Nuevos proyectos de energía geotérmica
Nuevas instalaciones de energía geotérmica podrían proporcionar energía en lugares no especialmente activos desde el punto de vista volcánico o tectónico.
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Todos sabemos ya que tenemos un grave problema con el suministro de energía, sobre todo si queremos no enviar dióxido de carbono a la atmósfera. Quizás, además del desarrollo de la energía solar y eólica, sea necesario desarrollar la energía geotérmica. Al fin y al cabo los isótopos radiactivos que contiene la Tierra producen suficiente energía como para que la temperatura sea muy alta allá abajo.
Hacia la fotosíntesis artificial
Consiguen conectar puntos cuánticos a moléculas de clorofila modificadas, uniendo así la nanotecnología inorgánica con la química biológica. Es un paso más hacia la fotosíntesis artificial.
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Un grupo de investigadores pertenecientes a distintas instituciones internacionales consigue conectar un punto cuántico a un complejo clorofílico. La meta sería crear un sistema fotosintético artificial con mayor rendimiento que el natural para la producción de energía de origen solar.
Veamos primero lo que es un punto cuántico. Un punto cuántico es básicamente un átomo artificial desde el punto de vista electro-óptico. En un átomo normal el electrón más “exterior” (llamado óptico) está sometido al potencial culombiano del núcleo atómico, que está más o menos apantallado por las capas de electrones que hay entre medias. Ese potencial confina a ese electrón y, según la Mecánica Cuántica, determina sus posibles niveles de energía.
El electrón puede absorber energía que le llegue de fuera y alcanzar un nivel de energía superior en un estado que se llama excitado. Más tarde puede emitir esa energía como un fotón que abandona el átomo, ya que el estado excitado es inestable. El nivel más bajo de energía es el estado fundamental que es estable y no emiten fotones.
Célula solar autorreparable
Consiguen recrear los procesos de reparación de la Naturaleza para así fabricar un célula solar dinámica hecha con fluidos que imita la fotosíntesis.
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Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han creado lo que parece ser la primera célula fotovoltaica capaz de repararse a sí misma. Esta célula imita los sistemas de autorreparación naturales que se dan en las plantas.
El dispositivo podría llegar a un rendimiento del 40% que es muy superior a las mejores células fotovoltaicas comercializadas en la actualidad.
Las plantas convierten la luz solar en energía química gracias a las fotosíntesis. Los científicos han estado tratando de imitar este proceso desde hace tiempo usando materiales sintéticos. Pero el problema que siempre ha surgido es la degradación gradual de estos materiales provocada por la propia radiación solar, que al final terminaba por destruir el sistema. Las plantas han desarrollado por evolución sofisticados sistemas de reparación que evitan este problema y que consisten en la descomposición y ensamblaje de las proteínas dañadas por la luz solar. De este modo se asegura que las moléculas necesarias para la fotosíntesis están continuamente refrescándose y siempre funcionan como si fueran nuevas.
Hormigón bacteriano autorreparable
Proponen el uso de bacterias para que repararen las grietas que aparecen en el hormigón utilizado para la construcción.
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En nuestra soberbia creemos que las construcciones modernas pervivirán por siempre. La verdad es que si no fuera por nuestros constantes cuidados duraría más bien poco y ni aún así durarán de todos modos mucho tiempo. Recientemente se intentó explorar la idea de qué ocurriría si el ser humano se desvaneciera súbitamente para siempre de la Tierra. Sorprendentemente, la Naturaleza recuperaría su lugar en el mundo, las carreteras estarían inservibles en unos pocos años, las presas reventarían, los edificios se caerían… Al cabo de unos pocos siglos no quedarían prácticamente casi huellas del ser humano. Sólo las pirámides de Egipto permanecerían como testigos del paso del hombre sobre este planeta.
Avances en energía solar
Se avanza hacia la meta de conseguir una energía solar barata que compita con las fuentes de energía basadas en el petróleo o gas natural.
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A todo el mundo, incluso a los apologetas (racionales) de los combustibles fósiles, les gustaría que hubiese una energía solar rentable. Sin embargo, la energía solar todavía no es competitiva comparada con las demás. O simplemente siempre sale mucho más barato perforar un agujero y sacar gas o petróleo que invertir en ciencia y tecnología.
El caso es que ahora, cuando el cambio climático nos amenaza y las fuentes convencionales de energía se encarecen, es cuando se está realizando bastante esfuerzo en el desarrollo de la energía solar, con avances muy frecuentes en el campo. Aunque ninguno de ellos es revolucionario, no deja de ser interesante que poco a poco la energía solar se acerque cada día más a la meta de ser una fuente de energía rentable. Muchos de estos avances pasan desapercibidos, pero la coincidencia en el tiempo de algunos de ellos ha hecho que esta redacción se fije en ellos
¿Energía solar a un 60% de rendimiento?
Sientan las bases tecnológicas para que en un futuro haya células fotovoltaicas con un 66% de rendimiento.
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Según un estudio de la Universidad de Texas dirigido por Xiaoyang Zhu, la eficiencia de las células fotovoltaicas podría incrementarse desde el actual límite de un 30% hasta alcanzar más de un 60%. El estudio se publicó en la revista Science. Estos científicos han descubierto un método para capturar la luz solar de alta energía que normalmente se pierde en forma de calor en las células convencionales. Esto se lograría con el uso nanocristales operando a modo de puntos cuánticos.
La máxima eficiencia de una célula solar de silicio actual es del 31%. La razón de tan bajo rendimiento se debe a que parte de la luz solar que llega a la célula está compuesta por fotones de alta energía que el semiconductor no es capaz de transformar en electricidad. Sólo lo logra en una determinada gama del espectro que viene dada por el semiconductor empleado. El resto de la energía, en forma de lo que se llaman “electrones calientes” o “rápidos” se pierde en forma de calor.
Un transistor de 7 átomos operativo
Consiguen un transistor funcional compuesto por siete átomos que es diez veces más pequeño que los comerciales.
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Hasta unas pocas décadas no habíamos visto los átomos. Sabíamos que existían, podíamos inferir su existencia pero no los podíamos ver directamente. Con la llegada de los microscopios electrónicos de cientos de kiloelectrón-voltios fue posible ver columnas de átomos y con los microscopios de fuerza atómica y efecto túnel fue posible palparlos y colocarlos donde quisiéramos. Han pasado ya 20 años desde que Don Eigler y Erhard Schweizer, del centro de investigación Almaden de IBM en San José, usaran un microscopio de efecto túnel para dibujar el logotipo de la compañía usando átomos individuales de xenón sobre una superficie de níquel. Es algo que Demócrito de Abdera ni siquiera era capaz de soñar.
¿Futuros microprocesadores de ADN?
Proponen el uso de ADN para la producción masiva de chips computacionales y sensores médicos baratos.
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Desde hace unos pocos años se viene anunciando el efecto beneficioso que tendrá sobre la economía y nuestras vidas la nanotecnología. Obviamente no hemos visto avances espectaculares en este campo, pero sí resultados interesantes. Lo más difícil de conseguir en este campo probablemente sea la capacidad de conseguir estructuras auto-ensamblantes y que éstas estructuras hagan algo interesante. El resultado que vamos a relatar y los dos descritos en la noticia inmediatamente anterior son bastante interesantes.
Un buen logro es el que está alcanzando Chris Dwyer, un ingeniero de la Universidad de Duke, pues en sólo un día es capaz de conseguir en su laboratorio más circuitos lógicos con ADN que el resto del mundo con silicio.
Nanorrobots andarines
Nuevos logros en nanotecnología consiguen crear nanorrobots que andan en una dirección específica o llevan carga de un sitio a otro.
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Dos equipos independientes han creado robots de ADN que imitan mecanismos biológicos a escala molecular gracias los que pueden andar de manera independiente a lo largo de rutas definidas o llevar una carga de un punto a otro. Los experimentos, que son una combinación de los conocimientos que hay sobre la estructura y la dinámica del ADN, sugieren que los nanorrobots pronto podrían funcionar de manera autónoma para realizar tareas útiles.
La meta, según un miembro del Caltech, sería rediseñar la compleja maquinaria biomecánica de nuestras células para utilizarla para nuestros propios propósitos. Se podrían tener sistemas que actúen a nivel molecular como factorías químicas o que lleven carga de un lugar a otro.
Luz OLED blanca
Consiguen de manera eficiente luz blanca usando tecnología OLED. Si finalmente se comercializa supondría un gran ahorro energético.
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Los diodos de emisión de luz o LED nos vienen acompañando desde hace unos pocos años. Ya se emplean en semáforos, en los automóviles, en bicicletas, como retroiluminación en televisores e incluso en pequeños dispositivos de iluminación. Son prometedores ecológicamente porque tiene una alta tasa de conversión de energía eléctrica en luz. Sin embargo, adolecen de varios problemas a la hora de poder ser utilizados en hogares y puestos de trabajo como sistemas de iluminación.
Uno de sus inconvenientes es que es difícil conseguir luz blanca, y cuando se logra el rendimiento no es tan alto como en los LED monocromos. Otro problema es que es complicado escalar esta tecnología hasta el nivel necesario para la iluminación estándar. Se pueden poner juntos un montón de LED para así conseguir la cantidad de luz requerida, pero en este caso el precio suele ser bastante alto. Aunque su larga duración garantiza que se amortizan, los seres humanos a veces somos un poco irracionales en la toma de nuestras decisiones económicas.
Células solares de fibras de silicio
Células solares económicas hechas de hilos de silicio embebidos en plástico son flexibles, absorben mucha más luz y tienen una alta tasa de conversión eléctrica.
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Hay una carrera tecnológica a la hora de conseguir células solares eficientes y baratas que permitan un aprovechamiento realista de la energía solar. Todas las semanas hay un nuevo logro al respecto, pero no parece que estas ideas terminen cuajando.
Una de las más recientes es la desarrollada por científicos del Caltech. Se basa en el uso de hilos de silicio embebidos en un substrato de polímero (plástico). Con esta idea pretenden conseguir células solares flexibles que absorban mucha luz y así convertir esa luz en electricidad.
La tecnología de silicio fotovoltaica es la más madura, pero tiene que competir con la industria electrónica que es capaz de pagar un precio muy alto por las obleas de silicio monocristalino ultrapuro. Algunas ideas de obtención de células baratas se basan precisamente en el uso de la menor cantidad posible de silicio, como la técnica de cortar obleas ultrafinas, pues sólo importa la superficie y no el volumen.
Avances en la electrónica del grafeno
Nuevos avances en la confección de circuitos electrónicos realizados en grafeno nos dicen que algún día contaremos con una nueva nanoelectrónica.
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Hace no tantos años describíamos en NeoFronteras los primeros pasos del grafeno, que son las láminas de grosor atómico constituidas por carbono que forman el grafito. Antes de esa época no se sabía siquiera que el grafeno pudiera existir de forma aislada y estable. Los primeros experimentos de extracción de grafeno se basaban en sistemas tan rudimentarios como pegar una lámina de cinta adhesiva sobre un trozo de grafito y retirarla de él con la esperanza de haberse llevado alguna lámina de grafeno. Mucho se ha avanzado desde entonces en el campo. Las esperanzas una vez depositadas en este material como substrato para una electrónica avanzada nanotecnológica parece que se van cumpliendo.
Fuentes : Neofronteras