SEMBRANDO ALGAS PARA ALIMENTOS Y BIO-ENERGÍA

Así como existen variedades de trigo, avena, maíz y cebada, también existen de algas. Y así como se producen semillas de cereales naturales y semillas GM (genéticamente modificadas) ahora buscan desarrollar semillas de algas. ¿El objetivo? Alimentar peces y producir bio-combustible.

Por lo pronto, cepas de algas GM utilizadas como alternativas adecuadas para alimentar animales y como biomasa para biocombustibles, ha desarrollado TransAlgae de Israel, la misma compañía que está cerca de producir semillas GM de algas.

Laboratorio de TransAlgae. Foto: Puente21

Algas genéticamente modificadas

Basado en la investigación del Prof. Jonathan Gressel del Instituto Weizmann de Ciencia, TransAlgae ya ha producido un puñado de cepas GM de algas para satisfacer las necesidades de alimentos de los peces y, a la vez, generar biomasa para biocombustibles y evitar extraer la biomasa producida por un ecosistema para su propia conservación.

La compañía ha firmado un memorando de entendimiento con Endicott en Texas, para refinar el aceite de la biomasa para el biodiesel, a la vez que ingresará en el mercado nutracéutico (término que combina las palabras “nutrición y farmacéutica” y que refiere a un producto alimenticio que provee beneficios de salud y médicos, incluyendo la prevención y el tratamiento de una enfermedad.)

Programadas para autodestruirse, si es necesario…

Nellya Litae, VP de Desarrollo de Negocios de la empresa, explica que las algas padecen problemas similares a las plantas: "Las algas sufren de plagas y enfermedades al igual que las plantas. También sufren de contaminación y son especialmente sensibles a la contaminación de otros tipos de algas ‘salvajes’, que incluso, existen en el aire. Si usted tiene un estanque con un tipo de algas, a las 24 horas puede encontrar que un tipo de algas totalmente diferente ha crecido allí. También son susceptibles a las bacterias y virus, que rápidamente pueden eliminar el cultivo por completo".

TransAlgae produce variedades más resistentes de micro-algas frente a otras algas y bacterias, por lo que la cosecha puede continuar ininterrumpidamente.
Para calmar los temores que la variedad GM podría promover una recepción hostil en el medio silvestre, Gressel ha programado sus algas (procedente de una fuente no revelada de algas silvestres) para que se autodestruyan si se produce un derrame o si se presentaran fugas de otras especies de algas en un lago o el mar. Cuando se activa, este gen "interruptor de seguridad" hace morir el alga dentro de un lapso de seis horas.

Algas de cultivo. Foto: archivo Puente21

Algas para todos

La semilla desarrollada es compatible con un biorreactor específico, construido por TransAlgae. La compañía ofrece no sólo las algas, sino también un medio para el cultivo y el sistema mismo. TransAlgae también está en condiciones de desarrollar semillas de algas ‘personalizadas’, específicas para cada cliente, con reactores a medida bajo condiciones y climas requeridos, a temperaturas que van desde 20 hasta 35 grados centígrados.

El sistema funciona con agua de mar. Aunque es más fácil de cultivar las algas en agua dulce, Litae subraya que "hay que considerar la limitación de los recursos hídricos. El primer objetivo es la generación de cultivos genéticamente modificados de algas para adaptarse a un sistema de crecimiento específico. Sin embargo, somos capaces de desarrollar algas que se adaptan a cualquier sistema de crecimiento: estanques abiertos, biorreactores o sistemas cerrados".

La duda con los OGM es siempre la misma: ¿estarán lo suficientemente testeados? Si bien es cierto que es posible que no se hayan observado efectos negativos en los peces alimentados con algas GM, ¿la carne de pescado alimentado con estas algas, tendrá efectos no estudiados al ser consumida por personas?

La ingeniería genética aplicada al agro todavía entrega más dudas que respuestas y certezas. Lo que no significa que suceda lo mismo con las algas.

CÉLULAS SOLARES PARA ENERGÍA MEJORADAS POR EL COLOR

Tubos solares sensibilizados con colorante, es el nuevo diseño de células solares que capturan la luz solar para transformarla en energía. Disponen de una superficie de sellado muy reducida y un área activa mejorada para la conversión fotovoltaica de la luz en energía eléctrica.

En buen criollo, el colorante mejora –como Messi al Barcelona- la capacidad del espejo que capta la luz solar para transformarlo en energía eléctrica.

Tubo solar sensibilizado con TiO2. Foto: www.electronicosonline.com

Colorante y sellado, las claves (o Messi - Iniesta)

Es un tubo de vidrio recubierto por dentro con un óxido conductor transparente sobre el cual se deposita una película de TiO2 meso-poroso (diámetro de 2 a 50 nm). Una sola capa de tinte fotoactivo sobre la superficie de TiO2, inyecta electrones hacia la banda conductora. Un electrolito redox (reducción-oxidación) recarga el tinte y transporta la carga positiva a un electrodo ubicado detrás, el cual es depositado sobre la superficie exterior de un tubo de vidrio más pequeño o varilla, insertado en el tubo solar. La recolección se logra mediante la conductividad de franjas metálicas en la parte inferior del tubo, de modo tal que la superficie de incidencia de la luz no se reduce como en los sistemas recolectores planos.

Célula Solar con óxido de titanio. Foto: www.dforcesolar.com

El diseño en tubo y sus ventajas

El sellado y la eficiente de captación de corriente siguen siendo los principales retos. El sellado ha sido un obstáculo importante para la comercialización de células solares sensibilizadas por colorante; el tubo permite un fácil sellado en un área muy reducida.

Las células solares planas sensibilizadas por colorante, opacan la captación de luz lo cual, disminuye su eficiencia; algo que no sucede en este caso, pues en la parte inferior del tubo, la superficie de la luz incidente está maximizada.

Este desarrollo es una solución para la producción de células solares sensibilizadas por colorante a gran escala.

Para más información contactar Dr. Frances Shalit

e-mail: shalitf1@mail.biu.ac.il 

NUEVO MÉTODO PARA DESALINIZAR Y PURIFICAR EL AGUA: BLUES DEL ELECTRODO DE CARBONO NANOPOROSO

El carbono, más eficaz y purificador que cualquier otro material y tan buen conductor de electricidad como los metales, es un nuevo método para desalinizar el agua de mar.

Historia de la desalinización

Relata el científico cubano Juan Francisco Zúñiga Santana sobre la historia de la desalación de agua de mar: “La referencia más antigua que existe sobre la desalación del agua de mar es el relato que aparece en la Biblia (Éxodo, capítulo 15): «Al mando de Moisés, los hijos de Israel partieron del mar Rojo. Avanzaron hacia el desierto del Sur y marcharon por él tres días sin hallar agua. Llegaron a Mara, pero no podían beber el agua por ser amarga. Moisés clamó a Yavé, que le indicó un madero que él echó en el agua, y esta se volvió dulce».

“Referencias más concretas se encuentran en Tales de Mileto (624-547 a.C.) y Demócrito (460?-370? a.C.), quienes sugirieron que el agua dulce se obtenía por filtración del agua de mar a través de la tierra. Plinio (23-79 d.C.), en su gran enciclopedia sobre historia natural describe varios métodos para desalar agua.

“Alejandro de Afrodisias (193-217 d.C.), al comentar la Meteorológica de Aristóteles, describe por primera vez el procedimiento de destilación como método de obtención de agua dulce a partir de agua de mar.

“El uso industrial de estos principios tuvo un lento desarrollo, excepto en las instalaciones de destilación para barcos, cuyo crecimiento fue relativamente rápido. La destilación tuvo un primer impulso de desarrollo en el año 1884, cuando James Weir creó, con destino a barcos, una planta de evaporación que utilizaba la energía residual del vapor de salida de la caldera. 

“Las primeras instalaciones de este tipo, de las que se tiene noticias, son una en Egipto, instalada en 1912, cuya producción era de 75 m3/día; otra en Stears, Kentucky (EEUU), montada en 1917 con una producción de 150 m3/día, y otras en las islas de Aruba y Curazao, de 6 500 m3/día, instaladas en 1958. 

“Aunque se ha clasificado el procedimiento de congelación como uno de los de base natural, pues entre los esquimales es la forma habitual de obtención de agua, la realidad es que no se desarrolló sino mediante estudios de laboratorio independientes de dichas condiciones naturales. El desarrollo industrial de este método tiene su iniciación en los últimos años de los ‘50.

“El empleo de los sistemas de membranas se inicia a partir de los estudios en laboratorios sobre la naturaleza y comportamiento de aquellas, con los trabajos realizados sobre membranas fabricadas con resinas por Juda y Kressman en 1949.”

Fueron científicos israelíes, los primeros en tratar la desalación mediante el sistema de ‘ósmosis inversa’.

Como se ve, la desalación ha contado con una larga prehistoria de ideas y mitos, y una historia inferior a un siglo de realizaciones prácticas.

Gráfica de la Planta desalinizadora de Ashkelon (Israel) la más grande del mundo.

Ósmosis

La ósmosis es un fenómeno físico relacionado con el comportamiento de un fluido como solvente de una solución ante una membrana semipermeable para el solvente pero no para los solutos. Tal comportamiento entraña una difusión simple a través de la membrana, sin "gasto de energía".

Ósmosis inversa

Lo descrito es lo que ocurre en situaciones normales, en las que los dos lados de la membrana están a la misma presión; pero si se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración de sales al de baja concentración.

Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa, que permite pasar sólo el agua, no la sal. Es decir, el agua se ha desalinizado por ósmosis inversa y llega a ser potable.

 Gráfico del sistema de ósmosis inversa.

Receta para desalinizar y purificar el agua

En una solución electrolítica (agua salada) el carbono se comporta, debido al gran área de superficie del sistema nanoporoso, como un gran condensador (alrededor de 100 Faradios / gramo). Al aplicar una diferencia de potencial (aproximadamente 0,9 - 1.2V, a un par de electrodos de carbono poroso sumergido en una solución electrolítica) los cationes son adsorbidos en el electrodo con carga negativa y aniones en la parte positiva, de este modo, el agua purificada producida en la solución libre, llena los poros de carbono y los espacios entre los dos electrodos.

La regeneración puede realizarse mediante la anulación del potencial eléctrico. Esto hace que la des-absorción o la eliminación de los iones de las paredes porosas, produzca un concentrado que se desecha como agua residual fuera del sistema.

Cualquier impureza eléctricamente cargada, tales como ácidos, bases, sales de metales pesados, partículas coloidales y bacterias son removidas.

Qué hay de nuevo viejo…

La tecnología actual ofrece un sistema y método para desalación de agua de mar, eliminación de impurezas y evitar la eliminación de los iones alcalino-térreos, es decir, iones de calcio y magnesio, que son nutrientes importantes del agua desalada. Esto se logra mediante el desarrollo de un sistema de selección de tamaño poros de iones dentro de los electrodos de carbono.

Esta tecnología ofrece un medio relativamente rápido y muy rentable de desalinización y purificación del agua. Sobre todo para regiones con carencia de agua potable que disponen de costa marina.

Del madero que Moisés arrojó a las aguas del mar Rojo, a los electrodos de carbono nanoporoso, mucha agua ha sido desalada. Una historia con cadencia de Blues...

BATERÍA DE SILICIO Y AIRE DURA MILES DE HORAS

Una nueva batería de silicio-aire, amigable con el medio ambiente, suministra energía durante miles de horas sin necesidad de ser reemplazada.

Oxígeno silicio y la Brujita Verón

Durante el reciente Mundial de Sudáfrica 2010, la Brujita Verón (Argentina), durante el partido de Argentina-Nigeria, en 74 minutos de juego, corrió casi 9 Km; una marca no superada por ningún otro futbolista durante la competencia. Verón no necesita una batería ultraliviana conectada a su cuerpo, esa batería es su aptitud atlética.

Creada a partir del oxígeno y el silicio (el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre), la batería silicio-aire, es muy liviana pero, al contrario de la Brujita Verón, tiene una vida útil ilimitada y una alta tolerancia a condiciones extremadamente húmedas y/o secas. Los usos potenciales incluyen aplicaciones médicas (por ejemplo, alimentación de las bombas para diabéticos o audífonos), sensores y estructuras microelectrónicas de silicio.

Prototipo de la batería. Foto: www.cidipal.org

Desarrollada por científicos del Instituto Technion-Israel, el paper fue publicado en “Electrochemistry Communications”. (Oct/09).

Cómo funciona la batería de silicio según el DT

"Las baterías de silicio-aire se utilizarán de la misma forma a las baterías actuales", dice el investigador principal, el profesor Yair Ein-Eli del Departamento de Ingeniería de Materiales. "Pero mediante el uso de silicio -seguro, no tóxico, estable y el material más común de la corteza terrestre- creamos baterías muy livianas, con vida útil y capacidad de energía infinita".

Esta batería portátil electroquímica, puede ser dejada, por años, en una repisa e insertada en un dispositivo para proveer de inmediato energía.

El líquido iónico (desarrollado hace una década en Japón) “es la sustancia perfecta para este propósito”, afirma Ein-Eli. En esos electrolitos, el silicio –un semi-conductor –es activado y actúa como un conductor metalizado. “El silicio  metalizado, sirve como ánodo. No hay corrosión o evaporación con el líquido iónico y, a diferencia de las baterías convencionales, la batería de silicio-aire no absorbe agua desde el exterior”.

Prof. Ein Eli, del Instituto Technion, Haifa, Israel. Foto: www.flickr.com

El oxígeno del aire se encuentra en la cápsula de la batería pasa a través de una membrana e interactúa con el silicio oxidado, el cual es inerte, estable, liviano y no tóxico, tiene un contenido alto en energía y puede ser usado como material de construcción. Esto significa un ahorro substancial en costo y peso; su tamaño varía entre 1cm2 y varios cmts2.

El futuro de la batería de silicio y aire

El profesor Ein-Eli estima que en tres o cuatro años, las baterías de silicio-aire serán aún más poderosas, recargables y útiles para autos eléctricos; “el silicio se convertirá en arena y se reciclará nuevamente en silicio y la energía de la batería recomenzará nuevamente”. ¿Ciencia ficción? No, ciencia y tecnología que mira al futuro.

El interés se desató recientemente cuando Toyota y Panasonic iniciaron esfuerzos conjuntos para adaptar la batería de zinc-aire para el futuro de los coches electrónicos.

Participaron en la investigación el Dr. David Starosvetsky y el estudiante graduado Gil Cohen del Technion; el Prof. Digby Macdonald de Penn State University, y el Prof. Rika Hagiwara de la Universidad de Kyoto.

El futuro llegó hace rato. Una de sus formas, es batería eléctrica de silicio-O2.

LAS REINAS DE LA ENERGÍA SOLAR

Britney Spears, Lady Gaga, Rihanna, Kylie Minogue… la lista de reinas del pop es amplia, como la de las tecnologías de energía solar, donde Israel marca el ritmo.

Cierto, cada una tiene su estilo, su propio I+D que las distingue de las demás. Pasen y vean…


Israel, la pasarela de las reinas
Israel es el primer país del mundo en tener una ley sobre energías renovables; desde 1979, en cada casa o edificio los sistemas de energía solar son obligatorios, brindando energía al 85% de las familias.
Los estándares de eficiencia, permiten el ahorro de 40 MW/hora cada año; 250.000 kW/h/año y la reducción de 187.000 ton/año de CO2.
En el sector industrial, el ahorro es de 187.000 TEP/año (toneladas equivalentes de petróleo).

Bright Source Energy

Subsidiaria de LUZ, con sede en Jerusalem, son pioneros en la industria de energía solar, con costos que compiten con los combustibles fósiles.
Sus espejos o paneles (heliostatos o girasoles) rastrean al sol en dos dimensiones y reflejan su luz a una caldera que se encuentra encima de una torre, a 60 mts. La luz solar concentrada calienta el agua a unos 550°C. El vapor se transporta hasta una turbina donde se genera la electricidad. Luego, el vapor es enfriado con aire y reintroducido al sistema en un circuito cerrado, reduciendo el uso de agua en más del 90% y creando un proceso respetuoso del medio ambiente.
Parte del agua es vuelta a usar para limpiar los espejos de polvo y partículas, que disminuyen su rendimiento.
Ha construído en el Néguev, el Centro de Desarrollo de Energía Solar (SEDC, en inglés), un hito tecno-científico nivel mundial. Se trata de un campo solar para evaluar equipamiento, materiales, procedimientos, métodos operativos y de construcción.

Ing. Benjamin Koretz, uno de los "cerebros" de LUZ-BrightSource. Foto: PUENTE XXI

 

Vista panorámica del Campo experimental Rotem (Negev, Israel). Foto: website BrightSource

 Aora

La generación de energía solar sigue dos vías: una, es la escala pequeña (unidades residenciales o pequeños sistemas aislados) y la otra, la generación a gran escala. Aora combina las dos; soluciones de gran escala compuesta de una serie de unidades en escala pequeña, que pueden ser acopladas en conjunto para formar una planta de energía del tamaño que se requiera.

Su sistema es similar al de LUZ - Bright Source: campos de espejos (heliostatos) que concentran la radiación solar en una Unidad de Conversión Energética que genera electricidad y energía térmica utilizando una micro-turbina a gas.

Este sistema modular permite que cada unidad básica sea independiente de una unidad mayor, otorgándole flexibilidad de instalación y la posibilidad de incorporar más unidades-base a medida que la demanda energética lo requiere.

Al ser un sistema híbrido (solar/gas/biocombustibles), no requiere almacenamiento para suministrar energía durante todo el día. Ambas capacidades, la transforman en una solución fuera de la red integrada, una ventaja inestimable para comunidades remotas no conectadas a la red.

Campo solar de Aora en Eilot (Israel). Al frente los heliostatos y al fondo, la torre colectora de luz solar. Foto: PUENTE XXI

Zenith Solar 

La tecnología se basa en un gran plato óptico y varios espejos planos simples, sobre una superficie de plástico moldeado, dividida en cuatro cuadrantes, que se fija en un marco rígido, montado en azimut , mejorando el sistema de seguimiento solar. Este sistema captura más del 70% de la energía solar, en comparación con la media del sector entre 10% al 40%.

Denominada tecnología de Concentración Fotovoltaica (CPV), este sistema óptico de bajo costo, permite aumentar la luz que incide sobre el material semiconductor, aumentando exponencialmente la eficiencia de los platos solares, aumentando la producción de energía.

Tigo Energy

Esta tecnología utiliza un ‘Maximizador’ inteligente y una Unidad de Gestión (MMU) para distribuir la energía. El Módulo de Energía ‘Tigo Maximizer’ contiene sensores analógicos, que permiten las comunicaciones y regular la impedancia de los circuitos. La MMU se comunica con cada módulo Maximizer (ya sea a través de líneas eléctricas o inalámbricas), calculando el punto de funcionamiento máximo y proporciona un “gateway” de Internet que transmite los datos de rendimiento para el análisis del motor de Tigo Energy, que calcula con exactitud el estado de funcionamiento óptimo y el módulo se reajusta mediante un proceso de adaptación de impedancia. La solución es capaz de encontrar en tiempo real el estado de funcionamiento máximo para cada grupo y mantener la estabilidad del sistema durante la cobertura de nubes o sombras.

Gráfico ilustrativo de la tecnología desarrollada por Tigo. Gráfica: website Tigo

About Tigo from Tigo Energy on Vimeo.

Video explicativo sobre la tecnología de Tigo. Fuente: website Tigo.

Solel Solar Systems Ltd.
Utiliza una tecnología de energía concentrada (CSP), que será clave para la generación de energía solar de este siglo. La CSP permite una optimización continua del ciclo termodinámico. Fue recientemente adquirida por Siemmens en $us 500 millones, después que el gigante alemán adquiriera el 20% de Arava Power Company, también israelí.

EnStorage

La tecnología de EnStorage se basa en baterías de flujo y células o pilas de combustible (fuel cell) regenerativas: un nuevo tipo de almacenamiento de energía y que son independientes entre sí.

Las celdas de combustible se pueden conectar en serie o en paralelo para satisfacer necesidades específicas.

El almacenamiento de energía está determinado por el tamaño de los tanques de almacenamiento que son escalables, para adaptarlos a mayores demandas energéticas. La eficiencia de la conversión de energía eléctrica es muy alta, alrededor del 75%.

Gráfico ilustrativo sobre la tecnología desarrollada por EnStorage. Gráfica: website EnStorage.

Las reinas del pop de la energía solar, la más popularizada y utilizada de las energías renovables, son curiosamente, todas ellas, israelíes.

LA RESPUESTA ESTÁ SOPLANDO EN EL VIENTO

Israel Wind Power (Ramat Gan, Israel) y Brothers Engineering Group (Belén, West Bank, Autoridad Palestina), anunciaron un acuerdo de cooperación para la construcción y venta de aerogeneradores para energía eólica.

Torre y turbina desarrollada por Brothers Engineering Group. Foto: web site del grupo  

Brothers Engineering Group fue fundada en 2006 por el Dr. Mohammed Salem, farmacéutico y empresario que trabaja con Ingenieros Sin Fronteras, fabrica turbinas eólicas y soluciones solares para el West Bank (Autoridad Palestina).

"La colaboración empresarial en el sector de la energía eólica es algo que será para el beneficio de todos. Servirá como un puente de paz para el conflicto israelo-palestino", declara Salem y agrega, " juntos, seremos una sola compañía”. El objetivo es fabricar comercializar e instalar turbinas de viento para generar electricidad en una escala de 50 Kw y, de este modo, proporcionar energía eólica para fábricas, oficinas y viviendas particulares de la AP. El desafío es, luego, exportar.

La Autoridad Palestina ha anunciado que planea ofrecer beneficios en las tarifas de energía eléctrica a empresas palestinas que inviertan en energías renovables, como sucede en buena parte del mundo, aunque por el momento, los clientes de Brothers Engineering Group, son las ONG’s y los ciudadanos que buscan reducir costos energéticos.

Brothers Engineering Group construye todo desde cero, cuenta para ello con 10 ingenieros y trabajadores. "Nuestras turbinas se construyen a partir de piezas de Palestina. Somos la primer y única compañía de energía eólica en el Líbano, Jordania y Palestina. Instalamos las turbinas en los edificios", confirma Salem a IsraelC21.

Por su parte, Israel Wind Energy, desarrolla soluciones eólicas y aerogeneradores de distintos tamaños, capacidades y diseños y está listo para ingresar a Europa y Rusia. Por ahora lo hará con turbinas que utilizan la energía eólica para calefacción de agua, de modo de reducir costos en un tema acuciante para los crudos inviernos europeos y rusos. En pocos meses la empresa comenzará a vender su "Ruaj Dude" (definido como “tanque de viento”) que está actualmente en producción.

Turbinas livianas (para montar hasta en techos de casas), silenciosas y con un gran sentido estético, son adaptables a distintas necesidades.

Una unidad de 1 Kw cuesta $us 5.000 y proporcionan más de un ¼ de la energía utilizada en una vivienda de tamaño medio.

¿Por qué no, en Israel? Porque existen muy pocos lugares que pueden utilizar este tipo de energía; sólo en los Altos del Golán, es ideal para implementar este tipo de energía para un campo o granja eólica.

Si bien no es reciente la cooperación en campos científicos y tecnológicos entre israelíes y palestinos, la verdadera novedad consistiría en que, dependiente del suministro de energía desde Israel y los países árabes, la Autoridad Palestina comienza a desandar un camino de autonomía energética, base para el desarrollo económico.