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Científicos del Bio Architecture Lab (EE UU) han modificado genéticamente la bacteria E. coli para que digiera los azúcares de las algas marrones y las convierta en etanol. De esta manera, las algas podrían ser una fuente rentable de energía, según afirman los autores del proyecto

El petróleo se acaba y la demanda energética sigue creciendo cada día. Por ello se buscan nuevas fuentes económicamente viables. Según los expertos, una de las más firmes candidatas para sustituir a los recursos fósiles son las algas.

“Las algas marrones pueden ser una de las fuentes de biomasa para la producción de combustibles renovables y químicos más sostenibles medioambientalmente”, afirma a SINC Yasuo Yoshikuni del Bio Architecture Lab (BAL). Yoshikuni forma parte del grupo que ha diseñado una bacteria capaz de metabolizar todos los azúcares del alga marina y obtener mayor rendimiento en el proceso.

El equipo del BAL, que publica sus resultados en Science, se basa en dos argumentos para defender este recurso: las algas tienen un contenido muy alto de azúcar y su cultivo no resta agua ni tierra a las cosechas de comida. “La acuicultura a gran escala es benigna con el medioambiente”, asegura Yoshikuni.

Pese a todas las ventajas, hasta ahora no se ha conseguido que esta fuente sea rentable. “La tecnología actual no ha sido capaz de metabolizar todos los azúcares contenidos en el alga”, explica el investigador. “Esto hace que los biocombustibles y los químicos producidos no sean competitivos, respecto a los costes, con los de origen fósil”.

Según los investigadores, el principal problema es la falta de microorganismos manejables que puedan metabolizar polisacáridos del alginato, la sustancia química obtenida del alga. En respuesta a esto, el equipo ha diseñado su propio microbio. “Hemos desarrollado la única plataforma capaz de fermentar prácticamente todos los azúcares de las algas”, informa Yoshikuni.

Ingeniería genética

“Las algas tienen una mezcla de polímeros de azúcar complejos que apenas se encuentran en la biomasa terrestre. Para que se conviertan en una materia prima competitiva hace falta tecnología capaz de metabolizar todos esos azúcares”, expone Yoshikuni.

Con este fin, el equipo del BAL ha modificado el ADN de la bacteria E. Coli de manera que codifique las enzimas necesarias para transportar y metabolizar el alginato. Lo han integrado en el genoma del microorganismo y así han generado una plataforma que puede degradar, captar y metabolizar el ácido.

A partir del ácido, la bacteria sintetiza etanol a través un proceso que ya se utiliza. “La diferencia es que se consigue metabolizar el equivalente al 80% del rendimiento máximo teórico del azúcar contenido en el alga”, señalan en el artículo.

Pero todavía faltan mejoras en este desarrollo. “Son necesarias innovaciones en las encimas secretadas que digieren el azúcar, también en las proteínas de membrana que transportan los oligosacáridos y en los procesos metabólicos que fermentan los azúcares y los convierten en combustibles renovables y químicos”, advierte Yoshikuni.

Algas macroscópicas

En el este proyecto se utilizaron macroalgas de la especie kombu (Saccharina japonica), que es la más abundante y extendida en todo el mundo. “Tiene propiedades claves para convertirse en una excelente materia prima: no requiere terrenos cultivables, ni fertilizantes, ni agua dulce, y además reduce mucho la emisión de CO₂”, aseguran en el artículo.

La mayoría de los estudios se realizan con algas microscópicas, debido a su menor complejidad estructural, mayor ritmo de crecimiento y alto contenido en aceite. Sin embargo, la mayor disponibilidad de macroalgas hace que algunas investigaciones opten por estos organismos.

BAL ya está construyendo la instalación piloto en Chile para mostrar con más precisión el coste total de proceso a gran escala. Las operaciones comenzarán en julio.

Referencia bibliográfica: A.J. Wargacki; E. Leonard; M.N. Win; D.D. Regitsky; C.N.S. Santos; P.B. Kim; S.R. Cooper; R.M. Raisner; A. Herman; A.B. Sivitz; A. Lakshmanaswamy; Y. Kashiyama; Y. Yoshikuni, Y. Kashiyama, D. Baker, A. Herman, A.B. Sivitz. “An Engineered Microbial Platform for Direct Biofuel Production from Brown Macroalgae“. Science, 335. 20 de enero de 2012.

Fuente: Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti

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En Japón hay robots para tocar el violín, correr maratones u oficiar bodas, pero no ha utilizado ninguna de sus máquinas para reparar sus reactores nucleares

A pesar de que los robots son algo común en la industria de la energía nuclear —ingenieros europeos construyen uno que puede escalar muros a través de campos radiactivos— la empresa eléctrica que dirige la planta nuclear de Fukushima no ha desplegado ninguno para la emergencia nuclear.

En lugar de eso, a un equipo de trabajadores se le ha asignado la tarea de refrigerar los reactores.

Un funcionario del Ministerio de Ciencia explicó que en Fukushima se está utilizando un robot para detectar los niveles de radiación, pero Hidehiko Nishiyama, funcionario de la Agencia de Seguridad Nuclear e Industrial de Japón, aseguró que no tienen noticias de que se esté utilizando ningún robot.

Este robot habría sido útil el jueves, cuando los trabajadores que monitorizaban la radiación tuvieron que alejarse de la planta porque ésta comenzaba a emitir demasiado calor.

Aunque Japón tiene fama por su tecnología innovadora, también tiene un fuerte elemento de conservadurismo en su sociedad, y se apoya en el trabajo de personas para tareas que son automatizadas en muchas otras partes del mundo, como el funcionamiento de los ascensores o la señalización de obras en las carreteras.

En cualquier caso, Japón es un líder mundial en robótica y la utiliza para automatizar los procesos más complicados de fabricación y para buscar víctimas entre los escombros tras los terremotos.

En septiembre de 1999, en uno de los peores accidentes nucleares de Japón, dos trabajadores murieron tras dispararse una reacción nuclear en cadena por culpa de un error humano que tuvo que ver con los recipientes en los que se mezcla el combustible nuclear en el laboratorio.

En dos de los desastres nucleares más conocidos, Three Mile Island (EEUU, marzo 1979) y Chernóbil (Ucrania, abril 1986) y probablemente sean utilizados en Fukushima para trabajar en áreas altamente radiactivas.

Kim Seungho, que diseñó robots para plantas atómicas de Corea del Sur, explicó que “hay que diseñar robots de emergencia para las plantas para que puedan moverse por los pasillos y escaleras cuando se están construyendo, y cerrar las válvulas”. Sin embargo, la planta nuclear de Fukushima se construyó en la década de 1970, antes de que los robots pudieran trabajar en tareas tan complejas.

En muchas plantas nucleares hay robots que se dedican a tareas como la monitorización de las tuberías o el mantenimiento.

Kim, subdirector de tecnología nuclear en el Instituto de Investigación de Energía Atómica de Corea, explicó que las limitaciones de presupuesto han alejado los robots de emergencia de varias plantas de su país y de todo el mundo. “A los trabajadores de las plantas nucleares no les gusta pensar en las situaciones serias que están más allá del control de los humanos”, explicó.

Fuente: El Mundo. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Olvídese de la energía eólica o la energía solar convencional, las necesidades de energía del mundo se pueden cubrir 100.000 millones de veces con un satélite que aproveche el viento solar y transmita la energía a la Tierra; aunque centrar el haz puede ser complicado

El diseño del llamado satélite Dyson-Harrop comienza con un largo lazo de alambre metálico apuntado hacia el Sol. Este cable se encarga de generar un campo magnético cilíndrico que engancha los electrones que componen la mitad del viento solar. Estos electrones son canalizados a un recipiente metálico esférico para producir una corriente, que genera el campo magnético del alambre, haciendo auto-sostenible al sistema.

Toda la corriente que se utiliza para el campo magnético alimenta un láser infrarrojo dirigido a antenas parabólicas en la Tierra, diseñadas para recoger la energía. El aire es transparente al infrarrojo, de modo que la atmósfera de la Tierra no absorbe la energía del haz antes de que éste llegue al suelo.

Volviendo al satélite, la corriente eléctrica se consume en el láser, los electrones caen sobre una vela en forma de anillo, donde la luz solar que incide puede empujar lo suficiente como para mantener el satélite en órbita alrededor del Sol.

Un satélite Dyson-Harrop relativamente pequeño, con un alambre de cobre de 1 centímetro de grosor y 300 metros de largo, un receptor de 2 metros de ancho y una vela de 10 metros de diámetro, ubicados aproximadamente a la misma distancia del Sol que la Tierra, podría generar 1,7 megavatios de la energía, suficiente para cerca de 1.000 casas de familia en los EEUU.

Un satélite con el mismo tamaño de receptor de luz, a la misma distancia del Sol, pero con un cable de un kilómetro de largo y una vela de 8.400 kilometros de extensión podría generar alrededor de 10²⁷ vatios de energía”, lo que es, en realidad 100.000 millones de veces la energía que requiere la humanidad en la actualidad”, dice el investigador Brooks Harrop, físico de la Universidad Estatal de Washington en Pullman, quien diseñó el satélite.

Dado que los satélites están hechos principalmente de cobre, sería relativamente fácil de construir. “Este satélite es, en realidad, algo que podemos construir utilizando tecnologías y métodos modernos”, dijo Harrop.

Desde hace décadas se debate la posibilidad de satélites cargados con paneles solares que puedan transmitir su energía durante las 24 horas. California acordó el pasado diciembre un contrato de venta de energía solar con base en el espacio. Los paneles solares cuestan más por kilo que el cobre que compone los satélites Dyson-Harrop, por lo que, según Harrop, “el costo de un proyecto de satélite de potencia de viento solar debería ser inferior a un proyecto comparable de paneles solares”.

Hasta aquí todo bien, pero hay un gran inconveniente. Para tomar del Sol una cantidad significativa de energía, los satélites Dyson-Harrop se basan en el viento solar constante que se encuentra muy por encima de la eclíptica, el plano definido por la órbita de la Tierra alrededor del Sol. En consecuencia, el satélite se encuentran decenas de millones de kilómetros de la Tierra. A esas distancias, incluso un potente rayo láser se dispersaría a miles de kilómetros de extensión al momento de llegar a la Tierra.

“Dos megavatios extendidos en grandes áreas es algo que carece de sentido, es menos que la luz de la Luna”, dice John Mankins, presidente de la consultora Innovación Artemis, que se especializa en energía solar espacial. Para poder enviar un haz de luz desde un satélite Dyson-Harrop a la Tierra se “requeriría una óptica asombrosamente enorme, una lente casi perfecta de entre unos 10 a 100 kilómetros de diámetro”, dice.

También señala que el cable se podría quemar debido a la enorme corriente que fluye a través de él, aunque no realizó los cálculos para evaluar la probabilidad de que esto ocurra. Pero él dice que una versión más pequeña de este “inteligente e interesante” satélite de alimentación podría ayudar a algunas misiones espaciales. “Yo podía imaginar usos para esta idea fuera del plano de la eclíptica, como ayudar a generar energía para algo como la nave espacial Ulysses, que fue a rodear los polos del Sol.”

Referencia de publicación: International Journal of Astrobiology, DOI: 10.1017/S1473550410000066

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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The Telegraph afirma que si Barack Obama quisiese unir los recursos científicos y estratégicos de EEUU detrás de un nuevo proyecto Manhattan, lo razonable sería que intentase reinventar el paisaje energético global y poner fin a la dependencia de los combustibles fósiles en un plazo de 3 a 5 años

Podríamos dejar de discutir sobre molinos de viento, energía mareomotriz o dependencias estratégicas del Kremlin. La historia avanzaría rápidamente.

Jugar con el status-quo no es una política muy habitual. La Agencia Internacional de la Energía dice que el mundo debe invertir 26 billones de dólares en los próximos 20 años para evitar un colapso energético. Las disputas por el crudo ya son motivo de fricción entre China, India y Occidente.

No hay una apuesta clara en la física nuclear, pero el trabajo del Premio Nobel Carlo Rubbia del CERN sobre el uso del torio como una alternativa barata, limpia y segura al uranio en los reactores puede ser la bala mágica que todos estábamos esperando, aunque actualmente apenas mejora el potencial de la energía solar.

Rubbia dice que una tonelada de este metal plateado —que recibe su nombre de Thor, el dios noruego— produce tanta energía como 200 toneladas de uranio o 3.500.000 toneladas de carbón. Un puñado de torio podría iluminar Londres durante una semana.

Este material se alimenta de su propio estado inestable. Puede incluso escarbar en busca del plutonio dejado por los reactores de uranio, actuando así como un eco-limpiador. “Es el Big One [el más importante]“, comentó Kirk Sorensen (en el vídeo), un antiguo ingeniero espacial de la NASA y ahora jefe de tecnología nuclear en Teledyne Brown Engineering.

“Cuando lo miras más de cerca, no te lo puedes creer. Una civilización podría depender del torio durante siglos y siglos y es prácticamente gratuito. No tienes que lidiar con los cárteles del uranio”, comentó.

El torio es tan común que los mineros lo tratan como un incordio, un subproducto radiactivo que tienen que eliminar de los metales terrestres raros. Tanto EEUU como Australia están llenos de esto. También lo están las rocas graníticas de Cornwall. No se necesita mucho: todo se puede utilizar como combustible, equivalente a un 0,7% de uranio.

Tras el Proyecto Manhattan, los físicos americanos de finales de los años 40 estuvieron tentados a utilizar el torio en reactores civiles. Tiene una relación mayor de neutrón por neutrón absorbido. No requiere separación isotópica, con lo que se ahorra bastante. Pero en aquel entonces, Norteamérica necesitaba el plutonio residual del uranio para construir bombas.

“Iban detrás de las armas”, comentó el profesor Egil Lillestol, una autoridad mundial sobre el ciclo de combustible del Torio en el CERN. “Es casi imposible realizar bombas nucleares a partir del torio porque es demasiado difícil de manejar. No merece la pena intentarlo”. Emite demasiados rayos gamma.

Se podría pensar que los reactores de torio son la respuesta a todos los sueños, pero cuando el CERN fue a la Comisión Europea por fondos de desarrollo en 1999, se los denegaron.

Bruselas escuchó a sus expertos técnicos, que eran franceses, porque los franceses dominan la industria nuclear europea. “No querían competencia porque habían hecho grandes inversiones en la vieja tecnología”, comentó.

Otra década perdida. Fue un triste triunfo de los intereses creados en contra del progreso científico. “Tenemos poco tiempo que perder porque al mundo se le acaban los combustibles fósiles. Las renovables no les pueden sustituir. La fusión nuclear no seguirá dentro de un siglo, como mucho”, dijo.

El grupo noruego Aker Solutions ha comprado la patente de Rubbia para el ciclo de combustible del torio y está trabajando en su diseño para un acelerador de protones en el Reino Unido.

Victoria Ashley, la gestora del proyecto, dijo que podría dar lugar a una red de reactores de 600 MW que, construidos bajo tierra, puedan alimentar pequeñas redes y no necesiten un perímetro de seguridad. Necesitarán 2 mil millones de libras para el primera y Aker necesita 100 millones para la siguiente fase de pruebas.

El Reino Unido ha mostrado poco interés para lo que ve como un “enorme cambio paradigmático hacia una nueva tecnología”. Demasiado trabajo y dinero se ha ido ya en la siguiente generación de reactores, que tienen otros sesenta años de vida.

Así que Aker está buscando alianzas con EEUU, Rusia o China. Los indios tienen sus propios proyectos —ninguno construido por el momento— que se remontan a la época en la que se pasaron al torio porque su programa de armas sufrió una restricción de uranio.

América debería tener menos inhibiciones que Europa a la hora de crear una nueva tecnología. EEUU permitió a su industria nuclear estancarse tras el accidente de Three Mile Island de 1979.

La neurosis antinuclear está, al fin, disminuyendo. La Casa Blanca aprobó un prestamo de ocho mil millones para nuevos reactores, aunque siguen siendo extrañamente pasivos en el tema. ¿Dónde está la soberbia confianza de los que pusieron un hombre en la Luna?

Uns pocos pioneros americanos están explorando el verdadero cambio radical hacia sales fundidas basadas en combustibles líquidos, una idea que hace tiempo persiguió Alvien Wieber en Tenessee en los años 60. Los documentos originales fueron recuperados por Sorensen.

El alejamiento del combustible sólido puede superar algunas de las idiosincrasias del torio. “Se debe usar la máquina correcta. No pones diesel en un coche de gasolina: construyes un motor diesel”, comentó Sorensen.

Los reactores de torio-fluor pueden trabajar a temperatura atmosférica. “Las plantas serían mucho más pequeñas y más baratas. No necesitarías esas enormes barreras contaminantes porque no hay agua a presión en el reactor”, explicó.

La energía nuclear podría convertirse en algo rutinario y no amenazante. Pero lo primero que se debe sortear es la barrera de los prejuicios.

Cuando los científicos húngaros liderados por Leo Szilard intentaron alertar a Washington en 1939 de que los nazis intentaban realizar una bomba atómica, nadie les creyó. Einstein intercedió a través de la reina madre belga, consiguiendo finalmente un envíado personal del Despacho Oval.

Roosevelt inicialmente lo despreció. Lo escuchó más a fondo en una segunda reunión durante el desayuno del día siguiente y se hizo a la idea en pocos minutos. “Esto necesita acción”, comentó a su ayudante militar. Fue el nacimiento del Proyecto Manhattan. Como resultado, EEUU tenía un arma atómica para detener a Stalin en su avance por Europa.

La energía global necesita una acción similar. Si funciona, Manhattan II podría restrablecer el optimismo americano y el liderazgo estratégico en un abrir y cerrar de ojos: si no, sería un empuje para la ciencia americana y seguro que también una forma más fructífera de salir de la crisis que los pobres estímulos económicos.

Incluso mejor sería unirse con China e ir de la mano, por nuestro propio bien.

Fuente: Ciencia Traducida. Aportado por Eduardo J. Carletti

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