UNA ALTERNATIVA ENERGÉTICA: HIDRATOS DE METANO

Trataremos de este tema,siendo de amplia investigación actual, aunque se seguiría imitiendo CO2 al utilizar este gas hidratado,pero en menor medida que el petróleo, ya que tiene propiedades parecidas al del gas natural.Considero,que es una alternativa para el futuroincierto del petróleo:




Los hidratos de metano constituyen una potencial fuente de energía, que cobra cada vez mayor importancia dado el progresivo agotamiento de los recursos energéticos del planeta . Los hidratos de carbono consisten en compuestos de inclusión cristalinos (clatratos) de agua y metano, similares al hielo, en donde las moléculas de agua forman una estructura tridimensional (anfitrión) que aloja en su interior la molécula de gas metano (huésped). Una composición tipo estaría formada por 5,75 moléculas de agua que rodean una molécula de metano. Su formación tiene lugar a bajas temperaturas (< 0ºC) y presiones moderadas o altas. Los yacimientos de hidratos de metano se encuentran en las plataformas continentales de los mares y océanos, y el manto de las zonas árticas. Intervalos típicos de formación de hidratos de metano son profundidades entre 280 – 4000 m, temperaturas entre 273 (280 m) y 296 K (4000 m), y presiones entre 4,14 (280 m) y 41,4 MPa (4000 m).
El interés de los hidratos de metano como recurso energético es evidente dada la presencia de metano en su composición. Asimismo, es el combustible fósil más limpio con el medio ambiente por su elevada relación H/C y con una aplicabilidade creciente no sólo como fuel sino también como materia prima química. Por otra parte, el volumen potencial disponible de hidratos de metano es enorme. Se estima que existen unas reservas aproximadas de metano en forma de hidratos de 13.000 Tm3 (T (tera) = 1012) mientras que la capacidad existente en los yacimientos de metano convencionales se estima en 180 Tm3. Asimismo, el volumen total de hidratos de metano indicado representa aproximadamente el doble del resto de combustibles fósiles en todo el mundo. Su distribución geográfica es igualmente interesante puesto que es un recurso menos concentrado que los yacimientos de petróleo y gas natural actuales. Los yacimientos registrados hasta la fecha se encuentran en el Ártico y en las plataformas marinas de la práctica totalidad de los continentes, con lo que un mayor número de países podrían tener acceso directo a este recurso energético.
La obtención de metano a partir de sus hidratos plantea una serie de problemas técnicos. Un primer problema está relacionado con la adecuada detección y cuantificación de los yacimientos. El método más utilizado consiste en la realización de perfiles de reflexión sísmico, concretamente en el procedimiento denominado BSR (Bottom simulating reflector, “reflexión simulada del fondo”), que distingue entre diferentes capas del sustrato geológico en función de su mayor o menor impedancia acústica. Una vez detectado el yacimiento, interesa igualmente determinar la naturaleza de los sedimentos minerales a los que se encuentra asociados, normalmente mediante prospección y extracción de muestras in situ. El yacimiento de hidrato de metano puede estar constituido por una gran bolsa separada o en cambio (y esta es la situación más frecuente), presentarse ocupando los espacios entre los diferentes estratos sedimentarios. La importancia del sedimento no debe infravalorarse puesto que resulta más sencilla la extracción del hidrato de metano si el grano del sedimento es grueso en lugar de fino. En este último caso se requiere más tiempo y el esfuerzo económico es sensiblemente superior. Asimismo, la naturaleza química del sedimento influye en el hábito cristalino del hidrato y en su facilidad de nucleación y cristalización, y por ende, en su potencial descomposición. Una línea de investigación actualmente en desarrollo y de gran interés trata de determinar en laboratorio los intervalos de estabilidad (presión, temperatura, composición, difusión) de los hidratos de metano en diferentes medios porosos y de composición química. De esta manera, se pueden determinar las cinéticas de formación/descomposición y el efecto catalítico de las potenciales impurezas. Estos datos poseen un extraordinario valor con vistas a evaluar el potencial de explotación real del yacimiento.
No obstante, el principal problema económico consiste en la extracción del metano de su hidrato para su separación y aprovechamiento posterior. Las dos opciones son la despresurización o el calentamiento directo. La primera alternativa se considera la más factible desde un punto de vista económico y parece ser la que ya se está aplicando en algún yacimiento en Siberia. La segunda vía requiere calentar el yacimiento, lo cual puede hacerse introduciendo un agente de calefacción (vapor de agua). Sin embargo, las elevadas profundidades a las que es necesario perforar (> 300 m) hacen inviable la aportación de calor directamente desde la superficie al fondo del yacimiento debido a las pérdidas energéticas producidas durante el transporte. Una solución ingeniosa sobre este problema y que podría hacer viable la alternativa del calentamiento directo es la sugerida por la empresa americana Precisión Combustion. Esta empresa ha desarrollado una caldera que podría introducirse directamente en el yacimiento, generando el calor necesario para fundir el hidrato liberando el metano. La caldera incorpora una tecnología propia de combustión catalítica basada en un catalizador de platino, que permite realizar una combustión controlada a baja temperatura dentro del yacimiento (por la presencia del catalizador). De acuerdo con sus cálculos, la caldera sólo consumiría un 15% del metano liberado para generar calor, siendo el balance económico un 50% más favorable que la posibilidad de introducir calor directamente desde la superficie. Esta empresa también afirma que esta tecnología permitiría eliminar CO2 del medio ambiente y secuestrarlo dentro del yacimiento de hidrato de metano. Las razones que aportan es la mayor estabilidad del hidrato de CO2 con relación al de metano, existiendo incluso a temperaturas mayores. Asimismo, el calor de formación del hidrato de CO2 (exotérmico) es mayor que el calor de disociación del de metano (endotérmico), siendo factible la posibilidad de “secuestrar” o almacenar el CO2 generado en la combustión e incluso, introducirlo desde la superficie. No obstante, la empresa advierte que la técnica se ha desarrollado a nivel de laboratorio y se encuentra todavía en fase de explotación técnica real. Como se puede apreciar, el volumen existente de hidratos de metano y la previsible escasez de recursos energéticos a medio plazo ha convertido a la investigación sobre técnicas de explotación en un campo con un ya hoy brillante presente.

¿CUÁL ES EL SISTEMA UTILIZADO POR BFS?

La energía existente en un metro cúbico de nuestro sistema es equivalente a la energía que hay en un millón de metros cúbicos del agua del mar.”

Bio Fuel Systems S.L. ha desarrollado un proceso convertidor de energía basado en tres elementos: la energía solar, la fotosíntesis y el campo electromagnético. Dicho proceso permite obtener biopetróleo, equiparable al de origen fósil.

Gracias a su sistema SITE, (Sistema Integral de Transferencia Energética), BFS es capaz de obtener una alta tasa productiva de biomasa y hacerlo de forma continuada.

El sistema SITE se basa en la generación de ciclos completos de transferencia y transformación de energía electromagnética, en química lo que le permite una producción de Biopetróleo y sub-productos, con la captación de CO₂, en continuo y de forma autónoma. Además, apenas consume agua salada para su funcionamiento y es autogenerador de energía, la cual puede obtener directamente utilizando residuos urbanos e industriales.

BFS HA ELABORADO UN PROCESO DE FIJACIÓN DEL CO2

Para la producción de biopetróleo, BFS emplea los excesos de dióxido de carbono (CO₂) que produce la actividad industrial, bien por generación de energía, bien por consumo, de forma que no sólo no contamina, sino que contribuye a limpiar la atmósfera.

La emisión de dióxido de carbono se reduce significativamente y tampoco se producen emisiones sulfurosas, lo que resulta decisivo para evitar la lluvia ácida, además de contribuir a limitar el efecto invernadero y cumplir los objetivos establecidos por el protocolo de Kyoto.

De esta forma, BFS es el único sistema capaz de reducir de forma real el efecto invernadero, ya que recicla, las emisiones de CO₂ derivadas de su producción y reduce el CO₂ ya existente en la atmósfera.

Bio Fuel Systems no sólo produce biopetróleo, sino que su producción abarca todo el abanico de combustibles derivados de hidrocarburos, además de celulosa, silicatos, otros muchos sub-productos…

¿QUIÉN ES BIO FUEL SYSTEMS?

Bio Fuel Systems es una empresa 100% española, con sede en Alicante, creada en 2006. Es el resultado de un proyecto de investigación desarrollado durante tres años por un equipo de científicos e ingenieros, en colaboración con la Universidad de Alicante.

Centrada en el desarrollo de biopetróleo a través de fitoplácton (biomasa marina), ha dedicado sus recursos al desarrollo de un sistema que permita la producción masiva y sostenible de este biopetróleo a escala comercial, en respuesta a la creciente demanda de energía renovable. El resultado ha sido el primer biopetróleo existente en la actualidad, y la creación de la primera planta de producción de biopetróleo en Alicante (en construcción).

BFS ha conseguido un sistema de conversión de energía que permite la producción masiva y sostenible del primer biopetróleo existente en el mundo. Se trata de una nueva fuente de energía, similar al petróleo, con todos sus productos y ventajas, pero sin sus inconvenientes:

· No aumenta las emisiones de CO₂ sino la reduce.

· No aporta SO₂.

· Está prácticamente exento de productos secundarios nocivos que se encuentran en el petróleo fósil.

Partiendo de lo que BFS llama “Súper algas”, (cepas de algas de origen natural pero adaptadas y modificadas posteriormente para que presenten una elevada tasa de reproducción y producción de compuestos energéticos), BFS obtiene biomasas mucho mayores a las que se consiguen con cualquier otro sistema en el que se emplean cultivos terrestres, (palma, girasol, colza), así como sistemas convencionales de foto-biorreactor, lo que garantiza una alta eficacia de su sistema. Este biopetróleo sustituye en un 100% al petróleo tradicional, sin necesidad de ser mezclado con él para ser utilizado en cualquier tipo de aplicación.

BASES DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE MICROALGAS

Criterios para la selección de especies de micro algas
Básicamente el conjunto de reacciones y ecuaciones de la fotosíntesis oxidativa es común a la mayoría de vegetales terrestres y marinos, pero la singularidad del sistema BFS radica en que, los organismos que utiliza no pierden el tiempo en la formación de ningún tipo de estructura (raíces, tallos, hojas, flores, etc., etc.) no productivos desde el punto de vista trófico (que no realizan o no lo hacen con igual intensidad, el ciclo de Calvin). Exactamente la condición de unicelular hace que el individuo pueda ser considerado directamente más o menos productivo (como unidad), simplemente porque la concentración de productos energéticos (o directamente aprovechables) puede ser expresada como un porcentaje absoluto del individuo.
La singularidad anterior no es posible reflejarla (al menos de manera absoluta) en ningún otro tipo de organismo si no cumple la condición de unicelularidad.
Discosphaera tubifera es otro heterococolitofórido que conforma parte del fitoplancton marino. Como todos ellos un organismo muy eficiente en la fijación de CO2, y en la producción de compuestos grasos para mantener su flotabilidad.
El sistema productivo de biomasa y energía desarrollado por BFS en cooperación con la Universidad de Alicante es pionera por basar su estrategia en las siguientes características:
1. Obtiene los recursos energéticos de la base de la cadena trófica acuática, zona donde se concentra el 100 % de la energía entrante (organismos autótrofos unicelulares).
2. Los organismos que utiliza son los más eficientes, energéticamente, del total de seres vivos del planeta. Sólo emplea organismos autótrofos unicelulares con reproducción preferente mitótica (asexuada).
3. Prioriza el uso de especies fitoplanctónicas con la relación superficie/volumen (r2/r3) favorecida. Su eficiencia captadora de luz, nutriente y CO2 es mayor.
4. Para una óptima producción utiliza el CO2 que se produce en el conjunto de actividades agrícolas, industriales, ganaderas y en general actividades antrópicas. ES EL ÚNICO PROCESO PRODUCTIVO DE COMPUESTOS ENERGÉTICOS QUE NO AUMENTA Y REDUCE DE FORMA EFICAZ LA CONCENTRACIÓN ATMÓSFÉRICA DE CO2
5. Todos los subproductos que se puedan obtener del proceso productivo BFS son útiles, sostenibles, no contaminantes y económicos. Nuestro residuo final tiende a “0”.

Fundamentalmente desarrollamos cultivos de microalgas eucariotas en fotobiorreactores cilíndricos verticales. Este sistema nos permite acumular hasta 3 m3 de agua productiva por m2 de superficie ocupada. Frente a los sistemas habituales, dispuestos en tuberías horizontales, existe una notable diferencia en la cantidad de agua acumulada por m2. Generalmente en los sistemas convencionales no se superan los 150 – 250 l/m2, lo cual cuando se compara en el rango de producción de 1.0 a 3.0 gr/l de biomasa seca por día, la diferencia de producción es entre 12 y 20 veces superior a otros sistemas de producción de biomasa microalgal.


El factor más importante del sistema es la elección de las microalgas. Como norma general exigimos a las especies que vamos a utilizar una serie de criterios o condiciones que consideramos fundamentales:

a. Universalidad. Utilizamos especies fitoplanctónicas de amplia distribución geográfica. Ello implica que la especie será euritérmica, y en general resistente a las condiciones climáticas oscilantes. Este criterio es de vital importancia en latitudes con marcada estacionalidad.
b. Particularidad. Cuando planteamos instalaciones en áreas geográficas con climas extremos (muy cálidos o muy fríos, en general climas homeotérmicos) trabajamos con especies autóctonas.
c. r-estrategas. Normalmente utilizamos especies oportunistas con estrategia de supervivencia en ecología conocida como tipo r. Son especialmente eficientes y eficaces en la captación de nutrientes y de la luz. Cuando se emplean en cultivos intensivos responden perfectamente (alta tasa de reproducción) en medios acuosos no limitantes desde el punto de vista nutricional, y controlan/limitan el desarrollo de poblaciones microalgales y bacterianas no deseadas en los cultivos.
d. Eurihalinidad. Preferentemente se seleccionan especies eurihalinas, con alto grado de tolerancia a las oscilaciones de salinidad. En un cultivo intensivo superior a la ha de superficie, especialmente en latitudes con estacionalidad marcada, es difícil y costoso garantizar la estabilidad en la concentración salina del sistema (especialmente en sales carbonatadas).
e. Amplia tolerancia a la fotoinhibición. Empleamos especies que no suelen ser exageradamente heliófilas ni umbrófilas, si bien para la mayor parte e zonas con estacionalidad marcada la heliofilia es un carácter mejorador.
f. Relación Superficie/Volumen (S/V o r2/r3). Utilizamos especies normalmente inferiores a 10.0 µm de ø celular. Preferentemente trabajamos en el intervalo: 1.0 – 5.0 µm de ø celular. Son más eficientes en la captación de luz y nutrientes.
g. Holoplanctónicas. Especies de vida planctónica estricta. Menor posibilidad de fouling (adherencias).
h. Relación calorimétrica mínima 4000 cal/gr. Normalmente seleccionamos las que están en el intervalo de 5.000 – 5.700 cal/gr.
i. Tasa de división 0.5 – 1.5 div/dia.
j. Resistencia a los sistemas físicos del cultivo: El cultivo está siempre en flujo continuo, y las especies cultivadas pasan y discurren por diferentes etapas muy agresivas dese el punto de vista mecánico:
a. Sistemas de Bombeo/Impulsión
b. Sistemas antifouling
c. Sistemas de filtración
d. Sistemas de extracción
k. Alta tolerancia a concentraciones de O2 elevadas. Las especies cultivadas son fotosintéticamente activas, y por tanto producen gran cantidad de O2, éste normalmente es tóxico por encima de los 14 mg/l.
l. Alta tolerancia a concentraciones elevadas de CO2 y NOx. El cultivo se realiza utilizando humos de combustión con concentraciones de entre el 8 – 18 % CO2 y de hasta el 70 % NOx.
Cuando hablamos de biocombustibles obtenidos a partir de seres vivos, especialmente de autótrofos (99,9 % del total), no podemos evitar pensar en cultivos vegetales. Básicamente estos pueden ser de dos tipos:
a. De porte herbáceo. Cultivos de girasol, soja, colza, etc. Máximo 2 cosechas AÑO, y normalmente una.
b. De porte arbóreo. Palma, Olivo, Ricino, Aguacate, etc. Salvo en el caso del ricino (2 años) el resto de vegetales arbóreos explotables suele necesitar 4 AÑOS para dar el primer fruto (única parte explotable).

RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO EN LA PURIFICACIÓN DE BIO-COMBUSTIBLES

Los aceites obtenidos de diversas fuentes naturales, pueden mediante reacción química formar metil esteres, los cuales tienen propiedades adecuadas, tanto físicas como químicas, para su uso como combustibles.

Este proceso trae consigo el uso de una o varias etapas de purificación en tres instancias a saber:

1. Purificación de la materia prima, que por ser de origen natural, trae compuestos indeseables que afectan las reacciones y procesos posteriores.
2. Purificación del biodiesel obtenido, del cual deben ser removidas trazas de agua, glicerina y otros que quedan después del proceso de obtención, esto para cumplir los estándares y requerimientos del motor diesel en la combustión.
3. Tratamiento de subproductos, como la glicerina, para balancear el costo remanente del proceso.

En estos procesos tecnológicos habituales como destilación, separación de fases y otras posibilidades, se pueden implementar, sin embargo el proceso mediante resinas de intercambio iónico mejora ostensiblemente esta etapa de refinación por su facilidad de uso, por tratarse de un procesos continuo, por usar regenerantes que se usan en las etapas de reacción, bajo consumo de energía y otras ventajas que hacen de esta tecnología la más eficientes.

Opinión y Conclusiones

Hemos enfocado más sobre el biodiesel porque es un tema de amplia investigación actual, y además la búsqueda de nuevas alternativas energéticas que ayuden a reducir la contaminación ocasionada principalmente por los combustibles fósiles, hacen de esta disciplina una herramienta útil para mejorar las condiciones ambientales del planeta. Y además el cercano agotamiento de los combustibles fósiles conlleva al estudio y a la búsqueda de nuevas alternativas energéticas.

Como hemos visto, esto implica una reorganización de la agricultura, quizá un cambio de uso de la tierra, para sembrar maíz. Soja, palma y demás cultivos que se utilizarán para este proceso. Los estudios realizados indican que muchos cultivos que sustituyen a otros, por ejemplo: pasto por maíz, para producir etanol, genera un desbalance en la absorción del CO2 ya que el pasto absorbe más CO2 que el maíz, y esto quedaría en la atmósfera, aumentando de esta forma su concentración, y como sabemos el CO2, es el principal acusante del denominado “efecto invernadero”. Por lo que se tendría que elegir adecuadamente las tierras para éste fin, y en muchos casos hay que habilitar tierras, pero esto no viene gratis, sino con políticas del gobierno para construcción de represas y obras de regadío. Además hay que tener en cuenta el impacto económico social, el sentido de la competencia de productos: ¿sembrar productos para la industria o para el consumo? Esto generaría escasez, encarecimiento y como consecuencia descontento social. Entonces lo que se debe priorizar es el producto para el consumo directo, o minimizar lo más ésta competencia de productos.

Una muy buena alterativa la presenta el Dr. Cristian Gomis Catalá, de España, representante de la empresa Bio Fuel Systems (BFS), quien afirma que la siembra de productos agrícolas no es una solución del problema, o es una solución a corto plazo de un problema a largo plazo. El plantea que la solución ésta en las micro algas, como ya henos visto. La biomasa para el biodiesel se obtendría de estas micro algas y para producirlos debemos diseñar un sistema, donde se inyecte CO2 y de ésta manera además se reduciría la concentración de CO2 en la atmósfera, esta es una propuesta interesante.

Y en nuestro país hay que felicitar a la M.SC. Carla Aguilar Samanamud, quien dirige la investigación de micro algas, y plantea los mecanismos de producción.
Los hidratos de metano también serían una fuente de energía importante en el futuro.

Todavía queda mucho por hacer para mejorar las condiciones ambientales de nuestro planeta y a medida que el hombre tome conciencia sobre ella se verá resultados sorprendentes.

Nanotecnologia: ciencia impulsora de nuevas creaciones al servicio del medio ambiente

En la Aldea Global ya hemos hablado en varias ocasiones de nanotecnología y sus futuras aplicaciones. En un futuro cercano las posibles aplicaciones para la nanotecnología serán realmente increíbles. Sin embargo, hoy me gustaría tratar la nanotecnología en un ámbito menos conocido pero que resulta ser el más necesario en la actualidad: La energía.

Nuestra sociedad está basada en un porcentaje demasiado elevado en el petróleo y sus derivados, un recurso limitado que tarde o temprano terminará por agotarse. Esto nos lleva al siguiente paso de la evolución tecnológica: El problema energético. Uno de los grandes retos que tiene la Humanidad ante sí: encontrar una energía limpia, barata y autosuficiente.

Cuando pensamos en energía, siempre pensamos en cosas grandes: Grandes turbinas, grandes centrales eléctricas, grandes presas, grandes petroleros... Sin embargo, veremos que existen otras vías posibles al problema energético: La nanotecnología podría ser una de ellas!

Nanotecnología : posible solución energética y medioambiental



Particularmente enfocaremos 3 materiales básicos de la nanotecnologia, ligados no solo a procesos orgánicos sino destinados a menguar los problemas medioambientales:

1. Los nanotubos de carbono

Definimos a un nanotubo como estructuras tubulares cuyo diámetro es del orden del nanómetro.

Los nanotubos de carbono son una forma alotrópica del carbono, como el diamante, el grafito o los fullerenos. Su estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrolladas sobre sí misma. Dependiendo del grado de enrollamiento(flexibilidad), y la manera como se conforma la lámina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto diámetro y geometría interna.

El investigador Sumio Iijima, descubridor de los nanotubos de carbono en 1991 –motivo por el cual ha sido galardonado con el Premio Príncipe de Asturias de Ciencia y Tecnología 2008- ha señalado que la nanotecnología podrá ayudar a desarrollar dispositivos más eficientes capaces de consumir entre 10 y 20 veces menos que los actuales equipos, es decir, ahorrando entre el 90% y el 95%, lo cual redundará en una gran disminución de emisiones de dioxido de carbono que se verterán a la atmósfera.

A continuacion daremos una aplicacion de interes de los nanotubos de carbono:

Como adsorbentes

Los nanotubos de carbono poseen una elevada área superficial, su estructura porosa y en capas es ideal para almacenar diversos elementos y sustancias químicas.
En estudios recientes los nanotubos han sido adsorbentes de: nicotina y alquitrán del humo de los cigarrillos, tintas reactivas, compuestos orgánicos volátiles (n-pentano, n-hexano, n-heptano, n-octano, n-ciclohexano, benceno, tricloroetileno), microcistinas, iones metálicos divalentes y Trihalometanos del agua (CHCl3, CHBrCl2, CHBr2Cl y CHBr3).

Remoción de metales pesados: Entre los adsorbentes de iones metálicos tóxicos (carbón activado, zeolitas, biomateriales, resinas, entre otros) los investigadores están interesándose por los nanotubos de carbono debido a su alta capacidad de adsorción. En los estudios, los nanotubos han mostrado gran potencial en la adsorción, sus futuras aplicaciones se proyectan en el cuidado del medio ambiente; en la remoción de iones tóxicos de las aguas residuales de procesos industriales.14
Para mejorar la eficiencia de adsorción, los nanotubos se someten a una previa oxidación. La oxidación se ha hecho con soluciones de varios agentes químicos como: KMnO4, HNO3, NaOCl, HCl, H2SO4, O3 o H2O2; éstas aumentan el número de grupos funcionales que contienen oxígeno (C=O, COOH, OH) y elevan la carga negativa superficial. Los átomos de oxígeno incrementan la capacidad de intercambio iónico.

Usos de nanotubos de carbono


2. Las nanoesponjas: alternativa de desarrollo sostenible

Cuando hace más de 30 años el economista Fritz Schumacher acuñó la expresión "lo pequeño es hermoso", lo hizo con la esperanza de impulsar las "tecnologías intermedias", que emplean técnicas, conocimientos y materiales locales, antes que soluciones de alta tecnología, para resolver los problemas de los pobres.

Sin embargo, en el último tiempo la frase ha adquirido un significado diferente, a medida que científicos e ingenieros comenzaron a desarrollar la nanotecnología — procesos que controlan la materia a escala atómica o molecular — y demostraron que también este campo puede fomentar el desarrollo sostenible.

En nanotecnología, no hay área más promisoria que el tratamiento del agua. Las técnicas de nanofiltración y las nanopartículas pueden reducir o eliminar contaminantes y contribuir a lograr un Objetivo de Desarrollo del Milenio clave: reducir a la mitad la cantidad de personas que carecen de acceso sostenible al agua potable, hacia 2015.

El desarrollo de nanoesponjas que absorben el agua y atrapan las impurezas sobresale como ejemplo de cómo se podrían resolver los problemas de depuración del agua por medio de la nanotecnología en países como Sudáfrica, si se superan las dificultades relativas a su ensayo y comercialización.

Hay quienes las encuentran parecidas a los panales; otros, a infinidad de tazas de té, cada una de ellas tiene apenas una billonésima parte de un metro de ancho. Pero a la hora de ponerles nombre, no dudaron en llamarlas nanoesponjas.

Este tema, debería interesar a la autoridades peruanas y por qué no de todos los países, ya que es biotecnología de punta, sencilla de aplicar y muy económica.
La idea es que uno puede sujetarlas con unas abrazaderas a una fuente de agua, sea el grifo de la cocina o la cañería que transporta el líquido hasta una central termoeléctrica, y ellas absorben el fluido, atrapando las impurezas en una multitud de minúsculas cavidades, y al mismo tiempo dejando pasar el agua pura.

Desde luego, Sudáfrica abriga la esperanza de que las nanoesponjas resuelvan sus problemas para depurar el agua allí donde los tratamientos convencionales son insuficientes: desde llevar agua limpia a toda la población hasta descontaminar los sistemas de refrigeración para evitar que se pudran las turbinas de las centrales. Sin embargo, todavía no se sabe a ciencia cierta si las nanoesponjas cumplirán su promesa, tanto desde el punto de vista técnico como económico: aún tienen defectos, y su producción es costosa.


Una gran utilidad de las esponjas es limpiar vertidos, y existe un gran interés en fabricar estructuras microscópicas que tengan la capacidad de absorber selectivamente determinadas sustancias. Un grupo de investigadores acaba de publicar en Nature Nanotechnology una técnica para la fabricación de nanoesponjas (estructuras de un tamaño en torno a la millónesima parte de un milímetro). El procedimiento consiste en recubrir una estructura enmarañada de nanocables de óxido de manganeso con una capa de silicona para convertirla en hidrófoba, es decir, que repele el agua.

Estas esponjas son unas láminas cuya microestructura en forma de nanocables es capaz de absorber aceites (hasta veinte veces su propio peso), separándolos del agua gracias a una combinación de capilaridad y superhidrofobicidad. El material puede regenerarse y reutilizarse durante muchos ciclos, y al parecer la preparación a gran escala es bastante factible.

No cabe duda de que una de las posibles aplicaciones tiene que ver con la limpieza de vertidos de petróleo y similares. Podría ser útil también en la separación de mezclas de disolventes, gracias a su selectividad.


3. Fotosistema 1: celda energetica natural

Los vegetales en general poseen la cualidad de captar energía solar mediante una serie de pigmentos que conforman el fotosistema 1 , si nos ponemos a pensar un poco la clave de nuevas fuentes de energía hablando a nivel de nanoescala poseen todas aquellas moléculas que conforman el fotosistema 1, mediante una extracción de estas y una manipulación de sus componentes a través de la nanotecnología podría tener nuevos recursos energéticos muchos mas eficientes , poco contaminantes , que nos beneficiarían no solo a nivel económico sino también en cuanto a la preservación medioambiental, a continuación daremos el mecanismo de funcionamiento del fotosistema 1(captación de energía solar):
¿Cómo es captada la energía luminosa?

La energía de la luz es captada por los pigmentos fotosintéticos situados en la membrana tilacoidal de los cloroplastos. Al incidir un fotón sobre un pigmento fotosintético, desplaza un electrón hacia un nivel de mayor energía. El pigmento excitado puede volver a su estado original de tres formas:
- Perdiendo la energía extra en forma de luz y calor (fluorescencia).

- Mediante una transferencia de energía por resonancia, en la que la energía (pero no el electrón) pasa de un pigmento a otro.

- Mediante una oxidación del pigmento, al perder el electrón de alta energía, que será captado por un transportador de electrones.
El pigmento fotosintético más importante es la clorofila, que absorbe el color violeta, azul y rojo, y refleja el verde.
Todos los pigmentos fotosintéticos se agrupan en fotosistemas que, hipotéticamente, podemos imaginar con forma de embudo. Pueden ser de dos tipos: fotosistema I (con un máximo de absorción de 700 nm) y fotosistema II (con un máximo de absorción de 680 nm).

Determinación de la biomasa microalgal potencialmente acumuladora de lípidos para la obtención de combustible

Si bien, el interés por obtener aceites a partir de organismos vegetales data del siglo pasado, y nace de la necesidad de un emergente desarrollo industrial de la época, actualmente lo que se busca son energías renovables no contaminantes y que mantengan un equilibrio ecológico que implique el conocimiento y manejo del recurso a emplear para tal fin.

Dentro de este contexto, el IMARPE, entidad científica dedicada al estudio del medio acuático en toda su magnitud, apostó por este tema y viene concentrando sus investigaciones en la obtención de polvo algal a partir del cultivo de micro algas a fin de explotar su potencial biotecnológico.


El objetivo del presente estudio es obtener el perfil químico de la biomasa microalgal potencialmente acumuladora de compuestos lipídicos para la producción de combustible, pudiendo así determinar la factibilidad de producir aceite en gran escala a partir de cultivos microalgales.

Los primeros resultados fueron la implementación y equipamiento de los diferentes laboratorios a utilizar en el desarrollo del proyecto.

La segunda etapa es la producción del polvo algal en la sala denominada invernadero, cuya producción, aún experimental, reporta un promedio de 200gr de polvo algal por cosecha.

La tercera etapa está centrada en el análisis bioquímico de perfiles lipídicos para determinar la calidad y cantidad de aceite obtenido.


Carla Aguilar Samanamud, Laboratorio de Biotecnología Acuática
Dirección de Investigaciones en Acuicultura, Gestión costeras y Aguas Continentales
Instituto del Mar del Perú: IMARPE La Punta, Callao, Lima - Perú
Telef: 00-511-625-0800(899, 840) , Email: caguilar@imarpe.gob.pe

Un proceso verde: Ibuprofeno

No siempre se cumplirán los doce principios en la mayor parte de las aplicaciones en el mundo real, pero proveen un objetivo loable pare tratar de conseguirla y pueden hacer que los químicos piensen con más cuidado acerca de las implicaciones ambientales de su trabajo. Las historias de éxito ya están ocurriendo y otras más están en progreso. Ahora se producen aproximadamente 7 millones de libras por año de ibuprofeno (¡6 mil millones de tabletas!) a través de un proceso “VERDE” que produce aproximadamente 99% menos desperdicios que el proceso al que remplaza. Sólo son necesarios tres pasos, el disolvente anhidro HF, utilizado en el primer paso, se recupera y se reutiliza, y el segundo y tercer paso son catalíticos:


PROCESO VERDE PARA EL IBUPROFENO





Gracias por sus comentarios, bueno a su pedido, trataré sobre el ibuprofeno:

El ibuprofeno es un antiinflamatorio no esteroideo (AINE), utilizado frecuentemente para el alivio sintomático del dolor de cabeza (cefalea), dolor dental (odontalgia), dolor muscular (mialgia), molestias de la menstruación (dismenorrea), dolor neurológico de carácter leve, síndrome febril y dolor tras cirugía (postquirúrgicos). También se usa para tratar cuadros inflamatorios, como los que se presentan en artritis, artritis reumatoide (AR) y artritis gotosa. Generalmente la dosis diaria recomendada en adultos es de unos 1.200 mg diarios, dependiendo de la gravedad del trastorno y de las molestias del paciente, pero que no deberá exceder los 2.400 mg diarios.
El ibuprofeno, al igual que otros derivados de 2-arilpropionato (incluyendo ketoprofeno, flurbiprofeno, naproxeno, etc), contiene un carbono quiral en la posición α del propionato:

Los doce principios de la Química Sostenible

1. Es mejor prevenir la formación de residuos que tratar de limpiar tras su formación.
2. Lo métodos sintéticos deben ser diseñados para conseguir la máxima incorporación en el producto final de todas las materias usadas en el proceso.
3. En cuanto posible, se deben diseñar metodologías sintéticas para el uso y la generación de substancias con escasa toxicidad humana y ambiental.
4. Se deben diseñar productos químicos que, preservando la eficacia de su función, presenten una toxicidad escasa.
5. Las substancias auxiliares (disolventes, agentes de separación, etc.) deben resultar innecesarias en lo posible y, cuanto menos deben ser inocuas.
6. Las necesidades energéticas deben ser consideradas en relación a sus impactos ambientales y económicos y minimizadas. Los métodos sintéticos deben ser llevados a término a temperatura y presión ambiente.
7. Las materias de partida deben ser renovables y no extinguibles, en en la medida que esto resulte practicable técnica y económicamente. 8. La formación innecesaria de derivados (bloqueo de grupos, protección/desprotección, modificación temporal de procesos físicos/químicos) debe ser evitada en cuanto sea posible.
9. Los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son superiores a los estequiométricos.
10. Los productos químicos han de ser diseñados de manera que, al final de su función, no persistan en el ambiente, sino que se fragmenten en productos de degradación inertes.
11. Se deben desarrollar las metodologías analíticas que permitan el monitoreo a tiempo real durante el proceso y el control previo a la formación de substancias peligrosas.
12। Las substancias y las formas de su uso en un proceso químico, deben ser elegidas de manera que resulte mínima la posibilidad de accidentes.

BIOTECNOLOGIA AL RESCATE DEL MEDIO AMBIENTE

La biotecnología es la técnica que utiliza células vivas, cultivos de tejidos o moléculas derivadas de un organismo para obtener o modificar un producto, mejorar una planta, animal o desarrollar un microorganismo para utilizarlo con un propósito especifico.
La aparición de nuevas tecnologías, como la ingeniería genética, y un mejor conocimiento de los organismos, han permitido producir medicamentos en bacterias, mejorar cultivos vegetales y emplear microbios y plantas para limpiar el ambiente. Actualmente la industria emplea la biotecnología en áreas como:

Biopolímeros
Como bien se conoce la mayoría de objetos que utilizamos en nuestra vida cotidiana están formados por polímeros; estos derivan prácticamente en su totalidad del petróleo. Estas gigantescas moléculas son hoy en día una grave amenaza para la naturaleza; por ello las investigaciones actuales se centran en la biodegradación y en el reciclaje de todos estos productos de los que parece que ya no podemos prescindir. En la actualidad se está avanzando mucho en la obtención de Polímeros Biodegradables, ya que estos se obtienen de plantas, microorganismos o incluso de algunos animales (como por ejemplo las arañas).
Como hemos visto las cosas en este mundo tienen su tiempo contado, les lleva más o menos tiempo degradarse de una u otra forma. Una manera es la biodegradación, que es cuando algo es deshecho por organismos vivos (principalmente bacterias).
La facultad de algunos materiales de reintegrarse a la tierra por acción de la naturaleza es lo que se llama biodegrabilidad. El término está relacionado con la ecología, el manejo de desperdicios, y más que nada cuando se habla de plásticos, ya que estos tardan cientos de años en ser descompuestos.
En el proceso de biodegrabilidad algunas sustancias químicas (desechos orgánicos, papel, etc) pueden ser empleadas como alimento por los microorganismos, que las utilizan para producir energía y crear otras sustancias como aminoácidos, nuevos tejidos y nuevos organismos. El material orgánico pude ser degradado de forma aeróbica, con oxígeno (al aire libre), o de forma anaeróbica, sin oxígeno (algo enterrado). Hoy en día muchas cosas se fabrican con agentes biodegradables, como pasa con los detergentes.
Los plásticos biodegradables, realizados a partir de almidón de maíz o de trigo se están fabricando, actualmente, a escala industrial y son utilizados, por ejemplo, para las bolsas de residuos. La degradación de estos plásticos requeriría un período de seis a veinticuatro meses, bajo tierra o en el agua, según la tasa de incorporación de almidón. Ahora una empresa llamada Metabolix ha desarrollado un plástico biodegradable apodado Mirel.
El Mirel se degrada en el suelo, en el océano y en tierras anegadizas, o sea que se puede biodegradar casi en cualquier lado. Ya habíamos visto un invento de plástico degradable en agua salada, pero este Mirel es mucho mejor al poder degradarse en cualquier lado
Del mismo modo, los plásticos fabricados a base de centeno o de fibras comprimidas, completamente biodegradables, pueden reemplazar a los plásticos derivados del petróleo. Uno de ellos, a base de almidón de centeno, se presenta en forma de materiales granulados destinados a fabricación de platos.
Por otra parte, en el campo de la agricultura, los materiales biodegradables también ofrecen ventajas innegables. Los materiales biodegradables, después de ser reciclados, incinerados y compuestos, generarán subproductos como el agua, el dióxido de carbono y/o el metano, con la posible producción de una nueva biomasa no tóxica para el medio ambiente. Estos materiales mezclados con otros elementos fermentables permiten obtener abonos compuestos.
Lo que tenemos que mencionar es que la Biotecnología ayudo en sus primeras aplicaciones a la limpieza del agua residual seguida por la purificación del aire y gases de desecho mediante el uso de Biofiltros.
Los biofiltros tienen una matriz (material que sirve de soporte y que deja pasar el flujo de aire a tratar) y microorganismos. Estos microorganismos hacen que la contaminación sea retenida, acumulada o destruida. El material biológico funciona como un catalizador a escala reducida.
Los sistemas vivos usados para degradar la contaminación pueden reproducirse de manera natural. Además, resultan mucho más baratos y, evidentemente, tienen menos efectos negativos sobre el medio ambiente que los de base química.
Un biofiltro usa materiales orgánicos húmedos para absorber y degradar compuestos olorosos. El material, fresco y humedecido, procesa el aire que se inyecta mediante una rejilla de tubos horadados en un lecho de filtración. Los materiales que se usan para la construcción de biofiltros son el compost, la turba, astillas de madera y corteza de árboles, a veces mezclados con materiales biológicamente inertes, como la grava, para mantener una porosidad adecuada y son mantenidos a una humedad adecuada para que tenga lugar el desarrollo microbiano.
La biofiltración de efluentes gaseosos se define como un proceso biológico utilizado para el control o tratamiento de compuestos volátiles orgánicos e inorgánicos presentes en la fase gaseosa. En la biofiltración, los microorganismos son los responsables de la degradación biológica de los contaminantes volátiles contenidos en corrientes de aire contaminado.
Durante el proceso de biofiltración, el aire pasa a través de los poros del material filtrante que sirve de soporte a bacterias en crecimiento. La degradación de los contaminantes ocurre previa transferencia del aire a un medio líquido en donde es utilizado como fuente de carbono y energía (compuestos orgánicos) o como fuente de energía (compuestos inorgánicos). La utilización implica producción de biomasa y la oxidación parcial o total del contaminante. De esta manera, los procesos de biofiltración dan lugar a una descomposición completa de los contaminantes, creando productos no peligrosos.

BIODIESEL

¿Qué es Biodiesel?
Es un combustible elaborado a partir de aceites vegetales o grasas animales, apto como sustituyente parcial o total del diesel, sin que resulten necesarias conversiones, ajustes o regulaciones especiales del motor. El Biodiesel es un combustible obtenido a partir de aceites vegetales que funciona en cualquier motor Diesel.



¿De donde va a venir la tierra necesario
para la producción de biocombustibles?
Esta es una gran pregunta que para ser contestada se tiene que tomar en cuenta las emisiones de CO2, trataremos de hacer comparaciones que nos permitirán las decisiones correctas
La conversión de pastizales para el maíz emite 93 veces las cantidad de carbono guardados con el use de etanol en lugar de gasolina en un año.

La conversión de bosques tropicales para la soya emite
319 veces las cantidad de carbono guardados con el use de biodiesel en lugar de petro-diesel en un año.

Siendo para tal fin usar terrenos de cultivos olvidados ya que si no se hace eso contribuiriamos a la emisión de CO2 en vez de disminuirla.

Introduccion al uso de combustibles alternativos:biodiesel

El ser humano por naturaleza es un individuo contribuyente al proceso contaminador, el cual se ha acentuado de manera notable en nuestros dias: la destruccion de miles de hectareas de bosques, la contaminacion de los medios acuosos a causa de la actividad indutrial,la destruccion del filtro de radiaciones ultravioletas: la capa de ozono y por ultimo el problema que trataremos "la reduccion de emisiones gaseosas toxicas por medio de combustibles alternativos en el proceso de combustion".

Hoy en dia se ha acentuado el consumo de combustibles , los cuales son extraidos en gran cantidad del petroleo por medio de procesos como destilacion, craqueo catalitico, refinacion, etc, gracias a estos procesos obtenemos petrodiesel, el cual es una mezcla de hidrocarburos que se obtiene por destilación fraccionada del petróleo entre 250 °C y 350 °C a presión atmosférica. El gasóleo(petrodiesel) es más sencillo de refinar que la gasolina y suele costar menos. Por el contrario, tiene mayores cantidades de compuestos minerales y de azufre.

Todo parece indicar que el consumo de estos combustibles no tiene complicaciones, pero mas alla de los beneficios que causa a corto plazo, estan los perjuicios al medio ambiente, gases que nos parecen de poca importancia como CO , CO2, SO2, NOx producen un deterioro de calidad de vida en el mundo , por ello es necesario poder contrarrestar estas emisiones promoviendo la utilizacion de combuestibles alternativos como el biodiesel .

El biodiésel es un biocombustible sintético líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, con o sin uso previo, mediante procesos industriales de esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o parciales del petrodiésel o gasóleo obtenido del petróleo.

QUÍMICA SOSTENIBLE

La química orgánica del siglo XX cambió al mundo, al darnos nuevos medicamentos, insecticidas adhesivos, textiles, tintes, materiales de construcción, compuestos y todo tipo de polímeros. Pero todos estos avances no vinieron sin un costo: todo proceso químico produce desechos que deben tratarse, incluyendo los disolventes de la reacción y productos secundarios tóxicos que pueden evaporarse en el agua o filtrarse en aguas subterráneas, sino se disponen de forma apropiada. Aun productos secundarios aparentemente inofensivos, deben enterrarse de forma segura o de lo contrario aislarse. Como siempre, no existe tal cosa como una comida gratis, con lo bueno también viene lo malo.
Puede que nunca sea posible hacer que la química orgánica sea completamente benigna, pero el conocimiento de que los problemas ambientales ocasionados por varios procesos químicos han aumentado dramáticamente en años recientes, ha dado lugar al movimiento llamado QUÍMICA SOSTENIBLE O QUÍMICA VERDE, la cual es el diseño e implementación de productos y procesos químicos que reducen los desechos e intenten eliminar la generación de sustancias peligrosas
La necesidad de reducir o eliminar el uso o generación de sustancias peligrosas en el diseño, manufactura y aplicación de los productos químicos de manera tal de prevenir la contaminación pone al químico ante un cambio muy importante tanto en la forma de encarar la resolución de los problemas como en su formación profesional.

La colaboración entre el mundo de las industrias y el mundo académico es fundamental para lograr la introducción de productos verdes en el mercado. Para que esta colaboración sea exitosa es necesaria una gran flexibilidad ya que deben trabajar juntas personas que provienen de estructuras cuyos objetivos tradicionalmente fueron diferentes. Corresponde a los gobiernos generar los mecanismos que permitan facilitar esta la interacción a través de la promulgación de legislaciones adecuadas.

Ni las estrategias preventivas ni el diseño de productos químicos ambientalmente benignos son una panacea universal y no solucionarán todos los problemas ambientales del mundo। Tampoco son aplicables en todos los casos। Pero en la medida en que se vayan convirtiendo en una forma de pensar la relación del hombre con su entorno contribuirán significativamente a mejorar la calidad de vida del hombre mismo.

EL DESARROLLO SOSTENIBLE

Un concepto que está de moda ya hace algunos años es el “desarrollo sostenible o sustentable”, este concepto involucra diferentes campos: ambiental, social, económico, alimenticio, etc. Las políticas de desarrollo local, regional y nacional, en nuestro país; están enfocándose, aunque de manera lenta todavía, hacia este concepto más que todo en lo ambiental. Pero ¿qué entendemos por desarrollo sostenible? El desarrollo sostenible puede ser definido como "un desarrollo que satisfaga las necesidades del presente sin poner en peligro la capacidad de las generaciones futuras para atender sus propias necesidades". Esta definición fue empleada por primera vez en 1987 en la Comisión Mundial del Medio Ambiente de la ONU, creada en 1983.

Según este planteamiento el desarrollo sostenible tiene que conseguir a la vez:
satisfacer a las necesidades del presente, fomentando una actividad económica que suministre los bienes necesarios a toda la población mundial। La Comisión resaltó "las necesidades básicas de los pobres del mundo, a los que se debe dar una atención prioritaria".

satisfacer a las necesidades del futuro, reduciendo al mínimo los efectos negativos de la actividad económica, tanto en el consumo de recursos como en la generación de residuos, de tal forma que sean soportables por las próximas generaciones. Cuando nuestra actuación supone costos futuros inevitables (por ejemplo la explotación de minerales no renovables), se deben buscar formas de compensar totalmente el efecto negativo que se está produciendo (por ejemplo desarrollando nuevas tecnologías que sustituyan el recurso gastado)


Características de un desarrollo sostenible-

Las características que debe reunir un desarrollo para que lo podamos considerar sostenible son:

-Busca la manera de que la actividad económica mantenga o mejore el sistema ambiental.
-Asegura que la actividad económica mejore la calidad de vida de todos, no sólo de unos pocos selectos.
-Usa los recursos eficientemente.
-Promueve el máximo de reciclaje y reutilización.
-Pone su confianza en el desarrollo e implantación de tecnologías limpias.
-Restaura los ecosistemas dañados.
-Promueve la autosuficiencia regional
-Reconoce la importancia de la naturaleza para el bienestar humano

El desarrollo sustentable es una aproximación integral al gerenciamiento de los recursos ambientales, económicos y sociales a largo plazo. En términos sencillos significa modificar la forma de tomar decisiones de manera tal que en ella se incluyan la identificación y evaluación de los impactos económicos, sociales y ambientales y la evaluación a partir de esta información de la sustentabilidad a largo plazo.

Para implementar este tipo de estrategias es necesario que todos los actores (gobierno, comunidad y empresas) trabajen conjuntamente. La realidad mundial actual muestra que pese a toda la publicidad que se le está dando al concepto pocas personas comprenden realmente qué significa y cómo se aplica al trabajo ambiental y a la vida de todos los días.