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Energia y Sostenibilidad

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    El CO2 capturado de la atmósfera puede ser transformado en combustible

    Vie, 02/05/2016 - 09:59

     Investigadores han demostrado por primera vez que el CO2 capturado del aire puede ser convertido directamente en metanol (CH3OH) mediante el uso de un catalizador homogéneo altamente activo y selectivo. El beneficio del proceso es doble: por un lado se elimina el CO2 de la atmósfera y por otra el metanol puede ser usado como combustible alternativo a la gasolina.

    R. M. Navarro-  Grupo de Energía y Química Sostenibles- Instituto de Catálisis y Petroleoquímica-CSIC

    El incremento en la demanda de energía procedente de fuentes fósiles ha dado lugar a un aumento en la concentración de CO2 en la atmósfera con las consiguientes consecuencias climáticas que se están observando. La eliminación del CO2 de fuentes industriales o de la atmósfera  junto con los recortes en el uso de recursos energéticos fósiles son esenciales para estabilizar y en la medida de lo posible descender la concentración global de CO2 en la atmósfera. La captura y secuestro de CO2 ha sido propuesta como una posible solución a este problema pero también otra alternativa deseable sería la de la captura y reciclado del CO2, sintetizando a partir de él productos de valor energético o químico. Muchos compuestos con interés energético y químico pueden ser sintetizados a partir de la hidrogenación  del CO2 (con hidrógeno generado a partir de fuentes renovables) como por ejemplo metano, metanol o ácido acético. Dentro de esos productos, el metanol es uno de los más atractivos ya que  puede ser utilizado como combustible en motores de combustión y en pilas de combustible y también como compuesto base de la industria química para la síntesis de etileno y propileno que son la base de la síntesis de plásticos y otros polímeros.  En la actualidad la industria química produce más de 70  millones de toneladas  de metanol y su producción se hace a partir de la hidrogenación de CO2 y CO (producidos a partir de metano fundamentalmente) utilizando catalizadores heterogéneos basados en cobre que operan a elevada presión  (25-50 bar) y temperatura (>200ºC).

    Recientemente se han estudiado nuevos procesos de producción de metanol basados en la disolución de CO2 en un disolvente que contiene un catalizador que realiza la hidrogenación del CO2 hacia metanol en fase homogénea[i].  Este tipo de procesos utilizan catalizadores basados en rutenio y permiten realizar la síntesis en condiciones menos severas de presión y temperatura que las utilizadas en los procesos industriales de hidrogenación basados en catalizadores heterogéneos de Cu. El gran desafío en el desarrollo de catalizadores para la síntesis de metanol en disolución es encontrar un material estable a la temperatura a la que se lleva a cabo el proceso (150ºC), capaz de activar a la muy estable molécula de CO2 y capaz catalizar la reacción multietapa de hidrogenación de CO2 en metanol. En un reciente trabajo publicado en  Journal of the American Chemical Society[ii] el profesor G. K. Surya Prakash y el premio Nobel George A. Olah han presentado un nuevo catalizador homogéneo muy eficiente basado en Ru, capaz de producir metanol a partir de CO2 capturado de la atmósfera. La captura del CO2 se hace mediante burbujeo del aire en una solución de aminas que fijan el CO2 en forma de carbonatos, bicarbonatos y carbamatos que son transformados con el nuevo catalizador de Ru en metanol. La nueva formulación de catalizador es capaz de transformar el 79% del CO2 atmosférico en metanol a 125-165ºC y una presión de 50 bar. Se obtiene una mezcla de metanol y agua que es separada mediante destilación y el catalizador y el disolvente de aminas pueden ser reusados para subsiguientes ciclos de reacción. Desde un punto de vista más amplio, los autores del trabajo esperan que estos desarrollos puedan contribuir a la futura economía basada en metanol que permita un ciclo antropogénico del carbón basado en el par CO2/metanol en el cual el CO2 es continuamente reciclado mediante su transformación en metanol y subsiguientemente usado como combustible o compuesto químico y transformado en CO2.

    En próximas etapas, los investigadores planean rebajar la temperatura de operación de los catalizadores desarrollados y mejorar los niveles de eficiencia alcanzados en la producción de metanol.


    [i] Wesselbaum S., Vom Stein T., Klankermayer J., Leitner W. Angew. Chem. Int. Ed. 2012 51 7499

    [ii] Kothandaraman, J. , Goeppert A., Czaun M, Olah G.A., Surya Prakash G.K, Journal of the Americal Chemical Society 2016, 138,778

    Diseñan prototipos de paneles solares que alimentan smartphones y pequeños motores

    Vie, 02/05/2016 - 05:39

    Fuente: Agencia Informativa Conacyt / Ana Luisa Guerrero

    Cargar la batería de un smartphone o encender un ventilador personal sin necesidad de una conexión eléctrica a través de paneles portátiles de celdas solares orgánicas desarrolladas por científicos mexicanos, es ahora posible.

    Tras nueve años de investigaciones y ardua labor en equipo entre diversas instituciones del país, el Grupo de Propiedades Ópticas de la Materia (GPOM) del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) ha desarrollado el primer prototipo portátil en el país capaz de absorber la luz del sol, transformarla en electricidad y almacenarla para ser utilizada en aparatos de uso cotidiano, como el teléfono celular o motores eléctricos de mediana potencia.

    Esta aportación mexicana de energía renovable es emergente a nivel mundial, por lo que tiene la oportunidad de ser punta de lanza para la creación de nuevos dispositivos basados en materiales orgánicos que permitan el uso de la energía solar fotovoltaica.

    El panel de área grande, llamado así porque es de varios centímetros (unos 50 cm2), entrega cinco V de voltaje DC y alrededor de 20 mA/cm2 de corriente DC, también está diseñado para almacenar energía eléctrica de un tomacorriente normal cuando esté descargado y la luz solar no sea suficiente, por ejemplo en días nublados o de noche.

    Este avance es resultado de la colaboración académico-científica de un grupo que se ha desarrollado en la materia y que ha sido financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), del Fondo Sectorial entre el Conacyt y la Secretaría de Energía en el rubro de Sustentabilidad Energética, del Centro Mexicano de Innovación en Energía Solar (Cemie-Sol) y del propio CIO.

    Particularmente, este prototipo fue diseñado y elaborado por tres estudiantes que lo realizaron como proyecto de titulación bajo la asesoría de Enrique Pérez Gutiérrez, investigador asociado del GPOM. Se trata de Blanca Gómez, ingeniera en energías renovables por el Instituto Tecnológico Superior de Cintalapa, Chiapas; Francisco Amores, ingeniero en electrónica por el Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez, Chiapas; y Leonardo Saavedra, ingeniero en biotecnología por el Instituto Politécnico Nacional (IPN) campus Guanajuato.

    El doctor Enrique Pérez Gutiérrez explica a la Agencia Informativa Conacyt que en el GPOM del CIO han desarrollado celdas solares con eficiencia de conversión energética de siete por ciento. En este caso se utilizaron seis paneles solares interconectados que fueron depositados en sustratos de vidrio conteniendo un electrodo transparente y otro opaco de una aleación de tres metales; el material orgánico fotoactivo es una mezcla de dos compuestos orgánicos que captan la luz solar y generan electricidad.

    Los jóvenes estudiantes, ahora ingenieros profesionales, diseñaron un circuito electrónico adaptado especialmente para la potencia eléctrica entregada por el panel. La energía eléctrica se almacena en cuatro baterías recargables comerciales que están integradas al prototipo.

    Con estas características técnicas, el panel solar orgánico puede cargar en su totalidad la batería de un smartphone; esto ha sido probado en diferentes modelos y marcas, desde los más sencillos hasta aquellos que requieren más potencia.

    En diciembre de 2015 se logró con éxito esta innovación, por lo que el grupo de investigación trabaja en un proceso de caracterización opto-eléctrico más completo y en la mejora del prototipo con miras a fabricar paneles flexibles y semitransparentes.

    Energías renovables, prioridad nacional

    En los últimos años, México ha emprendido esfuerzos para incrementar la generación de energías renovables y no contaminantes. La Ley para el Aprovechamiento de las Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética (LAERFTE) establece que para el 2024 la participación de las fuentes no fósiles en la generación de electricidad debe ser de 35 por ciento.

    De ahí que se haya implementado el Programa Especial para el Aprovechamiento de las Energías Renovables 2014-2018, a fin de promover tecnologías que permitan aprovechar las fuentes renovables de energía que garanticen la seguridad energética y la sustentabilidad ambiental.

    En busca de ese propósito fue que se conformaron los Centros Mexicanos de Innovación en Energía con recursos provenientes del Fondo de Sustentabilidad Energética, para fortalecer, consolidar y vincular las capacidades científicas y tecnológicas en el país, que además coadyuvaran a la formación de recursos humanos especializados.

    De ellos se desprende el Cemie-Sol, un consorcio virtual coordinado por el Instituto de Energías Renovables de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) que agrupa a 57 instituciones de investigación y/o educación superior y a diez empresas para generar sinergias en torno al aprovechamiento de la energía solar.

    Con arranque formal en marzo de 2014, el Cemie-Sol abanderó y apoyó 22 proyectos iniciales, actualmente suman 50; uno de ellos enfocado en el desarrollo de celdas solares orgánicas con participación del GPOM del CIO, que hasta el momento ha generado paneles con una eficiencia energética competitiva a los desarrollos que realizan otros grupos de investigación a nivel mundial.

    Para México, el desarrollo de celdas solares orgánicas e híbridas es fundamental no solo para disminuir el consumo de hidrocarburos y la generación de dióxido de carbono, sino para utilizar el gran potencial energético solar que hasta ahora se desaprovecha.

    El doctor Elder de la Rosa, director del CIO, plantea en una aportación que la irradiación solar promedio en el territorio nacional es de cinco kWh/m2/día, y con dispositivos fotovoltaicos de 10 por ciento de eficiencia de conversión bastaría utilizar el 0.1 por ciento de la superficie de México para obtener 355 TWh/año, que es mayor al consumo total de energía actual del país, que se ha estimado en 271 TWh/año.

    “Si suponemos un incremento en el consumo de energía del tres por ciento anual, tendríamos más de 300 años para explotar al máximo la energía solar disponible. Dicho de otro modo, el sol es sin duda la mayor fuente de energía de que disponemos”, enfatiza.

    Celdas solares orgánicas

    El doctor José Luis Maldonado Rivera, investigador titular del GPOM, refiere que el trabajo teórico y práctico se está realizando en el CIO con técnicas que se han estado implementado en el GPOM, a través de las cuales se ha posibilitado obtener celdas de varios centímetros cuadrados que, a su vez, fueron interconectadas en serie para incrementar el voltaje, y también conectadas en paralelo para aumentar la corriente.

    Resalta que las celdas orgánicas tienen una eficiencia de conversión energética menor a las fabricadas con materiales inorgánicos, como el silicio, y difícilmente podría igualarse, pero se trabaja para hacerlas más eficientes aprovechando sus características, tales como fácil procesamiento, ligereza, bajo costo de elaboración, flexibilidad y potencial transparencia.

    Miembro nivel II del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), detalla que los paneles solares funcionan bajo el efecto fotovoltaico que consiste en absorber la luz solar y generar electricidad.

    Se componen de un material activo depositado entre dos electrodos llamados ánodo y cátodo, colocados en un sustrato como vidrio, plástico o acetato. Cuando reciben la luz solar comienza el proceso de absorción de fotones que generan pares de cargas eléctricas de tipo electrón-hueco, que se conocen como excitones, y que por su naturaleza se pueden disociar. En esta fase, los electrones se dirigen al cátodo y los huecos al ánodo, produciéndose una diferencia de potencial y una corriente eléctrica.

    Prototipo del CIO

    La innovación desarrollada en el CIO es una muestra clara del potencial de México en tecnologías basadas en materiales orgánicos, considera Maldonado Rivera, quien asegura que se trata del primer panel y prototipo desarrollado en nuestro país producto de la colaboración académica y científica.

    El doctor Pérez Gutiérrez señala que hay grupos de investigación en otros países que han obtenido resultados con aplicaciones similares, pero para México lograr este prototipo implica estar a la par no solo de investigación científica sino de desarrollos tecnológicos.

    “Al día de hoy, a nivel mundial hay pocas empresas o centros de investigación con prototipos como este, entonces lo que ha logrado el grupo y el CIO es colocarnos a la par no solo para entender los procesos físicos que puedan ocurrir con este tipo de materiales, sino a nivel tecnológico para desarrollar este tipo de tecnologías”, abunda.

    Producto de estos trabajos, el centro público de investigación ya ha iniciado trámites de patentes, uno relacionado con los materiales que utilizan, y en el cual ya pasaron el primer filtro, y están a la respuesta del segundo correspondiente a la evaluación.

    Además ha establecido contacto con algunas empresas, particularmente una dedicada a las celdas solares basadas en silicio ubicada en Irapuato, Guanajuato, que está interesada en expandir sus desarrollos a celdas orgánicas.

    Enlace a la noticia: http://invdes.com.mx/medio-ambiente-mobil/10305-disenan-prototipos-de-paneles-solares-que-alimentan-smartphones-y-pequenos-motores

     

    Madrid + Natural: Adaptación al cambio climático basado en la naturaleza

    Mar, 02/02/2016 - 05:00

    [Autora: Raquel Portela, ICP-CSIC]

    En Ayuntamiento de Madrid ha puesto en marcha un plan de regeneración urbana basado en la naturaleza. El proyecto Madrid+Natural identifica múltiples soluciones de “renaturalización” susceptibles de ser aplicadas mediante pequeñas actuaciones con un elevado potencial de replicación, visionando una red urbana donde las intervenciones propuestas contribuyan en su conjunto a la resiliencia de la ciudad frente al cambio climático, generando un entorno más amable para las personas y más resistente frente a los impactos externos. El presupuesto, millonario, contempla intervenciones en múltiples ubicaciones, entre las que destaca la ribera del Manzanares. Las propuestas de actuación se basan en las siguientes ideas:

    Gestión sostenible de las aguas pluviales

    Adaptación de los sistemas de drenaje de espacios urbanos a los fenómenos meteorológicos extremos, de frecuencia creciente, mediante soluciones discretas que emulen la infiltración natural de las aguas pluviales, atenuando su volumen y facilitando la absorción de agua de escorrentía que proviene de superficies duras. Los pavimentos permeables y la vegetación son herramientas de transformación del ámbito urbano, una tecnología simple que puede ser fácilmente implementada en zonas actualmente pavimentadas y que, generalizada a la escala urbana, ayuda a hacer frente a condiciones climáticas extremas, a la vez que mejora significativamente el paisaje urbano. La infiltración al terreno favorece que la humedad del suelo sea acorde al ciclo natural del agua, y por tanto el desarrollo de la vegetación urbana, y atenúa el impacto de precipitaciones intensas en la red de drenaje, racionalizando su dimensionamiento y evitando reestructuraciones de mayor coste.

    De forma complementaria, la recuperación de los trazados originales de los ríos y la reducción de su canalización puede facilitar la recuperación de riberas, y por tanto de su biodiversidad, y el rediseño de cauces y llanuras fluviales mediante la creación de zonas verdes con superficies permeables permite la formación de áreas inundables. Las áreas temporalmente inundables amortiguan el caudal de agua que llega a la red de drenaje en periodos de precipitaciones intensas, evitando así el colapso de estos sistemas de saneamiento y tratamiento de aguas. La presencia de vegetación ribereña también ayuda a mitigar el impacto de las precipitaciones fuertes.

    Renaturalización

    Fomento de políticas orientadas a promover, proteger y restaurar los bosques urbanos, que son de gran valor social y ambiental por múltiples funciones. Por un lado son espacios que permiten interactuar socialmente, practicar actividades deportivas y saludables, y acercarse a la naturaleza, escapando un poco del ambiente urbano. Además, proporcionan sombreado y son beneficiosos para la gestión del agua de lluvia y la calidad del aire. Pueden incluso concebirse como estrategias de recuperación de terrenos degradados o vertederos agotados, en línea con otras de las propuestas que consisten en el reaprovechamiento de espacios y solares  vacíos, degradados o en desuso -originados como consecuencia de cambios demográficos o motivos económicos, por ejemplo- en base a principios de bajo coste y baja demanda de mantenimiento. Estas estrategias incluyen, por un lado, el fomento del apoyo de la comunidad local para la revegetación de solares, el ajardinamiento de infraestructuras y el aumento de la vegetación en las calles mediante procesos participativos, que ayuden a superar los desafíos de su gestión y al mismo tiempo reactiven la interacción social y refuercen el sentido de pertenencia en los barrios, aumentando el bienestar. Por otro lado, es importante la elaboración de directrices sobre espacios verdes para las nuevas urbanizaciones y la incentivación de la mejora voluntaria de las estructuras existentes, involucrando a las empresas e instituciones locales en estrategias resilientes de desarrollo que fortalezcan su responsabilidad social, promoviendo el bienestar de las personas y la adaptación al cambio climático.

    Las directrices de selección de especies vegetales y técnicas de plantación en estos y otros espacios públicos y privados tendrá en cuenta el impacto de las alergias provocadas por algunas especies vegetales sobre la población y se adaptarán a las condiciones ambientales venideras: períodos de sequía más largos, clima más cálido o lluvias poco frecuentes pero más intensas, marcan las predicciones del escenario de cambio climático. El diseño de espacios verdes en base a especies locales aumenta la diversidad de flora y fauna silvestres y contribuye a preservar hábitats naturales.

    Huertos urbanos

    Impulsar la agricultura urbana en todo tipo de superficies, optimizando así el uso de espacios públicos y edificios. Ésta práctica, además de acercar la urbe al campo, puede ayudar a crear un sentido de comunidad y pertenencia, incentivar el consumo de alimentos locales, y tener beneficios educativos y terapéuticos si se incluye en escuelas y residencias de mayores.

    Actuación sobre el microclima

    Diseño de edificios y barrios teniendo en cuenta el potencial de actuación sobre el microclima, especialmente fomentando la humedad y el sombreado estacional. Por un lado, si en el diseño de los espacios urbanos se aumenta el número de fuentes, rociadores u otros elementos de agua se aprovecha su capacidad para reducir las temperaturas y mitigar el efecto “isla de calor”. Imprescindible es el estudio previo de cuál es el uso correcto del agua teniendo en cuenta el consumo de energía, las pérdidas de agua y el mantenimiento para conseguir un efecto positivo en el microclima local con un coste razonable. Por otro lado, las estructuras de sombreado temporales, tanto cubiertas textiles como especies de hoja perenne, contribuyen a mitigar el calor en el verano, principalmente durante las horas más calurosas del día, y maximizan la ganancia de calor solar en invierno, haciendo los espacios públicos más confortables. También aplicar en las cubiertas de edificios pintura blanca reflectante o materiales como la grava reduce significativamente el calentamiento de éstos por radiación solar en los meses de calor, y por tanto el consumo energético y el “efecto isla”. Sin embargo, dado que las cubiertas de los edificios constituyen una gran cantidad de espacio infrautilizado, es muy conveniente también la creación de cubiertas ajardinadas, que facilitan la gestión de las aguas pluviales, mejoran el aislamiento e incrementan la calidad del aire, además de crear hábitats para la biodiversidad. Adicionalmente se pueden emplear las fachadas para hacer jardines verticales, como elementos verdes alternativos que mitiguen la escasez de espacio en superficie, ayudando a mejorar la calidad del aire al tiempo que aislan acústica y térmicamente los edificios. Sin embargo su mantenimiento es costoso, las soluciones económicas requieren una cuidadosa selección de las especies vegetales que las componen.

    Referencias:  

    Materiales carbonosos dopados con N como catalizadores para pilas de combustible

    Mié, 01/27/2016 - 13:26

    [Autor: Manuel Montiel-Universidad Autónoma de Madrid]

    Las pilas de combustible de baja temperatura alimentadas con hidrógeno o alcoholes de baja masa molecular son dispositivos capaces de producir electricidad de manera efectiva mediante la oxidación del hidrógeno/alcohol en el ánodo y la reducción de oxígeno en el cátodo. Tradicionalmente, como cátodo, se han empleado catalizadores de Pt o aleaciones como PtCo, debido a su alta actividad en la reacción de reducción de oxígeno (ORR). Sin embargo, son conocidos algunos inconvenientes que presentan estos materiales además de su alto precio, como la baja tolerancia a los alcoholes o la degradación de los catalizadores en las condiciones de operación.

     

    Reprinted with permission from Jintao Zhang, Liming Dai. ACS Catalysis. 2015;5:7244−53. Copyright 2015, American Chemical Society

    Durante los últimos años se han encontrado algunas alternativas al uso de catalizadores derivados de Pt, entre las que se puede destacar los materiales carbonosos dopados con heteroátomos tales como B, S, N o P [1-4]. Estos materiales presentan buena actividad frente a la ORR, especialmente en medio alcalino, además de tolerancia a los alcoholes y gran estabilidad electroquímica. De éstos, los materiales dopados con nitrógeno (NC) son unos buenos candidatos para su uso como cátodos en pilas de combustible de baja temperatura. La presencia de átomos de N en la red de carbono puede crear principalmente 4 tipos de grupos funcionales (piridínicos, de tipo pirrol, de tipo grafítico y especies de N oxidadas) de los que los de tipo grafítico y los piridínicos son considerados los sitios activos para la ORR en medio básico.

    La síntesis de este tipo de materiales se ha llevado a cabo, tradicionalmente, por dos vías:

    • mediante síntesis directa a partir de polímeros que contienen átomos de C y N, como polipirrol, polianilina, poliacrilonitrilo…
    • mediante un tratamiento de dopado sobre el material carbonoso, empleando atmósferas ricas en nitrógeno ( , plasma de N-ion…)

    Una alternativa al empleo de estos precursores la podemos encontrar en materiales ricos en C que provienen de recursos naturales renovables. En la biomasa, además de C, H y O, podemos encontrar no-metales como N, S y P y metales como Fe, Cu o Co. Esta biomasa se puede transformar, entre otras cosas, en materiales carbonosos dopados con distintos heteroátomos. Todos estos elementos, que se encuentran en distintas proporciones dependiendo del origen de la materia orgánica, pueden facilitar la formación de sitios activos para la ORR y así mejorar la eficacia de los catalizadores. Biomoléculas como aminoácidos, péptidos, glicopéptidos, proteínas, aminato/amidato sacáridos o polisacáridos (glucosamina (GA), N-acetilglucosamina…) pueden servir como precursores ricos en C y N. La relación N/C en biomasa aumenta según el orden vegetal < algas < animal, con contenidos de N que pueden ir desde menos del 1% de la hierba hasta más del 6% para las semillas de soja, del 12% para las microalgas y zooplacton o cerca del 15% para el pelo o la seda de gusanos. Esto significa que los precursores de origen animal son más adecuados para la preparación de NCs sin emplear fuente de nitrógeno adicionales. Como ejemplos de esto, un artículo de Song y colaboradores [5] describe la preparación de NC a partir de huesos de pollo, uno de los mayores subproductos de las aves de corral; o White y colaboradores, que emplean los caparazones de gambas, compuestos de quitina y carbonato de calcio, como fuente de N y C (de la quitina) y, simultáneamente, el CaCO3 sirve como una plantilla natural para aumentar la porosidad y que es fácilmente eliminable [6].

    Por otro lado, la conversión de la biomasa en estos materiales carbonosos dopados se puede llevar a cabo mediante diferentes métodos:

    • Pirólisis y carbonización hidrotérmica: descomposición de la materia orgánica a elevadas temperaturas en atmósferas inertes, en ausencia o presencia de agua. Estos métodos producen materiales con porosidad y áreas superficiales no muy elevadas, por lo que se emplean métodos complementarios de activación de los materiales (activación física o química o empleo de plantillas).
    • Carbonización ionotérmica: carbonización de disoluciones de materia orgánica en líquidos iónicos.
    • Carbonización por microondas: empleo de microondas para la carbonización de la biomasa, que permite un ahorro de tiempo y un calentamiento más uniforme de la muestra. También se puede realizar una activación química o física de los materiales de manera complementaria.

    En el artículo publicado recientemente por Antolini [1] se discuten con más detalle los métodos de preparación y las fuentes empleadas para la fabricación de NCs, además de las propiedades fisicoquímicas y electroquímicas de los materiales obtenidos.


    Bibliografía

    [1] Antolini E. Nitrogen-doped carbons by sustainable N- and C-containing natural resources as nonprecious catalysts and catalyst supports for low temperature fuel cells. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016;58:34-51.

    [2] Zhang J, Dai L. Heteroatom-Doped Graphitic Carbon Catalysts For Efficient Electrocatalysis Of Oxygen Reduction Reaction. ACS Catalysis. 2015;5:7244−53.

    [3] Del Cueto M, Ocón P, Poyato JML. Comparative study of oxygen reduction reaction mechanism on nitrogen-, phosphorus-, and boron-doped graphene surfaces for fuel cell applications. Journal of Physical Chemistry C. 2014;119:2004-9.

    [4] Domínguez C, Pérez-Alonso FJ, Al-Thabaiti SA, Basahel SN, Obaid AY, Alyoubi AO, et al. Effect of N and S co-doping of multiwalled carbon nanotubes for the oxygen reduction. Electrochimica Acta. 2015;157:158-65.

    [5] Song H, Li H, Wang H, Key J, Ji S, Mao X, et al. Chicken bone-derived N-doped porous carbon materials as an oxygen reduction electrocatalyst. Electrochimica Acta. 2014;147:520-6.

    [6] White RJ, Antonietti M, Titirici M-M. Naturally inspired nitrogen doped porous carbon. Journal of Materials Chemistry. 2009;19:8645-.

    Resultados prometedores del catalizador de fe-pd para reacciones de hidrodesoxigenación

    Mar, 01/19/2016 - 09:24

    [Autor: Antonio Berenguer-Instituto IMDEA Energía]

    Los catalizadores que contiene hierro se presentan como una alternativa económica para eliminar el oxígeno presente en sustancias de origen vegetal y transformarlas en otras con interés como biocombustibles. Sin embargo, estos catalizadores exhiben una baja actividad catalítica y pueden desactivarse fácilmente debido a la corrosión o a la oxidación promovida por el agua generada durante el proceso de producción de biocombustibles. Los catalizadores constituidos por materiales preciosos como paladio o platino no se oxidan fácilmente, pero muestran una baja eficiencia en la eliminación de oxígeno en materiales de origen vegetal (debido al alto consumo de hidrógeno), además del hecho que estos metales tiene un precio muy elevado. Científicos procedentes del “Northwest National Laboratory (PNNL)” y de la “Washington State University (WSU)” han descubierto que añadiendo una pequeña cantidad de paladio a los catalizadores de hierro, se puede obtener un material capaz de eliminar rápidamente los átomos de oxígeno; liberando fácilmente los productos deseados, y con una alta resistencia a la oxidación.

     

    Investigadores han demostrado como la adición de paladio (Pd) impide la desactivación (adición de oxígenos, esferas rojas) de catalizadores formados por hierro en la reacción que elimina oxigeno presente en la materia prima para producir biocombustibles.

    Imagen: American Chemical Society.

    “El efecto sinérgico existente entre el paladio y el hierro es increíble”, según las declaraciones del Dr. Yong Wang, que ha dirigido las investigaciones presentadas en los dos artículos destacados en la portada de la revista ACS Catalyst. “Cuando ambos metales se combinan, el catalizador es de lejos mucho mejor que cada metal por sí sólo, teniendo en cuenta términos de actividad, estabilidad y selectividad.” Dr. Wang trabaja tanto en el PNNL, donde es director asociado en el Instituto de Catálisis Integrada  y en la WSU, donde es profesor  distinguido.

    Para crear biocombustibles, sustitutos de la gasolina, del diésel y de los combustibles para aviones, los científicos necesitan desarrollar catalizadores rápidos y eficientes en el proceso de eliminación de los átomos de oxigeno presentes en la lignina, que se encuentra en abundancia, en las plantas. Altos contenidos de oxígeno dan lugar a la generación de un combustible pobre en energía y este combustible produciría daños importantes en todos los motores en los cuales se utilizan combustibles fósiles. Este estudio muestra como un sistema catalítico formado por dos metales podría mejorar el catalizador y minimizar la cantidad de hidrogeno necesaria para la eliminación oxígeno, lo que se  traduciría también en una reducción de los costes asociados.

    “En los biocombustibles, necesitamos eliminar la mayor cantidad de oxígeno para aumentar la densidad energética”. “Por supuesto, en el proceso, queremos minimizar el coste asociado a la eliminación de oxígeno. En el presente caso, minimizamos el consumo de hidrógeno e incrementamos la acidez total, obteniendo altas selectividades con respecto a los productos deseados” según comenta Dr. Wang.

    El equipo realizó estudios experimentales y teóricos para determinar cómo los átomos presentes en la superficie del catalizador interaccionan con el m-cresol,  que ha sido utilizado como compuesto modelo presente en los derivados de la biomasa lignocelulósica. El equipo ha utilizado instrumentos avanzados de caracterización de materiales, incluyendo microscopía electrónica de transmisión de alta resolución,  y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X. El equipo también ha utilizado métodos  de cálculo ab initio para interpretar los resultados experimentales.

    Estos estudios indican que añadiendo cantidades sumamente pequeñas de paladio sobre el catalizador de hierro se promueve el recubrimiento de la superficie de hierro por hidrógeno, haciendo la reacción de hidrodesoxigenación altamente favorable. El paladio también previene que el hierro se oxide por el agua generada y mejora aún más la liberación de las moléculas aromáticas deseadas. El resultado: menos hidrógeno es consumido para eliminar el oxígeno de las moléculas derivadas de la biomasa.

    ¿Qué será lo próximo? El equipo está diseñando catalizadores para trabajar bajo condiciones más húmedas. “Nuestro trabajo involucra compuestos modelo, queremos estudiar las condiciones más realistas, en las cuales hay aún más agua y se quiere eliminar la mayor cantidad de oxígeno posible”, dijo el Dr. Wang.

    Publicaciones asociadas:

    Synergistic Catalysis between Pd and Fe in Gas Phase Hydrodeoxygenation of m-Cresol. Y. Hong, H. Zhang, J. Sun, K. M. Ayman, A. J. R. Hensley, M. Gu, M. H. Engelhard, J. S. McEwen, and Y. Wang, ACS Catal., 2014, 4 (10), 3335-3345.

    Enhanced Fe2O3 Reducibility via Surface Modification with Pd: Characterizing the Synergy within Pd/Fe Catalysts for Hydrodeoxygenation Reactions. A. J. R. Hensley, Y. Hong, R. Zhang, H. Zhang, J. Sun., Y. Wang, and J. S. McEwen, ACS Catal., 2014, 4 (10), 3381–3392.

    Fuente: Pacific Northwest National Laboratory.

    Gasificación solar

    Lun, 01/18/2016 - 04:28

    [Autor: Alfonso Vidal-CIEMAT]

    El término economía del hidrógeno responde a una visión de futuro donde el hidrógeno, generado de forma limpia y económica, serviría para alimentar el grueso de las necesidades energéticas de la sociedad.

    En la actualidad la fuente principal de producción de H2 son los combustibles fósiles, fundamentalmente gas natural y carbón, mediante procesos de reformado y gasificación. La amplia gama de opciones en lo que se refiere a fuentes o/y aplicaciones que se reflejan en la figura 1, sin ser exhaustiva, ilustra la flexibilidad de los sistemas energéticos de hidrógeno y pilas de combustible. Por ejemplo, la energía térmica solar concentrada puede constituir una opción segura y potencialmente económica para la producción de hidrógeno a gran escala, especialmente en la Europa meridional.

     

    Fig. 1.  Hidrógeno: fuentes de energía primaria, vías de conversión y aplicación [1].

    A la hora de plantear una estrategia de desarrollo de las tecnologías de producción de hidrógeno, resulta esencial conocer el contexto y el esquema temporal en que se prevé su implantación. La solarización a corto plazo de los procesos de producción de H2 deberia centrarse en procesos a partir de combustibles fósiles que son hoy en dia los más utilizados, con tecnologías totalmente probadas y desarrolladas: reformado de metano, gasificación de carbón, etc. la disociación del agua sería la forma mas idonea de producir hidrógeno en el futuro, una vez se haya desarrollado la tecnología adecuada (electrolisis, ciclos termoquímicos, foto descomposición) incrementando sus eficiencias.  

    La gasificación de materiales carbonosos es una ruta de gran interés en la transición a la economía del hidrógeno. En este proceso un sustrato carbonoso (carbón, biomasa, restos agrícolas, etc) es transformado en un gas combustible mediante una serie de reacciones que ocurren a una temperatura determinada en presencia de un agente gasificante (aire, oxígeno y/o vapor de agua ). La gasificación es un proceso complejo, pero la conversión química global puede ser representada por la reacción neta simplificada:

    Ademas, la gasificación es una tecnología comercialmente disponible, utilizada ampliamente alrededor del mundo y preparada para tener un crecimiento significativo en el mundo. La capacidad de gasificación mundial es 45.000 MWth equivalentes, con un crecimiento potencial en potencia instalada del 70% para el año 2019 fundamentalmente en Asia (80%).

    El proceso de gasificación solar presenta algunas ventajas importantes para su solarización, dado que se trata de un proceso fuertemente endotérmico, lo que permite aproivechar al máximo el aporte de calor procedente de la radiación solar. Ademas, permite un ahorro de combustible solido, se reducen considerablemente las emisiones de CO2 y se evita la etapa de separación de los subproductos de combustión. La solarización de este tipo de procesos pasa por resolver los problemas técnicos inherentes al uso de la radiación solar, es decir, variaciones típicas del flujo de energía solar, especialmente en lo que respecta al desarrollo de receptores/reactores para este objetivo.

    El CIEMAT tiene una larga tradición en la producción de H2 vía combustibles fósiles con proyectos realizados a escala real en la Plataforma Solar de Almería, cabe citar la participación en proyectos como el ASTERIX (170 kW) en la década de los 90 [2], para el reformado de metano, el proyecto SYNPET (500 kW) [3],  colaboración de los siguientes Centros: CIEMAT, ETH-Zurich y PDVSA, cuyo objetivo era desarrollar la tecnología de plantas de gasificación solar de coque utilizando sistemas de concentración solar tipo torre. O más recientemente el proyecto SOLSYN (200 kW) realizado en colaboración con el PSI (Paul Scherrer Institute) que tenía como objetivo la gasificación de residuos de diferentes orígenes: residuos agrarios, residuos solidos urbanos o neumáticos.

    La apuesta por tecnologias como la gasificación solar puede ser una buena oportunidad para lograr una “transición a una economía limpia” en consonancia con los acuerdos adoptados durante la cumbre del Clima (COP21), que consagra un límite al calentamiento global, pero admite el uso de combustibles fósiles, al tiempo que establece una contabilidad obligatoria de emisiones con la adopción de herramientas de transparencia, como los inventarios, para intentar que el control sea lo más efectivo.

    [1] La energía del hidrógeno y las pilas de combustible. Una visión para nuestro futuro. Informe Final del Grupo de Alto Nivel. EU 20719 ES. Comisión Europea. Direccion General de Investigación. http://www.cordis.lu/sustdev/energy.

    [2] Solar steam reforming of methane. Manfred Böhmer, Ulrich Langnickel and, Manuel  Sanchez . Solar Energy Materials 24 (1991) 441-448.

    [3] Upscaling of a 500 kW Solar Gasification Plant. Vidal, T. Denk, L. Steinfeld, L. Zacarías 177. Schriften des Forschungszentrums Jülich Energy & Environment Volume 78-3. ISBN 978-3-89336-654-5. Proceedings 18th World Hydrogen Energy Conference 2010 – WHEC 2010 : Parallel Sessions Book 3.

    Generan biodiesel a partir del aceite de fritura de la cafetería de la URJC

    Mié, 01/13/2016 - 09:31

    Un grupo de investigación de la Universidad Rey Juan Carlos genera biodiesel, en una planta piloto situada en la Centro de Apoyo Tecnológico de la Universidad, a partir del aceite de fritura procedente de la cafetería universitaria. 

     [Autor: R. Sánchez Vázquez – URJC]

    Juan Antonio Melero, catedrático de Ingeniería Química, es responsable de una de las líneas de investigación del Grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la Universidad Rey Juan Carlos, centrada en la búsqueda de alternativas energéticas renovables y sostenibles para el transporte.

     En una entrevista llevada a cabo por Cadena Ser, Melero explica algunas de las líneas de investigación en las que trabajan. Estas líneas se centran en la obtención de biocarburantes de segunda generación a partir de materias primas residuales, por un lado residuos oleaginosos y, por otro, residuos lignocelulósicos. El grupo de investigación liderado por Melero utiliza aceite de fritura de la cafetería universitaria para producir biodiesel. El aceite residual es transformado, sin ningún tipo tratamiento previo, en un reactor en continuo a escala planta piloto situado en el Centro de Apoyo Tecnológico de la universidad. El biodiesel obtenido tras el proceso presenta muy buenas propiedades físico-químicas y cumple con los parámetros establecidos por la normativa UNE-EN 14214, por lo que podría ser utilizado en los motores diesel convencionales.

    En el siguiente enlace podrás encontrar la entrevista con Juan Antonio Melero en Cadena Ser. En ella podemos escuchar las interesantes explicaciones de Melero sobre las líneas de investigación en las que trabajan y los principales inconvenientes que se deben afrontar para que estos combustibles se conviertan en una alternativa real.

    http://cadenaser.com/emisora/2015/12/31/ser_madrid_sur/1451568062_192932.html

    CO2 supercrítico: El fluido del futuro para la generación de electricidad en las plantas termosolares actuales

    Lun, 01/11/2016 - 05:10

     [Autor: Miguel A. Reyes-Instituto IMDEA Energía]

    El actual uso de la Energía Solar de Concentración (CSP) está representando un hito en los sistemas de producción de electricidad para el nuevo milenio. Su potencial como una fuente de energía limpia y renovable, unido a la posibilidad del almacenamiento de grandes cantidades de energía ha sido ya probado comercialmente. A día de hoy, el coste de producción de la electricidad mediante esta tecnología  todavía no es competitivo comparado con la producción mediante combustibles fósiles. Por esta razón, muchos estudios están siendo llevados a cabo en el campo de la energía termosolar para alcanzar el abaratamiento en los costos de producción de la electricidad. Estos estudios están centrados en la mejora del rendimiento de los diversos componentes de la planta termosolar (campo de heliostatos, receptor central, sistemas de almacenamiento térmico, intercambiadores de calor, bloque de potencia y sistemas de control).

    En el marco del proyecto regional ALCCONES, la investigación está centrada en el desarrollo de nuevos receptores, el diseño de sistemas de almacenamiento térmico avanzados y una mejor comprensión en la integración del bloque de potencia en plantas solares. Por lo que respecta al bloque de potencia, se están investigando nuevos fluidos de trabajo que permitan obtener mayores rendimientos en la conversión termoeléctrica. En este contexto, se ha encontrado que el dióxido de carbono (CO2) cuando se mantiene en unas condiciones de temperatura y presión por encima de su punto crítico (73bar y 32ºC) se comporta de una forma peculiar. Este nuevo estado, es conocido como fluido supercrítico (sCO2) y puede utilizarse para mover un ciclo Brayton modificado tal como han propuesto diversos estudios [1,2].

    Esta nueva sustancia ha mostrado el potencial de conseguir rendimientos en la conversión termoeléctrica muy altos para niveles de temperatura intermedios (cerca del 50%, lejos del rango habitual del 40%-45% observado con los ciclos de potencia convencionales). Tales niveles de rendimiento son explicados por las grandes variaciones en densidad y calor específico del sCO2 lo que conlleva que mucha más energía pueda ser extraída en la turbina en comparación con la consumida por el proceso de compresión. Además, las altas densidades del sCO2 conllevan a un diseño de la turbomaquinaria muy compacto en comparación con las utilizadas actualmente en ciclos de vapor, aire o helio como fluidos de trabajo, tal como se muestra en la figura siguiente [3].

    Figura: Representación a escala de turbinas para diferentes fluidos de trabajo (vapor, Helio y sCO2).

    Los estudios de investigación también han mostrado que pequeños cambios en las condiciones de operación del fluido pueden tener un efecto importante en el rendimiento del ciclo. En este contexto, la investigación se está centrando en el diseño detallado de los componentes de una planta termosolar trabajando con CO2 supercrítico, como por ejemplo el programa SunShot del Departamento de Energía de Estados Unidos [4].

     

    La Cumbre del Clima de París

    Lun, 01/04/2016 - 04:48

    [Autores: D. Herranz, P. Ocón. Universidad Autónoma de Madrid]

    El cambio climático es un problema a nivel mundial del            que cada vez se va consiguiendo una mayor concienciación lo cual está permitiendo que los países reconozcan su gravedad y vayan dando los pasos para su solución.

    De esta preocupación nacieron las Conferencias Internacionales sobre el Cambio Climático (o Conferencias de las Partes), de las cuales la última, la COP21, se ha celebrado en París (Francia), desde el 30 de noviembre hasta el 11 de diciembre de 2015. A la conferencia han asistido 45000 participantes y un total de 195 países han participado. Antes de la conferencia se celebró una reunión previa en Bonn, del 19 al 23 de octubre de 2015, a la que asistieron los ministros de medio ambiente de todo el mundo[1].

    El objetivo de la conferencia era lograr un acuerdo vinculante y universal sobre el clima y más en concreto sobre las emisiones de gases de efecto invernadero. Este objetivo se ha alcanzado ya que con la aprobación del acuerdo de París se ha logrado por primera vez en la historia un acuerdo universal sobre los métodos para reducir el cambio climático. El acuerdo pasará a ser jurídicamente vinculante si al menos 55 países que representes por lo menos el 55% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero se adhieren a él a través de la firma seguida de su ratificación, aceptación, aprobación o adhesión. El periodo para firmarlo se ha establecido entre el 22 de abril de 2016 y el 21 de abril de 2017 y el acuerdo será aplicado a partir de 2020.

    Los puntos a los que se ha llegado en el acuerdo han sido: mantener el aumento de la temperatura media global muy por debajo de 2ºC respecto a la era preindustrial, los paises desarrollados deberán proporcionar recursos financieros a los paises en desarrollo para que puedan seguir creciendo y lo hagan de forma sostenible, en concreto se acuerda dar conjuntamente entre los países desarrollados 100.000 millones de euros anuales a partir del 2020 que deberá ser revisado al alza antes de 2025, cada país que ratifique el acuerdo establecerá necesariamente un objetivo de reducción de emisiones que será voluntario, y que en caso de incumplirse conllevará que el país sea señalado y alentado a mejorar. Ni los objetivos nacionales ni los compromisos de financiación son legalmente vicunlantes.[2]

    Las conclusiones que se han sacado de este acuerdo varían bastante, desde consideraciones positivas como “Cuando vinimos a París, el objetivo de limitar el aumento de temperatura a 2ºC ni siquiera estaba en el texto y hoy estamos hablando de que cita una voluntad de trabajar para avanzar hacia un límite de 1,5ºC para 2100” de la ministra de Medio Ambiente española, Isabel García Tejerinaó “Para las empresas el texto es muy positivo porque da una señal muy clara a la inversión a largo plazo con un objetivo muy ambicioso de 2° y incluso bajando a 1,5°” según fuentes del Consejo Mundial de los Negocios para el Desarrollo Sostenible[3] hasta consideraciones mucho más críticas como “A pesar de la publicidad positiva, el acuerdo de París no logra colmar las expectativas. Los políticos afirman que es un acuerdo justo y ambicioso, pero es exactamente lo opuesto. Se está engañando a la gente” de DiptiBhatnagar, coordinadora del programa Justicia Climática y Energía de Amigos de la Tierra Internacional o “se ha perdido una oportunidad de reforzar e internacionalizar un cambio de modelo basado en las renovables, que mantenga bajo tierra el 80% de los recursos fósiles, frene la industria extractivista y se ajuste a los límites planetarios” de Ecologistas en Acción, que también han dicho del acuerdo que “se ha optado en cambio por consagrar la mercantilización del clima y las ‘falsas soluciones’”. También hay muchas opiniones que lo consideran un paso positivo pero aún insuficiente, como por ejemplo reflejan las palabras del director de Greenpeace Internacional,KumiNaidoo “El Acuerdo de París es solo un paso en un largo camino, y hay partes en este acuerdo que resultan frustrantes y decepcionantes, pero es un avance. El acuerdo por sí solo no nos sacará del agujero en que estamos metidos, pero hace que la cuesta para salir de él sea menos empinada”[4].

    Referencias

    [1] «Wikipedia,» [En línea]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/XXI_Conferencia_sobre_Cambio_Clim%C3%A1tico. [Último acceso: 21 12 2015]. [2] N. Unidas, «Convención Marco sobre el Cambio Climático. FCCC/CP/2015/L.9,» 12 12 2015. [En línea]. Available: http://unfccc.int/resource/docs/2015/cop21/spa/l09s.pdf. [Último acceso: 21 12 2015]. [3] M. G. CORRAL, «El Mundo,» 12 12 2015. [En línea]. Available: http://www.elmundo.es/ciencia/2015/12/12/566c43e5ca47415a7e8b464b.html. [Último acceso: 21 12 2015]. [4] J. ELCACHO, «La Vanguardia,» 15 12 2015. [En línea]. Available: http://www.lavanguardia.com/natural/20151214/30792565877/criticas-ecologistas-cumbre-paris-cambio-climatico.html. [Último acceso: 21 12 2015].

     

     

     

    La mayoría de conductores españoles desconoce qué son los biocarburantes

    Mié, 12/30/2015 - 04:29

    Son las conclusiones reflejadas en la encuesta publicada el mes pasado por la Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia (CNMC) sobre consumo de combustibles para el transporte. Se destaca que el 56% de los conductores y conductoras no sabe lo que son los biocarburantes y el 63% ignora si su vehículo los admite.

    [Autor: Jose Miguel Oliva -Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT]

    En la encuesta se muestra como en aspectos medioambientales, los españoles no llegan al aprobado. Así, aunque un 84,9% de los conductores asegura que tiene en cuenta la existencia de medidas de conducción eficiente (control de velocidad, etc.) que ayudan a reducir el consumo, un 59% de los hogares con coche no tiene en cuenta el etiquetado energético de los neumáticos a la hora de elegirlos y el 56,3% no sabe lo que son los biocarburantes (sólo un 34,2% conoce que son carburantes de origen renovable).

    Además, un 63% ignora si su vehículo admite biocarburantes. Sin embargo, actualmente, en las estaciones de servicio, las gasolinas de 95 o de 98 octanos sin etiquetar comercializadas en España contienen un porcentaje de biocarburante que no supera el 5%. Por otro lado, lo que se comercializa como gasóleo A sin etiquetar contiene un porcentaje de biocarburante que no supera el 7%. Las gasolinas y gasóleos etiquetados contienen un porcentaje de biocarburante superior a estos umbrales.

    La encuesta también tiene en cuenta los nuevos patrones de comportamiento que vienen observándose en los últimos años y que muestran una mayor predisposición de los conductores hacia el ahorro económico, ya sea a la hora de poner gasolina como de desplazarse. Además, también crece la utilización del llamado “car sharing” o de otras formas de compartir el vehículo en los desplazamientos cotidianos. La encuesta refleja que un 6,5% de los hogares con coche cuentan con algún miembro que utiliza el “car sharing” o que comparte su vehículo para los desplazamientos cotidianos, lo que supone un porcentaje destacable teniendo en cuenta lo nuevo que es este fenómeno.

    Además esta encuesta recoge algunos datos básicos de los hogares: un 81,9% de los hogares españoles dispone de coche y la media de coches disponibles entre estos hogares es de 1,4.

    Los resultados confirman, además, tanto la antigüedad como la dieselización del parque automovilístico español. Así, el coche principal presenta una antigüedad superior a 10 años en un 40,1% de los hogares y entre 5 y 10 años en el 37,1% de los mismos. Por su parte, el tipo de carburante que utiliza el coche principal es el diésel en un 60,4% de los hogares.

    Fuente: http://www.cnmc.es

    Los combustibles fósiles y la Cumbre del Clima de París 2015

    Vie, 12/25/2015 - 04:57

    Las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2) procedentes de la combustión deliberada de combustibles fósiles alcanzaron 8.38 gigatoneladas de carbono (1 GtC = 109 toneladas) en 2006, un 20 % por encima del nivel de 2000. Las emisiones de CO2 han estado creciendo constantemente durante 200 años, desde que se inició la quema de combustibles fósiles a gran escala en el comienzo de la Revolución Industrial. Pero el crecimiento en emisiones se está acelerando ahora, aún a sabiendas que el CO2 está calentando el planeta y afectando los ecosistemas terrestres y marinos.

    [Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco,  Madrid]

    En el año 2000, el Panel Intergubernamental del Cambio Climático presentó las proyecciones de cómo podrían  evolucionar las emisiones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a lo largo del siglo 21 y de cómo podrían afectar los cambios económicos, demográficos y tecnológicos. El escenario, que combinaba un rápido desarrollo económico y una rápida globalización con un uso intensivo de combustibles fósiles, fue utilizado como el límite superior del IPCC para las estimaciones del futuro cambio del clima en su informe reciente de 2007. Aún con esta proyección del límite superior, se predijo que el crecimiento anual de las emisiones sería solamente del 2.3 % entre 2000 y 2010, mucho menos que el aumento anual del 3.1 % que estamos experimentando este siglo.

    El dióxido de carbono, que proviene tanto de la quema de combustibles fósiles y de la deforestación progresiva, se está acumulando en la atmósfera. En 2007, la concentración de CO2 en la atmósfera alcanzó 384 partes por millón (ppm), por encima de los 280 ppm en el comienzo de la revolución industrial. Entre 2000 y 2007, la concentración atmosférica del CO2 creció un promedio de 2 ppm por año. Este crecimiento se espera que continúe dado que la contribución de los combustibles de origen fósil al mix energético de los países desarrollados y en vías de desarrollo representa aproximadamente el 87% de la energía consumida (Figura 1) al mismo tiempo que  no se espera una disminución marcada de la cota de consumo en una escala temporal de varias décadas (Figura 2).

    Figura 1. Consumo de energía promedio en 2013 (Fuente: BP Energy Outlook, 2014).

    Figura 2. Consumo de energía entre 1965 y 2013 (Fuente: BP Energy Outlook, 2014).

    Se sabe que aproximadamente la mitad del CO2 emitido a la atmósfera (por encima de 8 GtC) cada año durante los procesos de combustión de la cantidad ingente de combustibles fósiles realmente se mantiene allí, pues solamente alrededor del 45 % es capturado rápidamente por los océanos y por otros sumideros de carbono tales como las plantas que utilizan el CO2 para fabricar polímeros (celulosa, hemicelulosa, lignina) mediante la función clorofílica. El resultado es que la concentración de CO2 en la atmósfera va creciendo y el planeta se va calentando por efecto invernadero. Un examen detallado del índice de crecimiento de la concentración atmosférica de CO2 publicada a finales de 2007 sugirió que una desaceleración en el secuestro de carbono por parte de los sumideros puede haber estar ocurriendo mucho antes de lo que los científicos lo habían anticipado.

    El impacto progresivo del calentamiento global se ha analizado recientemente en la 21ª Cumbre de Naciones Unidas sobre Cambio Climático, celebrada del 30 de Noviembre al 11 de diciembre de 2015. En esta ocasión se han congregado 195 países con la intención de redactar en un primer acuerdo universal de lucha contra el cambio climático. El texto en el que se recogen las conclusiones más relevantes de las discusiones y negociaciones de esta cumbre ahora deberá ser ratificado por 55 países que representen al menos 55% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Este es el acuerdo en el que tanto países desarrollados como los que están en vías de desarrollo se comprometen a gestionar la transición de una economía basada en fuentes de energía fósil hacia otra economía baja en carbono. Estas conclusiones quedan resumidas en los siguientes puntos:

    ●  El acuerdo adoptado es legalmente vinculante, pero no la decisión que lo acompaña ni los objetivos nacionales de reducción de emisiones. No obstante, el mecanismo de revisión de los compromisos de cada país sí es jurídicamente vinculante para tratar así de garantizar el cumplimiento.

    ● Con respecto a la reducción de emisiones, 187 países de los 195 que han participado en la conferencia han aceptado los compromisos de lucha contra el cambio climático que entrarán en vigor en 2020.

    ● El objetivo primordial es mantener la temperatura media global muy por debajo de 2 ºC respecto a los niveles preindustriales, aunque los países se comprometen a llevar a cabo todos los esfuerzos necesarios para que no rebase 1,5 ºC y evitar así impactos catastróficos.

    ● El compromiso no será fijo sino que cada país lo revisará al alza cada 5 años, para asegurar que se alcanza el objetivo de mantener la temperatura muy por debajo de 2 ºC.

    ● Si bien no se han previsto sanciones para los incumplidores,  habrá un mecanismo transparente de seguimiento del cumplimiento para tratar de garantizar que cada país hace lo prometido.

    ● Como objetivo a largo plazo, los países limitarán las emisiones tan pronto como sea posible, a sabiendas que el coste será más lesivo para los países en vías de desarrollo. Se pretende alcanzar un equilibrio entre la cantidad de gases emitidos y los que pueden ser absorbidos a partir de 2050, es decir, cero emisiones netas.

    ● El acuerdo fija que los países desarrollados deben contribuir a financiar la mitigación y la adaptación en los estados en vías de desarrollo. Los países ricos movilizarán un mínimo de 100.000 millones de dólares anualmente desde 2020 para apoyar la mitigación y adaptación al cambio climático en los países en vías de desarrollo, así como revisarla al alza antes de 2025.

    ● El acuerdo identifica la necesidad de poner en marcha lo que se ha llamado el Mecanismo de Pérdidas y Daños asociados a los efectos del cambio climático.

    ● Finalmente, el texto adoptado podrá ser ratificado durante un año a partir del 22 de Abril (Día Internacional de la Tierra), y para que sea efectivo será necesaria la firma de al menos 55 países.

    El cumplimiento del acuerdo requiere avanzar de forma más decidida hacia las energías renovables, cuyos valores de instalación han disminuido notablemente en los últimos años. La  ecuación no es sencilla, pero lo cierto es que nos queda muy poco tiempo para alcanzar el pico máximo de emisiones a partir del cual el retorno ya no es posible. Lo más importante es que existe un marco legal vinculante a nivel global y debe transformarse en políticas de Estado. Si algo ha quedado claro en esta cumbre es que el cambio climático no es un tema ambiental, sino de desarrollo sostenible.

    Cada país firmante deberá establecer una coordinación interinstitucional efectiva y con los diferentes sectores y actores que tradicionalmente no acompañan estas medidas, de modo de promover las energías renovables, nuevas opciones de transporte en las ciudades, la gestión integral de residuos sólidos, una agricultura sostenible, una férrea protección del entorno natural. Seguramente estos cambios implican transformar completamente la forma de planificar y diseñar ciudades y de generar energía. Se debe contar con un plan nacional de mitigación y adaptación al cambio climático que, además de ser efectivo, sea prioritario. Todo ello requiere un esfuerzo gigantesco.

    El mensaje final del acuerdo queda claro: reducir el riesgo del planeta que va asociado a un proyecto de civilización. Es imprescindible cambiar de rumbo, y hay que hacerlo rápido.

    Checking the actual sustainability of renewables: Results from the SuReTool project

    Lun, 12/21/2015 - 09:06

    Authors: J. Dufour, D. Iribarren, M. Martín-Gamboa, D. García-Gusano (Instituto IMDEA Energía)

    Future implementation of both conventional and new renewable energy technologies will inevitably result in a substantial increment in the number of plants and facilities deployed. Research into the social implications, the environmental performance and the economic balance of this step-change in technology deployment is required to ensure that the evolving energy system is actually sustainable. In this respect, the research project SuReTool (“Checking the actual sustainability of renewables – Developing of new tools”) has led to the development of novel methodological frameworks and decision-making tools oriented towards the sustainability assessment of energy systems. This project, framed within the EEA/NILS Science and Sustainability programme, was carried out from July 2014 to November 2015 through the exchange of researchers between the IMDEA Energy Institute (Spain) and the Institute for Energy Technology (IFE, Norway). Within the SuReTool project, the scientific activity succeeded in integrating life-cycle indicators into energy system optimisation models, while developing an interactive process between energy system modelling and sustainability assessment to support decision-making about renewables. This means relevant methodological advances in the hybridisation of Energy Systems Modelling and Life Cycle Assessment. In particular, a robust framework for the soft-linking of Life Cycle Assessment and TIMES/LEAP was developed and applied to the case study of national power generation. Furthermore, a decision-making tool oriented towards energy policy-makers and stakeholders was developed. Key scientific results from this project can be found in the scientific literature [1]. Finally, the most relevant outcomes of the project will be presented during the SETAC Europe 26th Annual Meeting (France, 22-26 May 2016) and the 3rd Symposium of the Spanish Excellence Network esLCA (Spain, 2016).

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    La futura implementación de tecnologías energéticas convencionales y renovables conllevará, inevitablemente, un incremento en el número de plantas e instalaciones desplegadas. Por ello, con el objetivo de asegurar una evolución sostenible del sistema energético, se necesita investigar sobre las implicaciones sociales, ambientales y económicas que supone esta implementación. En este sentido, el proyecto de investigación SuReTool (“Checking the actual sustainability of renewables – Developing of new tools”) ha conducido al desarrollo de novedosas soluciones metodológicas y herramientas de toma de decisión orientadas al análisis de sostenibilidad de sistemas energéticos. Este proyecto, enmarcado dentro del programa EEA/NILS Science and Sustainability, se llevó a cabo desde julio de 2014 hasta noviembre de 2015 mediante el intercambio de investigadores entre el Instituto IMDEA Energía (España) y el Institute for Energy Technology (IFE, Noruega).   En el proyecto SuReTool, la actividad científica condujo a la integración de indicadores del ciclo de vida en modelos energéticos y al desarrollo de un proceso de interacción entre modelización energética y análisis de sostenibilidad para apoyar la toma de decisiones en materia de energías renovables. Esto se tradujo en importantes avances metodológicos en cuanto a la hibridación de Modelización Energética y Análisis del Ciclo de Vida. En particular, se estableció un marco metodológico robusto para el soft-linking de Análisis del Ciclo de Vida y TIMES/LEAP, aplicándolo al caso de estudio de generación eléctrica a nivel nacional. Además, se desarrolló una herramienta de toma de decisiones para su uso potencial por parte de políticos y grupos de interés en el campo de la energía. Resultados científicos clave obtenidos en este proyecto se encuentran ya publicados [1]. Además, los resultados más relevantes del proyecto se presentarán en el congreso internacional “SETAC Europe 26th Annual Meeting” (Francia, 22-26 Mayo 2016) y en el III Simposio de la Red Española de Excelencia esLCA (España, 2016).

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    “Supported by a grant from Iceland, Liechtenstein and Norway through the EEA Financial Mechanism. Operated by Universidad Complutense de Madrid”.

    References [1] D. García-Gusano, D. Iribarren, M. Martín-Gamboa, J. Dufour, K. Espegren, A. Lind. “Integration of life-cycle indicators into energy optimisation models: The case study of power generation in Norway”. Journal of Cleaner Production 2016, 112: 2693-2696.

                          

    Energia solar térmica de concentración para Iberoamérica

    Jue, 12/17/2015 - 04:46

    [Autor: Jesús Fernández Reche. CIEMAT-PSA]

    La red temática ESTCI (Energía Solar Térmica de Concentración para Iberoamérica) pertenece al conjunto de redes temáticas del Programa Iberoamericano CYTED (Ciencia y Tecnología para el Desarrollo, www.cyted.org) y tiene como objetivo principal fomentar el uso de los sistemas solares térmicos de concentración (SSTC) en los países latinoamericanos que participan en la red: Argentina, Brasil, Chile, Colombia y México.

    La energía solar es, junto con la eólica, la energía renovable más abundante en la Tierra. Existen muchas formas diferentes de aprovechar la energía solar, siendo los sistemas solares térmicos de concentración (SSTC) los que presentan un rango más amplio de temperatura de trabajo, ya que permiten convertir la radiación solar directa en energía térmica dentro de un rango de temperaturas que va desde 100ºC hasta más de 1000ºC; cuanto mayor sea el grado de concentración de la radiación solar, mayor es la temperatura que se puede alcanzar. Este amplio rango de temperaturas convierte a los SSTC en sistemas muy interesantes para reemplazar a los combustibles fósiles en un gran número de procesos que requieren energía térmica. Esto hace que los SSTC sean atractivos para los países que posean un buen nivel de radiación solar directa y deseen reducir su dependencia y consumo de los combustibles fósiles.



    Puesto que todos los países que participan en esta red temática poseen zonas con un buen nivel de radiación solar directa, tal y como se puede observar en el mapa adjunto, todos ellos son buenos usuarios potenciales de este tipo de sistemas solares. Pero no se dispone de una información completa sobre la radiación solar directa que existe en las diversas zonas de estos países, por lo que se considera muy interesante conocer en más detalle el recurso solar disponible en ellos y analizar las acciones, tanto legislativas como de I+D, que puedan hacer factible la instalación comercial de este tipo de sistemas en dichos países.

    El objetivo general de la Red Temática ESTCI es fomentar el uso de los sistemas solares térmicos de concentración en los países de centro y Sudamérica participantes en la Red (Argentina, Brasil, Chile, Colombia y México), ya que todos ellos poseen zonas con niveles altos de radiación solar directa. La consecución del objetivo general propuesto se fundamenta en los cuatro objetivos parciales siguientes:

    Objetivo 1: conocer cuál es el potencial solar que existe en estos países, lo cual permitirá poder evaluar la mayor o menor idoneidad de dichos países para la instalación de sistemas solares térmicos de concentración, para cualquiera de las dos principales aplicaciones que dichos sistemas poseen en la actualidad: a) suministrar calor de proceso y b) generar electricidad.

    Objetivo 2: conocer el marco legal que existe en estos países para este tipo de sistema de energía renovable.

    Objetivo 3: transferir a los países participantes en la Red la experiencia adquirida en España en el campo de los SSTC, mediante seminarios, cursos y eventos de diseminación del conocimiento y de la tecnología.

    Objetivo 4: diseñar un prototipo de sistema híbrido de pequeña potencia basado en SSTC, que sirva para el autoconsumo en áreas urbanas y periurbanas.

    La adecuación de la Red propuesta a la línea de investigación del Área Temática de CYTED correspondiente está avalada por los siguientes aspectos:

    • la Red aglutina a un número importante de grupos de trabajo iberoamericanos interesados por los SSTC, lo que permite realizar las actividades propuestas. Los grupos de trabajo se han elegido tras realizar un estudio previo de los países donde los SSTC pueden tener un mayor interés comercial
    • la propia actividad que se va a realizar y la metodología de trabajo propuesta permitirá armonizar experiencias e información entre los grupos de trabajo participantes
    • se va a hacer una revisión de la normativa existente en los distintos países de la Red, relacionada con los SSTC, y se definirán medidas que deberían implantarse para favorecer el uso de este tipo de sistemas.
    • se propondrá un SSTC de baja potencia, apto para el autoconsumo mediante energías renovables en áreas urbanas y periurbanas para reducir la dependencia energética de los combustibles fósiles y disminuir la contaminación ambiental.Para cumplir estos objetivos, la red está coordinada por el Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), a través de la Plataforma Solar de Almería, y cuneta con la participación de los siguientes centros de investigación y empresas:
    • ARGENTINA: Laboratorio de Óptica, Calibraciones y Ensayos de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofisicas (Universidad Nacional de la Plata), y el Grupo de Estudios de la Radiación Solar (GERSolar) de la Universidad de Luján.
    • BRASIL: Grupo de Pesquisa em Eficiência Energética e Simulação de Processos-Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos de la Universidade de São Paulo, Grupo: Grupo de pesquisas em fontes alternativas de energia (FAE-CER-UFPE) de la Universidade Federal de Pernambuco, y la empresa Soluções em Inovação Ltda. (SOLINOVA).
    • CHILE: Escuela de Ingeniería  de la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC), el Centro de Tecnologías para Energía Solar de la Fundación Fraünhofer Chile.
    • COLOMBIA: Fundación Universidad del Norte (UNINORTE)
      y Empresas Públicas de Medellín E.S.P (EPM).
    • ESPAÑA: Grupo Ibereólica, además de CIEMAT-PSA.
    • MÉXICO: Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET), la Falultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEMex), y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

      Fuente: www.redcytedestci.org

    Innovative Volumetric Receivers Based on Selective Laser Melting Techniques (*)

    Lun, 12/14/2015 - 05:13

    [Autor: Sergio Santiago Sacristán – IMDEA Energy]

    Solar receivers constitute one of the key elements to achieve high thermal conversion efficiencies in concentrating solar power plants [1]. Volumetric absorbers is one category of solar receiver. Here absorbers consist of porous materials that are subjected to a high incoming radiative heat flux, absorb progressively the concentrated solar radiation inside their volume, and transfer the absorbed heat by forced convection to a working fluid passing through their structure [2, 3]. Metallic or ceramic absorbers using atmospheric air in open loop configurations or pressurized fluids in closed loop systems [5] are the most representative volumetric absorbers studied today. Atmospheric air volumetric absorbers have several advantages, mainly due to their higher simplicity, flexibility and ease of operation. The overall environmental impact of facilities based on them is typically lower than with other technologies and design, manufacturing and operating costs are also greatly reduced, since the heat transfer fluid is air [6]. As air does not change phase at high temperatures, the maximum temperature in these absorbers is only constrained by the receiver material capabilities.

    Research on volumetric receivers is currently justified because their improvements would lead to increase the overall efficiency of solar thermal power plants [1]. The main aspects to consider when designing a volumetric receiver are the correct heat transfer in the solid material (both by conduction and by direct penetration of incident radiation into the structure) and between the solid and the working fluid (by forced convection), and the minimization of the pressure drop between the receiver front and rear faces. The distribution of the received radiative thermal energy throughout the absorber structure depends on its geometrical features (such as pitch, length or wall thickness), the direction of incident solar radiation, the optical properties of the solid material, and its thermal conductivity. The convective heat transfer and pressure drop depend on the wetted and cross-sectional areas of the receiver and the internal flow field variables. The design of volumetric receivers is thus one of conjugate heat transfer processes and interconnected requirements, where trade-offs between concurrent aspects are common.

    Variable geometry receivers have the potential to address most of the main problems still encountered in monolithic absorbers, where the incoming radiative heat flux is almost completely absorbed in the front region (which leads to high thermal emission losses). On the contrary, absorbers of variable porosity enhance the diffusion of incident thermal radiation through a progressive reduction of the porosity and thus shift the absorption of radiation towards the rear. This reduces emission losses and, as a result, increases the overall thermal conversion efficiency. Configurations of variable geometrical properties along the absorber depth can control and optimize both radiation absorption and heat convection along the flow streamwise direction.

    New advances in manufacturing techniques have supported research into volumetric absorbers of high efficiency by allowing for the fabrication of novel intricate geometries. This is the case of Selective Laser Melting (SLM), which employs a laser beam to melt successive layers of powder, and it makes possible the construction of complex 3-dimensional (3D) structures [7] which would not be feasible with conventional machining tools. SLM has been used for advanced cooling applications in injection molding processes, and it has also been validated for extremely compact heat exchangers configurations in thermodynamic power cycles [8]. SLM is now being applied within the framework of the European project STAGE-STE for developing volumetric receivers of variable porosity [9].

     

    Figure 1. (Left) Concept of variable porosity volumetric absorber; (Right) Volumetric absorber manufactured by Selective Laser melting (SLM) technique.

    References:

    [1] M. Romero and J. Gonzalez-Aguilar, WIREs Energy Environ. 3, 42–59 (2014).

    [2] T. Fend, R. Pitz-Paal, O. Reutter, J. Bauer and B. Hoffschmidt, Sol. Energ. Mat. Sol. C. 84, 291-304 (2004). 

    [3] B. Hoffschmidt, V. Fernandez, A. G. Konstandopoulos, I. Mavroidis, M. Romero, P. Stobbe and F. Tellez, “Development of ceramic volumetric receiver technology”, in Proceedings of 5th Cologne Solar Symposium, edited by K. H. Funken et al. (Forschungsbericht 2001-10, DLR Cologne, Germany, 2001), pp. 51–61. 

    [4] C. K. Ho and B. D. Iverson, Renew. Sust. Energ. Rev. 29, 835–846 (2014).

    [5] A. L. Avila-Marin, Sol. Energy 85, 891–910 (2011).

    [6] F. Gomez-Garcia, J. Gonzalez-Aguilar, S. Tamayo-Pacheco, G. Olalde and M. Romero, Energy Procedia 57, 457–466 (2014).

    [7] J. P. Kruth, B. Vandenbroucke, J. Van Vaerenbergh and P. Mercelis, “Benchmarking of different SLS/SLM processes as rapid manufacturing techniques”, in Int. Conf. Polymers & Moulds Innovations (PMI), Gent, Belgium (2005).

    [8] L. Crema, F. Alberti, E. Wackelgard, B. Rivolta, S. Hesse, L. Luminari, D. Hislop and B. Restall, Energy Procedia 57, 447–456 (2014).

    (*) F. Alberti, S. Santiago, M. Roccabruna, S. Luque, J. González-Aguilar, L. Crema and Manuel Romero, “Numerical Analysis of Radiation Propagation in Innovative Volumetric Receivers Based on Selective Laser Melting Techniques”, in Proceedings of SolarPACES 2015, Cape Town, South Africa, 2015

    El Gobierno anula a última hora las ayudas al coche de hidrógeno

    Jue, 12/10/2015 - 04:46

    [Autor: Raúl Sanz-Universidad Rey Juan Carlos]

    El Gobierno ha anulado a última hora del Plan de Impulso a la Movilidad con Vehículos de Energías Alternativas (Movea) las ayudas a los motores con pila de combustible de hidrógeno. Tras la reunión del Consejo de Ministros del pasado 27 de noviembre, el Ministerio de Industria anunció en una nota de prensa que el Gobierno iba a apoyar el año que viene con 16,6 millones de euros la compra de coches de combustibles alternativos a la gasolina y el gasóleo.

    En esa nota se citaba de forma explícita el apoyo a los “vehículos eléctricos, de gas licuado del petróleo, de gas natural comprimido y licuado y que se propulsen con pila de combustible de hidrógeno”, además de las motos eléctricas y bicicletas de pedaleo asistidas también por motor eléctrico. En la posterior publicación del Real Decreto en el BOE, por el que se regula la concesión directa de estas ayudas, el motor de pila de hidrógeno ha quedado excluido, lo que ha causado una gran sorpresa en el sector.

    La intención del Gobierno es que este plan se presente también como una oportunidad desde el punto de vista industrial, ayudando al sector del motor a posicionarse en una alternativa tecnológica clave, por lo que no se entiende ahora la discriminación al hidrógeno. Con carácter general, las solicitudes se podrán realizar a partir del 1 de enero y hasta el 15 de octubre de 2016, aunque se podrán apoyar también las adquisiciones de vehículos realizadas en 2015, desde el día siguiente al de la publicación del Real Decreto en el Boletín Oficial del Estado (BOE), que se llevó a cabo el 28 de noviembre, al día siguiente de la celebración del consejo de ministros.

    La cuantía de las ayudas varía en función de la categoría del vehículo, del tipo de combustible utilizado y, en algunos casos, de otros factores, como la autonomía en modo de funcionamiento exclusivamente eléctrico. En el caso de turismos y furgonetas se incentiva el achatarramiento con 750 euros, sin ser obligatorio.

    http://www.eleconomista.es/ecomotor/motor/noticias/7206393/12/15/Industria-anula-a-ultima-hora-la-ayuda-al-motor-de-hidrogeno.html

    Tokio espera hacer del hidrógeno la estrella de los Juegos Olímpicos de 2020

    Mié, 12/09/2015 - 06:10

    La olimpiada celebrada en Tokio en 1964 quedó en la memoria como la primera olimpiada transmitida en color y en directo, la olimpiada en la que se utilizó por primera vez la cámara lenta y la olimpiada en la que el tren bala fue inaugurado.  Todos esos desafíos tecnológicos que se pusieron en práctica por primera vez en esas olimpiadas hoy son tecnologías de uso común. Con ese espíritu, los organizadores de la próxima olimpiada de Tokio quieren que esta olimpiada quede en la memoria como la olimpiada que sirva de comienzo al uso extendido de las tecnologías energéticas basadas en hidrógeno.

    Autor: [R. M. Navarro-  Grupo de Energía y Química Sostenibles- Instituto de Catálisis y Petroleoquímica]

    Los organizadores de las olimpiadas de Tokio tienen planeado invertir 303 MM € para promover el uso del hidrógeno como vector energético de las olimpiadas. Los organizadores tienen previsto poner en funcionamiento cientos de vehículos impulsados con hidrógeno, al menos 100 autobuses operados con celdas de combustible y una red de estaciones para el suministro de hidrógeno a vehículos. También  incluyen en su planificación construir una red de conducción de hidrógeno en la villa olímpica para suministrar el hidrógeno a celdas de combustible que suministraran energía eléctrica en la residencia de los atletas y en los centros de prensa.

    Los planes previstos para los Juegos Olímpicos forman parte de un plan más amplio del gobierno de Japón con el objetivo de disminuir su dependencia de los combustibles fósiles y de la energía nuclear. En una primera etapa Japón pretende producir el hidrógeno fuera de su país utilizando infraestructuras ya construidas y transportarlo mediante barcos a Japón. El fabricante de barcos Kawasaki Heavy Industries Ltd y el constructor de plantas químicas Chiyoda están ya trabajando con la compañía  Electric Power Development para producir hidrógeno a partir de carbón de baja calidad en Australia. El primer envío de hidrógeno producido en Australia tienen previsto que llegue precisamente con la inauguración de los Juegos Olímpicos de 2020. Las autoridades japonesas se están también acercando a países como Arabia Saudi y Malasia para obtener hidrógeno a partir de sus refinerías y también están evaluando la posibilidad de obtenerlo a partir de energía hidroeléctrica en países como Canadá y Rusia e importarlo via marítima a Japón.

    Si la motorización fue el símbolo para Japón en sus olimpiadas del año 1964, la des-motorización va a ser el símbolo para las olimpiadas de 2020. Para alcanzar este hito se está promoviendo el uso de la bicicleta y el subsidio de vehículos alimentados con celdas de combustible. El primero de los vehículos de celda de combustible ya ha sido puesto a la venta por Toyota con su modelo Mira con un precio de 35.000€  incluyendo los incentivos gubernamentales para su compra (1/3 de su valor). Honda también tiene planeado introducir su modelo Clarity en Marzo de 2016. Para implementar el uso del hidrógeno existen ya una docena de puntos de repostaje de hidrógeno en el país con un precio equivalente al de la gasolina mediante subvención. Todos los esfuerzos que está poniendo en práctica Japón tienen como objetivo el aumentar el uso del hidrógeno para permitir reducir sus costes de producción y distribución a valores inferiores a los que tienen en la actualidad los combustibles de origen fósil. El reto al que se enfrenta Japón puede parecer imprudente pero de acuerdo a la filosofía japonesa, este reto debe ser acicate para sus compañías a la hora de innovar y crear mejores productos.

    Energía renovable para impulsar internet

    Vie, 12/04/2015 - 09:43

    Google compra 842 MW de energía renovable para sus centros de datos de todo el mundo en su objetivo de conseguir que todas sus operaciones se realicen con energía limpia. Este sería un paso más para que internet funcione exclusivamente con energía verde.

    Autor:  [Arturo J. Vizcaíno – Universidad Rey Juan Carlos]

     Google no es solo un buscador, abarca desde un «smartphone» a un sistema operativo (Android), pasando por la investigación de la longevidad. Ahora, coincidiendo con la celebración de la Cumbre del Clima en París, la compañía vuelve a hacer historia con la compra récord de energía renovable: 842 MW en todo el mundo. Sin duda, un paso más en su compromiso de triplicar su compra de energía renovable para 2025 y lograr que todas sus operaciones se realicen con energía limpia.

     Lo que Google pretende conseguir es que internet funcione exclusivamente con energía verde. Los 842 MW comprados «proceden de una amplia variedad de emplazamientos y tecnologías distintas que van desde una granja eólica en Suecia a una planta solar en Chile» y se van a destinar a sus centros de datos en todo el mundo.

     Hasta la fecha, Google utiliza energía renovable para cubrir más del 30% de sus operaciones y ha invertido más de 1.000 millones de dólares en proyectos de energía renovable, como paneles solares para techos y parques eólicos de gran escala, que representan una capacidad total de unos 2 GW.

    Coches eléctricos de pilas de combustible

    Lun, 11/30/2015 - 04:45

    [Autores: R. Escudero-Cid y P. Ocón-Universidad Autónoma de Madrid]

    En la actualidad la contaminación ambiental supone uno de los mayores problemas de las grandes ciudades. Esta contaminación es debida en gran medida a las emisiones de gases nocivos como el CO2 o los NOx de los coches que circulan por sus calles y carreteras. Es por todo ello que, a día de hoy, son muchas las empresas que están empezando a apostar por un cambio en el tipo de tecnología de los vehículos, pasando de los motores de combustión tradicionales a otros de tipo eléctrico. Desde hace unos años, se ha incrementado el número de coches híbridos y eléctricos en el parque automovilístico mundial, que permiten la reducción de emisiones de gases dañinos para el medio ambiente.

    Dentro de estos nuevos tipos de vehículos eléctricos se encuentran enmarcados los diseñados con pila de combustible como transformador de energía. En el mercado actual se cuenta todavía con muy pocos coches con esta tecnología pero se espera que en los próximos años las principales marcas de automóviles saquen al mercado nuevos modelos. Las marcas que han desarrollado hasta ahora una mayor apuesta por esta tecnología son las japonesas Honda y Toyota con modelos como el Honda FCX Clarity o el Toyota Mirai. Este último modelo tiene una autonomía de 550 km en los cuales emite un total de 38.5 litros de agua.

    La tecnología basada en pilas de combustible para su aplicación en vehículos utiliza hidrógeno como combustible principal el cual se puede adquirir de diferentes formas. Por un lado está la implantación de hidrogeneras en diferentes puntos, con un funcionamiento principalmente idéntico a las gasolineras, y por otro lado está la posibilidad de contar con electrolizadores personales con el fin de convertir el agua en hidrógeno y oxígeno a partir de energía y ser así introducido al coche como combustible.

    En lo que respecta a las pilas de combustible de estos vehículos, en la actualidad, se tratan en su totalidad de pilas de combustible de membrana polimérica ácida y con platino como catalizador principal en ambos lados de la reacción. Este tipo de tecnología es todavía relativamente cara, debida al alto precio de los materiales que la forman, y se trata de buscar nuevos materiales viables como catalizadores para las reacciones que se dan lugar en ambos electrodos de la pila de combustible.

     

     Esquema del Toyota Mirai Fuente: Expansión

     

    ROMEO: nuevo concepto de reactor para intensificación de procesos

    Vie, 11/27/2015 - 10:21

    Autora: Raquel Portela, ICP-CSIC

    Un consorcio* de empresas, universidades y centros de investigación europeos en el que participa el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP) del CSIC y que está coordinado por Evonik acaba de poner en marcha el proyecto de investigación ROMEO (Reactor Optimization by Membrane Enhanced Operation). El proyecto está financiado por la Unión Europea con 6.000.000 € dentro de la temática SPIRE-05-2015 de Horizonte 2020, que persigue nuevas metodologías de reactores catalíticos adaptables para intensificación de procesos.

     Romeo propone integrar las etapas de reacción y de procesamiento aguas abajo en una sola unidad desarrollando un nuevo concepto de reactor de membrana según el esquema de la figura 1:

     

     Figura 1. Concepto propuesto en Romeo

     Los nueve socios van a trabajar por una meta ambiciosa: reducir hasta un 80% el consumo de energía y un 90% las emisiones en dos procesos catalíticos de gran relevancia industrial: la hidroformilación, empleada para la producción de aldehídos a partir de alquenos y en la que que se producen reacciones consecutivas indeseadas, y la reacción de water-gas shift (WGS), que produce hidrógeno a expensas de monóxido de carbono cuya eficiencia se ve limitada por el equilibrio (CO + H2O D CO2 + H2). En caso de éxito se prevé revolucionar la ingeniería de procesos químicos y dar un enorme paso hacia la sostenibilidad debido a una reducción drástica en el consumo de energía y la generación de emisiones derivadaas de la intensificación de procesos. La clave para conseguirlo consiste en convertir procesos homogéneos en heterogéneos, y en retirar producto o subproducto continuamente de la mezcla de reacción tan pronto como es formado de modo que, por ejemplo, se incremente la selectividad (retirando el aldehído en la hidroformilación) o se reduzcan las limitaciones termodinámicas (retirando el H2 en la reacción de water-gas shift).

     En el transcurso de los próximos cuatro años se pretende demostrar la viabilidad científica y técnica del concepto aplicándolo a estas dos reacciones modelo muy diferentes, y diseñar un protocolo para estender su aplicación a multitud de otros procesos industriales. Si bien el proceso es aparentemente simple posee numerosos retos técnicos que la experiencia y multidisciplinaridad aportada por los socios, que cubren todos los puntos clave, ayudarán a resolver.

     El primer reto es la inmovilización de un catalizador homogéneo en una membrana conservando las propiedades catalíticas y de modo que el  producto de la reacción (aldehído para la hidroformilación, CO2 para la reacción de desplazamiento del gas de agua) se separe selectivamente. Para ello se pretende incorporar el catalizador homogéneo en películas delgadas de líquidos iónicos no volátiles creadas sobre un soporte. Este soporte funcionará además como membrana, o se incorporará a una membrana, de modo que se consiga una separación eficiente del producto deseado.

    * Los nueve socios del proyecto Romeo son Evonik (coordinador), la Universidd  FAU Erlangen-Nürnberg (Alemania), la Universidad RWTH Aachen (Alemania), la Universidad Técnica de Dinamarca, BioEnergy2020+ GmbH (Austria), LiqTech International A/S (Dinamarca), la European Membrane House (Bélgica), el CSIC (España), y Linde AG (Alemania).

    3er Congreso Iberoamericano sobre Biorrefinerías (CIAB) en Concepción, Chile

    Vie, 11/27/2015 - 06:39

    Los días 23 a 25 de noviembre de 2015 se ha celebrado en la ciudad de Concepción, Chile, el 3er Congreso Iberoamericano sobre Biorrefinerías: Ciencia, Tecnología e Innovación para la Economía. Este simposio es también el 4º Congreso Latinoamericano sobre Biorrefinerías y 2º Simposio Internacional sobre Materiales Lignocelulósicos.

    Autor: [Paloma Manzanares -Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT]

    Se trata del evento sobre nuevos usos de la biomasa forestal, agrícola y algal más importante de Latinoamérica, que ha reunido a expertos de universidades, centros de investigación, empresas y el sector público de la región y el mundo. Este congreso ha ofrecido a la comunidad científica una magnífica oportunidad para debatir en los ámbitos temáticos de los procesos de conversión termoquímica y la conversión biológica y química de las materias primas, la obtención de biomateriales, bioproductos y biocombustibles y aspectos transversales como el de la sostenibilidad económica, ambiental y social de las nuevas aplicaciones. Durante los tres días de duración del congreso se han presentado trabajos, en la modalidad de presentaciones orales y póster, que han reflejado el estado del arte en la materia, con especial énfasis en las oportunidades para Latino e Iberoamérica. De acuerdo con la organización del evento, la presencia de destacados ponentes en las diferentes áreas de trabajo, ha convertido este simposio en un evento internacional de primera magnitud y un punto de encuentro de investigadores y profesionales de relevante prestigio.

    La Unidad de Biocarburantes del Ciemat ha estado representada en este Congreso por la  Dra. Mercedes Ballesteros, que ha impartido la conferencia titulada: “Different strategies for lignocellulose sugars conversion into ethanol from phosphoric acid steam exploded olive tree pruning”, dentro de la sesión de Bioetanol.

     

    Asociado a este Congreso, los días 26 y 27 de este mes la Sociedad Iberoamericana para el Desarollo de las Biorrefinarias (SIADEB) ha organizado un curso, en colaboración con el Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción, sobre “La biorrefinería como una instalación multi-plataforma para energía y biomateriales”, dirigido a profesionales y estudiantes de postgrado. La Dra. Mercedes Ballesteros del Ciemat ha participado también como docente en este curso con el tema “Biocombustibles avanzados: desde la biotecnología a la biorrefinería”.

     

    La SIADEB, creada dentro de la Red Cyted 310RT0397 (2010-2013), es una red que reúne a una amplia gama de investigadores de 8 países de Iberoamérica, entre los que se encuentran España y Portugal,  dedicada a promover el desarrollo de biorrefinerias con la participación activa de las empresa y de la Academia como un medio para apoyar y fomentar los desarrollos tecnológicos necesarios para la instalación de la nueva generación de biorrefinerias en los países iberoamericanos. Su coordinador es el Dr. Francisco Girio del Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG) de Portugal.

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    Instituto Chileno de Permacultura