Interrumpir la generación de metano con fermentadores que transforman la energía del carbono de los desechos de alimentos y otros "desechos húmedos" orgánicos en ácidos grasos volátiles (AGV) podemos obtener combustible para aviones.

Utilizando un catalizador para agregar más carbono a las moléculas de AGV, un nuevo estudio sugiere cómo construir largas cadenas de hidrocarburos de parafina ricos en energía que son esencialmente químicamente idénticos a los del combustible para aviones convencional, excepto con una fracción de la huella de carbono.

Nuevo proceso de biorrefinación

La nueva tecnología se presenta en un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences por parte de investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), la Universidad de Dayton, la Universidad de Yale y el Laboratorio Nacional Oak Ridge.

En Xataka Ciencia

El 3,5 % del calentamiento global es atribuible solamente al transporte aéreo

Según explica el investigador del NREL Derek Vardon, autor del estudio:

Si nuestra vía de refinación se amplía, las aerolíneas como Southwest podrían tardar tan solo uno o dos años en obtener las aprobaciones regulatorias de combustible que necesitan para comenzar a usar combustible sostenible de aviación de residuos húmedos en vuelos comerciales so significa que los vuelos netos con cero emisiones de carbono están en el horizonte antes de lo que algunos podrían haber pensado.

Este nuevo proceso de biorrefinación aprovecha desechos de alimentos y otros para producir combustible de aviación sostenible compatible con motores a reacción y capaz de soportar vuelos de carbono cero, lo que significa que las emisiones de gases de efecto inverandero creadas por la combustión de combustible para aviones se reducen a cero mediante emisiones eliminadas o desviadas de la atmósfera al producir el combustible.

Además, eliminar el desperdicio de alimentos como fuente de metano puede ser una forma muy eficaz de reducir las emisiones de los vertederos.

Una forma de almacenar energía que puede llegar a ser más barata de producir, más práctica y más sostenible que otras fuentes de energía renovable es el ácido fórmico, un ácido que se encuentra normalmente en la naturaleza y que inyectan al picar algunas hormigas y abejas.

Es lo que propone un grupo de estudiantes de la Universidad de Tecnología de Eindhoven, en Holanda, que han diseñado un autobús para demostrarlo.

Ácido fórmico

El combustible, al que llamaron "hidrocina", es líquido, y alimentaría las células de combustible de hidrógeno, que se emplean para impulsar los vehículos eléctricos. El combustible no fue creado matando hormigas, sino a través de una reacción química entre agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2).

Este ácido (cuya fórmula química es HCOOH) ya se utiliza para procesar textiles y cueros, para preservar alimento para ganado y también en productos de limpieza para eliminar el sarro.

El autobús comenzará a circular por las calles holandesas hacia fin de año.

Por primera vez podrían transformarse metano en electricidad en los propios lugares donde se extrae el primero gracias a este hallazgo en el que la conversión se realiza directamente, sin pasos intermedios, gracias a bacterias.

De esta manera, la producción evitaría el gas de efecto invernadero que se produce cuando el metano se envía por tuberías.

Células de combustible microbianas

Thomas K. Wood, titular de la cátedra de biotecnología y profesor de ingeniería química en Penn State, ha creado junto a sus colaboradores una célula de combustible accionada por bacterias que puede convertir el metano en pequeñas cantidades de electricidad.

En realidad, no se trata de una bacteria, sino de un conjunto de bacterias distintas creadas en laboratorio usando enfoques biológicos sintéticos, incluyendo la clonación de ADN.

En un futuro, esto podría derivar en la creación de células de combustible microbianas, que convierten la energía química del metano en energía eléctrica usando microorganismos, aunque por el momento no es viable, según Wood:

Este proceso hace una gran cantidad de electricidad para una célula de combustible microbiana. Sin embargo, en este punto esa cantidad es 1.000 veces menor que la electricidad producida por una pila de combustible de metanol.

En los vídeos que tenéis arriba y abajo podéis ver un tren de aspecto vagamente retrofuturista cuyo rasgo más particular es que dispone de dos motores de reacción instalados en la parte superior. Estamos ante el prototipo Skorostnoy Vagon Laboratoriya (SVL), que llegó a alcanzar velocidades de 250 kilómetros por hora en vías soviéticas, allá por la década de 1970.

Su masa total superaba las 54 toneladas, de las cuales 7,4 correspondían a su combustible. El proyecto fue descartado después, en parte debido al elevado consumo de combustible de los motores a reacción, dos motores del jet Yak-40.

Vía | NeoTeo

Ingenieros agrícolas en Grecia cultivan plantas de las que se espera conseguir los combustibles ecológicos del futuro. Se trata de estudiar el contenido en aceite de cada planta, los rendimientos, la adaptación al clima y al tipo de suelo. Pueden parecer un campo de cultivo normal y corriente, pero podrían ser la fuente del futuro biocarburante, capaz de sustituir a los combustibles fósiles actuales.

Las plantas con la que se está experimentando son ricino, cufea y cárcamo. Las características químicas de estas plantas se analizan en laboratorios especializados con el de Lille, al norte de Francia, donde se estudia cómo estas plantas pueden reemplazar a los combustibles fósiles y por el momento las noticias son alentadoras.

Los residuos generados en la producción de aceites son empleados para la producción de gases como el hidrógeno o monóxido de carbono que podrían ser empleados para producir calor o energía eléctrica, pudiendo reciclarse todos los residuos sin causar ningún perjuicio al medio ambiente.

Lo único que queda después del uso de la biomasa es ceniza que podríamos devolver al campo como abono cerrando el ciclo vegetal.

Vía | Euronews

Enviar cosas al espacio es caro. Tan caro y dificultoso que incluso se ha planteado la construcción de un ascensor orbital, tal y como os expliqué en Instrucciones para construir la torre más alta del mundo: la torre orbital. Porque la mayor parte del combustible se emplea para abandonar la atmósfera terrestre.

Con todo, la humanidad ha transportado ya toda clase de objetos al espacio. Algunos de ellos son de veras extraños (y otros se han perdido para siempre). A continuación, una lista con los más sorprendentes:

Cosas extraviadas

En 2008, la NASA envió dos arañas tejedores a la Estación Espacial Internacional, pero una desapareció. También se han perdido dos pelotas de golf: las que en 1971 el astronauta alan Shepard golpeó en la superficie de la Luna. En 2006, los astronautas perdieron una espátula durante un simulacro de reparación del transbordador espacial. Y en 2001, un ancla de pie, una pieza que usan los astronautas para atarse al brazo robótico de la nave, quedó a la deriva durante un paseo espacial: la nave incluso tuvo que cambiar la órbita para no chocar contra ella.

El objeto perdido más cotidiano probablemente sea un cepillo de dientes. En 1965, durante los 14 días de vuelo del Gemini 7, Jim Lovell perdió su cepillo de dientes. Frank Borman, su compañero, tuvo que compartir el suyo.

A pesar de que solemos oír que la velocidad de conducción óptima para ahorrar carburante es de 88,5 km por hora, lo cierto es que un estudio de 2008 de la revista What Car? desmiente ese mito y sugiere una pauta universal: cuanto más despacio se vaya a una velocidad regular, menos combustible se consume.

El estudio se llevó a cabo con cinco coches de distintos tamaños, concluyéndose que todos ellos eran más eficientes a velocidades inferiores a los 64 km/h. Y que dos de los modelos alcanzaban la eficiencia óptima a velocidades inferiores a 32 km/h.

Estos datos son relevantes si nos interesa ahorrar un poco en combustible, ahora que el precio está por las nubes: de promedio, un coche consume un 40 % más de combustible a 112 km/h que a 80 km/h. Además, la velocidad también tiene una influencia destacable en los accidentes de tráfico, como ya explicamos en Xataka Ciencia: tendemos a pensar que yendo a 100 kilómetros por hora, un impacto será el doble de violento que a 50.

Pero si queremos ahorrar dinero, no solo la velocidad es determinante. También lo es el aire acondicionado, que aumenta el consumo de combustible hasta en 1,6 km por 4,54 litros. Si abres la ventana, se empeora la aerodinámica y también se consume más. La radio encendida, aunque poco, también consume más combustible.

Tal y como explica John Lloyd en El nuevo pequeño gran libro de la ignorancia:

Durante el reciente Mundial de Fútbol, muchos de los seguidores de Inglaterra condujeron con banderas de san Jorge desplegadas desde las ventanas. En 2006, la Facutlad de Ingeniería Civil, Aeroespacial y Mecánica llevó a cabo unos estudios que demostraron que dos banderas al viento colgadas de un automóvil de tamaño medio a una velocidad de cuartenta y ocho kilómetros por hora generan la suficiente resistencia al viento para aumentar el consumo de combustible en un litro por hora.

Incluso que los coches actuales sean más silenciosos que nunca también influye en el gasto de combustible: nos da la impresión de que el coche circula con suavidad y se cambia de marcha menos de lo que se debería: a 64 km/ en sexta marcha, se consume un 20 % menos de combustible que si se circula en cuarta marcha.

Lloyd también se refiere a la obesidad como causa de un aumento del consumo del combustible, un factor que influye particularmente a los estadounidenses, que consumen 3.550 litros de combustible anuales más que en 1960.

Entre 1960 y 2002, el peso del estadounidense promedio ha aumentado en once kilogramos. Un equipo de investigacion de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign combinó todos esos datos y concluyó que, con los precios de la gasolina a tres dólares el galón (3,78 litros), transportar esa grasa adicional por carretera cuesta al país uno 7,7 millones de dólares diarios, o dos mil ochocientos millones de dólares anuales.

Si bien el maíz puede parecer más energético a primera vista, el azúcar de caña es la opción más adecuada. Procesando una tonelada de maíz, los productores pueden obtener hasta 420 litros de etanol, y con una tonelada de azúcar de caña se obtienen 83.

Sin embargo, el azúcar de caña crece en agrupaciones más densas que el maíz, así qu un acre de azúcar de caña puede producir al menos 2.333 litros de etanol, comparado con los 1.514 litros de etanol por acre de maíz.

Además, tal y como señala el físico brasileño y secretario de medio ambiente del estado de Sao Paulo, José Goldemberg, transformar azúcar de caña en etanol también es más respetuoso con el medio ambiente:

Los destiladores de Brasil, el mayor productor mundial de etanol, obtienen 30,3 litros de etanol procedente del azúcar de caña por tan solo 3,8 litros de combustible fósil. Del maíz, la primera fuente de etanol de Estados Unidos (segundo productor mundial), se obtienen solo 7,5 litros de etanol por 3,8 litros de combustible fósil.

¿Entonces? ¿Por qué Estados Unidos prefiere el maíz? La respuesta tiene ribetes políticos y económicos: Brasil, por ejemplo, tiene el clima perfecto para el cultivo de la caña de azúcar, así como abundante mano de obra barata. Sin embargo, los subsidios gubernamentales de Estados Unidos incentivan a los granjeros a cultivar más maíz, y la demanda de etanol no es tan alta como en Brasil, así que los cultivadores estadounidenses ganan más dinero cultivando caña para azúcar que para combustible.

Un grupo de ingenieros eléctricos de la Universidad de San Diego (California), están construyendo un bosque de pequeños nanoárboles. Estos diminutos ‘nanowires’ son capaces de transformar el agua en combustible de hidrógeno, a partir de la energía solar, y sin necesidad de usar combustibles fósiles.

Estos ‘nanowires’ están formadosd por abundantes materiales naturales como el silicio y el óxido de zinc, por lo que ofrecen un medio económico para entregar combustible hidrógeno a gran escala. Esta investigación se ha publicado en la revista Nanoscale.

“Es una forma limpia de generar combustible limpio”, afirma Deli Wang, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computadores en la UC San Diego Jacobs School.

Tal y como comenta Wang, la estructura vertical de estos árboles y sus ramas, son clave en la captura de la máxima cantidad de energía solar. Ya que las superficies planas simplemente la reflejan. Es una estructura similar a los fotoreceptores situados en la retina del ojo humano. En las imágenes que se toman de la Tierra desde el espacio, la luz se refleja en las superficies planas como océanos o desiertos, mientras que los bosques aparecen correctamente.

El equipo de Wang ha imitado esta estructura en su “3D branched nanowire array” que utiliza un proceso llamado ‘photoelectrochemical water-splitting’ para producir hidrógeno en forma de gas. Water-splitting hace referencia al proceso de separación de agua en oxígeno e hidrógeno. Los procesos actuales que realizan esta función se basan en electricdad procedente de combustibles fósiles.

“El hidrógeno está considerado como combustible limpio ya que no emite carbón, en comparación con los combustibles fósiles. La tecnología actual permite obtener hidrógeno pero no de una forma limpia”, comenta Ke Sun, estudiante de doctorado que dirige el proyecto.

Vía | UC San Diego

De acuerdo con las últimas cifras obtenidas por un equipo internacional de investigadores, las emisiones mundiales de dióxido de carbono debidas a la quema de combustibles fósiles, han aumentado en un 49 por ciento desde 1990 (año de referencia por Protocolo de Kyoto).

Esta investigación ha sido llevada a cabo por el Tyndall Centre for Climate Change Research de la Universidad East Anglia (UEA) y ha sido publicada en la revista Nature Climate Change.

En promedio, las emisiones de combustibles fósiles han aumentado un 3.1 por ciento cada año entre 2000 y 2010, lo que supone tres veces la tasa de crecimiento durante la década de 1990. Se prevé que seguirá aumentando en un 3.1 por ciento durante 2011.

Las emisiones totales —que combinan la combustión de combustibles fósiles, la producción de cemento, deforestación y otras emisiones de uso de la tierra— alcanzó los 10 mil millones de toneladas de carbón en 2010. La mitad de estas emisiones se mantuvieron en la atmósfera, donde la concentración de dióxido de carbono alcanzó 389,6 partes por millón. Las restantes fueron a parar,en proporciones aproximadamene inguales, al mar y a reservas de tierra.

A pesar de estar todavía sufriendo las consecuencias de la crisis que estalló en 2008, cuando las emisiones disminuyeron temporalmente, el alto crecimiento del año pasado se debió a las economías emergentes y desarrollados. Los países ricos continuaron externalizando parte de sus emisiones a las economías emergentes a través del comercio internacional.

Los mayores contribuyentes a este crecimiento en 2010 han sido China, EE.UU. India, la Federación de Rusia y la Unión Europea.

El autor principal de la investigación, Dr. Glen Peters, del Centro de Investigación Internacional de Clima y Medio Ambiente de Noruega afirma:

Muchos vieron la crisis finaciera global como una oportunidad para apartar la economía mundial lejos de las persistentes y altas emisiones, pero el retorno al crecimiento de éstas en 2010 sugiere que la oportunidad no ha sido aprovechada.

Vía | University of East Anglia
Más información | ‘Rapid growth in CO2 emissions after the 2008-2009 global financial crisis’, Nature Climate Change, December 4 2011