Los peces inspiran campos eólicos

Una configuración compacta de aerogeneradores de eje vertical genera más energía por hectárea que los sistemas tradicionales.

Los aerogeneradores convencionales de eje horizontal funcionan mejor si están alejados de los demás. De otra manera los vórtices creados por uno pueden afectar al siguiente.

En el caso del aerogenerador de eje vertical ocurre lo contrario y funcionan mejor si hay otros aerogeneradores de su mismo tipo alrededor. Si se tuviera en cuenta esto, los parques eólicos podrían ser más pequeños que los actuales y aún así proporcionarían la misma potencia.

Con un aerogenerador convencional se puede extraer un 50% de la energía del viento al que está expuesto, pero esta eficacia se reduce mucho cuando en un parque eólico tenemos que ponerlos separados unos de otros. Para asegurarse que el parque genere un 90% de la energía que generaría si cada turbina estuviera aislada cada una de ellas debe de estar separa una distancia 10 veces superior al diámetro de la hélice. Para palas que formen un rotor con un diámetro de 100 metros, por ejemplo, esa distancia debe de ser de 1 km.

Unos aerogeneradores menos habituales son los de eje vertical, de los cuales hay varios tipos. Estas turbinas recuerdan de alguna manera las cuchillas de las segadoras manuales de césped, pero con el eje de giro dispuesto verticalmente. Individualmente estos generadores son menos eficientes que los de eje horizontal. Sin embargo son mucho más efectivos cuando se sitúan unos junto a otros.

Ahora Robert Whittlesey y John Dabiri, ambos del MIT, han estudiado cuál es la mejor configuración de aerogeneradores de eje vertical que permita obtener el máximo rendimiento. Han trabajado junto a Daniel Weihs, un ingeniero que en los setenta demostró que los peces ahorran energía cuando nadan junto a otros en un banco de peces. Al parecer los peces se aprovechan de los vórtices creados por los peces que tienen delante.

Estos investigadores se preguntaron si el espaciado relativo óptimo entre peces podría servir como plantilla a la hora de disponer las turbinas de eje vertical sobre una superficie. Así que se pusieron manos a la obran y crearon un modelo computacional para comprobarlo.
Introdujeron distintas velocidades del viento como parámetros de entrada en el modelo y analizaron varias configuraciones de turbinas para ver cuál tenía mayor rendimiento.

Encontraron que una configuración de turbinas de giro en el sentido de las agujas del reloj alternadas con otras de giro contrario incrementaba significativamente la velocidad de giro de todas ellas. La razón, según ellos, es que la presencia de las turbinas vecinas concentra y acelera el viento. Esta configuración es como sigue: una turbina de un tipo delante de una línea de dos turbinas del tipo contrario seguidas de una línea de tres del primer tipo y así sucesivamente.

Lo asombroso es que este tipo de configuración es capaz de producir 100 veces más potencia por unidad de área que la configuración típica de aerogeneradores convencionales. Esto haría a la energía eólica más atractiva para países que tienen viento pero poca extensión geográfica. Además creen que este sistema sería más seguro para las aves, pues tendría una apariencia más sólida y éstas no se aventurarían en su interior.

Lo que no está claro es si el coste total por megavatio sería mayor o menor que el sistema tradicional o si al final se tiene más o menos tierra de cultivo.

Estos investigadores planean ahora realizar estudios de campo con aerogeneradores reales.

Fuente: Neofronteras, http://neofronteras.com/?p=2912

Jóvenes impulsan nueva técnica en agricultura contra deforestación

Londres/Nueva York, (dpa) - Nuevas técnicas agrícolas como la permacultura son algunos de los proyectos que realizan jóvenes de todo el mundo para combatir el cambio climático, tal como destaca la ONU en el informe Estado de la Población Mundial hecho público este miércoles.

El informe cuenta con una publicación en la que remarca la tarea hecha por jóvenes de diferentes países como es el caso del brasileño Messias, natural de la isla de Urubú, en la región de la Amazonia.

Messias lidera en su comunidad la implantación de una técnica agrícola que no sea agresiva con el medio ambiente y que preserve la Amazonia, considerada el gran pulmón verde del mundo. Durante los últimos 40 años, la deforestación para plantar soja y criar ganado arrasó, dice la ONU, más de medio millón de kilómetros de selva.

La deforestación que sufre la selva amazónica, en la que se utiliza la práctica de quema y desmonte, está teniendo un fuerte impacto en el cambio climático y está agotando muy rápidamente el suelo.

El proyecto liderado por Messias es el del uso de la permacultura, o agricultura permanente, y que se basa en el uso de abonos naturales y la combinación de distintas plantas que se ayudan unas a otras para crecer sin perjudicar el medio ambiente.

El proyecto consta de una cabaña situada en una zona de una hectárea donde hay más de cien variedades de plantas, un vivero, paneles de energía solar, y criaderos de gallinas y codornices que producen huevos y abono.

Generalizar el uso de esta técnica, explica Messias, no es fácil ya que tienen que enfrentarse a una tradición muy arraigada de quema de tierras y a la dependencia de las comunidades. "Sin alguien que los empuje se pasan el día mirando el cielo", dice Messias a la ONU.

Los hacendados y los comerciantes, a quienes los campesinos compran la comida, son otros de los que no ven con buenos ojos esta nueva técnica, explica el joven de Urubú.

Fuente:El País, http://www.elpais.cr/articulos.php?id=16421

Azúcar y herbicida igual a energía

TOMADO DE: Neofronteras, http://neofronteras.com/?p=2845

Investigadores de Brigham Young University han desarrollado una pila de combustible que obtiene energía eléctrica a partir de azúcares o carbohidratos y herbicida.

Como ya sabemos una de las modalidades de alimentación de eléctrica que se intentan implementar en vehículos y dispositivos electrónicos portátiles es la pila o célula de combustible. En su diseño original, desarrollado para las misiones Apolo de la NASA, consiste en lo que podríamos llamar un sistema de “electrolisis inversa”: el hidrógeno y el oxígeno reaccionan entre sí y producen energía en forma de electricidad y vapor de agua. Para conseguir este objetivo, y evitar la típica deflagración espontánea, se usan unos catalizadores en una disposición especial y unos electrodos.
La conversión es ya muy eficiente, pero los catalizadores están hechos de platino y otros elementos raros y costosos. Un coche impulsado por pila de combustible sale ahora mismo carísimo. Se investiga en catalizadores baratos y en sistemas de producción de hidrógeno a partir de electrolisis directa y electricidad no procedente de combustibles fósiles (nuclear, solar o eólica porque de otra manera no sería ecológico). También se intenta lograr almacenar el hidrógeno de manera compacta, segura, ligera y con carga y descarga rápida.
Se sigue investigando porque la tentación de mantener el modelo de negocio de ir a un sitio, llenar el depósito de combustible y pagar por ello (incluyendo un montón de impuestos) como ya hacemos con la gasolina es muy alta.
Se han llegado a desarrollar pilas de combustibles que usan alcohol (principalmente metílico) como combustible, pero el alcohol hay que sacarlo de algún lado. La fermentación de azúcares y carbohidratos de productos agrícolas es una fuente (discutible) de obtención de alcohol (normalmente etílico). Pero, ¿por qué no utilizar azúcares directamente?, al fin y al cabo la glucosa es la fuente de energía que utilizamos incluso nosotros los humanos en las células de nuestro cuerpo.
Los carbohidratos son seguros, estables, muy ricos en energía y compactos; por lo que no hay que almacenarlos en un tanque de gas a presión o criogénico como el hidrógeno.
Según Gerald Watt lo que se necesitaba era un proceso catalítico que pudiera extraer los electrones de la glucosa y transferirlos al electrodo. Si además se puede hacer de forma económica mejor que mejor.
La sorprendente solución, y paradójica desde el punto de vista ecológico, vino de la mano de un herbicida común, según informa Watt y sus colaboradores en The Electrochemical Society.
El punto importante es que este herbicida es barato y abundante, a diferencia de los catalizadores hechos de platino, paladio o rodio.
El siguiente paso de estos investigadores fue mejorar la eficiencia del sistema hasta alcanzar un rendimiento del 29% y una transferencia de 7 electrones de los 24 disponibles en la molécula de glucosa.
Según los investigadores han conseguido demostrar que se puede conseguir mucho más de la glucosa de lo que otros investigadores han conseguido antes. Ahora están intentando conseguir mayor potencia para que esta tecnología pueda ser comercialmente atractiva.
Desde que escribieron el artículo estos científicos han conseguido que el prototipo doblara la potencia.
La verdad es que suena bien eso de alimentar el portátil o el coche con un poco de disolución azucarada, aunque un poco pringoso. Es de esperar que inventen cartuchos de plástico ya rellenos y surtidores limpios en las gasolineras. Aunque dado el gran negocio, lo extraño es que a algunos no se les ocurra vender automóviles al precio bajísimo, copiando de esta manera el modelo de negocio de las impresoras de chorro de tinta.

Oil Rig of the Future: A Solar Panel That Produces Oil

TOMADO DE: Scientific American, http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=biofuel-diatoms

BANGALORE, India—In the ongoing hunt for alternative fuel sources that are also cost-effective, researchers are looking into making biofuel from genetically engineered diatoms, a type of single-celled algae with shells made of glasslike silica.

These microscopic plants, commonly observed as a brown skin coating submerged stones in rivers and lakes and as phytoplankton in seas and oceans, typically contain oil droplets inside their cells. The oil is a food source for the plants in lean times. Scientific analysis of diatom oil has shown that it is very suitable for use as biofuel, says T. V. Ramachandra, a professor of ecological sciences at the Indian Institute of Science (IISc) here who is working on this project with IISc researchers Durga Mahapatra and Karthick Balasubramanian, along with Richard Gordon, a radiology professor at the University of Manitoba in Winnepeg.

Sitting in his book-lined office in a leafy corner of the IISc campus in Bangalore, Ramachandra proposes it might just be possible "to milk diatoms for oil just as we milk cows." He and his colleagues have been talking about a solar panel that could extract this oil instead of producing electricity.

The oil can be as much as a quarter of the total mass of a diatom cell, and if a way could be found to efficiently wrest it from diatoms, he adds, a hectare of "diatom cultivation could produce 10 to up to 200 times the oil that is produced by soybean cultivation," Ramachandra says. (This estimate has been borne out by other, independent research groups, as well.)

The researchers propose creating a biological solar panel, which will contain diatoms instead of photovoltaic cells. Diatoms would float about in a nutrient-rich water solution and produce oil when exposed to sunlight. Diatoms already secrete silica by exocytosis—a biological process by which cells direct secreted material outside the cell walls. If diatoms could be made to similarly secrete the oil they produce, then it could be easily harvested. (Because the oil is used as a reserve nutrient—like fat—diatoms have evolved no mechanism to secrete it.)

New diatom species
Diatoms may have other advantages when it comes to oil production. They multiply rapidly—some species double their biomass in as little as five hours. Diatoms are also quite numerous, with the estimated number of species exceeding one million. "There are 2,500 species of diatoms in India alone," says Balasubramanian, who is writing his doctoral thesis on these algae. He discovered three new species in India while hunting for those with the most oil content.

Ramachandra and his colleagues propose to genetically modify diatoms by manipulating the genes that produce oil so that they enhance its production. "It may be possible to genetically engineer diatoms so that they exocytose [release] their oil droplets," the researchers wrote in a paper outlining their thoughts, published in a recent issue of the American Chemical Society's journal Industrial & Engineering Chemistry Research: "This could lead to continuous harvesting with clean separation of the oil from the diatoms, provided by the diatoms themselves."

For instance, the water-based nutrient solution in the solar panel will cause the oil to separate out. Ramachandra envisages a process similar to cream rising to the top in milk.

As he and his collaborators put it, "with at least a boundary layer of water on the diatoms, secreted oil droplets would separate under gravity, rising to the top of a tilted panel forming an unstable emulsion, which should progressively separate. The oil could then be skimmed, very similar to the cream that rises to the top of mammalian milk that has not been homogenized."

Production cost
Many experts are intrigued by this study but point out that it is still too early to know how it will play out. Mark Hildebrand, a researcher at the Scripps Institution of Oceanography at the University of California, San Diego, says, "A major consideration" in development of such technology "is the economic costs of production."

To date, models have shown that "the only economically viable way to produce the large amount of biomass required to supplant a large portion of our fossil-fuel needs requires an open-pond system," Hildebrand says. Although he does not discount the value of systems such as proposed by Ramachandra, which could be especially useful for research, he says it's still too early to know.

"The basic concept is similar to proposing to grow agriculture crops in greenhouses instead of in open fields," he says. "On a large scale, it just costs too much."

Sustainable farming
But Ramachandra insists an advantage of the diatom solar panel is that it can be created and maintained with equipment and methods that are inexpensive. This is different from photovoltaic solar panels, which require sophisticated fabrication facilities, Ramachandra says. In tropical countries like India with an abundance of sunlight, biofuel-producing solar panels containing local diatoms could be placed in every village. Investigation has shown that diatom oil can be used as biofuel without further processing, says Ramachandra—another advantage. A further advantage is that diatoms consume carbon dioxide, so the diatom solar panels would be very sustainable.

So far, the team has cultured and studied different diatoms and explored approaches to genetically engineering them, but has yet to build a solar panel. Nevertheless, corporations such as Hindustan Unilever, Ltd., (the Indian subsidiary of the multinational Unilever) have shown interest by talking to the researchers a number of times.

The next step, Ramachandra says, is to figure out how to implement the diatom solar panel at the lowest possible cost.

Un vehículo de bambú, palma y coco para luchar contra el cambio climático

TOMADO DE: El Periódico de México, http://www.elperiodicodemexico.com/nota.php?id=288110

Manila, (EFE).- Filipinas se suma a la lucha contra el cambio climático con un curioso vehículo, un medio transporte público fabricado con bambú y hoja de palma.

El vehículo, del que se han fabricado tres prototipos con capacidad para transportar a entre 6 y 20 personas, va impulsado con un motor de dos cilindros alimentado con un biocombustible elaborado a partir del coco, según el diario "The Philippine Inquirer".

Salvo las ruedas, el motor y el chasis, el resto del "Eco", incluido el techo, se fabrica con materiales renovables.

La idea partió del alcalde del remoto pueblo de Tabontabon, Rustico Balderian, ante la ausencia de vehículos de transporte público en esa localidad de la isla de Leyte, unos 630 kilómetros al sureste de Manila, y para dar empleo a jóvenes del lugar, explica el diario.

El vehículo con mayor capacidad, el Eco 1, puede transportar hasta a 20 personas, incluido el chófer, y consume un galón (3.8 litros) de combustible en ocho horas de funcionamiento.

Balderian, que ha presentado el modelo al Departamento de Transporte Terrestre para su aprobación, considera que la fabricación de cada vehículo puede costar unos 200,000 pesos (4,100 dólares ó 2,876 euros).

El alcalde indicó además que el proyecto forma parte del programa del ayuntamiento contra el cambio climático y señaló que, si las cosas no cambian, su pueblo, a unos 15 kilómetros del mar, será costero en 40 años.

Massachusetts pushes waste-based biofuels, holds off on corn, algae, and switchgrass

TOMADO DE: Scientific American, http://www.scientificamerican.com/blog/60-second-science/post.cfm?id=massachusetts-pushes-waste-based-bi-2009-08-20

In a decision that environmentalists are praising and biofuel producers are fuming about, Massachusetts has announced that waste-based biofuels are the only ones guaranteed to meet the state's renewable fuel standards.

The ruling could potentially leave algae-, switchgrass-, and corn-based producers high and dry, although it's not quite the ban that some news outlets have called it, says Massachusetts Department of Energy Resources spokesperson Lisa Capone.

In accordance with the state's Clean Energy Biofuels Act of 2008, petroleum suppliers are required to make 2 or 3 percent of their sales by volume from qualifying biofuels beginning July 2011. (The program officially begins July 2010, but the mandated volume will be waived in the first year.)

On Wednesday, the state said that waste-based biofuels qualified due to their likely 50 percent reduction in greenhouse gas emissions. For other fuels, however, the state would not be making a decision until the U.S. Environmental Protection Agency and California Air Resources Board agree on ways to analyze the greenhouse gas reductions from such fuels.

"The department is awaiting those results before we begin qualifying other types of biofuels," Capone says. "Biofuels from waste feedstocks will likely meet that threshold without the analysis."

That contentious analysis primarily relates to measuring the indirect greenhouse gas emissions caused by reducing domestic food production if agricultural fields are used instead to grow corn or switchgrass for biofuels. Experts say that other countries will take up the slack in the world's food supply, clearing forested land and therefore reducing the benefits of biofuels.

In July, Timothy Searchinger of Princeton University and 10 scientists and engineers, wrote in Science, that doing biofuels right means taking advantage of degraded lands, crop and forestry residues, and municipal and industrial wastes.

"There's a gigantic number of scientific publications that say this is the policy that should be followed," Searchinger says.

Animales pequeños marinos moviendo el agua producen grandes cantidades de energía

TOMADO DE: Neofronteras, http://neofronteras.com/?p=2792

El efecto de una multitud de animales pequeños marinos moviendo el agua es equivalente al efecto del viento o al de las mareas.

El planeta en el que vivimos es único entre todos los conocidos porque contiene vida. La vida modela nuestro mundo y le hace tener el aspecto y características que tiene. Sin vida las composiciones de la atmósfera, los océanos y la corteza terrestre serían distintas. No habría siquiera oxígeno que respirar. Como ya vimos en esta web hasta algunas bacterias han evolucionado para hacer llover.

Si queremos saber si en Marte hay vida sólo hace falta echar un vistazo al Planeta Rojo. Un sitio tan desértico y estéril no tiene vida y probablemente nunca la tuvo, porque de otro modo la vida lo hubiese modelado para adaptarlo a sus requerimientos. No hacen falta llevar microscopios ni laboratorios sofisticados allí para saberlo.

Quizás halla otros planetas fuera de nuestro sistema solar que contengan vida. Puede que milagrosamente algún día los podamos observar a distancia con nuestros telescopios, pero lo que es seguro es que la Tierra y la vida que contiene son únicos, irrepetibles por siempre y para siempre. Este punto azul pálido es nuestra única y posible casa en el Cosmos, porque estamos hechos el uno para el otro.

En nuestro mundo hay un tejido dinámico intrincado, hecho de una urdimbre viva y una trama inorgánica que están totalmente interrelacionadas. El último ejemplo de todo esto nos lo da una investigación realizada por científicos del Caltech. Usando una combinación de modelos teóricos, cálculos de energía y trabajos de campo, estos científicos han descrito por primera vez cómo incluso los animales más pequeños del océano pueden tener un tremendo impacto en la mezcla oceánica a gran escala.

La perspectiva usual que se suele tener es aquella que ve cómo la química, temperatura y corrientes de los océanos afectan a los animales, pero gracias a esta investigación se empieza a ver que además también es importante cómo los mismos animales, al nadar, afectan al ambiente oceánico, especialmente a la hora de mezclar las aguas oceánicas a gran escala.

Las aguas de los océanos se disponen en forma de capas que tienen distintas temperaturas, salinidad, concentración de gases disueltos, etc. Varios procesos físicos consiguen mezclar esas aguas distribuyendo calor y nutrientes en los océanos.

Los océanos son muy grandes y contienen gran cantidad de agua. Proponer que la actividad natatoria de los animales marinos contribuye en gran medida a esta mezcla oceánica no parece sensato, pero estos investigadores han calculado que su efecto es comparable al de las mareas o el viento (y por tanto al oleaje). Aunque un mecanismo similar fue propuesto por Charles Darwin (nieto) hace tiempo, los oceanógrafos lo habían rechazado porque la viscosidad del agua amortiguaría cualquier turbulencia creada por los animales, especialmente los más pequeños que forman el plancton marino.

K. Katija y J. Dabiri pensaron que merecía la pena estudiar el asunto con cuidado y realizaron una simulación matemática para saber qué pasaría si muchos animales pequeños se movieran a la vez y en la misma dirección, al fin y al cabo cada día miles de millones de krill y copepodos emigran cientos de metros desde la profundidad oceánica a la superficie. Vieron que este mecanismo “darwiniano” arrastraba parte de las aguas frías de la profundidad a las aguas templadas de la superficie, creando inestabilidad y, eventualmente, el agua terminaría por mezclarse. Este efecto crearía un mecanismo de mezcla oceánica a escala global.

Para verificar si estas simulaciones tenían sentido estos investigadores viajaron junto a otros colegas hasta Palau, un archipiélago tropical. Allí estudiaron la capacidad de transporte de agua de las medusas.

En los experimentos se disolvía una tinción fluorescente donde había medusas para ver cómo éstas provocaban movimientos en el agua que las circundaba según ellas nadaban. Las observaron a lo largo de una gran distancia. Una vez tomados los datos pudieron calcular su impacto en la mezcla oceánica.

Estiman de manera conservadora que el efecto de todos los animales marinos mezclando agua es equivalente a una potencia de miles de millones de vatios. Este efecto es comparable al que tienen la marea o el viento a la hora de mezclar el agua marina.

Que unos animales tan humildes como los copepodos o el krill tengan el mismo efecto que el viento creando olas o la Luna tirando de los océanos no deja de ser sorprendente.

El cálculo lo han realizando suponiendo que el efecto total sería la suma de los efectos individuales de cada organismo, pero en general se mueven de manera colectiva y por tanto el efecto del conjunto sería aún mayor.

Además del resultado descrito, habría también que considerar los efectos de cosas como las bolitas fecales y la nieve marina (materia orgánica en caída desde las capas superficiales) en su descenso, que también contribuirían al efecto. Algo que habrá que estudiar en el futuro.

También habrá que considerar cómo meter todos estos efectos en los modelos de circulación oceánica y, lo que es más importante, en los escenarios de cambio climático.