Inventos "arrinconados"

Inauguro esta nueva sección de la página hablando de la posible implantación o no de las nuevas tecnólogías, es decir por qué algunas se quedan en simples estudios y las más llegan a simples prototipos. La mayor parte de las veces es una cuestión monetaria y de rendimiento. Se necesita hacer rentable una fuerte inversión inicial, cosa que en muchos casos, el coste del proceso a lo largo de una vida es tan barato que obligaría a bajar el precio de la materia que finalmente se ofrece a un usuario, cosa que para las empresas que ya tienen otros procesos más caros no podrían afrontar y que la transformación de toda su producción supondría un cambio muy elevado.


En la mayor parte de las veces, estas empresas simplemente se dedican a comprar las patentes de estos inventos para meterlas en un cajón y que nadie pueda hacer uso de ellas.


En este blog se incluyó un estudio sobre la energía osmótica, cuya patente pertenece al español Vázquez Figueroa y ya por 2005 concedió una entrevista al diario el mundo : ciencia el mundo y hace pocos días volvieron a arrojar luz sobre el tema en el conocido programa Milenio 3 de la Cadena Ser.


En éste último también podemos ver un invento sorprendente como son los motores de hidrógeno, un llamado "motor de agua" patentado por Arturo Pérez Varela, y mirando por la red encontré el siguiente enlace de vídeo:



Desde aquí  lo único que puedo hacer es apostar por el avance científico y descubrir todas las nuevas formas de energía posible, siempre y cuando la validez de todos estos inventos sea cierta y de serlo que no sean "arrinconadas" por las grandes fortunas de nuestro tiempo.

No tan nuevas formas de aprovechar el viento

Durante mucho tiempo se utilizó la vela como principal forma de propulsar los barcos, que posteriormente fue cambiándose por propulsión a vapor y más tarde a motores diésel. Pero con el aumento de los combustibles en los últimos años se puede comprobar como en barcos militares se opta por sistemas combinados entre diésel y turbinas de vapor.

Pero el viento seguía ahí, el problema es que no está disponible durante todo el trayecto, el problema de la dirección ya fue superado con el diseño de las velas. Pero vamos a lo importante, actualmente el precio de los combustibles es muy alto y las embarcaciones que se dedican a la pesca o al transporte de mercancías han echado la vista atrás para descubrir que con el empleo combinado de la vela y de los motores son capaces de ahorrar hasta un 40% en el consumo.

Pero ¿qué es lo que ha cambiado ahora? La principal diferencia es que hoy en día somos capaces de aprovechar el viento que está presente a una gran altura. Esto es que a gran altura el viento tiene una mayor potencia y es mucho más estable. Con lo cual se utiliza una gran vela para aprovechar el mismo, pero claro, es necesaria la instalación de un soporte adecuado.

Con la misma filosofía se generan una nueva serie de plantas eléctricas, haciendo posible utilizar al máximo la potencia eólica de nuestra atmósfera:

Para ello la tecnogía es muy simple, se dispone de un soporte por el que circula el cable al que va unida la cometa:

El viento hace que la cometa se mueva y el movimiento se traslada al generador, típico rotor-estator que se encarga de generar la electricidad.

Este sistema está patentado y en fase de estudio por la empresa SkySails GmbH

No es la única que está estudiando la aplicación de este sistema pues MakaniPower utiliza casi el mismo concepto, pero en vez de utilizar cometas utiliza un miniavión.

Aunque según podemos ver en este vídeo aún no existe un control efectivo de la misma en el aire.

Aprovechando el sol de noche

La semana pasada se inauguró en Fuentes de Andalucía (Sevilla) la primera instalación comercial de energía solar por concentración con tecnología de receptor de torre y sistema de almacenamiento en sales fundidas.
Dicha planta denominada Gemasolar es propiedad de Torresol Energy, y es capaz de producir electricidad 24 horas al día los 7 días de la semana.
Hoy por hoy en España el funcionamiento energético está basado en el uso de las energías solar, hidroeléctrica y eléctrica, entrando en funcionamiento el resto (gas, nuclear,térmica....) cuando no se puede satisfacer la demanda. Hasta ahora la energía solar no era posible utilizarla durante la noche, pero con este sistema se puede almacenar calor, dado que la energía no se puede almacenar.

A la hora de estudiar las formas de utilizar la energía solar hay que diferenciar entre las plantas fotovoltáicas en las que las propiedades del material semiconductor se produce la energía y la energía solar térmica, en la que unos reflectores concentran los rayos solares en un solo punto en el que se llegan a alcanzar temperaturas de más de 1000 ºC, con esta temperatura se calienta un fluido que hace que se mueva una turbina que genera la electricidad.
Hasta hace unos años la productividad de estas plantas hacía que su desarrollo comercial no fuese viable desde el punto de vista económico. Pero el uso de nuevas tecnologías ha revertido esta situación. Un buen ejemplo son las centrales de torres:

"La central PS10, construida por Abengoa Solar en colaboración con el CIEMAT en Sanlúcar la Mayor (Sevilla), está conectada a la red eléctrica y produciendo desde el 28 de febrero de 2007. Se prevé una vida operativa de al menos 25 años; es la primera central de explotación comercial de su tipo. El receptor es de tipo cavidad y trabaja con vapor saturado como fluido de transferencia. La potencia es de 11 MW y se espera una producción anual de 24,2 GWh. El campo solar está en disposición norte y está formado por 624 helióstatos. La torre tiene una altura de 114 metros.
La PS20, de Abengoa Solar igualmente, se puso en funcionamiento la segunda semana de mayo de 2009 con una potencia de 20 MW, situada al oeste de la PS10. El campo solar está compuesto por 1255 helióstatos en disposición norte, la torre de 150 metros y receptor de vapor saturado. Están en distintas fases de ingeniería otras plantas, tanto de torre (como PS10 y PS20), cilindro parabólicos y mixtas, hasta un total de 305 MW."

En esta nueva central se utiliza una torre central circular, lo que hace que la recogida de los rayos sea óptima, permitiendo una producción de calor superior, que se almacena, para ello se utilizan tanques de sales fundidas.

Características de Gemasolar:

• Potencia eléctrica nominal: 19,9 MW
• Producción eléctrica neta esperada: 110 GWh/ año
• Campo solar: con 2.650 heliostatos en 185 hectáreas
• Sistema de almacenamiento térmico: el tanque de almacenamiento de sales calientes permite una autonomía de generación eléctrica de hasta 15 horas sin aporte solar.

La prolongación del tiempo de funcionamiento de la planta en ausencia de radiación solar y la mejora de la eficiencia en el uso del calor del sol consiguen que la producción de Gemasolar sea muy superior a la alcanzable con otras tecnologías en una instalación de igual potencia.
El aumento notable de la eficiencia energética de la planta asegura la producción eléctrica durante unas 6.500 horas al año, 1,5-3 veces más que otras energías renovables. De este modo, suministrará energía limpia y segura a 25.000 hogares y reducirá en más de 30.000 toneladas al año las emisiones de CO₂.
La energía generada por Gemasolar se enviará mediante una línea de alta tensión a la subestación de Villanueva del Rey (Andalucía, España), donde se inyecta a la red eléctrica.

A continuación adjunto gráfico comparando las diferentes centrales: (Fuente: Sener)

Energía Osmótica

Por definición "la ósmosis consiste es un fenómeno físico relacionado con el comportamiento de un sólido como soluto de una solución ante una membrana semipermeable para el solvente pero no para los solutos. Tal comportamiento entraña una difusión compleja a través de la membrana, sin "gasto de energía". La ósmosis del agua es un fenómeno biológico importante para la fisiología celular de los seres vivos."

En este caso se aprovecha el paso del agua de un deposito de agua dulce a uno de agua salada, que por la propia salinidad tiene una concentración mayor, lo que hace que aumente la presión en este último. En la figura se puede observar el esquema de funcionamiento. La sobrepresión se utiliza para mover una turbina y generar electricidad.

Actualmente ya hay una planta de energía osmótica en funcionamiento situada en Tofte (Noruega) responsabilidad de la compañía de renovables Statkaft, con la que se aseguran se conseguirán hasta 1700 teravatios-hora de electricidad al año. Lo cual permitiría cubrir las necesidades de prácticamente la mitad de la Unión Europea.

Es obvio que el impacto ambiental es mínimo, pero la localización de las plantas ha de ser muy específica, en desembocaduras de ríos, lo cual en las actuales condiciones medioambientales necesita un gran número de estudios de impacto, presencias de reservas naturales, etc.

Biodiésel a partir de la utilización de microalgas

El incremento de los precios de los aceites de primer uso para combustible (colza, soja y palma)y el cambio agrícola que ha supuesto destinar millones de hectáreas de cultivo a los mismos en decrimento de cultivos de cereal, fundamental para la alimentación de la sociedad (y que en el 2008 constituyó un grave problema de suministro en el tercer mundo)ha estimulado la investigación de nuevas materias primas, entre las que las microalgas se han revelado como una fuente potencial de bioaceites para producir biodiésel.

En este caso Acciona Biocombustibles comenzó el estudio de un proyecto de estas características con el objetivo de producir energía verde a un precio competitivo con los aceites de colza, soja o palma que usan actualmente.

Colaborando con el Departamento de Biotecnología de Microalgas de la universidad de Sevilla y el Departamento de Ingeniería de Fotobiorreactores de la Universidad de Almería.
De los estudios se desprende que las microalgas tienen una elevada productividad comparadas con los cultivos convencionales de oleaginosas.

Distribuido en tres grupos de trabajo, el plan se centra en aspectos tales como la selección de cepas y medios de cultivo, selección, diseño y modelización de foto-biorreactores, optimización de cultivos y rendimiento, análisis de sostenibilidad y análisis económicos, entre otros.


Su director considera de vital importancia "tener biomasa terrestre o marina donde el uso de nutrientes esté optimizado". Además, el director del proyecto Microalgas de Acciona quiso dejar claro que este proyecto tiene fines energéticos y que el objetivo es conseguir que la producción sea masiva.

Ventajas del proceso:

Algunos de los productos resultantes son: las proteínas que se pueden utilizar en piensos y otras aplicaciones, los lípidos pueden emplearse para producir biodiésel y los carbohidratos pueden ser transformados en bioetanol.
En segundo lugar la alta productividad.
En tercer lugar la reducción de emisiones de CO2 y la posibilidad de que crezca en diferentes tipos de agua.
Se pueden obtener ácidos grasos poliinsaturados (antioxidantes naturales), colorantes naturales o proteínas para la alimentación animal.
Y por último y como ya se comentó no compiten con las tierras de cultivo, ya que no requieren de suelos aptos.

Almacenando Viento

Hasta ahora el principal problema de la energía eléctrica se debe a la incapacidad de almacenarla como tal, dado que una bateria no hace más que transformarla en energía química y viceversa.

Así a la hora de utilizar un aerogenerador nos encontramos con el problema de que no se dispone de energía eólica de forma contínua. Actualmente en países como España el sistema de control del parque eólico está muy informatizado y es capaz de encender los mismos según nececesidad de demanda y estado del viento.


Aún así el problema de que no funciona sin viento parece que puede encontrar solución, ya que el tecnólogo aeroespacial Thin Red Line Aerospace instalará el próximo verano en mares escoceses el primer prototipo de un sistema de almacenamiento de aire comprimido dentro de una gran bolsa sumergible a 600 metros de profundidad. El proyecto viene liderado por la Universidad de Nottingham y cuenta con el apoyo de la eléctrica alemana E.ON.
Para ello durante la fase de funcionamiento del aerogenerador se bombea el aire obtenido hasta unos globos que se encuentran bajo el agua sometidos a presión.
Esta presión ha de ser suficiente para que en momentos de viento débil se deje escapar dicho aire que mueva las turbinas y siga así con la producción de electricidad.


Las bolsas de Thin Red Line Aerospace –denominadas Energy Bags y diseñadas por uno de sus ingenieros, Maxim Jong– se anclan a una profundidad de 600 metros, donde la presión marina es 60-70 veces mayor la terrestre (a una cota de cero m). De esta manera, aunque la bolsa en sí solo pesa unos 75 kilogramos, es capaz de desplazar 40 toneladas de agua. “A una profundidad de 600 metros, habrá suficiente presión para que una bolsa de 20 metros de diámetro almacene unas 70 MWh de energía”, según ha comentado la empresa a Ecogeek. “Eso equivale a unas 14 horas de generación de uno de los aerogeneradores más grandes actualmente en operación”, añade.


El diseño del Energy Bag se basa en una arquitectura hinchable espacial actualmente en proceso de investigación por la NASA. Uno de los aspectos de la innovación radica en la estructura del tejido de la bolsa. Además, los cables que amarran la bolsa utilizan un nuevo tejido patentado Vectran.

Thin Red Line

Obtención de electicidad a partir de bacterias que descomponen aguas residuales

El uso incontrolado de los combustibles fósiles ha disparado una crisis energética global, incrementado el interés por obtener fuentes de energía renovables con el mínimo impacto en el medio ambiente. Hasta ahora el compromiso energético de la microbiología ambiental se había dirigido a optimizar la producción de hidrógeno, aprovechar el metano generado en los tratamientos de aguas residuales, o generar biocombustibles como el etanol o el biodiesel. Sin embargo, el reciente descubrimiento de bacterias capaces de convertir energía química en eléctrica sugiere la aparición de una nueva forma de energía verde, cuya explotación supondrá un importante reto biotecnológico en los próximos años.

Depurar el agua y producir electricidad durante el proceso. Suena extraño y utópico y, sin embargo, esto es posible gracias a un tipo especial de bacterias.
Estos microorganismos son capaces de oxidar la materia orgánica y transferir los electrones generados a una superficie sólida conductora como, por ejemplo, el grafito, y así obtener y almacenar energía limpia.


Este proceso se conoce como bioelectrogénesis y a las bacterias que lo hacen posible como bacterias electrogénicas.


El uso de bacterias para el tratamiento de aguas no es ninguna novedad. En los últimos años se está extendiendo el uso de organismos con metabolismos anaerobios, es decir, que no consumen oxígeno al degradar la materia orgánica. Este tipo de bacterias tienen la ventaja de no necesitar aireación y de producir una menor cantidad de biomasa, lo que abarata los costes. Además, durante el proceso se produce metano susceptible de ser utilizado como combustible para la generación de energía térmica y eléctrica. Sin embargo, el metano es un gas de efecto invernadero, más nocivo incluso que el CO2. En este sentido, la bioelectrogénesis ofrece la alternativa de sustituir la generación de metano por la producción de energía eléctrica limpia en la propia planta de tratamiento.


Técnica pionera

Para identificar las moléculas transportadoras de electrones, los investigadores implementaron una avanzada técnica de espectroscopía infrarroja que les permitió trabajar in vivo, sin "molestar" a las bacterias. Las depositaron sobre un electrodo muy delgado de oro y las iluminaron con luz infrarroja a través de un prisma triangular.


"Luego, medimos la cantidad de la luz absorbida, y como ésta depende de los enlaces químicos característicos de cada tipo de molécula, pudimos identificar con gran precisión las moléculas que estaban tocando el electrodo mientras se producía corriente", contó Busalmen, que realizó este trabajo en el Instituto de Electroquímica de la Universidad de Alicante, España.

Bacterias productoras de electricidad

La conversión de energía química en eléctrica es posible en ciertos dispositivos electroquímicos denominados células o pilas de combustible (“Fuel Cells”), donde la electricidad se obtiene a partir de una fuente externa de combustible químico que suele ser hidrógeno o etanol. Una variante reciente es la célula de combustible microbiana (Microbial Fuel Cell, MFC).



En las MFC se emplean bacterias para oxidar el combustible, materia orgánica, y transferir los electrones a un electrodo (ánodo), que está conectado a un cátodo a través de un material conductor que contiene una resistencia. La cámara que alberga estos electrodos, la anódica (que suele ser anaeróbica, ya que el proceso de transferencia de electrones lo suelen hacer bacterias que respiran sustancias diferentes al oxígeno) y la catódica, están comunicadas por una membrana de intercambio catiónico que permite el paso de protones. De esta forma, los protones generados en la oxidación de la materia orgánica se combinan con el oxígeno y con los electrones que llegan al cátodo para formar agua.


La gran revolución en el campo de las MFC se ha producido en el último lustro, con el descubrimiento de microorganismos electrogénicos que son capaces de transferir los electrones al ánodo en ausencia de mediadores redox artificiales. Podemos distinguir dos tipos de bacterias electrogénicas, aquellas que producen sus propios mediadores redox, que son secretados al medio y reaccionan con el electrodo, y aquellas que interaccionan de forma directa con el electrodo sin mediador soluble alguno.

Las bacterias del género Geobacter son habitantes de forma natural del subsuelo y durante millones de años han utilizado los óxidos de hierro insolubles como aceptores de electrones para oxidar la materia orgánica. Los mecanismos responsables de establecer una comunicación redox entre la bacteria y la superficie de los óxidos de hierro han contribuido a “dar forma” a la corteza terrestre, y comprenderlos constituye uno de los retos de la microbiología medioambiental. Geobacter es capaz de producir magnetita en ambientes sedimentarios, así como de respirar uranio, biodegradar anaeróbicamente compuestos aromáticos contaminantes, respirar ácidos húmicos en ambientes naturales o transferir electrones a electrodos, con la consiguiente producción de electricidad, por medio de pili conductores (“nanowires”).

No se conocen aún las implicaciones fisiológicas y ecológicas para estas interacciones, pero el efecto sugiere una forma muy organizada de distribución de energía entre los miembros de las más viejas y sostenibles formas de vida en el planeta.

El estudio de las aplicaciones reales de las MFC está todavía en sus inicios. Las MFC son en realidad biorreactores, que permiten la oxidación de un compuesto orgánico (que van desde azúcares, a excedentes industriales como el glicerol o la sacarosa, o compuestos contaminantes como el fenol o el tolueno) catalizada por microorganismos. La cantidad de energía que se obtiene aún es baja, aunque desde que se inició el diseño de la MFC hasta hoy se ha conseguido aumentar su potencia en 1000 veces. El desarrollo de esta tecnología está en su infancia, por lo que el diseño de dispositivos con menor resistencia interna, el ensayo de nuevos materiales conductores, y el empleo de cepas bacterianas electrogénicas óptimas llevará a MFC de mayor potencia.

Las Energía de las Olas

Recientemente se ha instalado en Strangford Narrows, en Irlanda del Norte, la turbina marina SeaGen, capaz de convertir la fuerza de las corrientes y las mareas en 1,2 MW equivalentes de electricidad, suficiente para dar suministro a unas mil viviendas de la zona.

La instalación está situada a unos 400 metros de la costa, en una zona de fuertes corrientes pero resguardada de las tormentas. Consta de dos turbinas similares a los habituales aerogeneradores, cada una de ellas de unos 16 metros de diámetro, que giran a entre 10 y 20 revoluciones por minuto. Esta baja velocidad debería "reducir el riesgo de impacto de las criaturas marinas de la zona con las hélices, facilitando que se muevan a través de ellas".

La turbina SeaGen, de 1.000 toneladas de peso, entrará en funcionamiento a finales de año y durante cinco años al tratarse de un prototipo comercial. Su fabricante, Marine Current Turbines, confía en aplicar esta misma tecnología para constituir una granja de turbinas marinas con una potencia de hasta 10 MW en 2015.


BOYAS MARINAS

En España está en estudio la instalación de una planta en Cantabria, la cual se encuentra en fase de pruebas, su funcionamiento es completamente diferente, ya que su principio se basa en la utilización de boyas que aprovechan la fuerza de las olas. Es la primera de este tipo en Europa.











Parque de Boyas en Santoña

"...El sistema de transformación de la energía, denominado Power Take Off (PTO), está compuesto por una serie de módulos internos, a través de los cuales se capta y transforma la energía de las olas para almacenarla y, posteriormente, evacuarla en condiciones óptimas..."

"...prevé que la planta, que se ubica a cuatro kilómetros de la costa de Santoña, esté compuesta por 10 boyas. Las nueve boyas restantes, que se botarán en una fase posterior, contarán con una potencia de 150 kW. Cuando las 10 boyas estén en funcionamiento, la producción eléctrica anual de esta instalación equivaldrá aproximadamente al consumo de unos 2.500 hogares. La instalación, que no tiene impacto visual, evitará la emisión a la atmósfera de 2.600 toneladas de CO2 anuales..."

Estas boyas han sido fabricadas en Gamazo (Cantabria) mide más de 125 metros de altura y pesa del orden de 170 toneladas. El proyecto contempla una primera boya con una longitud de 70 metros, flota con tres lastres de 300 toneladas cada uno y puede fondearse a profundidades de 50 metros, según ha explicado el presidente de APIA XXI, Marcos Pantaleón y que deberá soportar olas de hasta 26 metros sin apenas moverse, una de las condiciones necesarias para que la producción de energía sea viable.

Tras meses instalada en la Virgen del Mar (a 3,5 kilómetros), la primera boya ha cumplido a la perfección su objetivo y ha demostrado su fiabilidad y resistencia soportando temporales, lo que constituye el mejor refrendo para el sistema flotante sin anclajes.

Junto a ello, una segunda boya, de mayor longitud, que permitirá comprobar la viabilidad de producir energía eólica en el mar, en plataformas fondeadas sobre profundidades de 200 metros. Estas dos boyas servirán de avanzadilla de la primera torre experimental que Idermar botará en agosto y que tendrá capacidad para producir energía eólica, con una potencia de 0,5 megavatios.

Biocombustible a partir de residuos

El día 23 de este mes se ha instalado en Córdoba la primera planta industrial, en utilizar un innovador método llamado Kurata,desarrollado por japoneses para producir biocombustibles a partir de aceites, biomasa residual, plásticos y cualquier material con carbono e hidrógeno.

En este caso en la planta cordobesa se utilizará el orujillo procedente de la obtención de aceite de oliva. En dicha planta se podrá obtener tanto biomasa como biocombustibles, utilizando el susodicho método que podemos explicar a continuación.

El Sistema Kurata es un proceso que sintetiza, de forma catalítica, sustancias con contenido de carbono e hidrógeno en combustibles líquidos como la gasolina, el diesel, el queroseno o la nafta. De forma limpia, ecológica, rápida y rentable. Además de que la generación de CO2 en el proceso es casi nula.

Proceso de funcionamiento del Sistema Kurata.

A.- Proceso para aceites, minerales, plásticos y otros resíduos.

La materia prima en estado líquido es emulsionada con agua activada previamente.
La mezcla es introducida en un reactor donde es evaporada mediante calor, produciéndose un hidrocraking, que se ve favorecido por la presencia de H2 libre.
Los gases son introducidos en un catalizador selectivo donde se produce la descomposición de las cadenas de C-H en una primera fase, para en una segunda fase producirse la recomposición en cadenas largas C-H de hidrocarburos. Esta transformación es inducida por un catalizador metálico que rompe las citadas cadenas modificando el movimiento ondulatorio que poseen.
Los gases de hidrocarburos producidos son condensados, obteniéndose un hidrocarburo sintético (gasoil o gasolina)
Se limpia el hidrocarburo a través de una centrifuga, obteniéndose un hidrocarburo apto para su uso en vehículos.
Todo el proceso transcurre a presión atmosférica

B.- Proceso para Biomasa.

La biomasa es convertida en un bioaceite a través de un proceso de Fast-pirolisis.
Este bioaceite sigue el mismo proceso que el apartado anterior. El producto obtenido es un biocarburante de 2ª Generación.

Este proceso se presenta como un sistema de refino único que controla la frecuencia y el movimiento ondulatorio natural del compuesto a tratar mediante un catalizador.


El petróleo pesado y el plástico residual, por ejemplo, están formados por una gran cantidad de átomos de hidrógeno y carbono. Estos compuestos pueden dividirse en moléculas más pequeñas con la elasticidad propia de las ondas cuánticas y del giro magnético. Si estas moléculas más pequeñas se introducen en un catalizador que tenga la frecuencia y el movimiento ondulatorio del petróleo ligero, pueden formar petróleo ligero.

Por tanto, esta técnica descompone compuestos pesados en moléculas más pequeñas y las reúne después en el compuesto deseado. La materia prima que se puede utilizar en el proceso es muy variada: petróleo residual, aceite mineral usado, aceite vegetal, petróleo crudo, bunker C o residuos plásticos (PE, PP, PS), entre otros.

En función del producto que se quiera obtener, carburantes o biocarburantes, se diseña el molde del catalizador que se emplea en el proceso.

Se está construyendo otra planta en Cuenca y otra en Madrid, una utilizará residuos plásticos y otra aceite usado.

España que tanto depende de los vaivenes del petróleo necesita aprovechar al máximo sus recursos y materias primas, aparte de solucionar el problema de que se hace con el residuo se dejarían de emitir a la atmósfera toneladas de CO2.