Aire líquido para resolver un gran desafío de la ingeniería

Peter Dearman inventó la tecnología en su garaje en Inglaterra. Foto: gentileza Peter Dearman

En su garaje en Hertfordshire, un condado al norte de Londres, el inventor británico Peter Dearman desarrolló una tecnología que podría dar respuesta a uno de los grandes desafíos de la ingeniería: cómo almacenar energía.

Dearman ideó un mecanismo para guardar energía transformando el aire en un líquido. Su invención fue debatida esta semana en un encuentro del Instituto de Ingenieros Mecánicos del Reino Unido (IMechE, por sus siglas en inglés), como una posible alternativa al uso de baterías para almacenar excedentes de energía renovable. 

El mecanismo permite almacenar, por ejemplo, la energía generada por un molino de viento durante la noche, cuando no es requerida, y volver a utilizarla cuando sea necesario.

Una nueva compañía, Highview Power Storage, ha sido creada específicamente para transferir la tecnología de Dearman a un sistema que pueda ser usado en la red eléctrica, y varias pruebas, financiadas parcialmente por el gobierno, se han venido realizando en una estación generadora en la localidad inglesa de Slough.

Los resultados han atraído la atención del IMechE.

"Cada semana me contactan varias personas diciendo que tienen una invención brillante", le dijo a la BBC Tim Fox, jefe de energía del Instituto.

"En este caso se trata de una aplicación ingeniosa que realmente parece ser una solución potencial al enorme desafío que enfrentamos con el aumento de energía intermitente de fuentes renovables".

Proceso "elegante"

El proceso permite almacenar para su uso posterior el excedente de energía producido, por ejemplo, por torres eólicas durante la noche.

IMechE destaca la simplicidad y elegancia del proceso utilizado en Highview, que sigue varias etapas.

1- La electricidad producida, por ejemplo, por un parque eólico durante la noche, puede ser usada para captar aire, del que se extraen el dióxido de carbono (CO2) y el vapor de agua, que de otra forma se congelaría.
2- El remanente de aire, principalmente nitrógeno, es licuado congelándolo a menos 190 grados centígrados. El cambio de estado de gas a líquido es lo que almacena la energía.
3- El aire líquido puede guardarse en contenedores hasta que se precise.
4- Cuando la demanda de energía aumenta, el aire líquido es calentado hasta temperatura ambiente y al evaporarse impulsa una turbina para producir electricidad, sin necesidad de combustión.

Eficiencia

La tecnología ha sido probada durante dos años en una planta generadora. Foto: Highview Power Storage

IMechE dice que el proceso tiene una eficiencia sólo del 25%, pero el porcentaje puede mejorarse masivamente colocando al criogenerador o congelador junto a una planta industrial o generadora que sea ventilada liberando calor a la atmósfera. Ese calor podría ser utilizado para aumentar la expansion térmica del aire líquido.

Highview cree que podría llegarse a un nivel de eficiencia del 70% y el IMechE concuerda.

"Las baterías pueden llegar a una eficiencia del 80%. Sin embargo, debemos tener en cuenta que no tenemos una industria de baterías en el Reino Unido. Lo que sí tenemos es una abundancia de ingenieros competentes que pueden producir esta tecnología", dijo Fox.

"Y lo que es más, requiere componentes industriales estándar, que pueden durar durante décadas y pueden ser reparados con una llave mecánica".

Desde la adolescencia

Dearman desarrolló su mecanismo de almacenamiento de energía originalmente para vehículos.

"Comencé a investigar esto cuando era adolescente porque percibí que no habría suficiente materia prima en el mundo si cada persona en el planeta quería tener un auto"

Peter Dearman

"He venido trabajando en esto intermitentemente durante cerca de 50 años", le dijo a la BBC Dearman, quien también inventó el aparato resucitador MicroVent para ambulancias.
El inventor dijo estar encantado de que su creación pueda ser aplicada a gran escala.

"Comencé a investigar esto cuando era adolescente porque percibí que no habría suficiente materia prima en el mundo si cada persona en el planeta quería tener un auto. Debía haber otra respuesta. Fue así que se me ocurrió usar frío para almacenar energía", le contó Dearman a la BBC.

"Es difícil describir con palabras lo que siento al ver qué está sucediendo con mis ideas hoy en día".

Fuente:

BBC Ciencia

Contenido relacionado

• Baterías recambiables contra la angustia del carro eléctrico
• Cómo aprovechar la electricidad que genera nuestro cuerpo
• Londres probará carga inalámbrica de vehículos

Marte en cuarto creciente

La imagen de Marte en cuarto creciente. | ESA

Es algo común observar la Luna en cuarto creciente; pero es insólito ver a Marte reducido a un pequeño gajo iluminado. La sonda 'Rosetta' de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) fue capaz de captar esta curiosa imagen, durante su aproximación al planeta rojo en febrero de 2007.

Las sondas de exploración del Sistema Solar ya habían enviado fotografías de otros planetas y de sus lunas en cuarto creciente, pero esta es la primera vez que se observó a Marte en esta fase.

La sonda 'Rosetta' de la ESA se aproximó al Planeta Rojo durante la segunda de las cuatro maniobras necesarias para alcanzar su destino final, el cometa Churyumov-Gerasimenko, al que llegará en el verano de 2014. Las otras tres maniobras se realizaron alrededor de nuestro planeta.

Durante esta aproximación a Marte, el equipo de 'Rosetta' intentó observar la luminiscencia nocturna de la atmósfera del planeta. Este fenómeno consiste en una tenue emisión de luz en las capas más altas de la atmósfera, producida por la energía liberada por la recombinación de los átomos de oxígeno y nitrógeno.
Los halos rojo y azul (difuso) son el resultado de la reflexión de la luz en los componentes ópticos de la cámara.

Misión de la sonda 'Rosetta'

La sonda 'Rosetta' se encuentra ahora en modo de hibernación mientras surca el espacio profundo. Se despertará el 20 de enero de 2014 para encontrarse con su objetivo cuatro meses más tarde.
'Rosetta' será la primera misión de la historia en orbitar el núcleo de un cometa, y en posar una sonda sobre su superficie.

También será la primera que acompañe a un cometa en su viaje hacia el Sistema Solar Interior, estudiando cómo se transforma su superficie a medida que empieza a sentir el calor del Sol.

Se piensa que los cometas son los elementos constitutivos del Sistema Solar primitivo, por lo que los resultados de esta misión pueden ayudar a comprender mejor el papel que jugaron en la evolución del Universo.

Fuente:

El Mundo Ciencia

Investigadores desarrollan circuitos electrónicos biodegradables

Si bien el silicio es el material semiconductor sobre el que se desarrolla la mayoría de circuitos integrados que utilizan los dispositivos electrónicos que usamos a diario (nuestros smartphones, tabletas, el sistema de frenada ABS de nuestro coche, etc), en los últimos años se ha puesto el foco en compuestos orgánicos con la idea de desarrollar dispositivos flexibles, biocompatibles y biodegradables que permitan marcar un punto de inflexión en el campo de la electrónica simplificando los procesos de fabricación o desarrollando dispositivos que puedan implantarse en seres vivos. Por esta senda llevan caminando desde hace algún tiempo la Universidad de Illinois y la Universidad Tufts y, por los resultados que han presentado, han conseguido desarrollar circuitos electrónicos que se disuelven tras terminar su vida útil.

El objetivo de este equipo de investigación es el desarrollo de circuitos electrónicos basados en materiales orgánicos que puedan implantarse en seres vivos, por ejemplo, para insertar una microcámara de alta resolución o un pequeño emisor de RF y, una vez terminado el tratamiento o la vida útil del implante, éste se disuelva en el cuerpo del paciente sin provocar ningún tipo de perjuicio sobre su salud.

Con este objetivo, el equipo ha sido capaz de desarrollar circuitos (y componentes) usando un sustrato de silicio y depositando sobre éste óxido de magnesio y seda (del mismo tipo que se utiliza en operaciones de cirugía como sutura y que, con el tiempo, se disuelven en el cuerpo). Sobre la finísima capa de sustrato se deposita el magnesio y el dióxido de magnesio para trazar el circuito y, para garantizar que el circuito durará el tiempo previsto antes de disolverse, éste se recubre con la capa de seda (a modo de cápsula) que servirá de escudo para que el circuito funcione mientras el recubrimiento se va degradando y, por tanto, disolviendo.

¿Y para qué podría servir un implante de estas características? El equipo de investigación ha demostrado la utilidad de este desarrollo mediante un caso práctico bastante interesante. Implantaron un circuito en un ratón en el que el dispositivo implementaba unas bobinas y unas microresistencias realizadas con silicio y magnesio. Las nanoesferas de silicio se usaron como contenedores de un medicamento y el magnesio tiene propiedades vasodilatadoras así que activando el dispositivo mediante una señal RF (la bobina actúa como un receptor RF), se pudo observar cómo el tejido alrededor del dispositivo aumentó su temperatura 5 grados celsius y, además, se eliminaron las bacterias que habían infectado la zona en la que se implantó el circuito. Tras su uso, 15 días más tarde el dispositivo se había disuelto y solamente quedaron trazas de seda en la zona.

Según los investigadores, estos dispositivos podrían usarse tras las operaciones para evitar posibles infecciones, activándolos tras cerrar las incisiones con la idea de limpiar la zona afectada. Además del inductor, el equipo ha sido capaz de desarrollar diodos, transistores, condensadores, puertas lógicas, células solares, sensores de temperatura u osciladores LC, por lo que la variedad de dispositivos que se pueden realizar a partir de estos componentes es enorme.

Fuente:

ALT1040

Russel Wallace: El "otro" Darwin

Alfred Russel Wallace

 

En 1855, un año después de su llegada al sureste de Asia y en un estado febril causado por la malaria, Alfred Russel Wallace tuvo una 'visión' de la evolución de la vida en el planeta: muchos nacen, muchos mueren, sólo unos pocos sobreviven.

El naturalista británico escribió un ensayo sobre el tema desde la isla Ternate en Indonesia, y se lo hizo llegar a Charles Darwin, que se lo pasó en mano a Charles Lyell, de la Linnean Society. Tres años después, el ensayo de Wallace sobre la 'selección natural' veía la luz al mismo tiempo que el 'paper' del propio Darwin, que ya rumiaba la inminente publicación de 'El origen de las especies' (1859).

Se puede decir que los dos biólogos llegaron al mismo tiempo al mismo punto de partida, sólo que por diferentes caminos: Wallace a partir de sus experiencias asiáticas, Darwin siguiendo la estela del Beagle. Uno de ellos creó la gran polémica científica del siglo XIX y finalmente la gloria como el 'padre' de la evolución. El otro fue condenado injustamente al olvido.

Reconocimiento a su figura

Ahora, cuando está a punto de cumplirse el centenario de la muerte de Wallace, un grupo de científicos e historiadores -con el patrocinio de la Universidad de Singapur- ha decidido reivindicar la gran aportación a la teoría de la evolución del coetáneo de Darwin (deudor, entre otros, de su abuelo Erasmus y del naturalista francés Jean-Baptiste Lamarck).

"Wallace necesita un reconocimiento en toda regla", asegura John van Wyhe, el historiador que dirige el proyecto The Wallace Online, que ha logrado volcar en la red más de 28.000 páginas de investigación y 22.000 imágenes originales del biólogo y explorador, a punto de entrar por la puerta grande y con su propia estatua en el Museo de Historia Natural de Londres.

"Sin restar méritos a Darwin, no es justo que Wallace sea tan poco conocido y reconocido por el gran público", añade Van Wyhe. "Ha llegado el momento de que la gente conozca y valore su gran trabajo".

Consumado dibujante y observador, Wallace dejó un legado impresionante de la fauna del sureste asiático, donde existe por cierto una línea invisible que lleva su nombre. La 'línea Wallace' separa en dos los archipiélagos de Indonesia: al norte y al oeste, las especies catalogadas por el biólogo entroncan con Asia; al sur y el este, los animales guardan un parentesco directo con los de Australia.

Wallace formuló la teoría de la existencia de dos grandes masas continentales –SuperAsia y SuperAustralia- que acabaron cediendo terreno al Pacífico. Considerado también como el precursor de la geobiología, Wallace "no pudo imaginar entonces la teoría de la tectónica de placas", advierte Van Wyhe. "Le habría sorprendido averiguar que Australia empezó realmente en Suramérica".

The Wallace Online reivindica también el papel del coetáneo de Darwin como pionero del conservacionismo y de la ecología. Wallace, que pudo financiar muchas de sus investigaciones gracias a sus periódicos envíos de antigüedades exóticas a los coleccionistas de la era Victoriana, fue un crítico implacable de la desigualdad económica en el imperio y de la destrucción causada en los hábitats por el progreso industrial.

"Las futuras generaciones mirarán hacia atrás y se preguntarán por qué fuimos tan ciegos en la persecución de la riqueza y no tuvimos en cuenta otras consideraciones", escribió en 1863 desde el archipiélago Malay, lamentando "la velocidad con la especie humana está propiciando la desaparición de las especies".

Fuente:

El Mundo Ciencia

Peces más pequeños "debido al cambio climático"

El aumento de temperatura oceánica podría llevar a una reducción de entre 14% y 24% en el tamaño de algunas especies, según el nuevo estudio.

El tamaño de los peces podría reducirse hasta en un 24% debido al calentamiento global, según un nuevo estudio. 

Investigadores de la Universidad de British Columbia, en Canadá, usaron modelos computarizados para predecir el impacto del aumento de temperatura en más de 600 especies de peces entre 2001 y 2050.

El incremento de temperatura puede reducir el nivel de oxígeno disponible en el agua, lo que a su vez afectará el crecimiento de los peces, según el Dr. William Cheung, autor principal del estudio, y sus colegas. 

Los científicos señalan que la falta de medidas para reducir las emisiones de gases de invernadero tendrá un impacto en los ecosistemas marinos mayor de lo que se pensaba.
Investigaciones anteriores ya habían indicado que el cambio en las temperaturas oceánicas influirá en la distribución y capacidad reproductiva de muchas especies. El nuevo estudio afirma que también el tamaño de los peces será severamente afectado.

Los científicos diseñaron un modelo para analizar el impacto de niveles de oxígeno menores en los peces. Para ello se basaron en uno de los escenarios posibles de altos niveles de emisiones de CO2 proyectados por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés).

Metabolismo

El ritmo del metabolismo de los peces aumentará con el incremento de temperatura, según Cheung y sus colegas. Foto: SPL

Si bien los datos del IPCC prevén variaciones pequeñas de temperatura en el fondo de los océanos, el impacto de estos cambios en el tamaño corporal de los peces es "inesperadamente grande", según el estudio.

A medida que aumente la temperatura oceánica también se incrementará la temperatura corporal de los peces. Y uno de los factores clave a tener en cuenta, según el Dr. Cheung, es el nivel de oxígeno.

"El aumento de temperatura incrementará el ritmo del metabolismo de los peces", le dijo Cheung a la BBC.

"Y esto llevará a un aumento en los requerimientos de oxígeno. Los peces no tendrán suficiente oxígeno para llegar a los tamaños actuales".

Cheung y sus colegas también usaron el modelo para predecir los movimientos de diferentes especies de peces. Los investigadores creen que muchas poblaciones se desplazarán hacia los polos a un ritmo de hasta 36 km por década.

"Esperamos ver más especies de aguas tropicales en el Mar del Norte en el futuro", dijo Cheung.

Modelo conservador

Considerando los desplazamientos y el impacto fisiológico de los cambios de temperatura, los científicos concluyeron que el tamaño de los peces podría disminuir entre un 14% y un 24%, con las mayores variaciones en los océanos Índico y Atlántico.

El calentamiento global podría impactar negativamente la industria pesquera, según el estudio. Foto: SPL

Pero el impacto en la realidad puede ser aún mayor de lo que proyecta el modelo.

Cheung y sus colegas estudiaron especialmente el caso de dos especies, el bacalao común o bacalao del Atlántico (Gadus morhua) y el eglefino (Melanogrammus aeglefinus). Los registros actuales sobre estas especies ya muestran reducciones en tamaño corporal mayores de las que predice el modelo.
Otros científicos concuerdan en que el aumento de temperatura en las aguas oceánicas tendrá un impacto amplio.

Alan Baudron, investigador de la Universidad de Aberdeen en Escocia, ha venido estudiando los cambios en el crecimiento del eglefino en el Mar del Norte.

Baudron cree que las variaciones de temperatura podrían afectar negativamente tanto los volúmenes de captura de la industria pesquera como la capacidad reproductiva de los peces.

Las reducciones en algunas especies como el bacalao del Atlántico ya son mayores de lo que predice el modelo.

"Los individuos de menor tamaño producen menos huevos, que además son más pequeños. Esto podría afectar el potencial reproductivo de algunas poblaciones y su capacidad de respuesta a otros factores como la sobrepesca y la contaminación", dijo Baudron.

Los autores del nuevo estudio apuntan a factores limitantes en su trabajo, como los niveles de incertidumbre en las predicciones sobre clima y temperatura oceánica. De acuerdo a Cheung, se requieren nuevos estudios.

"Nuestro trabajo muestra que el cambio climático puede llevar a una reducción sustancial en el peso corporal máximo de los peces. Debemos investigar con mayor profundidad las posibles respuestas biológicas antes estos cambios".

El estudio fue publicado en la revista científica Nature Climate Change. 

Fuente:

BBC Ciencia

Contenido relacionado

• El CO2 está dañando el cerebro de los peces
• ¿Por qué los peces se están volviendo más chicos?
• "Océanos, al borde de una extinción masiva"

La Gran Barrera de Australia ha perdido la mitad de su coral

La especie invasora corona de espinas se alimenta de coral.| Katharina Fabricius/AIMS

 

Las cada vez más intensas tormentas tropicales, el aumento de las temperaturas en el océano y sobre todo, la voraz acción de una especie invasiva de estrella de mar, depredadora de coral, se han aliado para destruir a un ritmo alarmante una de las joyas mundiales de la naturaleza.

En sólo 27 años, la Gran Barrera de Australia, el mayor arrecife coralino del mundo, ha perdido la mitad de su población. Lo demuestran esta semana un equipo de científicos en un artículo en el que recogen las conclusiones del mayor estudio llevado a cabo para monitorizar el estado de las barreras de coral de todo el planeta. La investigación se ha publicado en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS).

Si esta tendencia continúa, advierten los investigadores del Instituto Australiano de Ciencias Marinas (AIMS) que firman este estudio, las ya mermadas poblaciones de coral podrían volver a reducirse a la mitad hacia el año 2022.

No obstante, las pérdidas de coral no son homogéneas y hay zonas mucho más dañadas que otras. Así, en la zona norte la población se ha mantenido relativamente estable mientras que es en el sur donde el declive ha sido drástico. Sobre todo, durante la última década debido a las frecuentes y fuertes tormentas que han devastado este área.

Blanqueamiento de coral y ciclones

Según calculan los investigadores, las pérdidas atribuidas a la acción de las tormentas tropicales ascienden a un 48%. La estrella de mar 'Acanthaster planci', conocida como corona de espinas o acantáster púrpura, es la responsable del declive del 42% de su población. Esta especie invasora se alimenta de coral y las plagas que se originan periódicamente causan auténticos estragos en su población.
Por otro lado, el blanqueo de coral ha provocado la desaparición del 10% de los corales. El fenómeno conocido como blanqueo o decoloración, que los científicos relacionan con el calentamiento global, se produce cuando el coral pierde un protozoo unicelular (zooxantelas) que le da su color característico.

Este proceso se debe al estrés que sufren estas poblaciones debido al progresivo aumento de la temperatura del mar. Los corales viven en simbiosis con estas microalgas llamadas zooxantelas, que les aportan nutrientes en forma de oxígeno y moléculas orgánicas. El aumento de la temperatura del agua rompe esta simbiosis, pues el coral va expulsando las zooxantelas. Según calculan los científicos, alrededor del 90% de la energía de los corales es proporcionada por estas microalgas.

Por lo que respecta a la capacidad de destrucción de las tormentas, los científicos han observado que las poblaciones de corales destruidas por la acción de ciclones se recuperan, aunque tardan entre 10 y 20 años en lograrlo. Además, los intervalos entre estos episodios son, normalmente, demasiado cortos como para permitir a estas colonias recuperarse. Un factor que está causando pérdidas graves a largo plazo.

Una estrella de mar invasora

La Gran Barrera de Coral, vista desde el espacio. | NASA

"No podemos evitar las tormentas y el calentamiento de los océanos (que es la principal causa del blanqueamiento del coral) es uno de los impactos críticos del cambio climático global. Sin embargo, sí podemos actuar para reducir el impacto de la estrella de mar corona de espinas", asegura John Gunn, director del Instituto Australiano de Ciencias Marinas, en Townsville, en una nota de prensa. Si lo logran, vaticina, los arrecifes tendrán más oportunidades de adaptarse al aumento de la temperatura del mar y a la acidificación del océano, un fenómeno que disminuye la capacidad de algunos organismos marinos para formar sus esqueletos y caparazones.

Los investigadores han calculado también que, sin la presencia de esta estrella de mar invasora, la población de coral aumentaría un 0,89% cada año. Es decir, incluso sufriendo pérdidas debido a los ciclones y al fenómeno del blanqueamiento, se produciría una lenta recuperación.

Por ello, los esfuerzos de los oceanógrafos de este instituto australiano se están centrando en entender el ciclo de esta especie invasora con el objetivo de predecir y reducir las plagas que se producen de forma periódica. Los científicos ya saben que la calidad del agua es un factor importante en la propagación de esta estrella de mar depredadora de coral y están investigando nuevas acciones para frenar estas explosiones de su población.

El programa de vigilancia de corales que ha dado origen a este estudio comenzó en 1985 con el objetivo de monitorizar más de 100 arrecifes en todo el mundo. A partir de 1993 se incorporaron a este estudio otros 47 arrecifes. En total, los investigadores que participan en este trabajo, que ha contado con una financiación de unos 50 millones de dólares (38 millones de euros), pasaron más de 2.700 días en el mar.

El refugio de otras especies marinas

La Gran Barrera de Coral está formada por multitud de colonias de corales, que se extienden a lo largo de más de 2.500 kilómetros de longitud y que son visibles incluso desde el espacio. En 1981 fue declarada Patrimonio de la Humanidad por la Unesco. Además de albergar el mayor arrecife de coral del mundo, en esta zona tienen su hogar miles de especies de peces y moluscos, así como decenas de especies de tiburones o tortugas.

Por lo que respecta a los corales, se calcula que hay más de 400 especies en sus aguas. Aunque todas las especies marinas son vulnerables al cambio climático, los corales son particularmente sensibles.

Según datos del Instituto Australiano de Ciencias Marinas, el cambio climático es, a largo plazo, una de las mayores amenazas para los arrecifes coralinos. En combinación con otros factores naturales y causados por el hombre, el calentamiento del agua supone una serie amenaza para los ecosistemas de coral de todo el mundo. Un aumento de la temperatura del agua de sólo 2-3ºC durante una semana o dos del verano, o bien un incremento de 1-2°C durante un mes o dos, son suficientes para matar al coral. Los ecosistemas marinos de Australia, como los de la Gran Barrera, han experimentado durante un siglo un aumento en la temperatura del agua de casi medio grado y las predicciones de los científicos apuntan a que seguirán incrementándose.

La desaparición de los arrecifes tiene consecuencias directas en otras especies, pues constituyen el hogar de multitud de organismos, que encuentran en ellos alimentos y refugios que los protegen de los depredadores del océano.

Fuente:

El Mundo Ciencia