Una bacteria que podría convertir CO2 en combustible (y II)

(Este artículo es continuación de Una bacteria que podría convertir CO₂ en combustible (I). Te recomiendo que lo leas primero).

De momento, lo que ha logrado el equipo del MIT es que el microbio convierta carbono en isobutanol de forma continua. Ahora los investigadores están centrando sus esfuerzos en optimizar el sistema para aumentar el ritmo de producción, así como en diseñar biorreactores para ampliar el proceso a niveles industriales.

A diferencia de algunos sistemas de ingeniería biológica en los que los microbios producen un producto químico deseado dentro de sus cuerpos y tienen que ser destruidos para obtener el producto, la Ralstonia eutropha expulsa el isobutanol en el fluido que la rodea, de donde se puede extraer sin parar el proceso de producción.

Otros grupos de investigación buscan cómo producir isobutanol de diversas formas, incluyendo a través de otros organismos modificados genéticamente. Al menos dos compañías se están preparando para producirlo como combustible, aditivo para combustible o materia prima para la producción de sustancias químicas. A diferencia de algunos biocombustibles propuestos, el isobutanol se puede usar en los motores actuales con apenas modificación (o ninguna) y ya se ha usado en algunos coches de carreras.

En resumen, este método tiene varias ventajas potenciales frente a la producción de etanol a partir de maíz. Los sistemas bacterianos se pueden ampliar a otras escalas fácilmente; de este modo, en teoría, se podrían producir grandes cantidades de biocombustible en un entorno de tipo industrial. Además, este sistema en concreto tiene el potencial de obtener el carbono a partir de productos de desecho o de dióxido de carbono, por lo que no compite con el suministro de alimentos.

Increíble, ¿verdad?
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Fuente:
http://web.mit.edu/newsoffice/2012/genetically-modified-organism-can-turn-carbon-dioxide-into-fuel-0821.html

Una bacteria que podría convertir CO2 en combustible (I)

Un organismo modificado genéticamente podría llegar a convertir dióxido de carbono o productos de desecho en un combustible utilizado por el sector de transporte compatible con la gasolina. El organismo en sí es una bacteria terrestre llamada Ralstonia eutropha que tiene una característica peculiar: cuando se encuentra bajo presión, deja de crecer y emplea toda su energía en crear compuestos complejos de carbono. Y haciendo algunos ajustes genéticos, unos científicos del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT, por sus siglas en inglés) han logrado que la bacteria cree isobutanol, un tipo de alcohol que puede mezclarse con la gasolina o usarse directamente como combustible.

El equipo del MIT, liderado por el biólogo Christopher Brigham, está ahora intentando hacer que el organismo use una corriente de dióxido de carbono como fuente de carbono, de forma que podría usarse para crear combustible a partir de emisiones de CO₂.

En el estado natural del microbio, cuando su fuente de nutrientes esenciales (nitrato o fosfato) se ve limitada, empieza a guardar comida para después. Toma cualquier carbono que esté disponible y lo almacena en forma de polímero, que es similar en sus propiedades a muchos plásticos derivados del petróleo. Así, eliminando unos genes, insertando un gen de otro organismo y ajustando la expresión de otros genes, Brigham y su equipo lograron redirigir al microbio para que produjera combustible en lugar de plástico.

Aunque el equipo se está centrando en lograr que el microbio use CO₂ como fuente de carbono, con unas modificaciones ligeramente diferentes el mismo microbio podría en principio convertir en combustible casi cualquier fuente de carbono, incluyendo desechos agrícolas o municipales. En el laboratorio, los microbios han estado usando fructosa, un azúcar, como fuente de carbono.

Y aunque no acaba aquí la cosa, me temo que tendrás que leer el próximo artículo para conocer el resto.
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Fuente:
http://web.mit.edu/newsoffice/2012/genetically-modified-organism-can-turn-carbon-dioxide-into-fuel-0821.html

Detectores muónicos contra el contrabando de materiales fisibles

Buscar armas nucleares ocultas puede ser una tarea ardua. Sin embargo, se está mejorando una técnica que usa la radiación natural de rayos cósmicos y nos permite así "ver" a través de objetos sólidos y encontrar cualquier material fisible que se encuentre escondido.

Cuando un rayo cósmico choca con un núcleo de la atmósfera, produce una lluvia de partículas subatómicas, incluyendo piones y kaones que se desintegran en muones de larga vida. Estos muones viajan a grandes velocidades por la atmósfera y atraviesan objetos sólidos. Pues bien, ahora se puede usar este fenómeno natural para buscar materiales nucleares escondidos y cualquier recubrimiento que trate de ocultarlos.

En promedio, un muon choca con cada centímetro cuadrado de la Tierra cada minuto. Los detectores  de tipo multiplicador gaseoso de electrones (GEM por sus siglas en inglés) pueden detectar su localización. Y cuando se colocan varios uno encima del otro, pueden seguir el camino de estas veloces partículas. Cuanto más denso es el material que atraviesa el muon, más se desvía su camino. El uranio y el plutonio son dos de los elementos más densos de la tabla periódica, por lo que los detectores se usan para buscar sitios donde los caminos de los muones se desvían más. Por otra parte, como no se necesita una fuente de radiación artificial, no se expone al objeto a una radiación mayor que la que ya experimentaría de por sí.

Para buscar materiales nucleares, se coloca un contenedor entre dos conjuntos de grandes placas con detectores GEM. Dos placas por encima del contenedor graban los caminos de los muones entrantes, y dos placas por debajo siguen los caminos de los muones que salen. Si no hay materiales densos en el contenedor, las dos partes del camino del muon deberían alinearse. Incluso el hierro apenas desviaría los muones. Sin embargo, si hay una gran cantidad de material denso (como plutonio, uranio o blindaje de plomo), los caminos se desviarían notablemente. De este modo, si ponen más protección de plomo para evitar la detección del material nuclear, lo que se detectaría es ese mayor blindaje. 

Puesto que la detección depende del ritmo natural de muones que atraviesan la atmósfera, el único modo de acelerar la detección de materiales ilícitos es mejorar la sensibilidad de los detectores. Ahora se tarda unas nueve o diez horas para distinguir entre materiales diferentes, pero en un futuro podría llegarse a hacerlo en unos minutos.

Por otro lado, la tecnología también podría usarse para la verificación de los tratados de reducción de armas. Aunque para escanear un barco entero, seguiría siendo más efectivo subir a bordo y registrarlo, ya que usar los detectores sería poco práctico logísticamente.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201206/muondetectors.cfm 

La energía solar y los semiconductores (y II)

(Este artículo es continuación de La energía solar y los semiconductores (I). Te recomiendo que lo leas primero.)

Existen otras células fotoeléctricas delgadas en el mercado, pero no usan cristal de silicio, lo que reduce su rendimiento. Para crear la purpurina solar, el equipo de Sandia aplicó una película de polímero adhesivo con un diseño interconectado a la parte superior de una oblea de 200 μm de grosor; al despegarlo, el adhesivo se lleva un conjunto de células de entre 10 y 20 μm de grosor. Más del 90% de la conversión de la luz tiene lugar en los primeros 20 micrones de una célula fotoeléctrica, por lo que apenas se pierde rendimiento. Después de despegar la capa superior de la oblea de silicio, el resto se puede usar para crear más células, lo que reduce el coste del material, ya que no se desperdicia nada.

Este método es más rápido y barato que otros procesos utilizados por otros grupos para obtener pequeñas capas de una oblea. Por otro lado, se pueden utilizar los procesos de producción de la industria de los semiconductores y la microelectrónica para manejar la purpurina solar, puesto que es más resistente que las células de mayor tamaño.

Además, las células más pequeñas permiten diferentes patrones de interconexión, lo que se está usando para dar a las células un mayor rendimiento cuando hay sombra parcial. También se está trabajando en la incorporación de un aparato llamado "microconcentrador", que concentran más luz en cada célula individual, aumentando la absorción y disminuyendo el coste por vatio.

Y ahí no acaba la cosa: los científicos de Sandia quieren unir tres tipos de purpurina solar (una de silicio, otra de arseniuro de galio y otra de fosfuro de indio y galio), que es más barato que hacerlas crecer juntas. En conjunto, los diferentes materiales recogen más longitudes de onda de luz, aumentando así la eficiencia de la célula.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201206/solarcells.cfm

La energía solar y los semiconductores (I)

En el mundo de la energía solar, una de las metas es bajar el coste de las células fotoeléctricas y aumentar su funcionalidad. Y en el Laboratorio Nacional de Sandia lo saben bien, pues ya están tratando de comercializar unas células pequeñas, ligeras y flexibles, en cuya fabricación han hecho uso de procesos de manufacturación utilizados en las empresas de microelectrónica y semiconductores.

Las células fotoeléctricas actuales generalmente están hechas de silicio cristalino, debido a su alta eficiencia en la conversión de luz a energía. Por su parte, el silicio es también el material principal usado en los semiconductores y la electrónica de ordenadores, áreas que han experimentado un rápido descenso en el coste durante las últimas tres décadas. Por lo tanto, parece natural unir ambos.

Las células fotoeléctricas básicas de silicio cristalino están hechas de obleas de silicio de unos 10 o 15 cm² y unos 200 μm de grosor. Cada oblea constituye una célula y éstas se juntan para formar paneles solares que se colocan entre placas de cristal para poder manejarlas. Con todo esto, los paneles suelen ser rígidos y pesados. Pues bien, el equipo de Sandia ha conseguido cortar las obleas de silicio en células más pequeñas: de entre 100 y 750 μm² y de 10 a 20 μm de grosor. Le han dado el sobrenombre de "purpurina solar" por su parecido con la purpurina decorativa.

Estas células cortadas de la misma pieza de silicio pueden formar paneles que se montarían en materiales flexibles y ligeros, incluso en tejidos, como la ropa o las tiendas de campaña; y que podrían adaptarse a una amplia variedad de superficies.

Pero no acaba aquí la cosa. Para saber, cómo se crean estas células y qué mejoras se busca que incorporen, tendrás que leer el próximo artículo.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201206/solarcells.cfm