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La "Hidricidad" podría unir la energía térmica solar con la del hidrógeno

El calor solar podría ayudar a generar electricidad y combustible de hidrógeno al mismo tiempo en un sistema que los científicos de Suiza y los Estados Unidos llaman «hydricity» (hidricidad). Este sistema podría suministrar electricidad las 24 horas con una eficiencia global mejor que muchas células fotovoltaicas, dicen los investigadores

Hay dos formas de usar la energía solar para generar electricidad. Las células fotovoltaicas convierten directamente la luz solar en electricidad, mientras que las plantas de energía solar térmica —también conocidas como sistemas de energía solar de concentración— enfocan la luz solar con espejos, calientan agua y producen vapor a alta presión que impulsa turbinas.

Las células fotovoltaicas sólo absorben una porción del espectro solar, pero pueden generar electricidad a partir de luz solar, tanto directa como difusa. Las centrales térmicas solares pueden usar más longitudes de onda del espectro solar, pero sólo pueden operar en la luz solar directa, limitándolas a las zonas con mucha luz solar. Por otra parte, todavía las eficiencias de conversión más altas reportadas para las plantas de energía solar térmica son significativamente menores que las de las células fotovoltaicas.

Ahora los científicos sugieren que acoplando plantas de energía solar térmica con instalaciones de producción de combustible de hidrógeno podría resultar en sistemas de «hidricidad» competitivos con diseños fotovoltaicos.

Las centrales térmicas solares de hoy operan a temperaturas de hasta aproximadamente 625 grados C. Sin embargo, los investigadores notaron que las plantas de energía solar térmica son más eficientes a temperaturas más altas. Lo que es más, cuando llegan a temperaturas superiores a 725 grados C se puede dividir allí mismo el agua en sus componentes, hidrógeno y oxígeno.

Un sistema de «hidricitdad» integrado produciría vapor para la generación de electricidad e hidrógeno para almacenar energía. Y cada uno hace el otro más eficiente. Si se lo establece para producir sólo hidrógeno, su eficiencia de producción se acerca al 50 por ciento, afirman los investigadores. Esto es porque la alta presión de vapor que genera el sistema puede ser fácilmente utilizado para presurizar hidrógeno. La cantidad sustancial de energía necesaria para comprimir el combustible de hidrógeno para su transporte y uso posterior a menudo no se considera cuando se trata de calcular la eficiencia de producción de hidrógeno.

Además, este nuevo diseño de la energía solar térmica puede generar electricidad con eficiencias independientes que se acercan hasta un nivel sin precedentes del 46 por ciento, según los investigadores. Esto es debido a que el vapor a alta temperatura que surge de las turbinas de alta presión puede mover una sucesión de turbinas de baja presión, lo que ayuda a hacer mayor la energía solar térmica que recoge el sistema.

Por otra parte, el combustible de hidrógeno que genera el sistema puede ser quemado para generar electricidad al caer la noche, para obtener energía las 24 horas. Los investigadores dicen que la eficacia de este sistema de hidrógeno a electricidad podría alcanzar hasta el 70 por ciento, comparable a las más altas eficiencias reportadas en células de combustible de hidrógeno.

 

 

En total, los investigadores dicen que la eficiencia de conversión de sol a electricidad de la hidricidady, como promedio durante un ciclo de 24 horas, podría acercarse más o menos el 35 por ciento, casi la eficiencia alcanzada utilizando las mejores células fotovoltaicas multijuntura combinadas con baterías. Además, señalan que el combustible de hidrógeno que produce el sistema podría encontrar uso en el transporte, la producción química y otras industrias. Por último, a diferencia de las baterías, el hidrógeno almacenado ni se descarga con el tiempo ni se degrada con el uso repetido [como ocurre con todas las baterías].

Los científicos de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana., y en la Escuela Politécnica Federal de Lausana en Suiza, detallaron sus hallazgos en línea el 14 de diciembre en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Fuente: IEEE Spectrum. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Crean un chip alimentado por mecanismos biológicos celulares

Investigadores de ingeniería de Columbia han aprovechado, por primera vez, la maquinaria molecular de los sistemas vivos para alimentar un circuito integrado con trifosfato de adenosina (ATP), la moneda energética de la vida

Lo logaron integrando un circuito integrado convencional de estado sólido, un semiconductor del tipo metal-óxido-complementario (CMOS), con una membrana artificial lipídica bicapa que contiene bombas de iones impulsados por ATP, lo que abre la puerta a la creación de sistemas artificiales completamente novedosos que contengan componentes tanto biológicos como de estado sólido. El estudio, dirigido por Ken Shepard, profesor de Ingeniería Eléctrica y profesor de ingeniería biomédica en Ingeniería de Columbia, se publicó en línea el 7 de diciembre en Nature Communications.

«Combinando un dispositivo electrónico biológico con CMOS podremos crear nuevos sistemas que no son posibles con una u otra tecnología por sí sola», dice Shepard. «Estamos muy entusiasmados ante la perspectiva de ampliar la gama de dispositivos activos que tendrán nuevas funciones, como la recolección de energía de ATP, como se hizo aquí, o el reconocimiento de moléculas específicas, dando a los chips la posibilidad de degustar y oler. Esta fue una dirección bastante nueva y única para nosotros y tiene un gran potencial para darle nuevas capacidades a los sistemas de estado sólido con componentes biológicos».

Shepard, cuyo laboratorio es líder en el desarrollo de sistemas de ingeniería de estado sólido interconectados con sistemas biológicos, señala que a pesar de su éxito abrumador, la electrónica CMOS de estado sólido es incapaz de replicar ciertas funciones naturales de los sistemas vivos, como los sentidos del gusto y el olfato y el uso de fuentes de energía bioquímica. Los sistemas vivos logran esta funcionalidad con su propia versión de la electrónica, basada en membranas lipídicas y canales iónicos y bombas que actúan como una especie de «transistor biológico». Ellos usan carga en forma de iones para llevar energía e información; los canales iónicos controlan el flujo de iones a través de las membranas celulares. Los sistemas de estado sólido, como los de las computadoras y los dispositivos de comunicación, usan electrones; sus señales electrónicas y la alimentación son controlados por transistores de efecto de campo.

En los sistemas vivos, la energía se almacena en potenciales a través de membranas de lípidos, en este caso creados por medio de la acción de bombas de iones. El ATP se utiliza para transportar la energía desde donde se genera hasta donde se consume en la célula. Para construir un prototipo de su sistema híbrido, el equipo de Shepard, dirigido por el estudiante de doctorado Jared Roseman, envasó un circuito integrado CMOS con una ‘biocelda’ colectora de ATP. En presencia del ATP, el sistema bombea iones a través de la membrana, produciendo un potencial eléctrico que es aprovechado por el circuito integrado.

«Hemos hecho una versión a macroescala de este sistema, en la escala de varios milímetros, para ver si funcionaba», señala Shepard. «Nuestros resultados proporcionan una nueva visión de un modelo de circuito generalizado, lo que nos permite determinar las condiciones para maximizar la eficiencia del aprovechamiento de la energía química a través de la acción de estas bombas de iones. Ahora vamos a estar buscando la manera de ampliar el sistema.»

Mientras que otros grupos han cosechado energía de sistemas vivos, Shepard y su equipo están explorando cómo hacer esto a nivel molecular, aislando simplemente la función deseada e interconectando esto con la electrónica. «No necesitamos toda la célula», explica. «Sólo agarramos el componente de la célula que hace lo que queremos. Para este proyecto, se aislaron las ATPasas porque eran las proteínas que nos permitieron extraer energía del ATP.»

La capacidad de construir un sistema que combina el poder de la electrónica de estado sólido con la capacidad de los componentes biológicos es una gran promesa. «Si necesita un perro detector de bombas, pero si usted puede tomar sólo la parte del perro que le es útil —las moléculas que están haciendo la detección— no se necesita todo el animal», dice Shepard.

 

 

«Con la escala adecuada, esta tecnología podría proporcionar una fuente de energía para los sistemas implantados en entornos ricos en ATP, como el interior de las células vivas», añadió Roseman.

Referencia de publicación: Jared M. Roseman, Jianxun Lin, Siddharth Ramakrishnan, Jacob K. Rosenstein, Kenneth L. Shepard. Hybrid integrated biological–solid-state system powered with adenosine triphosphate. Nature Communications, 2015; 6: 10070 DOI: 10.1038/NCOMMS10070.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Empresa tecnológica busca transferir la conciencia de la gente a cuerpos artificiales para que puedan vivir para siempre

Si los avances de la tecnología siguen al ritmo actual, cada vez más veloz, ¿llegará un día en que podamos utilizar la ciencia para evadir a la muerte?

Humai, una compañía lanzada recientemente en Australia, parece pensar que sí: dice estar trabajando en una forma de transferir la conciencia de una persona en un cuerpo artificial después de que ésta haya muerto.

«Queremos traerlos de regreso a la vida después de su muerte», dice el CEO de Humai Josh Bocanegra en el sitio web de la compañía. «Estamos utilizando la inteligencia artificial y la nanotecnología para almacenar datos de estilos conversacionales, patrones de comportamiento, los procesos de pensamiento e información acerca de cómo funciona su cuerpo desde adentro hacia fuera. Estos datos se codificará en múltiples tecnologías de sensores, que serán integradas en un cuerpo artificial con el cerebro de un ser humano fallecido. Utilizando tecnología de clonación, se restaurará el cerebro a medida que madura».

En una entrevista con la publicación Australian Popular Science, Bocanegra dijo: «En primer lugar, vamos a recoger datos extensos sobre nuestros miembros en los años anteriores a su muerte a través de diversas aplicaciones que estamos desarrollando». Después de la muerte, la empresa va a congelar criogénicamente los cerebros de los miembros hasta que la tecnología esté completamente desarrollada, momento en que el cerebro se implantará en un cuerpo artificial.

«Las funciones del cuerpo artificial serán controlados con sus pensamientos mediante la medición de las ondas cerebrales. A medida que el cerebro envejezca, vamos a utilizar nanotecnología para reparar y mejorar las células. La tecnología de clonación va a ayudar con esto también «.

Bocanegra cree, un tanto optimista, que su empresa será capaz de resucitar el primer ser humano en los próximos 30 años. Por el momento, Humai solo tiene cuatro empleados, pero está tratando de reclutar más miembros en los próximos meses.

 

 

Mucho de lo que dice Humai es bastante vago cuando se trata de averiguar detalles precisos, y la compañía parece estar confiando en que se harán un montón de avances científicos en un futuro cercano.

Bocanegra, por su parte, no proviene de una formación científica. Se describe a sí mismo como «un emprendedor en serie, un visionario tecnológico y vendedor en internet» en su página web. Antes de que él lanzara Humai, Bocanegra creó la aplicación Airbnb-Meets-OkCupid de citas llamada LoveRoom que permite a dos personas que vivan juntas durante una semana para ver si serían compatibles románticamente.

Fuente: TechSpot. Aportado por Eduardo J. Carletti

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