Alerta tecnológica 53. Microrobots suaves y flexibles se moverán como seres vivos

Científicos analiza a unos animales acuáticos unicelulares para emular artificialmente su movimiento. Los micro-robots del futuro, diseñados para introducirse en el cuerpo humano para investigarlo y realizar ciertas funciones, deberán tener las propiedades de suavidad y flexibilidad que caracterizan a muchos tejidos vivos. Un científico español y otro italiano han analizado a los euglénidos, animales acuáticos unicelulares, y han simulado su movimiento, para en el futuro imitar esa manera de moverse en micro-robots.

Simulación del movimiento de los euglénidos, hinchando y deformando su cuerpo. Fuente: Sissa.

Robots cada vez más pequeños que sean capaces de llevar a cabo sus funciones incluso en el interior del cuerpo humano. No es un sueño de ciencia ficción, sino una posibilidad cercana. Pero deben cumplir una condición: la miniaturización de estos dispositivos les obliga a adquirir la misma suavidad y flexibilidad de los tejidos biológicos.

Esta es la opinión de científicos como Antonio de Simone, de Sissa (la Escuela Internacional de Estudios Avanzados de Trieste, Italia) y Marino Arroyo, de la Universidad Politécnica de Cataluña, que acaban de publicar un artículo en el Journal of the Mechanics and Physics of Solids: inspirándose en microorganismos acuáticos unicelulares, estudiaron los mecanismos de locomoción de los "robots blandos" .

"Si pienso en los robots del futuro, lo que me viene a la mente son los tentáculos de un pulpo o la trompa de un elefante en lugar del brazo mecánico de una grúa o el funcionamiento interno de un reloj. Y si pienso en micro-robots, entonces pienso en los organismos unicelulares que se mueven en el agua. Los robots del futuro serán cada vez más como los organismos biológicos", explica Antonio de Simone en la nota de prensa de Sissa.

De Simone y su equipo en Sissa han estado estudiando el movimiento de los euglénidos, animales acuáticos unicelulares, durante varios años. Uno de los objetivos de la investigación de De Simone - que recientemente ha sido agraciada con una subvención del Consejo Europeo de Investigación por 1,3 millones de euros- es la transferencia de los conocimientos adquiridos en euglénidos a la micro-robótica, un campo que representa un desafío prometedor para el futuro.

Los micro-robots pueden, de hecho, llevar a cabo una serie de funciones importantes, por ejemplo para la salud humana, mediante la inoculación de medicamentos directamente donde más se necesitan, la reapertura de vasos sanguíneos ocluidos, o ayudando a cerrar heridas, por nombrar sólo algunas.

Movimiento

Para ello, estos diminutos robots tendrán que ser capaces de moverse de manera eficiente. "Imagínese tratando de miniaturizar un dispositivo formado por palancas y ruedas dentadas: no se puede bajar de un cierto tamaño mínimo. En cambio, mediante la imitación de los sistemas biológicos podemos llegar hasta el tamaño de las células, y esa es exactamente la dirección que está tomando la investigación. Nosotros, en particular, estamos trabajando en el movimiento y estudiando ciertos organismos unicelulares con movimiento de locomoción muy eficiente".

En su estudio, De Simone y Arroyo simularon especies de euglénidos con diferentes formas y métodos de locomoción, basadas principalmente en la deformación y la hinchazón del cuerpo celular, para describir en detalle la mecánica y las características del movimiento obtenido.

"Nuestro trabajo no sólo ayuda a comprender el mecanismo de movimiento de estos organismos unicelulares, sino que también proporciona una base de conocimientos para planificar el sistema de locomoción de los futuros microrobots", señalan los autores.

El artículo de De Simone y Arroyo ha sido seleccionado para aparecer en la edición especial 60 aniversario delJournal of the Mechanics and Physics of Solids.

Fuente: tendencias21.net

Alerta tecnológica 52. Microplásticos, una amenaza tóxica para la vida marina

Micropartículas de residuos plásticos que son devoradas por la "arenícola de los pescadores", un gusano "eco-ingeniero" que vive en la costa, podrían estar afectando negativamente a la biodiversidad, según un estudio realizado por investigadores británicos.

Se estima que unas 150 millones de toneladas "se pierden" cada año.

Los llamados microplásticos son capaces de transferir toxinas contaminantes y químicos a las entrañas de esos gusanos marinos, lo que reduce las funciones vitales del animal. Se calcula que 150 millones de toneladas se "desvanecen" en la corriente global de desechos cada año. El hallazgo fue publicado por la revista científica Current Biology.

"Estamos perdiendo un gran volumen de plástico y sabemos que se va al medio ambiente, y la suposición que hacen los políticos es que ese material no es peligroso y tiene la misma categoría que los desechos de comida", explicó el coautor del artículo, Mark Browne, ecologista del Centro Nacional de Análisis y Síntesis Ecológica de Reino Unido. "La investigación que hicimos desafía esa percepción", le dijo a la BBC Browne en referencia al hallazgo de sus colegas de la Universidad de Plymouth.

"Nuestro estudio muestra que el plástico en sí puede ser un problema que afecta a organismos. También, cuando partículas de plástico desaparecen en el medio ambiente, lo que encuentras es que acumulan gran cantidad de sustancias contaminantes prohibidas. Así que tienes estas partículas en sí, pero también un montón de toxinas".

Rol importante

El equipo de científicos encontró que las minúsculas partículas de plástico, que miden un milímetro o menos, transfieren elementos contaminantes y aditivos químicos al interior del gusano. El proceso resulta en que las toxinas alcanzan los tejidos de las criaturas, lo que provoca una serie de efectos biológicos como estrés termal y la incapacitación para consumir tanto sedimento. Bowne explicó que esto tiene consecuencias para el ecosistema circundante.

"Si los animales no son capaces de comer tanto, entonces hay un cambio en la función de los organismos y un impacto en las especies que hay en el área", dijo."Se trata del primer estudio de este tipo que destaca el riesgo tóxico que suponen los microplásticos para los organismos marinos"

El científico agregó que los gusanos se han ganado el apodo de "ecoingenieros" por su capacidad para ingerir materia orgánica del sedimento y evitar la acumulación de residuos. "A través de ese proceso, produce madrigueras y cambios en el conjunto de animales que viven alrededor", afirmó.

"Esto es muy importante, porque si miras el total de la biomasa en la línea costera, un 32% puede venir de estos organismos", agregó.

Según Browne, se trata del primer estudio de este tipo que destaca el riesgo tóxico que suponen los microplásticos para los organismos marinos. "Durante unos 40 o 50 años hemos estado viendo grandes concentraciones de sustancias químicas en los animales. Luego empezaron a encontrarse animales con mayores concentraciones de toxinas y plásticos, así que los investigadores empiezan a establecer esta correlación". "Pero nadie había de verdad demostrado si los químicos podían transmitirse del plástico cuando son comidos por animales y acumulan en sus cuerpos y reducen importantes funciones que los mantienen saludables".

Fuente: BBC.co.uk

Alerta tecnológica 51. Avanzan en el diseño de nanotubos de carbono como herramienta de diagnóstico

Investigadores de la Universidad Nacional de Educación a Distancia, en colaboración con el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, han dirigido una investigación donde analizan qué tipo de nanotubos de carbono son los más adecuados como agentes de contraste en las imágenes por resonancia magnética. Este estudio pre-clínico es un primer paso para el diagnóstico de enfermedades cardiovasculares.

Desde que en 1991 se descubrieron los nanotubos de carbono y, una década después, las láminas de grafeno, la investigación en ambas áreas ha sido abundante y ha abierto un amplio abanico de aplicaciones, con campos que van desde la ingeniería a la biomedicina.

Investigadores de la UNED llevan desde 2007 estudiando nuevas fórmulas de los nanotubos de carbono como agentes de contraste para imágenes por resonancia magnética. En colaboración con el Instituto de Investigación Biomédica 'Alberto Sols' (CSIC), han dirigido un estudio en el que analizan qué tipo de nanotubos son más adecuados, teniendo en cuenta la forma en la que se desplazan por el torrente sanguíneo.

"Los nanotubos más apropiados son aquellos que resultan de oxidación con ácido nítrico durante 24 horas", explica Paloma Ballesteros, directora del Laboratorio de Síntesis Orgánica y MRI de la UNED y co-autora principal de la investigación.

El estudio pre-clínico, publicado en la revista MedChemComm, revela que las suspensiones de estos nanotubos en geles de agarosa fundida -con un comportamiento similar al de la gelatina- pueden ser orientadas mediante un campo magnético externo, que en este caso sería el generado por la resonancia magnética.

La investigación, en la que participan también científicos de la Universidad Europea de Madrid y del Instituto de Microelectrónicas de Madrid (CSIC), complementa un estudio publicado en 2010 por el mismo equipo, donde se revelaba que los nanotubos de carbono aumentaban el contraste de la imagen cuando se orientaban en paralelo al campo magnético.

El sensor de grafeno es una novedosa mejora para el mundo fotográfico, ya que permite obtener imágenes de una considerable calidad hasta en los lugares más oscuros. Este sensor es 1000 veces más sensible a la luz que los de las cámaras actuales, y es el primero que detecta un ancho espectro de luz, desde la visible hasta la mitad de la infrarroja, con alta sensibilidad. Además, gracias a esta sustancia, las cámaras consumirán diez veces menos energía al ser operado a voltajes más bajos. Otra de las ventajas con las que cuenta este sensor es su adaptabilidad, ya que estará disponible para todo tipo de cámaras.

Es la primera vez que se utiliza el grafeno como sensor fotosensible, a pesar de sus ya conocidas cualidades de elevada conductividad eléctrica, dureza y flexibilidad. Se trata de una sustancia un millón de veces más pequeña que el más grueso de los cabellos humanos y está compuesta de átomos de carbóno puro.

El descubrimiento fue realizado al fabricar una lámina de grafeno en nuevas nano estructuras y le llevó a su inventor, el profesor Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la NTU Wang Qijie, dos años desarrollarlo.

“Para diseñar este sensor, hemos mantenido la tecnología usada por la mayoría de los fabricantes de las industria electrónica”, manifestó el profesor Wang. Y si la industria adoptase su hallazgo, el mismo inventor afirma que espera que “el coste de producción de los sensores de imagen caigan” hasta finalmente dar lugar a cámaras más baratas con una batería más duradera.

El descubrimiento fue publicado este mes de mayo en la revista de investigación Nature Communications, que recoge Science Daily. Actualmente, el siguiente paso que espera dar el equipo de la NTU es trabajar con colaboradores de la industria para desarrollar el sensor de grafeno en un producto comercial.

FUENTE | UNED - madri+d

Alerta tecnológica 50. La Biomasa, una energía no tan limpia

La biomasa se ha introducido en los últimos años como miembro de pleno derecho en el grupo de las energías renovables, esas que protegen el medio ambiente porque no emplean combustibles fósiles, sino recursos naturales como desechos de madera, huesos de aceitunas o cáscaras de frutos secos, y evitan la emisión de CO2 a la atmósfera, el calentamiento global y el cambio climático. Sin embargo, la biomasa no es tan inocente desde el punto de vista medioambiental. “Está creando ahora otro problema de contaminación. La calidad del aire empeora por la combustión de pellets (prensado a base de madera)”, afirma Jesús Rosales, responsable del grupo de investigación de Contaminación Atmosférica de la Universidad de Huelva. Los humos de la combustión de la biomasa contienen dióxido de nitrógeno, partículas en suspensión, dióxido de azufre e hidrocarburos, todo el cóctel de agentes contaminantes. “Su inhalación produce Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC)”, afirma el neumólogo Aurelio Arnedillo. Hasta el punto de que en países en desarrollo, donde es muy común, por ejemplo, cocinar con fuego de chimeneas o fórmulas similares, la exposición directa a las emisiones de la combustión de biomasa en interior de viviendas tiene la misma incidencia que el tabaco a la hora de contraer esta enfermedad pulmonar, dice Arnedillo.

En países desarrollados como España el uso de la biomasa todavía es residual, pero su empleo está creciendo mucho, especialmente en Andalucía, y promovido por la Administración a través de subvenciones. La Junta, mediante la Agencia Andaluza de la Energía, ha incentivado con 36 millones de euros la puesta en marcha de cerca de 20.000 instalaciones de biomasa entre 2009 y 2013. La inmensa mayoría, el 96%, corresponden a estufas de pellets, calderas y chimeneas tecnológicas solicitadas por el sector doméstico y residencial, según la propia agencia, que presume de que Andalucía está a la cabeza de España en el empleo de biomasa. Los Ayuntamientos la están promoviendo en colegios para sus calderas de calefacción y en las propias dependencias municipales.

Pero, frente al beneplácito que tiene esta fuente de energía, el jefe de Calidad del Aire de la Consejería de Medio Ambiente, Juan Contreras, admite que “hay que replantearse la biomasa y que no se está reconociendo el problema en otros ámbitos de la Administración”, más pendientes de cuidar la estratosfera que el aire más próximo a nuestros pulmones. Contreras cree que en los núcleos urbanos la biomasa tiene menor incidencia que en las zonas rurales, en algunas de las cuales se están registrando “niveles elevados de partículas porque no se están utilizando tecnologías adecuadas”. Sin embargo, los científicos ven un mayor perjuicio en las ciudades, donde las emisiones de la biomasa no hacen sino sumar polución a un entorno ya contaminado por el tráfico y otras fuentes de emisiones, según un estudio del Instituto de Diagnóstico Medioambiental y Estudios del Agua, organismo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. “Vamos a actuar en las zonas donde haya más implantación de biomasa con planes para mejorar la tecnología de combustión de forma que se reduzcan las emisiones”, dice Contreras.



Vía: madrimasd.org

Alerta tecnológica 49. Grafeno permitirá cámaras que capten más luz

Un revolucionario sensor de grafeno mejorará la calidad de las fotografías a la vez que consumirá diez veces menos energía. El descubrimiento fue realizado por la Universidad Tecnológica Nanyang (NTU) y podrá funcionar en todo tipo de cámaras. Se espera su pronto desarrollo comercial.

El sensor de grafeno es una novedosa mejora para el mundo fotográfico, ya que permite obtener imágenes de una considerable calidad hasta en los lugares más oscuros.

Este sensor es 1000 veces más sensible a la luz que los de las cámaras actuales, y es el primero que detecta un ancho espectro de luz, desde la visible hasta la mitad de la infrarroja, con alta sensibilidad.

Además, gracias a esta sustancia, las cámaras consumirán diez veces menos energía al ser operado a voltajes más bajos. Otra de las ventajas con las que cuenta este sensor es su adaptabilidad, ya que estará disponible para todo tipo de cámaras.

Es la primera vez que se utiliza el grafeno como sensor fotosensible, a pesar de sus ya conocidas cualidades de elevada conductividad eléctrica, dureza y flexibilidad. Se trata de una sustancia un millón de veces más pequeña que el más grueso de los cabellos humanos y está compuesta de átomos de carbón puro.

El descubrimiento fue realizado al fabricar una lámina de grafeno en nuevas nano estructuras y le llevó a su inventor, el el profesor Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la NTU Wang Qijie, dos años desarrollarlo.

“Para diseñar este sensor, hemos mantenido la tecnología usada por la mayoría de los fabricantes de las industria electrónica”, manifestó el profesor Wang. Y si la industria adoptase su hallazgo, el mismo inventor afirma que espera que “el coste de producción de los sensores de imagen caigan” hasta finalmente dar lugar a cámaras más baratas con una batería más duradera.

El descubrimiento fue publicado este mes de mayo en la revista de investigación Nature Communications, que recoge Science Daily. Actualmente, el siguiente paso que espera dar el equipo de la NTU es trabajar con colaboradores de la industria para desarrollar el sensor de grafeno en un producto comercial.

Vía: Ingenieria de Materiales

Alerta tecnológica 48. Reducción de contaminación mediante combustibles emulsionados

Figura 1. Imagen del diesel emulsionado en agua. Nótese su llamativo color blanco originado por el efecto de dispersión de luz del agua (tomado de referencia [1]). 

La combustión del combustible diesel usualmente es incompleta provocando no sólo emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) y dióxido de carbono (CO2), sino también de monóxido de carbono (CO) y materia particulada, lo que conlleva serios problemas medioambientales. Asimismo, en el interior del motor o cámara de combustión se generan depósitos de hollín que provocan un aumento en el consumo de combustible y reduce la eficiencia en la transferencia de calor debido a una mayor resistencia térmica. Ante esta situación, la tecnología de combustible emulsionado se presenta como una alternativa para mejorar la eficiencia y, por tanto, el impacto ambiental de los combustibles diesel.

[Autora: Patricia Pizarro de Oro – Universidad Rey Juan Carlos – Instituto IMDEA Energía]

La tecnología de combustible emulsionado consiste en crear una emulsión altamente estable de un combustible con porcentajes variables de agua (Figura 1) [1]. Para mantener estable dicha emulsión, se añaden agentes activos de superficie o “surfactantes” que recubren las gotas de agua dispersas de forma microscópica durante toda la fase continua (combustible) e impiden su unión y coalescencia. Dependiendo de su posterior aplicación, la composición de estas mezclas puede oscilar entre 6 % y 16 % por volumen de agua, menos de 2% de aditivos y el resto el diesel.

Cuando un diesel convencional se introduce en un motor, caldera u horno, se atomiza en forma de gotas con un tamaño de 20 a100 micrones. Las gotas de combustible líquido de mayor tamaño no se queman completamente, generando un residuo carbonoso (hollín) que se acumula en las superficies de la cámara de combustión o se escapa como partículas a través de los gases de escape. El principio de funcionamiento de la tecnología del diesel emulsionado se basa en provocar una segunda atomización, adicional a la que experimenta el combustible convencional, en el interior del motor, horno o caldera. De este modo, cuando las gotas micrométricas del diesel emulsionado son sometidas a las altas temperaturas y presiones del interior de la cámara de combustión, se produce la violenta evaporación del agua contenida. Esta transformación de agua en vapor escinde el combustible que lo rodea en gotas mucho más pequeñas que ofrecen un área superficial mucho mayor, lo que mejora de manera significativa la eficiencia de la combustión. Asimismo, la generación de dicho vapor de agua reduce las máximas temperaturas alcanzadas en la combustión, lo que resulta en la menor formación de emisiones NOx.

Entre los beneficios que se atribuye al uso de combustibles emulsionados en motores diesel destacan los siguientes:

Eficiencia Mejorada. Mediante pruebas se ha demostrado que la eficiencia del motor diesel puede incrementarse hasta un 10%.

Beneficios ambientales. Dependiendo del tipo de motor y su estado, las emisiones de contaminantes pueden reducirse de forma significativa, especialmente en el caso de los NOx, (hasta un 30 % menos), CO (hasta un 60 % menos), de partículas (hasta un 60 % menos) y humos (hasta un 80 % menos).

Impide la acumulación de carbón en el interior del motor, reduciendo su desgaste.

La tecnología de combustible emulsionado no sólo es aplicable al diesel sino también a otros combustibles líquidos, como naftas, fuel oil pesado y biodiesel. Un aspecto adicional a destacar es que los motores, calderas u hornos no precisan de ser modificados para operar con estos combustibles.

A pesar de los grandes beneficios ambientales y económicos que, a priori, proporcionaría el uso de combustibles emulsionados, actualmente su comercialización y uso está muy poco extendido en Europa (tan sólo Italia y Francia se muestran favorables), en parte debido a la falta de estándares y a la poca aceptación por parte de los fabricantes de motores [2].

Referencias
[1] Página web de Alternative Petroleum Technologies. http://www.altpetrol.com/
[2] Alex Spataru. Emulsified Fuels in Western Europe. An Overview. ARB/CEC Alternative Fuel Symposium.

Vía: madrimasd.org

Alerta tecnológica 47. Las zanahorias desechadas sirven para producir bioetanol

Investigadores de la UNED, en colaboración con la Universidad Nacional del Litoral, la Universidad del Centro Educativo Latinoamericano (ambas argentinas) y el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC), han diseñado un método con el que utilizar los desechos de zanahorias para producir bioetanol, un compuesto químico obtenido a partir de la fermentación de azúcares que puede usarse como combustible.

"Ofrecemos una solución sostenible para la reutilización de los descartes", explica María Luisa Rojas, investigadora del departamento de Química Inorgánica y Química Técnica de la UNED y una de las autoras del proyecto, que se publica en Bioresource Tecnology.

Obtener bioetanol por fermentación es un método muy utilizado con diferentes sustratos orgánicos pero hasta ahora no se había empleado con zanahorias descartadas.

"Cualquier producto que posea hidratos de carbono, ya sean simples o complejos, puede convertirse en etanol por fermentación alcohólica", indica Rojas. Es el caso de la zanahoria, que en su composición posee entre 8 y 10% de azúcares simples y un 1% de almidón.

LEVADURAS SIMILARES A LAS DEL PAN

El primer paso del proceso consiste en preparar el mosto. Se procesa la zanahoria en trozos muy pequeños y se somete a una hidrólisis enzimática, con una ruptura de las moléculas de mayor tamaño, formadas por glucosa. Así, el azúcar de los tejidos queda libre para ser consumida por las levaduras.

A continuación tiene lugar la fermentación etílica, donde se utilizan levaduras -similares a las empleadas para producir vino, cerveza e incluso de pan- que son capaces de transformar el azúcar presente en el mosto, en etanol y dióxido de carbono. Por último, el etanol es purificado por destilación.

APLICACIONES EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA

Además de producir bioetanol, la pulpa de la zanahoria resultante del proceso tiene varias aplicaciones. Una de ellas es servir de alimento para animales. Otro uso consiste en extraer carotenos, los compuestos que le dan su característico color naranja y que son muy utilizados en la industria farmacéutica y alimentaria. Por último, extraer fibras de la hortaliza puede servir para alimentación humana.

Los investigadores están tratando de desarrollar el método en escala piloto. "Creemos que sí sería posible aplicarlo a gran escala", adelanta la investigadora de la UNED. La planta, que tienen previsto construir en la provincia de Santa Fe (Argentina), será capaz de procesar entre ocho y diez toneladas de zanahorias al día.


Vía: madrimasd.org

Alerta Tecnológica 46. Revolucionaria e innovadoras células solares transparentes

Imagine edificios en los que las ventanas, además de permitir pasar la luz del sol, captan a la vez la energía solar que se necesita para satisfacer todas sus necesidades energéticas. Los cristales se convierten en células solares de alta productividad que ayudan a reducir la dependencia de los combustibles fósiles y avanzar hacia un medio ambiente más ´verde´ y más limpio.

Este escenario todavía no es posible, pero un reciente estudio llevado a cabo en el ICFO y publicado en la revista Nature Photonics avanza en ese camino. Los científicos de este instituto han fabricado una célula solar orgánica óptima con un alto nivel de transparencia y una alta eficiencia de conversión de energía.

Según los autores, \"esto supone un paso prometedor hacia las energías renovables asequibles, limpias, ampliamente utilizadas y urbanamente integradas\" .

Hasta ahora, los paneles solares comerciales están, en su mayor parte, compuestos de unas células solares basadas en silicio cristalino, muy eficientes en la conversión de la radiación solar en energía eléctrica (aproximadamente 15% de eficiencia de conversión), pero con diversos obstáculos importantes para su máxima explotación.

Por ello deben ser correctamente orientadas para recibir la luz solar directa y aun así están limitados en su capacidad para absorber la luz difusa. Por otra parte, son pesadas, opacas, y ocupan mucho espacio.

Ventajas de las células orgánicas
A pesar de que la tecnología de las células solares orgánicas nació hace unos treinta años, es ahora cuando comienzan a atraer el interés de la comunidad científica debido a su bajo costo de producción.

Mientras que las células orgánicas aún no han alcanzado valores de eficiencia de las células de silicio, estas células fotovoltaicas orgánicas (OPV) han demostrado ser más ligeras, más flexibles (capaces de adaptarse a superficies curvas), y aún más sensibles a la luz difusa, así como la luz solar indirecta, por lo que las convierte en una de las tecnologías fotovoltaicas más atractivas para muchas aplicaciones de uso diario. Entre sus ventajas, una propiedad que las hace aún más interesantes es su potencial para ser implementadas como un dispositivo semitransparente.

Sin embargo, las OPV, como cualquier otra tecnología fotovoltaica, alcanzan su máximo de luz a la eficiencia de conversión de energía eléctrica con dispositivos opacos. Para convertir estas células en dispositivos transparentes, el electrodo de metal en la parte posterior debe ser diluido hasta sólo unos pocos nanómetros, lo que reduce drásticamente la capacidad del dispositivo para recoger la luz solar.

Los investigadores del ICFO han sido capaces de desarrollar una célula semitransparente, que incorpora un cristal fotónico, y alcanzar un rendimiento de la célula casi tan alto como su contraparte opaca.

El equipo colocó este cristal fotónico extra sobre la célula y fue capaz de aumentar la cantidad de luz infrarroja y ultravioleta absorbida por la célula, alcanzando una eficiencia de 5,6 % y a su vez, preservando una transparencia casi indistinguible respecto al vidrio normal.

Los resultados obtenidos de eficiencia y transparencia hacen que estas células sean un producto muy competitivo para las tecnologías fotovoltaicas integradas en edificios (BIPV). Para llegar a tener una adecuada visión arquitectónica, el color de las células puede modificarse simplemente cambiando la configuración de las capas del cristal fotónico.

Jordi Martorell, profesor de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) en el ICFO y líder de este estudio, explica que las aplicaciones de este tipo de tecnología en BIPV \"está a unos pocos pasos de ocurrir, pero la tecnología todavía no ha alcanzado su punto de saturación\".

\"El descubrimiento abre el camino para la innovación a otras aplicaciones industriales en el sector de la energía fotovoltaica transparente –continúa–. A medio plazo, se espera llegar a los altísimos niveles de transparencia y eficiencia necesarias para alimentar dispositivos como pantallas, tabletas y teléfonos inteligentes\".

El futuro parece prometedor para estos dispositivos. El proyecto europeo Solution Processed High Performance Transparent Organic Photovoltaic Cells (SOLPROCEL), recientemente aprobado, permitirá a un consorcio, formado por los mejores investigadores e industrias europeos y dirigido por el ICFO, impulsar el estudio de la capacidad de estas células, mejorando su estabilidad y vida útil, así como la obtención del material necesario para elevar sustancialmente su eficiencia.
Vía:Econoticias.com

Alerta Tencológica 45: Prohibición Internacional de un Material Ignífugo

Imagen: Estructura cristalina de algunas variedades de HBCD,

El hexabromociclododecano, un material ignífugo conocido mayormente como HBCD, y que tuvo usos en plásticos, electrónica, tejidos textiles, muebles y paneles aislantes para edificios, ya no podrá ser fabricado ni usado, y se retirará del mercado. Así lo decidieron los representantes de unas 160 naciones en una reunión de la ONU sobre sustancias químicas, hecha en Ginebra, Suiza.

Aunque este material está presente en cantidades muy bajas en tales productos, el HBCD tiende a acumularse en el medio ambiente y resulta tóxico para organismos acuáticos y animales de laboratorio. 

Una contribución importante a la decisión de prohibir el material fue el extenso trabajo de investigación realizado por los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de los Materiales (EMPA, también conocidos colectivamente como Instituto EMPA). 

Es un proceso largo el que se debe seguir antes de que poder identificar como contaminante a una sustancia anteriormente aprobada y ya en uso, y proceder a su prohibición y retirada inmediata o progresiva del mercado mundial. 

Esto lo sabe bien Norbert Heeb, químico del Laboratorio de Química Analítica del Instituto EMPA. Heeb participó en la labor de análisis que desembocó en el descubrimiento de las estructuras exactas del HBCD. Y decimos estructuras en plural porque, gracias a esa inspección más estricta, la sustancia resultó ser un grupo completo de compuestos. 

Cerca de 20.000 toneladas de este material han sido producidas en todo el mundo cada año, la mayoría para paneles de poliestireno utilizados para aislamiento en edificios. 

Cada metro cúbico de poliestireno extruido contiene hasta un kilogramo de HBCD, y en Suiza es bastante común la presencia del material en las viviendas.


Fuente: Noticiasdelaciencia.com / Amazings.com, Octubre 11 2013
http://noticiasdelaciencia.com/not/8468/prohibicion_internacional_de_un_material_ignifugo/
, Octubre 29 de 2013

Alerta tecnológica 44: PIEZAS DE METAL AGRIETADAS QUE SE AUTORREPARAN

Un grupo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), tras un meticuloso estudio identificaron que bajo ciertas condiciones, cuando a una pieza de metal agrietada se la somete a una tensión estructural fuerte, o sea, se ejerce sobre ella una fuerza que se esperaría que la rompiera, experimenta el efecto contrario. La fuerza ejercida hace que la grieta se cierre, fusionándose sus bordes y desapareciendo.

 (Imagen: MIT)

El sorprendente hallazgo podría conducir a materiales que se autorreparen ante daños incipientes antes de que estos puedan propagarse. 

Al singular fenómeno la explicación la explicación que ha encontrado el equipo de investigación radica en cómo las fronteras de grano interactúan con las grietas en la microestructura cristalina de un metal, níquel en este caso, que es la base de "superaleaciones" usadas en entornos extremos, como en pozos petrolíferos a gran profundidad bajo el mar. 

Creando un modelo digital para ejecutar simulaciones por ordenador de esa microestructura y estudiando su respuesta a varias condiciones, los investigadores encontraron que existe un mecanismo que puede, en principio, cerrar grietas al ser aplicada una tensión estructural cualquiera. 

Muchos metales están compuestos de pequeños granos cristalinos cuyos tamaños y orientaciones pueden afectar a la fortaleza del material y a otras características. Pero Demkowicz y Xu comprobaron que, bajo ciertas condiciones, la fuerza aplicada hace que la microestructura cambie: Puede hacer que las fronteras de grano migren. Esta migración de fronteras de grano es la clave para la reparación de las grietas. 

La idea de que las fronteras de grano cristalino pueden migrar dentro de un metal sólido ha sido estudiada ampliamente durante la última década. Sin embargo, la autorreparación sólo se produce en cierto tipo de frontera: Una que se extiende parcialmente dentro de un grano, pero no del todo. Esto crea un tipo de defecto conocido como disclinación. 

Fuente: Noticiasdelaciencia.com / Amazings.com
http://noticiasdelaciencia.com/not/8562/los_extranos_casos_de_piezas_de_metal_agrietadas_que_se_autorreparan/ , Octubre 29 de 2013

Alerta tecnológica 43: Bioelectricidad: nuevos usos en las Pilas de Combustible Biológicas para la depuración de aguas

Las nuevas tecnologías aplicadas a la depuración de aguas residuales se encaminan hacia la reducción de los elevados costes energéticos que supone los tratamientos convencionales. Un ejemplo de ello, son las llamadas Pilas de Combustible Biológicas, una tecnología emergente y en fase de desarrollo que todavía no está aplicada en la industria agroalimentaria pero que si se está empezando a estudiar y que ayuda a generar bioelectricidad.
En las Pilas de Combustible Biológicas, se desarrolla un tipo de bacterias específicas (“eléctricamente activas”) que son capaces de oxidar la materia orgánica liberando además protones y electrones.
Así, las Pilas de Combustible Biológicas, utilizan la materia orgánica existente en aguas residuales para generar electricidad, CO2 y agua. Son una demostración de que se puede depurar aguas residuales y a la vez aprovechar esos residuos para generar bioelectricidad.
Se trata de una tecnología emergente que aún no está en fase de aplicación peque que si existen investigaciones avanzadas.
La principal aplicación de las Pilas de Combustible Biológicas se dirige hacia la depuración de aguas residuales con alto contenido en materia orgánica como, por ejemplo, sectores como la industria láctea y derivados, mataderos y derivados cárnicos, bodegas, industrias de bebidas, etc. A demás de materia orgánica las Pilas de Combustible Biológicas pueden operar utilizando efluentes cargados con Nitratos, ácidos grasos volátiles o sulfuros.
Debido a ello, gran parte de las industrias del sector agroalimentario aparecen como potenciales beneficiarias de esta tecnología ya que permitirían reducir los costes energéticos y económicos de depuración de sus aguas residuales, en comparación con los sistemas biológicas convencionales.
El Centro Tecnológico AINIA investiga su aplicación.
La industria agroalimentaria genera como consecuencia de su actividad, aguas residuales con una elevada carga orgánica y biodegradable (entre 10-100 veces mayor que las aguas residuales urbanas). Su correcta gestión requiere la adopción de sistemas de tratamiento para adecuar la calidad del vertido hasta los valores límites exigidos por la administración y a su vez, permitir la reutilización del agua que se usa preferentemente para la limpieza e higiene de las instalaciones agroalimentarias.
Desde el año 2012, Ainia viene desarrollando investigaciones respecto al uso de Pilas de Combustible Biológicas como tecnología alternativa para mejorar la sostenibilidad de la depuración de aguas residuales agroalimentarias. En este sentido el centro ya cuenta con una planta piloto experimental sobre la que se están evaluando las condiciones bajo las que transcurre la degradación de materia orgánica, así como su vinculación a los flujos energéticos generados por el sistema.

Vía: Econoticias.com

Alerta tecnológica 42: Las impresoras 3D logran lo impensable

El uso de impresoras en tres dimensiones se está normalizando en un amplio abanico de sectores: automoción, aeronáutica, maquinaria e incluso moda. Y, según los expertos, pronto llegará la hora de los hogares particulares. Hace más de una década se perfeccionaban prototipos para el diseño industrial y la ingeniería. Hoy, sus utilidades se han ampliado y diversificado, hasta llegar a objetos tan cotidianos como una silla o una lámpara. Hay incluso quien plantea la posibilidad de levantar puentes o edificios, como el arquitecto holandés Janjaap Ruijssenaars, que está trabajando en la construcción de un inmueble entero mediante este sistema. Para ello, el experto en robótica Enrico Dini ha desarrollado una técnica con la que se pueden imprimir piezas de hasta seis metros por nueve. Janjaap asegura que la resistencia de estos bloques es idéntica a la de los materiales convencionales. Y mientras él se concentra en su obra, la NASA investiga cómo fabricar arañas mecánicas gigantes que contribuyan a instalar una base permanente en la Luna. Otra novedad sorprendente consiste en la creación de órganos y tejidos a partir de células madre como base. Científicos de países como China o Escocia han avanzado considerablemente en esta línea. Todo comenzó como una tecnología para imprimir pequeños objetos de plástico a partir de un archivo tridimensional, sin embargo, actualmente se está empezando a utilizar esta misma fórmula en ámbitos aparentemente tan alejados de su origen como la cocina. Por ejemplo, ya existe la gastroimpresora, impulsada por el chef Paco Morales en colaboración con el Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña y el Green Geometry Lab, que permite esculpir componentes comestibles como el chocolate, la mantequilla o el queso. La combinación de impresión 3D y hardware libre es el inicio de una revolución de I+D en robótica, domótica y otras áreas. Los diseños y las especificaciones fluyen por internet a gran velocidad y llegan en pocos segundos a cualquier lugar, industria o empresa: juguetes para los niños, maquetas, piezas de repuesto, armamento, etc. Su principal inconveniente es el elevado coste de las máquinas, y eso que su precio ha bajado desde los 90.000 euros de las más antiguas y económicas. Sea como fuere, la oportunidad de reproducir objetos manufacturados sin necesidad de transportarlos físicamente porque solo hay que tener a mano su materia prima resulta de lo más tentadora. Vía: La Vanguardia

Alerta tecnológica 41: Nuevo cemento a partir de desechos creado en la Universidad del Valle

Con una amplia trayectoria y una copiosa producción intelectual, el Grupo de Investigación de Materiales Compuestos de la Escuela de Ingeniería de Materiales ha obtenido este año una nueva patente para la Universidad del Valle. La profesora Ruby Mejía de Gutiérrez, directora del grupo y Erich Rodríguez Martínez, investigador graduado en  la universidad y uno de los responsables del desarrollo, nos cuentan sobre esta investigación, sus alcances e impactos y nos hablaban a cerca de los retos del proceso y el largo recorrido que desde nuestra Facultad de Ingeniería se ha hecho en esta área del conocimiento. De acuerdo con los investigadores, la patente desarrollada involucra la reutilización y aprovechamiento de miles de toneladas de desechos y sub-productos industriales que son producidos a nivel nacional, como materia prima en la producción de nuevos cementos. Esta invención contribuye con el alcance de un desarrollo sostenible en la industria de la construcción, donde es posible producir materiales técnica, económica y ambientalmente más competitivos frente a los materiales tradicionales. ¿Cuál es el nombre de la Patente que recientemente fue obtenida por el Grupo de Materiales Compuestos de la Escuela de Ingeniería de Materiales? Esta patente fue obtenida en Colombia y se denomina Cementos inorgánicos no-Pórtland en sistemas binarios y/o ternarios obtenidos a partir de desechos y sub-productos industriales para usos estructurales y no estructurales.  Esta registrada ante la Superintendencia de Industria y Comercio, Registro No. 10-013707-00000-0000 (Universidad del Valle) y fue otorgada en marzo 18 del 2013 bajo la resolución 10585. ¿En qué consiste el desarrollo patentado? El desarrollo patentado hace referencia a las condiciones óptimas de diseño, dosificación y procesos de producción de nuevos conglomerantes libres de cemento Pórtland. Estos cementos no convencionales desarrollados en la patente se obtienen a partir de la activación alcalina de un material inorgánico (generalmente sub-productos o desechos industriales) de naturaleza amorfa (silicoaluminato) con un elevado o bajo contenido en Calcio, el cual es mezclado con un agente químico (activador alcalino) para obtener un material de características cementantes. Al llevar a cabo una mezcla de dichos componentes el material obtenido exhibe una manejabilidad apropiada para ser colocado en moldes de diferente geometría. Posteriormente, se inicia una serie de reacciones que son desarrolladas incluso a temperatura ambiente. Dichas reacciones conducen al endurecimiento del material y el incremento significativo de las resistencias mecánicas. Los resultados obtenidos en el laboratorio revelan que es posible obtener materiales con desempeños mecánicos similares y en algunos casos superiores a los concretos o morteros tradicionales basados en cemento Pórtland. Así mismo, el análisis detallado de la microestructura de estos nuevos cementos ha permitido identificar compuestos más densos y estables químicamente, lo que le confiere mejores propiedades de durabilidad y prolongada vida útil, especialmente cuando son sometidos a ambientes agresivos. Si desea conocer mas sobre el grupo de investigación, puede visitar http://investigaciongmc.univalle.edu.co/index.html Vía: Ingeniería Informa