23 jul 2010

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.













19 jul 2010

Las proteínas también cuentan cuentos


A partir de las proteínas de las células, es posible desarrollar una medicina predictiva y personalizada, dotada de una precisión hasta aquí, desconocida.

El Prof. Uri Alon del Departamento de Biología Celular del Instituto Weizmann y su equipo, han logrado identificar patrones recurrentes comunes en las proteínas y cómo interactúan, desarrollando un novedoso método que “espía” las células vivas mientras son sometidas a quimioterapia. Así pueden observar cuáles proteínas cuentan el cuento de la vida.

Físico fascinado con la biología, es uno de los primeros científicos en explorar un campo hoy conocido como “biología de sistemas”, donde biología, informática, matemáticas, química y física se integran para estudiar los organismos como “sistemas completos”, acabados en sí mismos. Además, actúa y enseña en Teatro Playback, un teatro de improvisación que tiene como objetivo relacionar a la gente al escuchar historias de la vida real contadas por el mismo público y actuarlas sobre el terreno.

Instituto Weizman. Foto: www.forodefotos.com 

Las proteínas y las maneras de contar
Hay dos maneras de contar, la narración y el cálculo. Las proteínas utilizan ambas maneras y por tanto, los científicos hicieron lo mismo con las proteínas.
Las células contienen miles de proteínas, así como un cuento puede tener miles de palabras y caracteres.

Las investigaciones lograron descifrar esta complejidad, centrándose en la traducción, un proceso genético que consiste en el paso de la información transportada por el ARN-m (Acido RiboNucleico mensajero) a proteína.

Así, redujeron ese gran árbol de las reacciones químicas a una simple colección de cuatro tipos de patrones recurrentes, conocido como “motivos de red”. Cada motivo de red lleva a cabo una función específica o cálculo, y representa una forma elemental en que estas proteínas interactúan: como un estilo personal de narrar el cuento del gen.

"Los mismos motivos de red, los mismos patrones, se encuentran en bacterias, plantas, moscas, ratones, seres humanos, y todos los organismos", dice el Profesor Alon. "Por lo tanto, existe un lenguaje común, no sólo en nuestros genes, sino también en la forma en que están conectados para hacer que las células vivan o mueran apropiadamente."

Alrededor del cáncer
Analizando una enfermedad como el cáncer de pulmón, observaron porqué algunas células cancerígenas humanas responden a la quimioterapia y mueren, mientras que otras sobreviven, permitiendo que el cáncer continúe desarrollándose.

Observaron la actividad de cada proteína en forma individual dentro de células individuales. Emplearon una estrategia de marcado de proteínas de las células, a fin que sean identificables por el software de análisis de imágenes y, finalmente, lograron medir los niveles y la localización de las proteínas en las células individuales.

Esta técnica innovadora, les permitió ver las proteínas como en una película y descubrieron que la mayoría de las proteínas se comportaban de la misma manera en las células que sobrevivían y en las que morían.

Proteínas que cuentan
Sin embargo, dos proteínas mostraron un comportamiento distinto y aquellas células que eran capaces de producir estas dos proteínas en grandes cantidades, sobrevivían, es decir, contaban el cuento; las que no las producían, morían.

La investigación se centra ahora en crear combinaciones de medicamentos o cócteles, utilizando modelos matemáticos y métodos experimentales que tomen una célula del estado enfermo y la lleven al estado de salud, actuando como un hospital "para células".
Este modelo introduce la práctica de una medicina predictiva personalizada y por lo mismo, altamente eficaz, basada en la predisposición que una persona pueda tener para desarrollar una determinada enfermedad y recibir cócteles de drogas individualizados que serán efectivos para ese paciente en particular.
 
"En este tipo de modelo, sabemos exactamente lo que cada medicamento va a hacer a una persona en particular
", explica el Profesor Alon.
Esta transformación producirá cambios fundamentales en el desarrollo de drogas, sin embargo, el Profesor Alon no es el único científico que prevé que será económicamente beneficiosa y aplicable no sólo a las enfermedades, sino también a otros aspectos de la fisiología humana, como el envejecimiento.

La biogenética y la nanotecnología están produciendo notables cambios en la práctica y la precisión de la medicina.

8 jul 2010

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.

6 jul 2010

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.


5 jul 2010

ALEMANIA ARGENTINA Y EL RESIDUO DE AGUAS DE LA AGROPECUARIA

Alemania destrozó los sueños de Argentina durante el mundial de Sudáfrica con cuatro goles, tal como las bacterias, en cuatro pasos sencillos, destrozan los residuos de la agropecuaria que contaminan las aguas.

Planta piloto de Agrobics. Foto: www.agrobics.com


El Dr. Isam Sabbah*, fundador de Agrobics, encontró la forma de aumentar la eficacia de los reactores biológicos que digieren la materia orgánica en las aguas residuales, con un sistema que podría ser independiente o adicionado al existente, para el tratamiento de aguas residuales agrícolas. Del mismo modo, el DT de Alemania encontró la forma de aumentar la potencia de su equipo para neutralizar el juego de Argentina.

Cómo contamina el agro


Se trate de una plantación de cítricos o una instalación empacadora de carne, los residuos agrícolas y de animales que son arrojados, son altamente contaminantes.


Con cargas orgánicas 200 veces mayores a las que se encuentran en las aguas residuales regulares, los residuos de la industria agrícola no pueden ser vertidos por el sumidero ya que sobrecarga el sistema, causando su rotura. Sabbah explica que incluso la agricultura "orgánica" produce residuos.

El crecimiento de la agroindustria, da lugar a cada vez más, grandes cantidades de aguas residuales con elevada carga orgánica, que crean un grave problema ambiental, pero a la vez, pueden ser una fuente potencial de biogás y bio-fertilizantes, ya que ese alto contenido orgánico puede ser convertido a gas metano. Esta es la base del desarrollo del Dr. Sbbah.

Tratamientos biológicos y físico-químicos

Actualmente los sistemas de tratamiento biológicos y físico-químicos que se utilizan para el tratamiento de aguas residuales agroindustriales, son extremadamente lentos e inestables (como las defensas de Corea, Grecia o México durante el Mundial 2010), con tasas de carga baja, que dan como resultado un alto costo del tratamiento.


Gas metano para descontaminar


Sabbah desarrolló un sistema anaeróbico (sin aire); un cóctel de bacterias, que, cuando terminan de comer su almuerzo (los desechos orgánicos), emiten gas metano.


El gas metano (CH4) es un gas de efecto invernadero que daña el ambiente pero en el sistema desarrollado por Sabbah, el CH4 se quema y se utiliza como energía. La solución de Agrobics reduce la contaminación en muchos niveles.


Con la inmovilización de biomasa como técnica principal (“anular la creatividad de Messi”, por ejemplo), el tratamiento anaeróbico (sin oxígeno, algo así como dejar sin aire al equipo rival) se hace muy efectivo debido a la capacidad de la bacteria anaeróbica a tolerar y descomponer altas concentraciones de material orgánico sin disolución. Es menos costoso que el tratamiento aeróbico y con relativamente bajas cantidades de “sludge” (residuo semi-sólido que permanece del proceso de tratamiento industrial o de aguas de deshechos).


Alemania y la bacteria de los cuatro goles


La bacteria anaeróbica descompone materiales orgánicos en 4 etapas, tal como Alemania descompuso el andamiaje de Argentina con 4 goles. La similitud no es caprichosa.


1) degrada materiales orgánicos complejos (llamados polisacáridos y polifenoles, aunque puede reemplazarlos por “dominio de pelota y capacidad goleadora de Argentina”) en sus componentes simples, (monosacáridos y fenoles, aunque podemos llamarlos “defensa y ataque argentinos, sin medio-campo”).


2) la bacteria acetogénica (“mediocampo alemán”) convierte a los monosacáridos y fenoles (“defensa y ataque argentinos”) en ácidos orgánicos, como ácido acético y láctico y alcohol (“individualidades sin un juego asociado en equipo”).


3) la bacteria (ahora metanogénica, algo así como un ‘fútbol total’ versión teutona) convierte los ácidos orgánicos en biogás -metano y otros gases- (reemplace esta idea por la de “borra del campo de juego a las individualidades de Argentina”).


4) el bio-gas es reutilizado como energía y bio-fertilizante (construya, amigo lector, su propia metáfora)


El costo de la eliminación


El sistema puede conectarse al que ya está en uso, sin necesidad de reemplazarlo totalmente; lo cual, para una fábrica grande, significaría una inversión de $us 3 a 5 millones. Con una extensión de $us 500.000, es posible ahorrar tiempo y dinero.


Una unidad pequeña, adaptada a una fábrica de queso artesanal, por ejemplo, tiene un costo aproximado de $us 75.000.


El sistema puede ser utilizado por agricultores o trabajadores de fábrica, dado que se trata de un sistema simple que no emplea demasiada alta tecnología y reduce notablemente los costos.


Con un fútbol simple, pero no por eso, menos destructor de la alta técnica de los jugadores argentinos, Alemania eliminó a la Argentina del mundial en Sudáfrica. Como el consorcio de bacterias desarrollado por Sabbah, elimina los residuos orgánicos del agua…


*PhD en Ciencias Ambientales, la Galilee Society (la Sociedad Nacional Árabe de Investigación para hacer equitativa la salud, medioambiente y condiciones socio-económicas de los árabes palestinos en Israel) financió al Dr. Sabbah el proyecto de investigación.


Más información: American Journal of Environmental Sciences 5 (1): 1-6, 2009


ISSN 1553-345X
E-mail: isabbah@agrobics.com


1 jul 2010

MESSI Y LA COMPUTADORA BIOLÓGICA

En los últimos años existe un gran interés en la informática biológica, o sea, el desarrollo de una PC a partir de moléculas biológicas. 


Messi ¿y sus algoritmos?, se sacan de encima a dos rivales. Foto: www.messifotos.com


Varias investigaciones están explorando acerca del uso de moléculas biológicas en la informática; todos ellos se basan en el ADN y su capacidad de hibridación.

La pregunta es, ¿será posible sustituir a las PC’s de silicio por otras moleculares? Y si la respuesta es afirmativa, ¿cuál sería la ventaja?

Las ventajas están dadas en el ahorro de energía, pero sobre todo, el poder realizar cálculos ahora inaccesibles incluso, a los ordenadores más potentes. ¿Cómo? ¿Utilizando el ADN? ¡Yesss!. Mientras que un PC se diseña para realizar un cálculo muy rápido, los filamentos de ADN producen un billón de respuestas simultáneamente. Esto hace que este ordenador pueda solucionar los problemas que tienen muchas soluciones posibles.



ADN como base y modelo informático

Casi “desde el vamos”, la informática utilizó como modelo de desarrollo la biología y la biogenética, incluso hasta en su lenguaje: virus informáticos, algoritmos y un larguísimo etc. que comprende el famoso “copy-paste”, algo que cualquier gen realiza desde la más remota antigüedad. Pero, ¿el ADN?

El ADN (código genético) es como una hélice doble, formada por cuatro bases químicas que utiliza todas las posibilidades combinatorias con la única condición del emparejamiento de estas bases de dos a dos (AT & CG). Desde esa simpleza se logra la información más compleja que existe: la que codifican los genes; información que gobierna todos los procesos de todos los organismos. La doble hélice se forma como una cremallera al cerrarse, es decir, un proceso de computación, en el que las bases se reconocen y aparean según la condición establecida.

Recientemente, el Dr. Kouichi Hosaka, un científico japonés, ha demostrado cómo una sola molécula puede ser utilizada para ejecutar un algoritmo con cálculos miles de veces más rápido que cualquier computadora convencional, utilizando las vibraciones de los átomos de una molécula de yodo mediante pulsos láser.

Aunque el cálculo fue extraordinario, Hosaka reconoce que los métodos para el manejo y manipulación de la molécula de yodo son complejos. Además, no tenía del todo claro cómo estos componentes podrían conectarse para hacer algo parecido a una computadora convencional.

Avance israelí

El Prof. Ron Unger de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad Bar-Ilan, ha probado que las propiedades de las moléculas biológicas -en especial de las proteínas- resultan excepcionales para la construcción de componentes informáticos que sean más pequeños, potentes y veloces que cualesquiera dispositivos electrónicos que hasta ahora se hayan paseado por los tableros de diseño.

Las moléculas pueden actuar de conmutadores lógicos (puertas lógicas) porque sus átomos son móviles y cambian de posición de forma predecible.

 
Una PC bio-molecular sería cincuenta veces menor que una PC actual. La reducción del tamaño de las puertas lógicas, significa dispositivos más veloces, es decir que los ordenadores de base proteínica podrán operar a velocidades mil veces mayores que los ordenadores modernos.

“La exquisita selectividad y especificidad del complejo proteico está basado en redes de trabajo, escribe en el paper el Prof. Unger, nos motivó a sugerir que principios similares pueden ser usados para diseñar sistemas biológicos que podrían servir para implementar directamente, cualquier circuito lógico como un cálculo paralelo asincrónico. Discutimos cómo diseñar moléculas de proteínas que servirán como elemento básico de cálculo, funcionando como una puerta lógica, utilizando las etiquetas de ADN para el reconocimiento, y la fosforilación y reacciones exonucleicas. El modelo y su robustez a los errores fueron probados en una simulación por ordenador.”

Messi y los algoritmos de sus moléculas

Resumiendo, cuando un sistema biológico como Leo Messi, gambetea 3 o 4 adversarios y remata al gol, no es más que un cálculo algorítmico realizado por las moléculas de su organismo. ¿Será por eso que dicen que el futbol es un juego que se realiza con la cabeza y se ejecuta con los pies? Y no faltó aquel que explicara que una pelota de fútbol, es el único objeto que el ser humano ha logrado dominar con el pie como si fuera con la mano.

¿Esto significa que las PC’s serán sistemas biológicos, como nuestras mascotas de hoy en día? Pues si le preguntas a tu hijo y sus amigos, seguro que aman más a su PC que a tu perro.


4 ago 2009

Energías Renovables

LA ESTRATEGIA DEL BASQUETBOL


Centro de Energía solar combinada de AORA, donde se aprecia la torre y los colectores tipo ‘heliostatos’ – FOTO: PUENTE XXI

Atenas, Olimpíadas de 2004. Por las semifinales de Básquet, se enfrentan, en una llave, EEUU vs. Argentina. Un Ginóbili inspirado, con asistencias milimétricas y endiabladas, acaba por ser una pesadilla para el Dream Team norteamericano y la clave para que Argentina llegara a la final olímpica y colgarse la presea dorada.

Cierto, Ginóbili fue clave para la eficacia de ese equipo; sus asistencias perfectas tenían un amplio soporte que sustentaron el sueño Olímpico de Argentina: la capacidad para defender de unos y para encestar de los otros cuatro compañeros que estaban sobre el parquet.

¿Qué tienen en común ‘Manu’ Ginóbili y las Energías Renovables? La ASISTENCIA. Las Energías Renovables pueden ser perfectamente comparadas con los pívots de los equipos de básquet: son indispensables para alcanzar la eficiencia energética pero, por ahora, no podrán ganar el partido energético por sí solas.

Al menos es lo que piensa Eddie Bet Hazavdi, Coordinador de Legislación, Estándares y Supervisión del Departamento de Conservación de Energía del Ministerio Nacional de Infraestructura de Israel.

“Para hablar de Energías Renovables, es necesario hablar de eficiencia de la energía”. Con 24 años de experiencia en desarrollo de proyectos, fijación de estándares internacionales, determinación de políticas energéticas nacionales y desarrollo de proyectos educativos sobre energías, en Israel y en el exterior, Bet Hazavdi sostiene que “no es posible suplantar en un 100% la energía obtenida del petróleo. Si necesito 24 hrs. de luz, es más barato obtenerla del petróleo. La energía solar es más cara, aunque con los años, su costo irá decreciendo. Sí, se puede contar con una acción combinada de energías: por ejemplo, disponer 24 de luz eléctrica combinando energía hidroeléctrica con solar.”

El 21º Estudio del World Energy Council, afirma que para el año 2100 el 70% de la energía consumida será de origen solar; Bet – Hazavdi opina que “dado el desarrollo actual de las tecnologías, dentro de 20 años, entre un 15% y un 20% del total de la energía, saldrá de las renovables. Dentro de 20 años, las fuentes serán las mismas, pero las tecnologías y las formas de uso, cambiarán. Si la nanotecnología da un salto, entonces hablaremos que un 30% del total de la energía, será renovable.”

Benjamín Koretz de Bright Source Energy, uno de los gigantes de la energía termo-solar, nacida de LUZ, una desarrolladora israelí, opina en la misma dirección. “Deberíamos estar pensando en avanzar hacia la combinación correcta de las fuentes de energía. Buena parte de la energía eléctrica puede provenir de la energía solar, el viento y el agua, y algunos de la energía nuclear, que será más segura en el futuro; otros más, a partir de gas natural, que es sólo la mitad de contaminante que el carbón.

“Pero el área más difícil es el transporte, donde el petróleo hoy tiene casi la exclusividad. El petróleo es un recurso limitado que puede ser usado para muchos fines valiosos (plásticos y productos químicos, por ejemplo), pero, lamentablemente, insistimos en la utilización por su valor más bajo y que lo consume más rápido que en otros usos.”

Para Koretz, el transporte tendrá que cambiar hacia una combinación de energía eléctrica (vehículos eléctricos) y biocarburantes que no provengan de los cultivos alimentarios o del uso de tierras agrícolas. “Los camiones pueden utilizar los biocombustibles, y los camiones más grandes, probablemente puedan ser convertidos a diesel-energía eléctrica, como los trenes y entonces usar biodiesel. A los trenes se los puede convertir en biodiesel y los aviones (12% del uso del petróleo en el transporte) también pueden usar bio-jet-fuel como han demostrado recientemente dos compañías aéreas”.

Para Bet Hazavdi, la educación sobre la conservación de la energía, es determinante. “La conservación de energía mantiene limpio el planeta.” Por eso prefiere hablar acerca del uso eficiente de la energía: “La relación entre el crecimiento económico de un país y su consumo de energía es uno de los indicadores básicos para medir la eficiencia energética. La meta sería producir cada vez más riqueza económica consumiendo menos recursos energéticos”.

Pero para ello es necesario legislar. Israel es el primer país del mundo en tener una ley sobre energías renovables, que data de 1979. Desde entonces, en cada casa o edificio que se construye o refacciona, es obligatorio disponer de sistemas de energía solar; “por ejemplo, todo el agua caliente debe provenir de la energía solar. El desarrollo de esta energía, es más fácil aplicarla a consumidores domésticos y, hoy, el 85% de las familias que viven en Israel disponen de agua caliente por energía solar.”

La energía solar, presupone elaborar estándares de eficiencia, donde se fijan los niveles mínimos. “Las PC, heladeras, lavarropas, Tv, aires acondicionados, deben cumplir con ciertas normas. Esto permite, en el caso de las heladeras, por ejemplo, ahorrar el 65% del consumo de energía o un 35% en los aires acondicionados, más, teniendo en cuenta que en muchas ciudades del país, es obligatorio construir las casas y edificios con aire acondicionado. Para ello, además, se ha reglamentado el uso de energía”.

Así, para el sector residencial o consumidores domésticos, existen reglamentos sobre:
Instalaciones Solares de Agua (1979); Aislamiento térmico (1986); Mínimos de eficiencia para los aparatos (1998); Etiquetas de Información de Energía (1980) y Código de energía para Construcciones Nuevas.

¿Cuáles han sido los beneficios de la regulación de aire acondicionado y heladeras?
Reducción de las facturas de electricidad; reducción de la capacidad necesaria en 40 MW/hora adicionales cada año; reducción del consumo de electricidad en 250.000 kWh adicionales cada año y reducción de CO2 en 187.000 toneladas cada año.

En el Sector industrial, ha sucedido algo similar. La supervisión de consumo eficiente de la energía (1994); los informes sobre el consumo de energía que comprende Auditoría energética para la Identificación de Potencial para la Conservación de la Energía (1993); Mínimos de eficiencia para sistemas de bombeo (2004); Mínimos de eficiencia para los motores (2004) y la Verificación anual de Refrigeradores, supuso el ahorro de 187.000 TEP[1] cada año.

También se ha trabajado en el tratamiento de aguas municipales, los residuos de la agricultura y el tratamiento de Residuos Sólidos Municipales, para convertirlos en Energía.

Según un estudio realizado por la oficina que dirige, al menos el 5% de la energía consumida en los países desarrollados se origina en la construcción de edificios; mientras que el 40%, se consume en calefacción, refrigeración e iluminación de los edificios. “Es posible ahorrar al menos la mitad de este consumo de energía, mejorando la planificación y la utilización de tecnologías de construcción.”

Según él, los conocimientos necesarios para construir edificios en forma más sostenible, eficiente, cómoda y respetuosa del medio ambiente existe y es accesible. “Los conocimientos técnicos -conocido como Arquitectura Bio-Climática- se han desarrollado, ampliado y aplicado con éxito en muchos lugares del mundo, entre ellos Israel.”

“La energía termo solar fotovoltaica, que permite la acumulación de energía, requiere de mucha superficie. Por ejemplo, el 15% de la superficie del techo de un edificio, permite generar 2500 MW de energía, pero no todo el año ni durante todo el día como una constante.”

Benjamín Koretz, no cree que la gente deba usar menos energía. “Podemos cambiar a bombillas fluorescentes compactas, pero necesitamos de aire acondicionado, refrigeradores y máquinas industriales. Nosotros aspiramos a que los pobres del mundo se conviertan en una clase media con un mejor nivel de vida, y entonces podrán comprar y utilizar más aparatos eléctricos.”

Aquí es donde sería clave la asistencia de las energías renovables; generar más energía para el mundo, pero una energía limpia, sin necesidad de disponer de un mayor consumo de energías contaminantes.

“Por el contrario, dice Koretz, debemos avanzar hacia naciones más industrializadas y productivas donde se usará más electricidad. La gente en los países en desarrollo, comprará automóviles por primera vez. En lugar de acallar el deseo natural de los pueblos para avanzar, debemos ofrecer las soluciones tecnológicas que permitan que avance sin daños al medio ambiente. Esto incluye la combinación adecuada de las fuentes de energía (electricidad limpia y sostenible de los biocombustibles).”

¿QUÉ HACER?Para Eddie Bet Hazavdi, es necesario adoptar y asimilar los conocimientos ya desarrollados de tecnologías de construcción y el I + D para producir un conocimiento local; disponer de un buen suministro de información climática para los planificadores locales y crear normas y reglamentaciones para la conservación de la energía.
“En Israel hemos iniciado la publicación de manuales para ayudar a los arquitectos a planificar la energía. Se otorgaron subvenciones para desarrollar la energía solar pasiva y la conservación de los edificios; hemos elaborado el software para verificar el cumplimiento de los planes con los requisitos de la SE-1045 y hemos producido un software para diseño de aire acondicionado. En la actualidad, estamos preparando un manual para construcción bioclimática.”

[1] Tonelada Equivalente de Petróleo. Unidad de conversión = 107 kilocalorías

Heliostatos en el campo de energía de AORA, en Eilot – FOTO: PUENTE XXI

ATACAMALas condiciones del desierto de Atacama, en el N de Chile, parecerían ser óptimas para el desarrollo de la energía solar: temperaturas que oscilan entre 30 y 50°C durante el día y la cercanía de las grandes compañías mineras, que consumen un potencial energético importante y de cuyos ingresos, depende en buena parte la economía del país, tornan inevitable las iniciativas para su desarrollo. Sin embargo, el descenso pronunciado de la temperatura durante la noche (hasta 25°C bajo cero), podrían proyectar un cono de sombra sobre la factibilidad de desarrollar un proyecto de energías limpias. Sin embargo, para Benjamin Koretz, no es así.
“Es factible, combinando energía termo-solar con fotovoltaica. La energía termo-solar es una tecnología de aprovechamiento de energía solar para generar energía térmica (calor). Los colectores solares térmicos pueden ser de baja, mediana o alta temperatura. Colectores de baja temperatura son placas planas en general, utilizados para calentar piscinas. Media temperatura también son colectores de placas planas, pero generalmente se utilizan para la generación de agua caliente de uso residencial y comercial. Los colectores de alta temperatura, concentran la luz solar mediante espejos o lentes y generalmente se utilizan para la producción de energía eléctrica. Sin embargo, esta tecnología se diferencia de la fotovoltaica, ya que esta convierte la energía solar directamente en electricidad.

“Tal vez sea factible construir una planta termo-solar y combinarla con turbinas de gas para mantener constante la energía durante la noche, cuando descienden las T°”, afirma.

Cree que, aunque es un poco más cara, sobre todo en los primeros tiempos de operación, en la relación costo-beneficio y frente a dificultades de abastecimiento regular de energía (factores climáticos o políticos de los países proveedores), es preferible afrontar costos superiores pero previsibles, antes que disminuir el ritmo de producción.

Para el Dr. Ory Zick, Director de HelioFocus, “el ‘Problema Atacama’, es ideal para nuestra tecnología, que se basa en un plato parabólico grande, de bajo costo, que concentra la luz solar y la refleja hacia un receptor que calienta el aire a la temperatura y la presión de la especificación de las micro-turbinas. El calor residual de la turbina se utiliza para producir vapor que se alimenta en el ciclo de vapor de las centrales eléctricas.

“Nuestra tecnología permite superar las limitaciones de superficie de las centrales actuales, al tiempo que proporciona electricidad y vapor, fiable y con un costo competitivo.”

La tecnología de HelioFocus combina la eficiencia térmica y óptica. El sistema se compone de una gran antena parabólica que concentra la luz solar en un receptor que alimenta un turbo generador. La tecnología es el resultado de 15 años de investigación en el Instituto Weizmann y HelioFocus posee la licencia en forma exclusiva. La elevación de la eficiencia se logra gracias al receptor solar de alta temperatura, que permite hasta 1000 ° C, con alta eficiencia térmica y por consiguiente de bajo costo.

“La turbina a gas, mantiene el calor y la generación de electricidad durante la noche. Genera 16 a 18 KW/h. Pero al ser una tecnología modular, nos permite construir plantas pequeñas y sumar sus capacidades. No se requiere mucho en infraestructura.”

Bet Hazavdi concuerda que es posible alimentar las industrias mineras con energía termo-solar y fotovoltaica. Y también para él, es pertinente construir pequeñas estaciones que sumen sus capacidades.

ARGENTINA

Campo de espejos en Rotem (desierto de Néguev) y la torre concentradora, el mayor campo experimental del mundo desarrollado por LUZ. –
FOTO: cortesía BrightSource Energy

Las posibilidades de alimentar amplias zonas industriales con energías renovables, es otro de los aspectos que interesó a los entrevistados.

Benjamín Koretz opina que si La Rioja, por ejemplo, tiene una cantidad de sol y calor adecuada para generar energía termo-solar, entonces es factible alimentar el cordón industrial de Rosario y hasta Buenos Aires, pese a la distancia. Sin embargo, las líneas de transmisión pueden ser un obstáculo. “Tener sistemas de transmisión viejos, puede ser un problema para levantar plantas de energía renovables, pero se puede. Nosotros, por una cuestión de minimizar costos, preferimos construir las plantas cerca de los núcleos de usuarios. Considere que la energía solar es la más barata, dentro de las renovables, pero sólo si tienes buen sol. Dentro de un mismo país, hay regiones donde se requiere de más desarrollo de estas energías. Pero lo importante, es que los usuarios industriales sepan que las energías renovables siempre son combinables. Si la Patagonia tiene promedios de vientos aptos, entonces, la industria de Bs. As. puede estar alimentada por una combinación de energía solar en La Rioja y eólica de la Patagonia.”

Eddie Bet Hazavdi sostiene que “no es lo mismo generar energía para zonas industriales que para zonas habitacionales; el consumo energético industrial es más constante, presenta menos desniveles. Desde esta perspectiva, una buena planificación permite combinar distintas fuentes de energía. Pero grandes núcleos industriales, no pueden contar sólo con energías renovables.”

El Dr. Ory Zick, sostiene que hay que adaptarse a los requerimientos específicos de cada zona. “Con una tecnología modular, Ud. puede construir pequeñas centrales generadoras termo-solares para sub-zonas, dentro de una misma zona industrial. Así, Ud. puede alimentar un conjunto limitado de industrias, según sus necesidades energéticas, con una planta; otro conjunto de industrias con otra planta y así. Los costos de infraestructura son menores respecto de lo que significa construir un gran parque generador de electricidad”.

Hablando de Brasil y la zona industrial de San Pablo, Koretz sostiene que, en ese caso, “una planta termo-solar de 100 km2, cuesta como el gas, pero siempre hay que tomar en cuenta los requerimientos. ¿Cuánto de sol? ¿Cuánto de viento? ¿Cómo combinar las energías? ¿Qué combinación es la más eficiente?”.

Para el Coordinador del Departamento de Conservación de Energía del Ministerio de Infraestructura de Israel, “para abastecer San Pablo, es necesario lograr una alta eficiencia de uso de la energía. Es posible alimentar la energía que consumen las zonas industriales de San Pablo, con un 60% de energías renovables, pero se requiere de mucha superficie para infraestructura y una eficiencia muy alta.”

FINAL DE JUEGO
Las Energías Renovables no alcanzan, por sí solas, para ganar el campeonato de la energía que ha de mover al mundo; pero son los pivotes perfectos, en un planeta altamente tecnológico cuya cultura de la electricidad, requiere, al menos todavía, de las otras cuatro energías que mueven la industria y el consumo doméstico: petróleo, gas, hidroeléctricas y biodiesel.

Ante todo, la eficiencia de la energía, es más importante que el uso de energías renovables, ¿por qué?, porque antes de hablar de renovables, es necesario hablar de eficiencia. Determinados los niveles de eficiencia, se analiza cuánta energía renovable es posible utilizar. El 60% de la energía utilizada en Israel es renovable, eso nos permite alcanzar el nivel de eficiencia actual, que es del 25%, el más alto del mundo. Eddie Bet Hazavdi
Eddie Bet Hazavdi – FOTO: PUENTE XXI

PERFILES

BRIGHT SOURCE ENERGY
LUZ es el corazón de Brigth Sorce Energy; todas las plantas termo-solares que
hoy existen, usan tecnología de LUZ. Podríamos decir que todas nacieron en
Jerusalem.
Benjamin Koretz
Benjamin Koretz, Director de Planeación Estratégica & IP de BrightSource Energy (Foto: PUENTE XXI)

Pioneros en la industria de Energía Solar, su tecnología tiene costos competitivos con los combustibles fósiles: utilizan aire fresco para refrigerar las plantas solares en lugar de agua, reduciendo su uso en más del 90 %.

Además, permite re-circular el agua durante la producción de energía, que luego es vuelta a usar para limpiar los espejos colectores. Transforman el agua en vapor, evitando el uso de petróleo o sintéticos para la transferencia de calor de los fluidos.

Están desarrollando en California, el primer gran proyecto de energía solar comercial y, en el parque industrial Rotem (Néguev, Israel) desde junio ’08, se puede observar el Centro de Desarrollo de Energía Solar (SEDC, en inglés) que supone un hito tecno-científico para el desarrollo de energía solar a nivel mundial. Se trata de un campo solar operativo que permitirá evaluar equipamiento, materiales y procedimientos, así como también métodos operativos y de construcción.

1.600 espejos pequeños, planos, bautizados como “heliostats”, rastrean el sol, tal como hacen los girasoles, y reflejan los rayos en una Torre Central de 60 metros, concentrándolos sobre una caldera encima de la torre. Allí, el agua calienta a 550°C, temperatura necesaria para que la planta alcance su pico de eficiencia operativa. Luego, el agua se transforma en vapor, que es conducido hasta una turbina donde se genera la electricidad.


HELIOFOCUS
Dr. Ory Zik (izq.), CEO de HelioFocus. (Foto: PUENTE XXI)

Líder en sistemas modulares de energía solar térmica, desarrollan equipos "llave en mano" para impulsar las plantas de energía. Su tecnología permite construir pequeñas plantas modulares conjuntas.

Su producto HelioFocus HS-100, se basa en un plato parabólico grande, de bajo costo, concentrador de luz solar dirigido a un receptor que calienta el aire a la temperatura y la presión ideales para las micro-turbinas. La alta eficiencia se logra gracias al receptor solar que permite temperaturas hasta 1000 ° C, con alta eficiencia térmica y por consiguiente, bajo costo.

Sus ventajas son:
Mínimo el uso de la superficie de tierra. Una planta de 50 MW de potencia requiere aproximadamente la mitad de la tierra respecto de otras, evitando altos costos de materiales y componentes.
Flexibilidad operativa, ya que está diseñado como híbrido para gas natural combinado con almacenamiento térmico.
El diseño modular escalable permite el desarrollo escalable y flexible, en cualquier lugar.

AORAAora Energy ofrece una solución modular para la generación de energía solar. Estos "legos" - unidades de base (valorado en 100kWe + 170kWth)- pueden ser unidos entre sí en una planta de energía centralizada. El sistema proporciona alimentación ininterrumpida, cuando la luz solar disponible no es suficiente (días nublados o de noche), gracias a su sistema híbrido que funciona con casi cualquier fuente de combustible alternativo (líquido o gas, bio-combustibles, etc.), y de gas natural o gasóleo.

Su sistema es similar al de LUZ - Bright Source: cada módulo está compuesto por un campo de espejos (heliostatos) de seguimiento solar que concentran la radiación solar en una Unidad de Conversión Energética (Power Conversion Unidad –PCU-), que genera electricidad y energía térmica útil utilizando un micro-turbina de gas.

WINFLEX
Winflex Ltd. aplica una tecnología única de turbinas eólicas para la fabricación de aerogeneradores que se caracteriza por la reducción de los costos de instalación (por lo menos en un 50%).

La tecnología, basada en un nuevo rotor que es producido a partir de materiales compuestos, ha sido desarrollada por el Dr. Vladimir Kliatzkin, uno de los principales científicos de Israel, con más de 40 años de experiencia en el área de producción de energía, motores de combustión interna y sistemas híbridos.

Posibilita la reducción a la mitad de costos por kW instalado, además de obtener el Retorno de Inversión (ROI) en 3-4 años (sin subvención), en lugar del actual ROI de 7-10 años (con subvención).

Han desarrollado con éxito dos prototipos: 10KW y 200kW. En la actualidad, se está desarrollando la turbina de 1000kW.

Ventajas:
Más del 40% de eficiencia
Reducción del costo por KW instalado en un 50%
Reducción del costo de energía producida en más del 50%
Sistema de control simple.
Optimización del factor de energía en más del 30% para una velocidad promedio de viento de 6 a 7.5 m/seg.
Alto nivel de seguridad.