Un equipo
internacional de científicos diseña un catalizador de rutenio capaz de
descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno. El proceso es tan eficiente como el
que se da de forma natural en las plantas. Los resultados de esta investigación
representan un gran avance en la obtención de hidrógeno, un elemento que puede
ser una alternativa a los combustibles fósiles.
“Por primera vez somos capaces de
realizar la reacción de oxidación de agua de manera tan rápida y eficiente como
la propia naturaleza” explica a SINC Antoni Llobet, coautor de una investigación
internacional publicada en la revista Nature Chemistry. Este descubrimiento puede tener
implicaciones en el avance de las energías renovables.La molécula creada por el investigador Llobet, del Instituto Catalán de Investigación Química, y sus colegas es un catalizador de rutenio. La velocidad a la que actúa este compuesto es equiparable al del Fotosistema II, la enzima que realiza esta reacción química en las plantas verdes.
La fotosíntesis de las plantas es capaz de producir hidrógeno y oxígeno a partir del agua y la luz solar. Reproducir artificialmente este proceso es de un gran interés para la comunidad científica, ya que, según afirma Llobet: “Abre la posibilidad de crear nuevas formas de obtención de energía limpia”. El hidrógeno se postula como alternativa sostenible a los combustibles fósiles, máximos responsables del efecto invernadero
"Abre la posibilidad de crear nuevas formas de obtención de energía limpia"
Descomposición del agua
La descomposición del agua en sus dos elementos constitucionales, hidrógeno y oxígeno, tiene lugar mediante dos reacciones químicas secuenciales. La primera es la oxidación de la molécula de agua. Este primer paso genera oxígeno y tiene un alto requerimiento energético. Después, le sigue una reacción que produce hidrógeno.
Una manera de disminuir la energía necesaria para que se produzca una reacción es la utilización de un catalizador. “Es una sustancia que permite aumentar la velocidad de una reacción sin que este, el catalizador, se consuma” cuenta Lobet.
“Hace ya más de diez años que trabajamos en este campo y somos uno de los grupos pioneros a nivel mundial en el tema –apunta Llobet–. Aunque uno nunca sabe nunca cuánto va a tardar en conseguir un determinado objetivo, nos sorprendió lograrlo en relativamente poco tiempo".
Referencia bibliográfica:
Duan L.; Bozoglian F.; Mandal S.; Stewart B.; Privalov T.; Llobet A.; Sun L. “A molecular ruthenium catalyst with water-oxidation activity comparable to that of photosystem II”. Nature Chemistry. Marzo 2012. DOI: 10.1038/NCHEM.1301
Esta noticia que quizás podría pasar desapercibida para un lector
con escasos conocimientos científicos es de gran relevancia, ya que supone un
gran paso en el avance de las energías renovables.
En los últimos años cada vez se hace más evidente la necesidad de
desarrollar alternativas a los combustibles fósiles, tanto por la emisión de
gases de efecto invernadero que esto supone, como por el hecho de que se trata
una fuente de recursos agotables que no van a durar para siempre. Es por ello por lo que se abren cada día nuevas líneas de
investigación en torno a la búsqueda de combustibles que contaminen menos y que
a la vez sean rentables, tanto en su producción como en su consumo.
Una de estas alternativas al uso de combustibles fósiles consiste
en el uso de hidrógeno para producir electricidad en un motor de combustión que
alimentaría unas baterías, las cuales a su vez alimentarían a un motor
eléctrico. Este sería el esquema básico de cómo poder obtener energía para medios
de transporte en base al hidrógeno.
El hidrógeno posee una elevada eficiencia energética y no emite
gases contaminantes a la atmósfera ni es su producción ni en su uso, todo esto
es lo que lo convierte en una alternativa muy viable para reducir el consumo de
combustibles fósiles.
Entre las principales ventajas y
desventajas del hidrógeno como combustible para medios de transporte cabría
destacar las siguientes:
Ventajas
- Nula
emisión de contaminantes.
- Prestaciones
equiparables a las de un automóvil convencional.
- Consumo
y mantenimiento inferior al de cualquier coche actual.
Desventajas
- Los prototipos fabricados hasta
ahora todavía son demasiado pesados y costosos, porque las pilas de
combustible resultan voluminosas, pesadas y caras.
- Carencia
de infraestructuras para el suministro de hidrógeno, metanol o gas
natural.
- Elevado
costo, debido a la escasa producción de algunos componentes. Hoy, un coche
con pila de combustible cuesta aproximadamente un 30% más que uno de
gasolina o diesel con prestaciones similares.
Hasta aquí parece
que todo son ventajas, ya que conseguimos obtener energía eléctrica con el
único desecho de agua y calor. Pero hasta ahora todavía no se había descifrado
ningún modo de en conseguir el hidrógeno de una manera limpia, sin que produzca
una contaminación dañina para el entorno/medio ambiente. Ya que a pesar de que el
hidrógeno es el elemento más abundante en la Tierra, lo más habitual es que se
presente en combinación con otros elementos, es decir, su presencia en estado
puro es excepcional, lo que hace necesario el uso de diferentes técnicas para
su obtención.
Es necesario
generar el hidrógeno de forma limpia e inagotable, ya que en la actualidad el
99% del hidrógeno que se produce en el mundo se obtiene mediante el consumo de
otros combustibles fósiles como el petróleo, gas natural, etc. Por lo que no
tiene mucho sentido emplear un combustible que no produce contaminación en su
uso, pero sí en su producción.
En la actualidad se están desarrollando nuevas vías de obtención
de hidrógeno a partir de bioetanol (etanol obtenido a partir de la fermentación de los azúcares de diversas plantas), almidón, etc. Pero la gran ventaja que supone la capacidad
de obtener hidrógeno a partir de la descomposición de agua radica en que el
producto de partida es un compuesto de fácil acceso y muy abundante en nuestro
planeta y además no produce residuos en su descomposición, ya que únicamente
producirá oxígeno que podremos emplear para otros procesos o almacenar sin
dificultad.
Gracias a procesos catalíticos se disminuiría mucho la energía
necesaria para la obtención de hidrógeno a partir de agua, de manera que este
proceso resultaría mucho más económico y podría extenderse en el mercado
llegando a ser una alternativa real y que podría ser llevada a la práctica de
una forma rentable. Ya que de momento el mayor impedimento para que esta fuente
de energía cale en el mercado es su elevado coste de producción.
Para poder percibir verdaderamente la importancia de esta noticia
sí que son necesarios ciertos conocimientos científicos o al menos conocer
aunque sea de manera superficial el campo del desarrollo en las energías
renovables para conocer los problemas a los que se enfrente la obtención de
hidrógeno, para que sirve dicha obtención, es decir, que finalidad práctica
tiene. Pero a pesar de esto, la noticia contiene una breve explicación sobre la
descomposición del agua para poner al lector en situación y comenta varias
veces la importancia de dicha investigación en el desarrollo de energías
renovables.
Investigadores de la
Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), con la colaboración de un equipo de la
Academia de Ciencias de Eslovaquia, han construido un cilindro invisible al
campo magnético que hace imposible detectar lo que se esconde en su interior mediante
este método. El dispositivo se ha realizado con materiales superconductores y
ferromagnéticos disponibles en el mercado.
Un cilindro de material superconductor
de alta temperatura, que se puede refrigerar fácilmente con nitrógeno líquido,
recubierto de una aleación de hierro, níquel y cromo. Esta es la fórmula,
sencilla y accesible, para construir una auténtica capa de invisibilidad. Se
trata de invisibilidad al campo magnético, un paso hacia la invisibilidad a la
luz (la luz es una onda de campo magnético y de campo eléctrico), que nunca
nadie había conseguido con tanta simplicidad, con tanta exactitud en los
cálculos teóricos, ni con tanta contundencia en los resultados en el
laboratorio como un equipo de científicos españoles y eslovacos.
Investigadores de la Universitat
Autònoma de Barcelona (UAB), encabezados por el profesor del Departamento de
Física Àlvar Sánchez, encontraron la fórmula matemática para diseñar el
dispositivo. Un cilindro descrito por una ecuación extraordinariamente simple
que permitía, teóricamente, que el dispositivo fuera absolutamente indetectable
con campos magnéticos desde el exterior, y que todo lo que rodeara estuviera
también completamente aislado de estos campos.
Con esta ecuación en las manos,
estos científicos contactaron con un laboratorio especializado en la
medida precisa de campos magnéticos, en el Instituto de Ingeniería Eléctrica de
la Academia de las Ciencias de Eslovaquia, en Bratislava, para construir el
dispositivo. Sólo unos meses después, los resultados experimentales han sido
contundentes. El cilindro es completamente invisible a los campos magnéticos,
hace invisible cualquier objeto que se sitúe en su interior y lo aísla
completamente los campos exteriores.
La capa superconductora del cilindro
evita que el campo magnético llegue a su interior, pero por sí misma
distorsiona el campo exterior y hace que el cilindro sea detectable. Para
evitarlo, la capa exterior ferromagnética, de la aleación de hierro, níquel y
cromo, hace el efecto contrario. Atrae las líneas de campo magnético
compensando exactamente la distorsión que crea el superconductor, pero sin que
el campo llegue al interior. El efecto global es un campo magnético
completamente nulo en el interior del cilindro y absolutamente ninguna
distorsión del campo magnético en el exterior.
"Hasta hace diez años la invisibilidad era ciencia-ficción, pero desde
hace una década ha pasado a formar parte del ámbito de la ciencia, y nuestra
investigación es un paso en la dirección correcta en esta carrera para
conseguirla", afirma Àlvar Sánchez.
Los campos magnéticos son fundamentales
para la producción de energía eléctrica-el 99% de la energía que consumimos se
genera gracias a ellos dentro de las turbinas de centrales eléctricas-, para el
diseño de los motores de todo tipo de dispositivos mecánicos, y por los nuevos
avances en dispositivos como las memorias de ordenadores y teléfonos móviles.
Por ello, su control es un hito importante para el desarrollo tecnológico. Se
sabe cómo generar el campo magnético, pero anularlo en determinadas zonas del
espacio de manera controlada es un reto científico y tecnológico, y el
dispositivo desarrollado por los científicos de la UAB abre esta posibilidad.
Los resultados de esta investigación
también abren las puertas a posibles aplicaciones médicas. En el futuro,
dispositivos similares al diseñado por los investigadores de la UAB podrían
servir para apantallar un marcapasos o un implante coclear en un paciente que
deba someterse a una resonancia magnética a un hospital. La investigación
podría tener también aplicaciones en seguridad, dado que a partir de ella se
podrán diseñar medidas de seguridad más fiables en dispositivos basados en
detectores de metales por campos magnéticos.
La investigación, que se publica mañana en la revista Science,
ha sido liderada por los investigadores del Grupo de Electromagnetismo del Departamento
de Física de la UAB Àlvar Sánchez (corresponding author del
artículo) Carles Navau y Jordi Prat; y ha contado con la colaboración
experimental de los científicos Fedor Gömöry, Mykola Solovyov y Ján Souci, del Institute
of Electrical Engineering de la Slovak Academy of Sciences (Eslovaquia).
Hasta hace tan sólo unos años la invisibilidad era cosa de ciencia
ficción, pero gracias a las investigaciones llevadas a cabo en los últimos años
en torno a la invisibilidad ante campos magnéticos, podemos decir estamos cada
vez más cerca de conseguirlo.
Investigadores de la Universidad Autónoma de
Barcelona (UAB), con la colaboración de un equipo de la Academia de Ciencias de
Eslovaquia han conseguido lo que hasta ahora era imposible: la invisibilidad al
campo magnético. Han logrado desarrollar un dispositivo que tanto él como lo
que lo rodea sea indetectable al campo magnético.
Hasta ahora, se sabía como generar un campo magnético, pero no
como anularlo de manera controlada en determinadas zonas del espacio, su
control supone por tanto un gran avance en el desarrollo tecnológico, ya que
muchos de los dispositivos que utilizamos en nuestro día a día cómo los
teléfonos móviles o la memoria de nuestro ordenador están estrechamente
relacionados con la producción de campos
magnéticos.
Esto que puede parecer algo sin importancia o un
mero entretenimiento para los científicos supone un gran avance científico y
tecnológico, no únicamente por acercarnos un paso mas hacia la invisibilidad a
la luz (debido a que la luz está formada por ondas tanto de tipo magnético como
eléctrico), o por abrir la puerta a
nuevos avances en dispositivos tecnológicos sino debido al amplio abanico de
aplicaciones médicas que se abre con ello. En un futuro se podrán apantallar
dispositivos metálicos como implantes o marcapasos, de manera que los pacientes
que antes no se podían someter a pruebas como la resonancia magnética ahora si
que podrán hacerlo en lugar de requerir otro tipo de pruebas de mayor riesgo o
menor fiabilidad.
Para poder comprender realmente el funcionamiento
del dispositivo son necesarios ciertos conocimientos básicos sobre
conductividad, magnetismo y los distintos comportamientos de los compuestos
frente al campo magnético: ferromagnetismo ( y antiferromagnetismo),
diamagnetismo y paramagnetismo; ya que de lo contrario puede dar la impresión
de tratarse un dispositivo mucho más complejo de lo que realmente es o de un
invento mágico.
La pseudociencia recurre con frecuencia a
justificaciones basadas en fenómenos que no podemos ver con nuestros propios
ojos o incluso ni siquiera percibir; no
es nada extraño encontrar términos como: frecuencia, campos magnético,
resonancia….y demás terminología científica
en su discurso en un intento de convencer al lector/consumidor. Por ello
es de gran importancia tener cierto conocimiento acerca de estos términos o al
menos poseer cierto espíritu crítico para no caer en el error de meter en el
mismo saco grandes descubrimientos como la
creación de un dispositivo que realmente apantalla el campo magnético junto a otros
dispositivos de dudosa efectividad que prometen beneficiosos efectos sobre
nuestra salud.
He aquí algunos de estos ejemplos:
http://www.magneticstyle.es/natural-sleep/bliss-magnetic-pillow.html
http://www.gangahogar.com/base-imanterapia-terapeutica-aloe-vera-regalo-elegir-p-266.html
http://www.gangahogar.com/base-imanterapia-terapeutica-aloe-vera-regalo-elegir-p-266.html
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