Archivo de septiembre, 2011

Fotosíntesis Artificial a debate

Durante los días 5-7 de Septiembre en la Universidad de Edimburgo tuvo lugar una conferencia centrada en los últimos avances relacionados con la Fotosíntesis Artificial:. Esta conferencia fue organizada por la Real Sociedad de Química Británica (RSC) y reunió a algunos de los más importantes científicos que trabajan en este campo. La peculiaridad de este congreso, es la gran participación que genera cada una de las ponencias, dando lugar a un intenso debate entre los participantes al acto.

Autor: [Victor A. de la Peña-Instituto IMDEA Energía]

Una de las posibilidades más atractivas, a largo plazo, para alcanzar un modelo energético sostenible se basa en la capacidad de utilizar y almacenar la luz solar en forma de productos químicos con aplicaciones energéticas o en la industria. La idea de crear sistemas artificiales que mimeticen la acción fotosintética que hacen las plantas para producir combustibles no es nueva. No obstante, la creación de sistemas que lleven a cabo de una manera eficiente este proceso es una tarea altamente compleja. Sin embargo, la necesidad de explorar soluciones alternativas, basadas en energía renovables, se está convirtiendo en cada vez más urgente a medida que el suministro de energía disponible a partir de combustibles fósiles escasea y los problemas ambientales debidos a su utilización (Calentamiento Global) aumenta.

 Los cuellos de botella antes los que se encuentra este campo y son necesarios resolver son: (i) diseño de los colectores de fotones, (ii) identificación de catalizadores selectivos, (iii) acoplamiento entre el catalizador y los centros fotoquímicos y (iv) la construcción de un conjunto integrado. La fotosíntesis artificial se centra en esos problemas, así como algunas de las áreas clave en el diseño de la bio-inspirada en los materiales y nuevos dispositivos foto-electroquímico. Durante los últimos años y gracias a los avances en distintas disciplinas, se está dando una vuelta de tuerca en este campo investigación con el desarrollo de nuevos sistemas y procesos que están abriendo una nueva puerta para encontrar una solución viable a la pregunta: “¿Somos capaces de mimetizar el comportamiento de las plantas?”.

 La reunión de que tuvo lugar en la universidad de Edimburgo (Faraday Disscusión) ofreció una oportunidad única para discutir los últimos avances y los temas fundamentales relacionados con los desafíos científicos que aún quedan por resolver. Durante el congreso se impartieron 21 conferencias contando con la presencia de investigadores renombre internacional, cuya actividad se desarrollan en estas áreas tanto en el mundo académico como en el industrial: Stenbjörn Styring, Devens Gust, Graham Fleming, Michael Graetzel, Dirk Guldi, Osamu Ishitani, Tom Mallouk, Leif Hammarström, Haruo Inoue, entre otros.

 La característica principal de este congreso es que su mayor objetivo es fomentar la discusión entre los investigadores participantes. Así, los ponentes ponen, con antelación, a disposición de los asistentes los resultados que van a presentar y durante el congreso las presentaciones no se extienden más de 5 minutos. A partir de ese momento se comienza con el turno de debate de 30 minutos por presentación. Todas las preguntas y respuestas que se realizan en los debates se recogen junto con las que se realizan a través de la web durante las semanas previas y posteriores al congreso y se publican en un número especial de la revista Faraday Disscusion junto con los artículos científicos debatidos.

 Gracias al formato del congreso y al dinamismo de los ponentes y precipitantes, se facilitó el debate científico y se llegaron una gran cantidad de conclusiones que pueden servir como hoja de ruta para el futuro desarrollo de los materiales y la tecnología asociada a un proyecto tan interesante como complejo: La Fotosíntesis Artificial.

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Fuerte aumento en las emisiones globales de CO2 a pesar de las reducciones en las emisiones de los países industrializados adheridos al protocolo de Kyoto

 Las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2), la principal causa asociada al calentamiento de la tierra, se han incrementado un 45% en el período comprendido entre 1990 y 2010, alcanzando en el año 2010 la cifra récord de 33 millones de toneladas. Este incremento tiene lugar a pesar de la reducción de emisiones de CO2 en los países industrializados en el mismo período. El incremento en la eficiencia de los sistemas energéticos, el uso de la energía nuclear y el incremento en la contribución de la energía renovable observado en estos años en los países industrializados no ha permitido compensar la fuerte demanda de combustibles fósiles para energía y transporte por parte de los países en vías de desarrollo, lo que ha hecho que globalmente las emisiones de CO2 se hayan incrementado fuertemente en estas últimas dos décadas.

 

 Autor: [R.M. Navarro – Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)]

 

El Centro de investigación de la Comisión Europea (EU Commision Joint Reseach Center) y la Agencia de evaluación ambiental holandesa (PBL Netherlands) han presentado recientemente  el informe “Tendencias a largo plazo en las emisiones globales de CO21 preparado a partir de los resultados de la base de datos de emisiones para la investigación atmosférica global (EDGAR) y de las últimas estadísticas de uso de la energía y materiales (consumo de energía, cemento, cal, amoníaco y acero).

 

El informe indica que aunque entre los países industrializados existen diferencias en sus tendencias de emisiones de CO2, el conjunto de los países industrializados podrá conseguir en 2012 alcanzar el objetivo de la reducción del 5.2% planteado en Kyoto. El objetivo se podrá conseguir gracias a la gran reducción en emisiones logrado por las economías en transición en los primeros años de la decáda de los 90 así como a las reducciones recientes asociadas a la recesión económica del periodo 2008-2009. El informe muestra diferencias en la reducción de emisiones de CO2 alcanzados por los diferentes países industrializados. En el período 1990-2010, la reducción de emisiones en la UE-27 y en Rusia fue del 7% y 28% respectivamente mientras que en EEUU las emisiones aumentaron un 5% y en Japón se mantuvieron más o menos constantes. Los países industrializados que ratificaron el protocolo de Kyoto y EEUU fueron los responsables de dos tercios de las emisiones globales de CO2 en el año 1990. Su contribución a las emisiones ha caído ahora a menos de la mitad de las emisiones globales de CO2 por la mayor participación de las economías emergentes (China e India  fundamentalmente).

 

El incremento en el crecimiento de las economías emergentes y la recuperación económica tras el año 2009 han sido las causas del récord global de emisiones de CO2 alcanzado en el año 2010 (5.8% de crecimiento respecto a 2009, con una emisión global de 33 millones de toneladas). Todas las economías han contribuido a este incremento liderado por China, EEUU, India y la UE-27, con incrementos del 10%, 4%, 9% y 3% respectivamente. El incremento observado en el año 2010 es muy significativo si lo comparamos con el observado en 2008, cuando se registraron las máximas emisiones de CO2 antes de la crisis financiera de ese año. En la actualidad los EEUU emiten 16.9 toneladas de CO2 per capita y año,  EU-27 8.1 toneladas y China 6.8 toneladas.

 

Las estimaciones para el crecimiento de las emisiones de CO2 indican que éstas estarán asociadas fundamentalmente a la generación de energía y al transporte tanto en los países industrializados como en los países emergentes y en desarrollo. De forma global las emisiones asociadas a la generación de energía suponen el 40% de las emisiones de CO2 y las asociadas al transporte el 15%. Se estima unas tasas de crecimiento anual para estas emisiones comprendidas entre el 2.5 y el 5%.

 

En el periodo transcurrido desde la ratificación del protocolo de Kyoto, los países industrializados han realizado esfuerzos para tratar de cambiar el mix de sus fuentes de energía primaria. En el período 1990-2010 han reducido su dependencia del carbón (desde el 25% al 20% del total de la producción de energía), del petróleo (desde el 38% al 36.5%) y han aumentado la participación del gas natural (desde el 23% al 27%),  la energía nuclear (desde el 8% al 9%) y las renovables (desde el 6.5% al 8%). Adicionalmente han hecho progresos en programas de eficiencia energética para fomentar el ahorro (aislamientos, mejora eficiencia motores, mejora eficiencia combustibles,…). Sin embargo, los esfuerzos realizados por los países industrializados no han podido compensar el incremento en la demanda global de energía y transporte que ha hecho que globalmente las emisiones de CO2 se hayan incrementado fuertemente en las últimas décadas a pesar del protocolo de Kyoto. Estos hechos deberán ser considerados en los próximos años en todos los esfuerzos que se lleven a cabo para mitigar el crecimiento de las emisiones de CO2 (Convención para el cambio climático, la Acción Bali y el Acuerdo de Cancun).

  

  

A pesar de los esfuerzos, las emisiones globales de CO2 no se han logrado controlar debido al aumento en la demanda energética global para producción y transporte

 Más información

[1] Long-term trend in global CO2 emissions”, EU Commision, Joint Reseach Center and PBL Netherlands Environmental Assesment Agency

 edgar.jrc.ec.europa.eu

 www.pbl.nl/en

  

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Una puntualización a la entrada en el mercado de los vehículos eléctricos

Los vehículos eléctricos ya son una realidad del sector automovilístico. A pesar de su general aceptación y buenas críticas, los vehículos eléctricos no son todo lo ecológicos que algunos medios tratan de defender. Es cierto que no generan gases contaminantes durante su funcionamiento, pero la principal fuente de energía, a día de hoy, para los vehículos eléctricos es la red eléctrica nacional. Mientras ésta siga nutriéndose de centrales térmicas y centrales nucleares, el problema de las emisiones y el consumo de recursos limitados seguirá existiendo. Por ello no es el momento de relajarse, sino de seguir trabajando para lograr una sociedad verdaderamente sostenible y respetuosa con el medio ambiente.  

Autora: [Mª del Pilar Orihuela-INTA]

 Aunque la mayoría de los españoles jamás hayamos visto ninguno, los vehículos eléctricos ya son una realidad del sector automovilístico. Se reconocen por su novedoso diseño, casi futurista, y por el rótulo de la chapa con el que dueño y fabricante demuestran su compromiso con el medio ambiente. No es para menos. Los coches eléctricos pueden presumir de generar cero emisiones durante su funcionamiento, así como de ser más ligeros y silenciosos.

Vehículo eléctrico.

Fuente: Página web del Ministerio de Industria, Turismo y comercio

La entrada al mercado de los vehículos eléctricos marca un hito en la evolución energética de la humanidad. No sólo parece tener cabida en la selecta lista deacontecimientos socialmente aceptados, sino que además está generando un perceptible bullicio en el sector ante la perspectiva de negocio que ello genera.

El gobierno se afana en fomentar la compra de estos vehículos. En Mayo del presente año se aprobó la concesión de ayudas para la adquisición de vehículos eléctricos. Recientemente se ha creado además la plataforma SITVE para gestionar las ayudas de forma eficaz; usted sólo compre el vehículo y el concesionario se encargará de hacer los trámites necesarios para que usted pueda beneficiarse de las ayudas sin complicaciones y en el más breve plazo de tiempo.

No obstante, si realmente se plantea formar parte de este grupo pionero de propietarios de un vehículo eléctrico (a fecha de hoy aún no se han vendido ni 1000 unidades en España), no pierda de vista que los coches eléctricos también tienen sus limitaciones, y sobre todo no fantasee pensando que los vehículos eléctricos son la panacea de la ecología o del ahorro mundial.

Con unas breves líneas me propongo ampliar la letra pequeña de este novedoso vehículo, no siendo mi intención desanimar a los potenciales compradores, sino sólo evitar posibles decepciones; y sobre todo incidir un poco más en el hecho de que, por atractivos que parezcan, los vehículos eléctricos son sólo un medio, no un fin. La carrera por encontrar sistemas de abastecimiento energético sostenibles e inocuos para el medio ambiente aún no ha concluido.

La idea es veraz y sencilla: los vehículos eléctricos son tan poco contaminantes como lo sean el proceso de fabricación que los produzca, y sobre todo la fuente eléctrica que los abastezca.

Toda la electricidad que consuman estos vehículos a lo largo de su vida útil ha de proceder de alguna fuente primaria. Si nos limitamos a enchufarlo a la red, no estaremos haciendo otra cosa que trasladar el problema de la contaminación a otro sitio, ya que actualmente la red eléctrica se sirve básicamente de centrales térmicas y nucleares.

Asimismo, los vehículos eléctricos no eliminan por sí solos la dependencia de los combustibles fósiles. Es cierto que su propietario no hará uso directo de este recurso, pero mientras no varíe la infraestructura energética a nivel global, el consumo de recursos limitados sólo se desplazará hacia otro sector.

Estas consideraciones conforman un hecho fundamental, un principio básico que probablemente ya conociera nuestro estimado lector. Es una realidad que prepondera frente al resto de características que acompañan a este novedoso medio de transporte (autonomía, tiempo de recarga, precio, etc.) y que podrán ser de mayor o menor agrado según las circunstancias o el punto de vista de cada persona.

Los vehículos eléctricos no son por tanto todo lo ecológicos que algunos medios manifiestan. Son un gran invento, por supuesto; y seguramente favorecerán a reducir la polución y el ruido en los núcleos urbanos. Pero no son una excusa para relajar nuestras conciencias. No por tener un coche eléctrico debemos olvidar otras buenas costumbres como el uso del transporte público o el consumo responsable de la electricidad en nuestros hogares. Y lo que es más importante: por encima de nuestras posibilidades como usuario, está la voluntad del gobierno de seguir impulsando el desarrollo de éste y otros medios de transporte más limpios y eficientes. Los vehículos eléctricos son un paso, pero aún queda un largo camino que recorrer. 

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Los procesos de “adsorción” sobre sólidos nanoporosos, como posible solución al problema del almacenamiento de hidrógeno a temperatura ambiente

Autor: [José A. Villajos-Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos]

 Los problemas derivados del almacenamiento y, en menor medida, del transporte de hidrógeno son, posiblemente, las mayores dificultades para la implementación de la tecnología basada en este vector energético para su uso en fuentes móviles, toda vez que otras limitaciones como el coste de las pilas de combustible o la producción de hidrógeno han sido objeto de importantes avances en los últimos años. Esto es debido a que, como el hidrógeno es el elemento más ligero de la naturaleza, su densidad energética por unidad de masa es elevadísima (por ejemplo, más del triple que la de la gasolina) pero un cierto volumen de gas se corresponde con la mínima masa posible y, por tanto, con una pequeña cantidad de energía. Por tanto, para que 5 o 6 kilogramos de hidrógeno gaseoso, suficientes para una autonomía de 500 kilómetros, sean almacenados en depósitos presurizados con un volumen tal que puedan ser transportados en el maletero de un utilitario es necesario presurizar a entre 700 y 1200 atmósferas. Esto supone que se empleen 600 kilogramos de acero o 135 kg de fibra de carbono para resistir esta presión, lo que supone una proporción considerable del coste y del peso del vehículo.

 Como alternativa se puede optar por la crioadsorción, similar a un proceso de adsorción, pero que se produce sobre la superficie de un sólido a muy baja temperatura -la correspondiente al nitrógeno líquido- como indica el prefijo “crio-”. Como se necesita una gran superficie de sólido, se trabaja con materiales nanoporosos, con poros de muy pequeño tamaño (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro), los cuales otorgan al sólido una superficie interna elevadísima, del orden de un campo de fútbol por gramo de masa e incluso mayor en el mejor de los casos. El resultado final es que el hidrógeno almacenado presenta densidades másica y volumétrica similares a las que se obtienen cuando se encuentra comprimido a 700 atmósferas, pero con la ventaja de haberse utilizado una presión muy inferior, lo que reduce la necesidad de emplear materiales de alta resistencia, peso y coste.

 Mejora del almacenamiento a temperatura ambiente en un material poroso tipo MOF.

 El problema es que los requisitos fijados por el Departamento de Energía de Estados Unidos implican el uso de temperaturas de operación similares a la ambiental, lo que no es posible dada la baja energía de interacción entre el sólido y el gas almacenado en este caso. Para solucionar este inconveniente se han estudiado mecanismos para aumentar dicha fortaleza de interacción que van desde la modificación de las propiedades estructurales de los sólidos a la inclusión de determinados grupos funcionales, así como de átomos metálicos en los mismos. Precisamente, la energía de interacción puede aumentarse aproximadamente cinco veces cuando nanocristales de platino (Pt) o paladio (Pd) son incorporados superficialmente a las cavidades del material, y la adsorción de hidrógeno se ve condicionada por un mecanismo por el cual una molécula de hidrógeno entra en contacto con el metal noble y se descompone en los dos átomos que la constituyen, de modo que finalmente éstos son almacenados por separado en la superficie del material nanoporoso, presentando los mismos una energía de interacción con el sólido muy superior a la de la molécula de partida. Experimentalmente, se han estudiado a temperatura ambiente y presión cercana a la atmosférica diferentes materiales porosos como carbones activados y, con resultados más satisfactorios, materiales tipo MOF (del inglés, “Metal-Organic Framework). Estos trabajos ponen de manifiesto que es posible reducir la presión de operación de los tanques de almacenamiento de hidrógeno a temperatura ambiente, utilizando pequeñísimas cantidades de metales nobles que, por otro lado, ya se utilizan en los catalizadores de los tubos de escape presentes en los actuales vehículos con motores de combustión interna.

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Se ralentiza el consumo y producción de biocombustibles en el 2010

Son los datos mostrados en el barómetro de biocombustibles EurObserv’ER publicado en agosto de 2011, según el cual el aumento observado  tanto consumo y producción de biocombustibles es menor que el producido en el año anterior.

Autor:  [José Miguel Oliva-Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT]

 El consumo de biocarburantes en la UE creció en 2010 un 13,6%. Buena noticia que contrasta con la pérdida de impulso ya que el aumento fue menor que en años anteriores. Apenas la mitad del que se produjo en 2009. El consumo total de biocarburantes en la Europa comunitaria llegó el pasado año a 13,9 Mtep. En el sector del transporte el incremento fue solo de 1,7 millones de toneladas equivalentes de petróleo (tep), cuando en 2009 creció en 2,7 Mtep. Otro dato significativo es que el aumento del consumo de bioetanol, un 26,1% más, superó al del biodiél (11%)

El mayor consumidor de biocarburantes en la UE sigue siendo Alemania con algo más de 3 millones de tep (2,28 millones de biodiésel y 0,74 de bioetanol. Le sigue Francia con 2,62 millones de tep (2,13 de biodiésel y 0,49 de bioetanol) y España, con 1,42 millones de tep (1,19 de biodiésel y 0,23 de bioetanol).

El 77,3% de todo el biocarburante consumido en 2010 en la UE fue biodiésel, mientras que el 21,1% fue bioetanol. Hay pequeños porcentajes para el biogás (0,4%) que se utiliza fundamentalmente en Suecia y que experimentó un incremento del 40%. El 1,3% restante es aceite vegetal cuyo consumo, al contrario que el de biogás, ha descendido, motivado probablemente por el aumento de impuestos a este combustible en Alemania.

Pero no solo se estanca el consumo de biocarburantes en la Unión Europea, también lo hace la producción, que ha pasado de crecer un 24% entre 2008 y 2009 a hacerlo con un escaso 9,5% entre este último año y 2010.

Gran parte de la culpa del estancamiento en el crecimiento de la producción de biocarburantes en la UE la tiene el biodiésel. Según datos del último barómetro de EurObserv’ER (Biofuels Barometer), la producción ha pasado de 9 millones de toneladas en 2009 a 9,5 en 2010, un aumento de algo menos del 6%, cuando el incremento entre 2008 y 2009 fue del 18% y en el período anterior del 30%. Sobrecapacidad de producción, escasos márgenes de beneficios y la importación masiva de biodiésel se exponen como las principales causas de un estancamiento que principalmente acusa España y que aprovechan países como Argentina e Indonesia.

Fuente: www.energias-renovables.com

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Logran fabricar biodiesel a partir del cultivo de algas marinas

Autora: [Alicia Carrero Fernández-URJC]

En una entrevista con Europa Press (20-8-2011), el chileno Claudio Fuentes ha explicado que el descubrimiento forma parte del biodiesel de “tercera generación”, fabricado a partir de aceites vegetales, y que difiere del bioetanol en que éste último se realiza a base de azúcares.

Fuentes, que ha realizado su experimento en condiciones ambientales y también controladas, en la sede del Instituto de Ciencias del Mar del CSIC de Barcelona, ha explicado que su trabajo, recogida en la tesis que defenderá en septiembre, es el primero que prueba la viabilidad de utilizar algas marinas en la fabricación de biocombustibles.

Otros grupos ya habían comprobado la posibilidad de utilizar en el proceso algas de agua dulce, si bien este nuevo descubrimiento permite fabricar biocombustibles sin depender de potenciales alimentos terrestres –como soja o aceite de palma–, ni utilizar recursos valiosos como el agua dulce. Adicionalmente, las tres especies que se han revelado viables, escogidas tras comparar el perfil lipídico, las tasas de crecimiento y la producción de biomasa de doce microalgas diferentes, son comunes en la mayor parte del planeta: dos dinoflagelados –alexandrium y karlodinium– y una rafidoficea –heterosigma–.

Fuentes se dedicó a “estresar” las algas para que produjeran más aceite, a base de aumentar la temperatura, disminuir los nutrientes e inyectar nitrógeno, lo que le llevó a comprobar que las condiciones controladas permiten obtener una productividad más alta, ya que no se depende de la variabilidad climática. A pesar de ello, el investigador ha comprobado que el balance energético actual es negativo en 800 MJ/ kg biomasa producido en condiciones controladas, y de 115 MJ en mar abierto, unas cifras que se revertirán a medida que el petróleo aumente su precio en el mercado.

“Se puede producir biodiésel, pero en términos energéticos y económicos en estos momentos no es viable”, ha avanzado Fuentes, quien ha propuesto esta solución futura como contrapunto a la quema de combustibles fósiles, ya que las algas captan CO2 para crecer. En todo caso, el científico, que escaló el experimento desde un litro de agua hasta un tanque con mil litros, ha apuntado la posibilidad de diseñar un método más eficiente de producción, y ha calculado que con 250.000 euros sería posible construir una planta industrial de biodiesel basada en este método.

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