Archivo de octubre, 2012

Nanoflores

Desarrollan “Nanoflores” para la captura y almacenamiento eficiente de energía solar. Estas estructuras nanométricas possen una alta capacidad de conducción, por lo que se convertirán en la próxima generación de dispositivos de almacenamiento de energía solar.

Autora: [Mª Belén Gómez Mancebo – CIEMAT]

Tomando inspiración de la naturaleza, un equipo de investigadores de North Carolina State University, ha desarrollado una innovadora estructura denominada “nanoflower” utilizando sulfuro de germanio, con lo que se da un paso mas en la investigación de estructuras adecuadas para la absorción de energía solar y que además puede ser  mucho más asequible.

Los expertos científicos desarrollaron estas flores calentando polvo de sulfuro de germanio en un gran horno. Una vez que se vaporiza, las partículas se dirigen a un sector más frío y son depositadas en una lámina estratificada. Se van situando capas adicionales, produciendo así el alejamiento de unas hojas respecto a otras hasta formar la flor; que puede tener forma de margarita, clavel o geranio. De esta manera, estos pétalos ultrafinos ofrecen una gran área superficial para el almacenamiento de energía en un espacio pequeño. Gracias a sus características, estas estructuras nanométricas prometen convertirse en uno de los principales elementos para la próxima generación de dispositivos de almacenamiento de energía solar.

Estas cualidades hacen de esta nueva estructura un elemento muy atractivo para su uso en células solares, en particular al considerar que el GeS es relativamente barato y no tóxico comparado con otros materiales que están siendo utilizados actualmente que resultan costosos y extremadamente tóxicos.

                       

La investigación podría no sólo mejorar las células solares, sino también aumentar la capacidad de las baterías de iones de litio; como la estructura de estas flores es más delgada y con un área superficial más grande, les permite contener más iones de litio.

Por esa razón también, esta estructura de flor de GeS podría proporcionar una mayor capacidad para supercondensadores, que también se utilizan para el almacenamiento de energía.

 

 

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Gira Europea del Hidrógeno

Siete vehículos con pila de combustible de cuatro marcas de automóviles (Mercedes-Benz, Honda, Hyunday y Toyota), han recorrido durante un mes, nueve ciudades Europeas en el llamado “Tour European Road 2012”.

[Autora: Loreto Pazos Bazán-INTA]

El llamado “European Hydrogen Road Tour 2012”forma parte del primer proyecto Europeo de demostración de hidrógeno, el “H2moves Scandinavia”, financiado porla Iniciativa Tecnológica Conjunta de Pilas de Combustible e Hidrógeno (JTI  FCH), y lanzado porla Comisión Europea yla Industria Europea. El principal objetivo de este proyecto es aumentar el impacto de las actividades a nivel industrial en este campo y hacer frente a tres grandes objetivos políticos europeos:

  • La      diversificación energética
  • La mitigación      de los efectos producidos por los gases efecto invernadero
  • El      incremento de la participación de las energías renovables.

El mensaje está claro: Los vehículos de hidrógeno ya están aquí listos para su producción en masa a partir de 2014-2015 en adelante. Pero a nivel de infraestructuras, todavía queda mucho por hacer.

La gira ha durado un mes, con paradas especiales en nueve ciudades europeas (Hamburgo, Hannover, Bolzano, Paris, Cardiff, Bristol, Swindon, Londres, Copenhague).

En muchas de ellas ha sido la primera vez que el público ha tenido la oportunidad de probar este tipo de vehículos, los cuales presentan unas prestaciones similares al resto de vehículos actuales, pero tienen la ventaja de ser mucho más silenciosos y además, por sus tubos de escape solo emiten vapor de agua.

Durante la gira se han realizado seminarios y actividades de conducción con el fin de dar a conocer a políticos, industria, prensa y público en general las ventajas de esta tecnología, que si se utiliza con hidrógeno producido a partir de energía renovable, facilitará que el sector transporte pueda tener un impacto ambiental cada vez menor.

La ventaja de los vehículos eléctricos con pila de combustible es que ofrecen una gran autonomía y un tiempo de repostaje reducido.

Los vehículos que han formado parte de esta gira han sido:

  • dos Mercedes Benz      Claes B F-Cell (3.7 kg     de H2 a 70 MPa, autonomía385 km (NEDC)*),

  •            dos Hyunday ix35 (5.6 kgH2 a      70 MPa, autonomía525 km(NEDC)*      , pila de 100 kW, arranque en frío,-25ºC),

  • dos Honda FCX      Clarity (171 L     H2 a 320 bar, autonomía460 km (NEDC)*, pila de 100 kW, arranque      en frío-30ºC)      y

  •            un Toyota FCHV-adv (H2 a 70MPa, autonomía     830 km(NEDC)*      , arranque en frío-30ºC):.

 

El éxito de esta tecnología también depende de una disponibilidad de una infraestructura de hidrógeno a escala nacional.

Las estaciones de repostaje usadas durante el proyecto y la gira se han mostrado como seguras, rápidas y fáciles de usar.

La estación de reportaje de Oslo, cumple con la última norma SAE J2601, sobre el repostaje de hidrógeno. En ella, una parte del hidrógeno es producido in situ y otra es traido en camiones desde otros centros de producción. En ambos casos el hidrógeno se obtiene a partir de electricidad, pero esta electricidad, en el caso de Noruega procede en más del 90% de fuentes renovables, (hidráulica y eólica). La capacidad de la estación es de 200kg/día y 20 kg/hora, combinando la producción in situ y el hidrógeno transportado por camiones, (equivalente a 50/5 vehículos, considerando4 kgde hidrógeno/vehículo),. La presión de repostaje es de 70 MPa.

La estación móvil que proporcionó el hidrógeno durante la gira europea se diseñó como un módulo contenedor que permitió su transporte de forma fácil y flexible. Esto permitió suministrar hidrógeno in situ con certificado de “hidrógeno verde” facilitado por un suministrador de gas Europeo.

 

http://www.scandinavianhydrogen.org/h2moves

NEDC (New European Driving Cycle)

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Sexto Encuentro Internacional de Biotecnología (BioSpain 2012)

El pasado mes de septiembre se ha celebrado, en el Bilbao Exhibition Centre (BEC) de Baracaldo, el 6º Encuentro Internacional de Biotecnología (BioSpain 2012). Este  evento bianual está organizado por la Asociación Española de Bioempresas (ASEBIO) y, en esta edición por la Sociedad para la Transformación Competitiva (SPRI), dependiente del Departamento de Industria, Innovación, Comercio y Turismo del Gobierno Vasco.

Autor: [Ignacio Ballesteros - Unidad de Biocarburantes - Dpto. de Energía- CIEMAT]

La inauguración del 6º Encuentro Internacional de Biotecnología fue a cargo de S.A.R. el Príncipe de Asturias, que realizó un recorrido por la exposición comercial interesándose por los últimos avances del sector y reuniéndose con personalidades del ámbito científico y empresarial.

En esta sexta edición ha crecido el número de participantes, hasta llegar a los 1.850 profesionales, tanto nacionales como extranjeros, se han realizado un total de 2,775 reuniones de negocio y el área de exposición comercial ha contado con 217 stands, el 78% de empresas nacionales y el 22% restante internacionales. En la mesa de debate en la se analizaron los desafíos a los que debe enfrentarse en sistema de investigación español en el nuevo Programa Europeo Horizonte 20220 y el papel de la I+D biotecnológica en lo bioeconomía participó la Dra. Mercedes Ballesteros, Responsable de la Unidad Mixta (CIEMAT – Instituto IMDEA Energía) de Procesos Biotecnológicos para la Producción de Energía.

Además de la exposición comercial, de las reuniones de negocio y del programa de conferencias, BioSpain 2012 ha acogido:

  • Un Foro de Inversión en el que se han presentado 32 proyectos biotecnológicos frente entidades de inversión de distintos países (España, Francia, Reino Unido, Estados Unidos,…).
  • Un Foro de Formación y Empleo donde los profesionales del sector y los estudiantes pueden interactuar y entrevistarse con las empresas y centros educativos y de formación para buscar oportunidades laborales y conocer los programas académicos especializados en biotecnología.
  • El Congreso Científico de Biotecnología BIOTEC 2012, organizado por la Sociedad Española de Biotecnología, que reunió a los principales científicos y estudiantes que trabajan en el campo de la biotecnología de todo el mundo.

Los objetivos fundamentales de este Encuentro Internacional han sido que la biotecnología esté cada vez más presente en la industria española, incrementar la presencia internacional en el encuentro y crear un marco adecuado de desarrollo de negocio para empresas e instituciones.

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Categorias: Eficiencia, General

Materiales de hierro y cobalto para producir hidrógeno de forma duradera mediante ciclos termoquímicos

Autora: [Carolina Herradón-Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos]

El óxido de hierro y las ferritas mixtas son materiales que pueden ser empleados como catalizadores para la descomposición de NOx, contaminantes orgánicos, descomposición de biomasa y para la producción de hidrógeno mediante la reacción de monóxido de carbono con vapor de agua (water-gas shift). Sus propiedades magnéticas también les hacen atractivos para ser empleados como soporte de catalizadores ya que facilitan su separación aguas abajo del proceso en aplicaciones de catálisis ambiental. Además están atrayendo un interés considerable para su uso como intermedios en procesos químicos cíclicos y en ciclos termoquímicos para la producción de hidrógeno renovable en aplicaciones de energía solar concentrada [1].

MxFe3-xO4 + Energía solar térmica → x MO + (3-x) FeO + 0,5 O2                                (1)

x MO + (3-x) FeO + 0,5 O2 → MxFe3-xO4 + H2                                                              (2)

Sin embargo el estudio detallado de los mecanismos de reacción y las etapas limitantes se ven dificultados por impedimentos morfológicos que presenta la ferrita en polvo. Por ejemplo, estudios empleando partículas de óxido de hierro en un ciclo termoquímico de dos etapas para producir hidrógeno permitieron observar un crecimiento del tamaño de partícula del material (por sinterización) a medida que aumentaba el número de ciclos a los que era sometido, lo que se traducía en un descenso de su superficie activa y como resultado final en una reducción de la eficiencia de conversión del proceso global.

En un esfuerzo por tratar de eliminar los problemas de sinterización, diferentes investigadores han estudiado como depositar la ferrita sobre soportes porosos como SiO2, Al2O3, ZrO2 y zirconia estabilizada con Yttria (YSZ). Sin embargo, estos soportes no siempre se comportan de forma inerte desde un punto de vista químico.

Weimer y col. [1], empleando un método de deposición de capa atómica (ADL), que permite depositar finas capas del óxido metálico sobre el soporte poroso, han conseguido depositar ferritas de cobalto sobre soportes de ZrO2 y Al2O3. Para ello se depositan capas de óxido de hierro (III) y óxido de cobalto (II) de manera alterna sobre el soporte poroso. La deposición de óxido de hierro (III) consiste en depositar ferroceno (99 %) y oxígeno de elevada pureza (99,9 %) en dosis alternas en el reactor a 450 °C. La deposición de óxido de cobalto (II) se lleva a cabo de la misma forma sólo que empleando cobaltoceno en vez de ferroceno [2]. Debido a la naturaleza auto-limitante de la química del proceso ALD, los precursores de cada media reacción sólo reaccionan en la superficie con grupos funcionales intermedios generados por el otro precursor. Esto asegura el control a nivel atómico ya que, como máximo, se deposita una submonocapa por cada media reacción. Así se consigue también un control preciso del grosor de las capas depositadas [3].

 

[1,3] Scheffe, J. R.; Allendorf, M. D.; Coker, E. N.; Jacobs, B. W.; McDaniel, A.H.;   Weimer, A.W.; “Hydrogen production via chemical looping redox cycles using atomic layer deposition-synthesized iron oxide and cobalt ferrites”. Chemistry of Materials (ACS publications) 2011; 23: 2030-2038.

[2]   Scheffe, J. R.; Li, J.; Weimer, A.W.; “A spinel ferrite/hercynite water-splitting redox cycle”. International Journal of Hydrogen Energy 2010; 35; 3333-3340.

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Transformación de biomasa lignocelulósica en biocarburantes oxigenados de elevada densidad energética

En la actualidad diferentes grupos de investigación buscan a través de la misma materia prima que la utilizada en el proceso de fabricación de bioetanol de segunda generación la obtención de biocarburantes de elevada densidad energética mediante transformaciones químicas y sin la necesidad de un proceso de fermentación biológica.

 Autor: [Juan Antonio Melero Hernández-Grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos]

 La escasez de los recursos fósiles y su elevado impacto ambiental como consecuencia de las emisiones de CO2 a la atmósfera está originando en la actualidad la búsqueda de alternativas energéticas más sostenibles y renovables para el transporte. Un transporte más sotenible implica una mayor diversificación e independencia de los combustibles fósiles y que sea medioambientalmente limpio (calidad del aire urbano y reducción de emisiones de CO2). Para la sostenibilidad del motor de combustión interna en lo relativo a la reducción de las emisiones de CO2 una de las alternativas es el uso de biocarburantes y en especial los de segunda generación (procedentes de materis primas no alimentarias y en general con carácter residual).

La biomasa lignocelulósica es muy abundante y presenta un gran potencial para producir una nueva generación de combustibles líquidos utilizando los azúcares que se obtienen de la hidrólisis de la celulosa y la hemicelulosa. Actualmente, la tecnología para la producción de biocarburantes a partir de azúcares se basa en procesos de fermentación para la producción de bioetanol. Sin embargo esta tecnología tiene importantes inconvenientes como son su baja economía atómica y los elevados costes energéticos y, por otro lado, el bioetanol presenta una baja densidad energética, una elevada solubilidad en agua y una elevada volatilidad, lo que limita su potencial para la formulación de carburantes. Estos inconvenientes pueden superarse si se desarrollan procesos que nos permitan transformar la biomasa lignocelulósica en biocarburantes oxigenados de elevada densidad energética diferentes del bioetanol y que sean compatibles con los actuales motores de combustión.

Diferentes grupos de investigación dedican sus esfuerzos al diseño de procesos y catalizadores que permitan la tranformación de la biomasa lignocelulósica en biocarburantes de elevada densidad energética de una forma sostenible y eficiente. Para ello, en primer lugar es ncesario la transformación de los polisacáridos (celulosa y hemicelulosa) presentes en la biomasa lignocelulósica en moléculas base de elevado valor añadido: furfural, 5-hidroximetilfurfural (HMF) y ácido levulínico (LA). Posteriormente, estas moléculas mediante diferentes transformaciones químicas dan lugar a diferentes compuestos que han mostrado ser buenos candidatos para la formulación de los combustibles convencionales de automoción (ver esquema adjunto).

 

  

Figura. Compuestos oxígenados derivados de la eterificación y esterificación de HMF y ácido levulínico.

 

Referencias

 Earl Christensen, Janet Yanowitz, Matthew Ratcliff, and Robert L. McCormick. Renewable Oxygenate Blending Effects on Gasoline Properties. Energy Fuels 2011, 25, 4723–4733

Jean-Paul Lange, Richard Price, Paul M. Ayoub, Jurgen Louis, Leo Petrus, Lionel Clarke, and Hans Gosselink. Valeric Biofuels: A Platform of Cellulosic Transportation Fuels. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4479 –4483

Bret C. Windom,† Tara M. Lovestead,† Mark Mascal,‡ Edward B. Nikitin,‡ and Thomas J. Bruno. Advanced Distillation Curve Analysis on Ethyl Levulinate as a Diesel Fuel Oxygenate and a Hybrid Biodiesel Fuel. Energy Fuels 2011, 25, 1878–1890.

Hem Joshi, Bryan R. Moser, Joe Toler, William F. Smith and Terry Walker.Ethyl levulinate: A potential bio-based diluent for biodiesel which improves cold flow properties. Biomass and Bioenergy. 2011, 35, 3262-3266.

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