enzimas naturales que forman parte del sistema fotosintético de las plantas son las menos estables de la Naturaleza y unas de las de más corta vida debido a que realizan la función más dura de todas.

Craig Hill, de la Universidad de Emory y participante en el proyecto, dice que han logrado duplicar este proceso natural mediante el copiado de las características esenciales de la fotosíntesis y usándolas en un sistema sintético libre de carbono. El WOC que han conseguido es mucho más estable que su correspondiente enzima natural.

Hasta ahora se han desarrollado unos 40 catalizadores de tipo WOC, pero todos ellos tenían serias limitaciones, como el contener componentes orgánicos que se oxidaban durante el proceso.
Hace dos años este mismo grupo de investigadores desarrollaron un catalizador homogéneo, rápido y libre de carbono pero que estaba basado en rutenio, que es un elemento escaso y caro. A partir de entonces han experimentos con cobalto, que es mucho más abundante (no tanto como creen los investigadores) y barato que el rutenio. Este nuevo catalizador ha demostrado incluso ser más rápido que el basado en rutenio.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3046

Fuentes y referencias:
Nota de prensa de Universidad de Emory.
Artículo original en Science (resumen).
Web sobre energía limpia en Universidad de Emory.

Tomado de:

Neo Fronteras

22 de marzo de 2010

La gota de agua ¡no tiene forma de gota de agua!


Lunes, 22 de marzo de 2010

La gota de agua ¡no tiene forma de gota de agua!

¿Qué es la polaridad del agua

La molécula de agua es muy polar, puesto que hay una gran diferencia de electronegatividad entre el hidrógeno y el oxígeno. Los átomos de oxígeno son mucho más electronegativos (atraen más a los electrones) que los de hidrógeno, lo que dota a los dos enlaces de una fuerte polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa del lado del oxígeno, y de carga positiva del lado de los hidrógenos. Los dos enlaces no están opuestos, sino que forman un ángulo de 104,45° debido a la hibridación sp3 del átomo de oxígeno así que, en conjunto, los tres átomos forman un molécula angular, cargado negativamente en el vértice del ángulo, donde se ubica el oxígeno y, positivamente, en los extremos de la molécula, donde se encuentran los hidrógenos. Este hecho tiene una importante consecuencia, y es que las moléculas de agua se atraen fuertemente, adhiriéndose por donde son opuestas las cargas. En la práctica, un átomo de hidrógeno sirve como puente entre el átomo de oxígeno al que está unido covalentemente y el oxígeno de otra molécula. La estructura anterior se denomina enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno.

El hecho de que las moléculas de agua se adhieran electrostáticamente, a su vez modifica muchas propiedades importantes de la sustancia que llamamos agua, como la viscosidad dinámica, que es muy grande, o los puntos (temperaturas) de fusión y ebullición o los calores de fusión y vaporización, que se asemejan a los de sustancias de mayor masa molecular.





Existe en el imaginario popular la creencia de que las gotas de agua, tienen forma de gota, pero por más extraño que parezca, esto no es así. De la misma forma que los corazones no tienen forma de corazón.

De más está decir que los líquidos por sí mismos no tienen ninguna forma, y que se amoldan a la forma del envase que los contiene, sin embargo, cuando no existe ningún "envase", y prácticamente ninguna fuerza externa que les provea sostén, los líquidos toman una forma esférica. No son muchas las situaciones en la vida cotidiana donde se dan estas cosas y podamos verlas, pero es muy visible en las imágenes de los astronautas en la Estación Espacial Internacional.


Esto sucede porque, microscópicamente, las moléculas de agua están todas atrayéndose entre sí, debido a que son polares. Las moléculas que se encuentran en el medio se atraen hacia todos los lados casi por igual, sin embargo, las que se encuentran en la superficie, son atraídas hacia adentro, lo cual forma la famosa Tensión Superficial, que actúa como una especie de película que envuelve al líquido y lo hace ocupar el menor espacio posible. En un vaso de agua, se aprecian los efectos de la tensión superficial, al colocar motas de polvo, o incluso un alfiler sobre ella (que normalmente se hundiría al ser más denso).

Para evitar salir de la Tierra, podemos apreciar el agua tomando una forma esférica cuando recién sale del grifo, donde se forman pequeñas gotas de forma esférica. A medida que la gota cae, comienza a aumentar su velocidad, y el comienza a ejercer una fuerza sobre ella hacia arriba. En su desesperada caída hacia el centro de nuestro planeta, la gota comienza a achatarse y deformarse irregularmente, donde se enfrentan las fuerzas del peso de la gota misma y la resistencia del aire.
Y en un momento, la fuerza del aire achata demasiado a la gota, y la tensión superficial intenta reacomodarse nuevamente para formar esferas más estables, en un mágico momento donde la gota explota en miles de gotitas de diferentes tamaños, tal como lo muestra el video (1000 cuadros por segundo) de abajo, que fue publicado en Science.


Todas esas gotitas seguirán cayendo a diferentes velocidades, las más grandes probablemente vuelvan a explotar, y las más pequeñas son lo suficientemente uniformes como para resistir la presión del viento, y van a caer en forma de una bola ligeramente achatada.

El único momento en que una gota parece una gota, es durante la fracción de segundo en que la gota de agua se desprende del grifo, cuando entra en una desesperada carrera para adoptar una forma más estable energéticamente. Y en el camino puede formarse una gran gota, y desprenderse parte de la cola para formar gotitas más pequeñas.


Algunas veces la ciencia es por demás simple y bella. Sólo basta tener un poco de curiosidad.

Tomado de:

Proyecto Sandía
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