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Aguas Residuales Recicladas Para convertirlas Nuevamente en Potables.

aguas residuales recicladas

El suministro de agua a los habitantes de la ciudad puede ser mucho más eficiente, según los investigadores de la Universidad de Rice que dicen que debería involucrar un nivel saludable de aguas residuales recicladas.

Utilizando a Houston como modelo, los investigadores de la Escuela de Ingeniería Brown de Rice han desarrollado un plan que podría reducir la necesidad de aguas superficiales (de ríos, embalses o pozos) en un 28% mediante aguas residuales recicladas para que sea potable nuevamente.

Si bien el costo de la energía necesaria para futuros sistemas avanzados de purificación sería significativo, dicen que los ahorros realizados al complementar el agua dulce enviada desde la distancia con la “reutilización directa de agua potable” de las aguas residuales municipales compensarían con creces el gasto.

Y el agua sería mejor para arrancar.

Investigadores de Rice desarrollaron un modelo integral del impacto y los beneficios ambientales y económicos de dicho sistema, asociados con el Centro de Investigación de Ingeniería de Nanosistemas respaldado por la Fundación Nacional de Ciencias para el Tratamiento de Agua con Tecnología de Nanotecnología (NEWT).

El ingeniero ambiental de arroz Qilin Li es el autor correspondiente y la investigación posdoctoral Lu Liu, autor principal del estudio que aparece en Nature Sustainability .

Muestra cómo la reconfiguración planificada de Houston de su actual sistema de tratamiento de aguas residuales, mediante el cual eventualmente consolidará el número de plantas de tratamiento de 39 a 12, puede mejorarse para una distribución de agua “a prueba de futuro” en la ciudad.

“Todas las tecnologías necesarias para que las aguas residuales recicladas puedan ser tratadas para transformarla el agua potable están disponibles”, dijo Li. “El problema es que hoy en día siguen siendo bastante caros. Por lo tanto, una parte muy importante del documento es analizar qué tan barata debe ser la tecnología para que todo tenga sentido desde el punto de vista financiero y energético”.

El tratamiento avanzado del agua es objeto de un intenso estudio por parte de científicos e ingenieros en muchas instituciones, incluida Rice, asociadas con NEWT.

“Otra forma de mejorar el agua potable sería reducir el tiempo de viaje”, dijo. El agua suministrada por un sistema con muchos puntos de distribución recogería menos contaminantes químicos y biológicos en el camino. Houston, señaló, ya tiene un tratamiento de aguas residuales bien distribuido, y hacer que el agua sea potable facilitaría tiempos de viaje más cortos a los hogares.

El modelo muestra que siempre habrá una compensación entre la adquisición de agua potable, la energía requerida para tratarla, el costo de transportarla sin afectar su calidad e intenta encontrar un equilibrio razonable entre esos factores. El estudio evaluó estos objetivos en conflicto y examinó exhaustivamente todas las posibilidades para encontrar sistemas que logren un equilibrio.

“En última instancia, queremos saber cómo debería ser nuestro sistema de suministro de agua de próxima generación”, dijo Li. “¿Cómo afecta la escala del sistema a la distribución? ¿Debería ser una fuente de agua centralizada gigantesca o varias fuentes distribuidas más pequeñas?

“En ese caso, ¿cuántas fuentes debería haber, qué tamaño de área debería suministrar cada una y dónde deberían ubicarse? Estas son todas las preguntas que estamos estudiando”, dijo. “Mucha gente ha hablado sobre esto, pero se ha hecho muy poco trabajo cuantitativo para mostrar los números”.

Li admitió que Houston puede no ser el más representativo de los principales sistemas de infraestructura municipal porque el sistema de aguas residuales de la ciudad ya está altamente distribuido, pero su sistema de suministro de agua no lo es. El desafío de tener un suministro de agua altamente centralizado fue demostrado por un dramático corte de agua de 96 pulgadas en febrero que cortó gran parte del suministro de la ciudad.

“Ese fue un ejemplo extraordinario, pero hay muchas pequeñas fugas que pasan desapercibidas bajo tierra y que potencialmente permiten la entrada de contaminantes en los hogares”, dijo.

El estudio solo analizó la reutilización potable directa, que el modelo muestra como una opción más económica para las ciudades establecidas, pero dijo que la mejor opción para un nuevo desarrollo, es decir, construir un sistema de distribución por primera vez, podría ser tener entrega por separado de agua potable y no potable.

“Eso sería prohibitivo en cuanto a costos en un lugar como Houston, pero sería más barato para una nueva comunidad, donde el efluente de aguas residuales puede tratarse mínimamente, no del todo potable pero es suficiente para el riego o la descarga de inodoros”, dijo Li.

“Aunque tal vez sería una ventaja para Houston usar estanques de detención que ya existen en toda la ciudad para almacenar aguas pluviales y tratarlas para uso no potable”.

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Los Sistemas de Energía Podrían ser Alterados por El futuro Incierto del Clima

sistemas de energía

Los científicos han publicado un nuevo estudio que propone una metodología de optimización para diseñar sistemas de energía resistentes al clima y para ayudar a garantizar que las comunidades puedan satisfacer las necesidades energéticas futuras dada la variabilidad climática.

Se ha pronosticado que los eventos climáticos extremos, como sequías severas, tormentas y olas de calor, se volverán más comunes y ya están comenzando a ocurrir. Lo que se ha estudiado menos es el impacto en los sistemas de energía y cómo las comunidades pueden evitar interrupciones costosas, como apagones parciales o totales.

Estudio Publicado Sobre La Optimización de los Sistemas De Energía

Ahora, un equipo internacional de científicos ha publicado un nuevo estudio que propone una metodología de optimización para diseñar sistemas de energía resistentes al clima y para ayudar a garantizar que las comunidades puedan satisfacer las necesidades energéticas futuras dada la variabilidad climática. Sus hallazgos fueron publicados recientemente en Nature Energy.

“Por un lado está la demanda de energía: existen diferentes tipos de necesidades de construcción, como calefacción, refrigeración e iluminación. Debido al cambio climático a largo plazo y los fenómenos meteorológicos extremos a corto plazo, el entorno exterior cambia, lo que conduce a cambios en la construcción de la demanda de energía “, dijo Tianzhen Hong, un científico de Berkeley Lab que ayudó a diseñar el estudio. “Por otro lado, el clima también puede influir en el suministro de energía, como la generación de energía a partir de turbinas hidráulicas, solares y eólicas. También podrían cambiar debido a las condiciones climáticas”.

Trabajando con colaboradores de Suiza, Suecia y Australia, y dirigido por un científico de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), el equipo desarrolló un método de optimización robusto y estocástico para cuantificar los impactos y luego usar los datos para diseñar energía resistente al clima. Los métodos de optimización estocástica se usan a menudo cuando las variables son aleatorias o inciertas.

“Los sistemas de energía están diseñados para funcionar durante 30 años o más. La práctica actual es asumir condiciones climáticas típicas hoy en día; los planificadores y diseñadores urbanos no suelen tener en cuenta las incertidumbres futuras”, dijo Hong, un científico computacional que lidera el modelado de energía a gran escala. y simulación en Berkeley Lab. “Hay mucha incertidumbre sobre el clima y el clima futuros”.

Los “sistemas de energía”, tal como se definen en el estudio, satisfacen las necesidades de energía y, a veces, el almacenamiento de energía para un grupo de edificios. La energía suministrada podría incluir gas o electricidad de fuentes convencionales o renovables. Dichos sistemas de energía comunitarios no son tan comunes en los EE. UU., Pero se pueden encontrar en algunos campus universitarios o en parques empresariales.

Los investigadores investigaron una amplia gama de escenarios para 30 ciudades suecas. Descubrieron que, en algunos escenarios, los sistemas de energía en algunas ciudades no podrían generar suficiente energía. En particular, la variabilidad climática podría crear una brecha del 34% entre la generación y demanda de energía total y una caída del 16% en la confiabilidad del suministro de energía, una situación que podría provocar apagones.

Observación a los Sistemas de Energía Actuales

“Observamos que los sistemas de energía actuales están diseñados de una manera que los hace altamente susceptibles a eventos climáticos extremos como tormentas y olas de calor”, dijo Dasun Perera, científico del Laboratorio de Energía Solar y Física de Edificios de EPFL y autor principal del estudio. “También descubrimos que la variabilidad climática,dará como resultado fluctuaciones significativas en la energía renovable que alimenta a las redes eléctricas, así como la demanda de energía. Esto hará que sea difícil igualar la demanda de energía y la generación de energía. Hacer frente a los efectos del cambio climático va a resultar más difícil de lo que pensábamos anteriormente “.

Los autores señalan que 3.500 millones de personas viven en zonas urbanas, los cuales consumen dos tercios de la energía mundial, y para 2050 se espera que las zonas urbanas tengan más de dos tercios de la población mundial. “Los sistemas de energía distribuida que apoyan la integración de tecnologías de energía renovable apoyarán la transición energética en el contexto urbano y desempeñarán un papel vital en la adaptación y mitigación del cambio climático”, escribieron.

Hong lidera un grupo de investigación en ciencias urbanas en Berkeley Lab que estudia los problemas energéticos y ambientales a escala de la ciudad. El grupo es parte de la División de Tecnología de Construcción y Sistemas Urbanos de Berkeley Lab, que durante décadas ha estado a la vanguardia de la investigación para avanzar en la eficiencia energética en el entorno construido.

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El Nivel de Mar Podría Aumentar mas de 1 metro para 2100

nivel del mar

Un estudio internacional dirigido por científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur), encontró que el aumento medio mundial del nivel del mar podría superar 1 metro en 2100 y 5 metros para 2300 si no se alcanzan los objetivos mundiales en emisiones.

El estudio utilizó proyecciones de más de 100 expertos internacionales para los cambios medios mundiales del nivel del mar en dos escenarios climáticos: bajas y altas emisiones. Al examinar una amplia gama de líderes en el campo, el estudio ofrece una garantía más amplia sobre sus proyecciones para los rangos de aumento futuro del nivel del mar.

En un escenario en el que el calentamiento global está limitado a 2 grados centígrados por encima de los niveles preindustriales, los expertos estimaron un aumento de 0,5 metros en 2100 y de 0,5 a 2 metros en 2300. En un escenario de altas emisiones con 4,5 grados Celsius de calentamiento, los expertos estimaron un aumento mayor de 0,6 a 1,3 metros para 2100 y de 1,7 a 5,6 metros para 2300.

El profesor Benjamin Horton, Presidente interino de la Escuela Asiática de Medio Ambiente de la NTU, quien dirigió la encuesta, dijo que las proyecciones de aumento del nivel del mar y el conocimiento de sus incertidumbres son vitales para tomar decisiones informadas de mitigación y adaptación.

nivel del mar

El profesor Horton dijo: “La complejidad de las proyecciones a nivel del mar y la gran cantidad de publicaciones científicas pertinentes hacen que sea difícil para los responsables de la formulación de políticas obtener una visión general del estado de la ciencia.

Para obtener esta visión general, es útil encuestar a los principales expertos sobre el aumento esperado del nivel del mar, que proporciona un panorama más amplio de los escenarios futuros e informa a los responsables políticos para que puedan preparar las medidas necesarias.”

Publicado en Nature Partner Journals Climate and Atmospheric Science el 8 de mayo, las proyecciones de aumento del nivel del mar superan las estimaciones anteriores del Panel Internacional sobre el Cambio Climático (IPCC).

El estudio internacional dirigido por NTU fue una colaboración con investigadores de la Universidad de Hong Kong, la Universidad Maynooth (Irlanda), la Universidad de Durham (Reino Unido), la Universidad Rowan (EE.UU.), la Universidad de Tufts (EE.UU.) y el Instituto Potsdam para la Investigación del Impacto Climático (Alemania).

“Sabemos que el planeta verá un aumento adicional del nivel del mar en el futuro”, dice la coautora, la Dra. Andra Garner, Profesora Asistente de Ciencias Ambientales de la Universidad Rowan en los Estados Unidos de América. “Pero hay marcadas diferencias en la cantidad de expertos en aumento del nivel del mar para las bajas emisiones en comparación con las altas emisiones. Esto proporciona una gran esperanza para el futuro, así como una fuerte motivación para actuar ahora para evitar los impactos más graves del aumento del nivel del mar”.

“Este estudio internacional se basa en las opiniones informadas de 106 expertos en el nivel del mar y subraya la importancia crítica de aplicar una política de bajas emisiones para limitar el aumento del nivel del mar”, dice el Dr. Niamh Cahill, Profesor Asistente en el Departamento de Matemáticas y Estadísticas de la Universidad Maynooth en Irlanda.

Los 106 expertos que participaron en la encuesta fueron elegidos como uno de los editores más activos de estudios científicos a nivel del mar (al menos seis artículos publicados en revistas revisadas por pares desde 2014) identificados a partir de una base de datos de publicaciones líder.

En respuesta a preguntas abiertas, los expertos en cambio climático identificaron las fichas de hielo de Groenlandia y la Antártida como las mayores fuentes de incertidumbre. Estas capas de hielo son un indicador importante del cambio climático y el motor del aumento del nivel del mar.

Las mediciones basadas en satélites muestran que las capas de hielo se están derritiendo a un ritmo acelerado. Sin embargo, los expertos también observaron que la magnitud y el impacto del aumento del nivel del mar pueden limitarse mediante la reducción exitosa de las emisiones.

El Dr. Andrea Dutton, Profesor del Departamento de Geociencia de la Universidad de Wisconsin-Madison, quien no participa en este estudio, dice: “Una de las claves de este estudio es que nuestras acciones de hoy pueden marcar una profunda diferencia en cuanto a cuánto se retirarán nuestras costas en el futuro. Ese conocimiento es empoderador porque significa que podemos elegir un mejor resultado a través de nuestras acciones”.

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¿Qué esta pasando en el Núcleo Interno de la Tierra?

núcleo interno de la tierra

Los exhaustivos datos sísmicos de los terremotos repetidos y los nuevos métodos de procesamiento de datos han dado la mejor evidencia hasta la fecha de que el núcleo interno de la Tierra está girando, revelando una mejor comprensión de los procesos cada vez más debatidos que controlan el campo magnético del planeta.

El nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign se publica en la revista Earth and Planetary Science Letters.

Los geólogos no entienden completamente cómo funciona el generador de campo magnético de la Tierra, pero sospechan que está estrechamente relacionado con procesos dinámicos cerca del área límite del núcleo interno-exterior, dijeron los investigadores. Los cambios en la ubicación de los polos magnéticos, los cambios en la fuerza de campo y los datos sísmicos anómalos han llevado a los investigadores a echar un vistazo más de cerca.

“En 1996, nuestro grupo detectó por primera vez un pequeño pero sistemático cambio de ondas sísmicas que pasaban por el núcleo interno, que interpretamos como evidencia de rotación diferencial del núcleo interno en relación con la superficie de la Tierra”, dijo el profesor de geología y coautor del estudio Xiaodong Song, que ahora está en la Universidad de Pekín. “Sin embargo, algunos estudios creen que lo que interpretamos como movimiento es en cambio el resultado de ondas sísmicas que reflejan un límite central interno alternativamente creciente y reducido, como el crecimiento de montañas y el corte de cañones”.

Los investigadores presentan datos sísmicos de una serie de ubicaciones geográficas y terremotos repetidos, llamados dobletes, que ocurren en el mismo lugar a lo largo del tiempo.

“Tener datos de la misma ubicación pero tiempos diferentes nos permite diferenciar entre señales sísmicas que cambian debido a la variación localizada en el alivio de las que cambian debido al movimiento y la rotación”, dijo Yi Yang, estudiante de posgrado y autora principal del estudio.

El equipo descubrió que algunas de las ondas sísmicas generadas por terremotos penetran a través del cuerpo de hierro por debajo del límite interno del núcleo y cambian con el tiempo, lo que no sucedería si el núcleo interno estuviera estacionario, dijeron los investigadores.

“Es importante destacar que estamos viendo que estas ondas refractadas cambian antes de que las ondas reflejadas reboten en el límite interno del núcleo, lo que implica que los cambios provienen del interior del núcleo interno”, dijo Song.

La base del debate radica en el hecho de que los estudios previos examinaron un conjunto relativamente pequeño de datos algo ambiguos generados a partir de un método que depende en gran medida de la hora exacta del reloj, dijeron los investigadores.

“Lo que hace que nuestro análisis sea diferente es nuestro método preciso para determinar exactamente cuándo se producen los cambios en las señales sísmicas y llegar a las diversas estaciones sísmicas de todo el mundo”, dijo Yang. “Utilizamos una onda sísmica que no alcanzó el núcleo interno como una onda de referencia en nuestros cálculos, lo que elimina gran parte de la ambiguedad”.

Este preciso análisis de la hora de llegada, una extensa colección de los datos de mejor calidad y un cuidadoso análisis estadístico realizado por Yang, son los que dan a este estudio su poder, dijo Song.

“Este trabajo confirma que los cambios temporales provienen principalmente, si no todos, del cuerpo del núcleo interno, y la idea de que los cambios en la superficie del núcleo interno son la única fuente de los cambios de señal ahora se puede descartar”, dijo.

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La Plantación de Árboles No es la “Cura” del Cambio Climático

plantación de árboles

La ecologista de restauración Karen Holl tiene un mensaje simple para cualquiera que piense que la plantación de árboles revertirá el daño del cambio climático.

“No podemos salir del cambio climático“, dice Holl, profesor de estudios ambientales de UC Santa Cruz y experto líder en restauración forestal. “Es sólo una pieza del rompecabezas.”

En un comentario que aparece en Ciencia, Holl y coautor Pedro Brancalion, profesor del Departamento de Ciencias Forestales de la Universidad de Sao Paulo, avalan los beneficios de los árboles, pero advierten contra una visión simplista de la plantación de árboles como una panacea para la degradación ambiental.

“Los árboles están profundamente arraigados en la psique humana”, dijo Holl, un ecologista de restauración que ha preparado a cientos de estudiantes para carreras en la administración ambiental. “Es muy satisfactorio salir y poner un árbol en el suelo. Es algo concreto y tangible”.

Sin embargo, las iniciativas de plantación de árboles a gran escala, como 1t.org y la Campaña del Trillion Tree, deben emprenderse cuidadosamente y con un compromiso con la gestión a largo plazo, para que los beneficios se materialen plenamente.

“Plantar árboles no es una solución simple”, dijo Holl. “Es complicado, y tenemos que ser realistas sobre lo que podemos y no podemos lograr. Tenemos que ser reflexivos y planificar a largo plazo”.

En el lado positivo, plantar árboles puede mejorar la biodiversidad, la calidad del agua y aumentar la sombra. Pero dependiendo de dónde y cómo se hace, la plantación de árboles también puede dañar los ecosistemas y especies nativas, reducir el suministro de agua y desposeer a los terratenientes locales y aumentar la inequidad social.

En su comentario, Holl y Brancalion presentan cuatro principios que deben guiar las iniciativas de mejora forestal:

Reducir la limpieza y degradación de los bosques: 

Proteger y mantener los bosques intactos es más eficiente, ecológicamente racional y menos costoso que plantar árboles o replantarlos.

Ver la plantación de árboles como una parte de las soluciones ambientales multifacéticas:

La cubierta de árboles mejorada es una de las mejores opciones para compensar una parte de las emisiones de gases de efecto invernadero impulsadas por las actividades humanas, pero representan sólo una pequeña parte de las reducciones de carbono que se necesitan — y las estimaciones varían en más de diez veces dependiendo de las variables utilizadas en el modelado.

Equilibrar los objetivos ecológicos y sociales:

Reconocer los usos de la tierra que compiten y enfocarse en paisajes con el potencial de generar beneficios a gran escala, como la Selva Atlántica en Brasil, donde la planificación regional de las iniciativas de plantación de árboles puede conducir a tres veces las ganancias de conservación a la mitad del costo.

Planificar, coordinar y supervisar:

Trabaje con las partes interesadas locales para resolver los objetivos de uso de la tierra en conflicto y garantizar la máxima eficacia a largo plazo. Plantar árboles no garantiza que sobrevivan; una revisión de los esfuerzos de restauración de los bosques de manglares en Sri Lanka después del tsunami de 2004 mostró que menos del 10 por ciento de los árboles sobrevivieron en el 75 por ciento de los sitios.

Para tener éxito, las iniciativas de plantación de árboles deben involucrar a las partes interesadas locales y hacer frente a objetivos contradictorios para el uso de la tierra. “Gran parte de la tierra propuesta para la plantación de árboles ya se está utilizando para cultivar cultivos, cosechar madera y otras actividades de subsistencia, por lo que las iniciativas de plantación de árboles deben considerar cómo los terratenientes obtendrán ingresos”, dijo Holl. “De lo contrario, actividades como la agricultura o la tala simplemente se trasladarán a otras tierras”

Holl elige sus palabras cuidadosamente cuando dice que aplaude el entusiasmo generalizado por “aumentar la cobertura forestal”, que no es lo mismo que plantar más árboles.

“Lo primero que podemos hacer es mantener los bosques existentes en pie, y la segunda es permitir que los árboles se regeneren en áreas que antes eran bosques”, dijo Holl, quien se especializa en la restauración de bosques tropicales. “En muchos casos, los árboles se recuperarán por sí solos, basta con mirar todo el este de los Estados Unidos que fue deforestado hace 200 años.

Gran parte de eso ha vuelto sin plantar activamente árboles. Sí, en algunas tierras altamente degradadas tendremos que plantar árboles, pero esa debería ser la última opción ya que es la más cara y a menudo no tiene éxito. He pasado mi vida en esto. Tenemos que ser considerados acerca de cómo traemos el bosque de vuelta.

Críticamente, reducir el ritmo del cambio climático requiere una estrategia integral que comience con la quema de menos combustible fósil, dijo Holl.

“Los árboles son una pequeña parte de lo que debe ser una estrategia más amplia”, dijo Holl. “Es mejor que no liberemos gases de efecto invernadero para empezar”

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La Actividad Volcánica Ayudo a Ocasionar el Cambio Climático del Triásico

la actividad volcánica

Un nuevo estudio revela que la actividad volcánica desempeñó un papel directo en la activación del cambio climático extremo al final del período Triásico hace 201 millones de años, acabando con casi la mitad de todas las especies existentes.

La cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera de estas erupciones volcánicas es comparable a la cantidad de CO2 toda actividad humana en el siglo XXI.

Durante mucho tiempo se ha pensado que la extinción del Triásico final ha sido causada por el cambio climático dramático y el aumento del nivel del mar. Si bien hubo actividad volcánica a gran escala en ese momento, conocida como las erupciones de la Provincia Magmática del Atlántico Central, se debatió el papel que desempeñó para contribuir directamente al evento de extinción.

En un estudio para Nature Communications, un equipo internacional de investigadores, incluido el profesor don Baker de McGill, encontró evidencia de burbujas de dióxido de carbono atrapadas en rocas volcánicas que datan del final del Triásico, apoyando la teoría de que la actividad volcánica contribuyó al devastador cambio climático que se cree que causa la extinción masiva.

Los investigadores sugieren que los cambios ambientales del triásico final impulsados por las emisiones de dióxido de carbono volcánico pueden haber sido similares a los previstos para el futuro cercano.

Al analizar pequeñas burbujas de exolución de gas conservadas dentro de las rocas, el equipo estima que la cantidad de emisiones de carbono liberadas en una sola erupción — comparable a 100.000 km3 de lava arrojada durante 500 años- es probablemente equivalente al total producido por toda la actividad humana durante el siglo XXI, suponiendo un aumento de 2C en la temperatura global por encima de los niveles preindustriales.

“Aunque no podemos determinar con precisión la cantidad total de dióxido de carbono liberado a la atmósfera cuando estos volcanes entraron en erupción, la correlación entre esta inyección natural de dióxido de carbono y la extinción del Triásico final debería ser una advertencia para nosotros.

Incluso una ligera posibilidad de que el dióxido de carbono que estamos poniendo ahora en la atmósfera pueda causar un gran evento de extinción es suficiente para que me preocupe”, dice don Baker, profesor de ciencias de la tierra y planetarios.

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Radar Para Desechos Plásticos: Crean Mapa Para Rastrear Emisiones

desechos plásticos

Los desechos plásticos a menudo terminan en cuerpos fluviales y océanos, lo que representa una seria amenaza para el ecosistema marino. Para evitar la acumulación de residuos plásticos, debemos averiguar dónde es frecuente la emisión de plástico.

Con este fin, los científicos han elaborado un nuevo método para rastrear las emisiones de plástico de las zonas interiores al mar. Este método es útil para identificar los “puntos críticos” de la emisión de plástico e incluso puede ayudar a implementar medidas apropiadas para evitar la contaminación plástica.

El plástico puede ser una parte indispensable de nuestra vida cotidiana, pero su robustez y abundancia han llevado a su uso excesivo, poniendo una enorme carga para el medio ambiente. Las grandes emisiones de desechos plásticos dan lugar a su acumulación en las masas de agua: de hecho, estudios recientes han estimado alrededor de 0,27 millones de toneladas de plástico flotando en los océanos del mundo.

Debido a que el plástico no se descompone en el agua, es un peligro grave para la vida marina. Por lo tanto, para prevenir la contaminación plástica, es crucial entender exactamente cómo se emite el plástico en los océanos. Estudios anteriores han tratado de analizar las emisiones de plástico, pero tenían algunas limitaciones: se centraron en la mayoría de los desehos plásticos mal gestionados y no en cómo se originan realmente estas emisiones de plástico.

Con este fin, un grupo de científicos de la Universidad de Ciencias de Tokio, liderados por el profesor Yasuo Nihei, desarrollaron un nuevo método para combatir las emisiones plásticas. En un estudio publicado generaron un “mapa de alta resolución de cuadrículas de 1 km de emisiones de plástico en todo Japón. El profesor Nihei explica: “Si los residuos plásticos siguen fluyendo hacia el mar, la cantidad de residuos plásticos aumentará. Para evitarlo, es necesario indicar claramente dónde y cómo se generan actualmente”.

Para empezar, los científicos se centraron en los diferentes tipos de plásticos: microplástico (MicP), que tiene un tamaño inferior a 5 mm, y macroplástico (MacP), que es superior a 5 mm. Entendieron que controlar el MicP era crucial porque -debido a su pequeño tamaño- es particularmente difícil de recuperar una vez que entra en el océano.

Además, puede ser fácilmente ingerido por organismos marinos, lo que puede afectar negativamente a los ecosistemas de todo el mundo. Para evitar la emisión de MicP en las masas de agua, era importante averiguar exactamente de dónde venían estas emisiones.

Los científicos siguieron un proceso de tres pasos para mapear las emisiones de plástico. En primer lugar, midieron la concentración de MicP a través de 70 ríos y 90 sitios en Japón y examinaron la relación entre la concentración de MicP y las características de la tierra.

Recogieron la proporción de concentraciones de MacP/MicP para evaluar la concentración de MacP a partir de la concentración de MicP. A continuación, para obtener la descarga de flujo de salida a redes de 1 km, realizaron un “análisis de equilibrio hídrico” en el que midieron la precipitación de agua, distribuido en tres categorías: evaporación, escorrenca superficial e infiltración subterránea. Por último, calculan la emisión total de plástico, que es el producto de las concentraciones de MicP y MacP y la descarga de salida.

Sus hallazgos revelaron que las concentraciones de MicP y las características de la cuenca estaban significativamente correlacionadas, lo que significa que las características físicas de los cuerpos de agua dictan la cantidad de desechos plásticos acumulados. No sólo esto, su análisis ayudó a los científicos a estimar la emisión anual de plástico en Japón, que osciló entre 210 y 4.776 toneladas/año de plástico total.

Los científicos evaluaron entonces un mapa de alta resolución de emisiones de plástico a través de redes de 1 km en todo Japón. Identificaron las áreas críticas donde las emisiones de plástico eran las más altas. Su análisis mostró que estas emisiones eran altas en los ríos cercanos a las zonas urbanizadas, con una alta densidad de población.

Entre ellos, ciudades como Tokio, Nagoya y Osaka se encontraron como puntos críticos para las emisiones de plástico. Por lo tanto, este método era útil para comprender exactamente dónde debían aplicarse las contramedidas estrictas.

A diferencia de estudios anteriores, este estudio no supone que los residuos plásticos sólo sean proporcionales a los residuos plásticos mal gestionados, sino que, de hecho, tenga en cuenta el origen de las emisiones de plástico. Esto facilita la implementación de medidas y la reducción de las emisiones de plástico en áreas específicas.

El profesor Nihei concluye: “Nuestros hallazgos proporcionan nuevos conocimientos que pueden utilizarse para redactar contramedidas contra las emisiones de plástico, reduciendo así la salida de contaminantes marinos de Japón. También introducimos un nuevo método que se puede utilizar para evaluar los insumos plásticos en otras regiones del mundo”.

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Encuentran el Nivel Más Alto de Microplásticos en el Fondo Marino

microplásticos en el fondo marino

Un proyecto de investigación internacional ha revelado los niveles más altos jamas registrados de microplásticos en el fondo marino, con hasta 1,9 millones de piezas en una capa delgada que cubre solo 1 metro cuadrado.

Más de 10 millones de toneladas de desechos plásticos ingresan a los océanos cada año. Los desechos plásticos flotantes en el mar han captado el interés del público gracias a los movimientos de ‘efecto del planeta azul’ para desalentar el uso de pajitas de plástico y bolsas de transporte. Sin embargo, tales acumulaciones representan menos del 1% del plástico que ingresa a los océanos del mundo.

En cambio, se cree que el 99% faltante ocurre en las profundidades del océano, pero hasta ahora no estaba claro dónde terminó realmente. Publicado esta semana en la revista Science , la investigación realizada por la Universidad de Manchester (Reino Unido), el Centro Nacional de Oceanografía (Reino Unido), la Universidad de Bremen (Alemania), IFREMER (Francia) y la Universidad de Durham (Reino Unido) mostró cómo las corrientes de aguas profundas actúan como cintas transportadoras, transportando pequeños fragmentos de plástico y fibras a través del fondo marino.

Estas corrientes pueden concentrar microplásticos dentro de grandes acumulaciones de sedimentos, que denominaron ‘puntos calientes de microplásticos’. Estos puntos críticos parecen ser los equivalentes en el fondo marino de los llamados “parches de basura” formados por las corrientes en la superficie del océano.

El autor principal del estudio, el Dr. Ian Kane, de la Universidad de Manchester, dijo: “Casi todo el mundo ha oído hablar de los infames ‘parches de basura’ de plástico flotante en el océano, pero nos sorprendió la alta concentración de microplásticos que encontramos en las profundidades. fondo marino

“Descubrimos que los microplásticos no están distribuidos uniformemente en el área de estudio; en cambio, están distribuidos por poderosas corrientes del fondo marino que los concentran en ciertas áreas”.

Los microplásticos en el fondo marino se componen principalmente de fibras de textiles y prendas de vestir. Estos no se filtran de manera efectiva en las plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas y entran fácilmente en ríos y océanos.

En el océano, se asientan lentamente o pueden ser transportados rápidamente por corrientes de turbidez episódicas, poderosas avalanchas submarinas, que viajan por los cañones submarinos hasta el fondo marino profundo (vea la investigación anterior del grupo en Ciencia y Tecnología Ambiental). Una vez en las profundidades del mar, los microplásticos se recogen y transportan fácilmente mediante corrientes de fondo marino que fluyen continuamente (‘corrientes de fondo’) que pueden concentrar preferentemente fibras y fragmentos dentro de grandes corrientes de sedimentos.

Estas corrientes oceánicas profundas también transportan agua y nutrientes oxigenados, lo que significa que los puntos calientes de microplásticos del fondo marino también pueden albergar ecosistemas importantes que pueden consumir o absorber los microplásticos. Este estudio proporciona el primer vínculo directo entre el comportamiento de estas corrientes y las concentraciones de microplásticos del fondo marino y los hallazgos ayudarán a predecir la ubicación de otros puntos críticos de microplásticos en aguas profundas e investigar directamente el impacto de los microplásticos en la vida marina.

El equipo recolectó muestras de sedimentos del fondo marino del mar Tirreno (parte del mar Mediterráneo) y las combinó con modelos calibrados de corrientes oceánicas profundas y mapeo detallado del fondo marino. En el laboratorio, los microplásticos se separaron del sedimento, se contaron bajo el microscopio y se analizaron adicionalmente mediante espectroscopía infrarroja para determinar los tipos de plástico. Con esta información, el equipo pudo mostrar cómo las corrientes oceánicas controlaban la distribución de microplásticos en el fondo marino.

El Dr. Mike Clare, del Centro Nacional de Oceanografía, que fue co-líder de la investigación, declaró: “Nuestro estudio ha demostrado cómo los estudios detallados de las corrientes del fondo marino pueden ayudarnos a conectar las vías de transporte de microplásticos en las profundidades del mar y encontrar los ‘desaparecidos “microplásticos. Los resultados resaltan la necesidad de intervenciones políticas para limitar el flujo futuro de plásticos en ambientes naturales y minimizar los impactos en los ecosistemas oceánicos”.

El Dr. Florian Pohl, Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Durham, dijo: “Es lamentable, pero el plástico se ha convertido en un nuevo tipo de partícula de sedimento, que se distribuye a través del fondo marino junto con arena, lodo y nutrientes. Por lo tanto, los procesos de transporte de sedimentos ya que las corrientes del fondo marino concentrarán partículas de plástico en ciertos lugares del fondo marino, como lo demuestra nuestra investigación “.

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Predicción de la Acidificación del Océano Será Posible Con Años de Anticipación

acidificación del océano

Los investigadores han desarrollado un método que podría permitir a los científicos pronosticar con precisión la acidificación del océano con hasta cinco años de anticipación. Esto permitiría que las pesquerías y las comunidades que dependen de los mariscos afectados negativamente por la acidificación de los océanos se adapten a las condiciones cambiantes en tiempo real, mejorando la seguridad económica y alimentaria en las próximas décadas.

Estudios anteriores han demostrado la capacidad de predecir la acidez oceánica unos meses después, pero este es el primer estudio que demuestra que es posible predecir la variabilidad en la acidez oceánica con varios años de anticipación. El nuevo método, descrito en Nature Communications , ofrece potencial para pronosticar la aceleración o desaceleración de la acidificación del océano.

“Tomamos un modelo climático y lo ejecutamos como si tuviera un pronóstico del tiempo, esencialmente, y el modelo incluía la química del océano, lo cual es extremadamente novedoso”, dijo Riley Brady, autor principal del estudio y candidato a doctorado en Departamento de Ciencias Atmosféricas y Oceánicas.

Para este estudio, los investigadores se centraron en el Sistema Actual de California, uno de los cuatro principales sistemas de afluencia costera del mundo, que se extiende desde la punta de Baja California en México hasta partes de Canadá. El sistema apoya una industria pesquera de mil millones de dólares, crucial para la economía de los Estados Unidos.

“Aquí, la física, la química y la biología se conectan para crear pesquerías extremadamente rentables, desde cangrejos hasta peces grandes”, dijo Brady, quien también es un estudiante graduado en el Instituto de Investigación Ártica y Alpina ( INSTAAR). “Hacer predicciones de las condiciones ambientales futuras a uno, dos o incluso tres años es notable, porque este es el tipo de información que los administradores pesqueros podrían utilizar”.

El Sistema Actual de California es particularmente vulnerable a la acidificación del océano debido a la afluencia de aguas naturalmente ácidas a la superficie.

“El océano nos ha estado haciendo un gran favor”, dijo la coautora del estudio Nicole Lovenduski, profesora asociada en ciencias atmosféricas y oceánicas y directora del Grupo de Investigación de Biogeoquímica del Océano en INSTAAR.

El océano absorbe una gran fracción del exceso de dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra derivado de la actividad humana. Desafortunadamente, como resultado de absorber este dióxido de carbono extra hecho por el hombre, 24 millones de toneladas todos los días, los océanos se han vuelto más ácidos.

“La acidificación del océano avanza a un ritmo 10 veces más rápido hoy que en cualquier otro momento en los últimos 55 millones de años”, dijo Lovenduski.

En décadas, los científicos esperan que partes del océano se vuelvan completamente corrosivas para ciertos organismos, lo que significa que no pueden formar o mantener sus caparazones.

“Esperamos que las personas en las comunidades que dependen del ecosistema oceánico para la pesca, el turismo y la seguridad alimentaria se vean afectadas por la acidificación del océano”, dijo Lovenduski.

Esto significa problemas para el Sistema Actual de California, con sus aguas naturalmente corrosivas. Esta acidificación adicional podría llevar sus frágiles ecosistemas al límite.

La fortuna y la frustración de los pronósticos.

Las personas pueden confirmar fácilmente la precisión de un pronóstico del tiempo en unos pocos días. El pronóstico dice que llueve en tu ciudad? Puedes mirar por la ventana.

Pero es mucho más difícil obtener mediciones en tiempo real de la acidez del océano y determinar si sus predicciones fueron correctas.

Pero esta vez, los investigadores de CU Boulder pudieron aprovechar los pronósticos históricos de un modelo climático desarrollado en el Centro Nacional de Investigación Atmosférica. En lugar de mirar hacia el futuro, generaron pronósticos del pasado utilizando el modelo climático para ver qué tan bien funcionaba su sistema de pronóstico. Descubrieron que los pronósticos del modelo climático hicieron un excelente trabajo al hacer predicciones de la acidez de los océanos en el mundo real.

Sin embargo, estos tipos de pronósticos del modelo climático requieren una enorme cantidad de poder computacional, mano de obra y tiempo. El potencial está ahí, pero los pronósticos aún no están listos para ser completamente operativos como los pronósticos del tiempo.

Y si bien el estudio se centra en la acidificación en una región del océano global, tiene implicaciones mucho mayores.

Los estados y las regiones más pequeñas a menudo hacen sus propios pronósticos de la química oceánica en una escala más fina, con mayor resolución, centrada en la costa donde operan las pesquerías. Pero si bien estos pronósticos más locales no pueden tener en cuenta las variables climáticas globales como El Niño, este nuevo modelo de predicción global sí.

Esto significa que este modelo más grande puede ayudar a informar los límites de los modelos más pequeños, lo que mejorará significativamente su precisión y extenderá sus pronósticos. Esto permitiría a las pesquerías y las comunidades planificar mejor dónde y cuándo cosechar mariscos, y predecir pérdidas potenciales por adelantado.

“En la última década, la gente ya ha encontrado evidencia de acidificación de los océanos en la corriente de California”, dijo Brady. “Está aquí ahora mismo, y estará aquí y siempre presente en las próximas dos décadas”.

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Ecosistemas Submarinos: ¿Qué los esta Acabando?

ecosistemas subarinos

La biodiversidad del océano está en un peligroso declive. Según la UNESCO, sin cambios significativos en los ecosistemas submarinos, más de la mitad de las especies marinas del mundo pueden estar al borde de la extinción para fines de este siglo.

En Creta, los biólogos marinos están viendo cambios dramáticos en los ecosistemas submarinos que probablemente se extiendan por el Mediterráneo.

“La biodiversidad, especialmente en ecosistemas poco profundos, está cambiando rápidamente. Obtenemos menos especies de las que solíamos tener, y también tenemos recién llegados. Tenemos nuevas especies y nuevas especies que se establecen año tras año”, dice Thanos Dailianis, un marine biólogo en el Centro Helénico de Investigación Marina (HCMR) y el Instituto de Biología Marina, Biotecnología y Acuicultura (IMBBC) HCMR-IMBBC

ecosistemas submarinos

ecosistemas submarinos

Fondos marinos cada vez más áridos

Una especie de almeja protegida, la noble concha de la pluma, ha desaparecido en los últimos dos años, debido a una enfermedad de rápida propagación combinada con la caza furtiva.

La mitad de las copas de algas marinas, un hábitat para otras especies, se han ido, y las causas no están claras.

Los biólogos toman notas y siguen estos cambios.

“Para nuestro trabajo, lo más importante es meterse en el agua y observar cuántas especies hay, por lo tanto, si dentro de 10 años vemos una imagen diferente, sabemos cuál era la imagen anterior, y esto es muy importante para entiende lo que está sucediendo “, dice Dailianis.

Los investigadores recopilan datos de varios proyectos financiados por la UE destinados a proteger y restaurar los ecosistemas marinos europeos.

Las cuevas submarinas de Creta son ricas en esponjas y corales. Pero los animales unidos a las rocas no pueden escapar de las condiciones estresantes.

Observando su salud, los científicos escriben un “registro clínico” de las comunidades marinas.

Las imágenes tomadas bajo el agua se analizan en el Instituto de Biología Marina, Biotecnología y Acuicultura.

Los investigadores utilizan un software especial para rastrear y clasificar las especies.

“Tomamos fotografías de tal manera que luego podemos cuantificar la cubierta de la superficie de los organismos”, dice Vasilis Gerovasileiou, ecólogo bentónico, HCMR-IMBBC

“Por lo tanto, nuestro objetivo es poder volver a visitar las cuevas en el futuro y ver si hay cambios en las comunidades bentónicas”.

“Tenemos algunas pruebas históricas que faltan por completo en otras partes del mundo. Entonces, al usar el Mar Mediterráneo con todos estos cambios debido a actividades humanas, debido al turismo, debido al creciente número de especies no indígenas, podemos usarlo como un buen ejemplo para entender lo que está sucediendo en otras partes del mundo “, explica Gerovasileiou.

Algunas muestras se recolectan para análisis genéticos en el laboratorio CretAquarium, que analiza si las especies están prosperando o estresadas, y revela los organismos que son demasiado pequeños para ver.

Estos estudios europeos nos ayudarán a comprender mejor las causas de la disminución de la biodiversidad, que van desde la contaminación y la sobreexplotación de los recursos marinos hasta el calentamiento global.

Calentamiento de los océanos.

Uno de los experimentos en sus tanques de investigación simula el cambio climático a largo plazo, demostrando cómo el agua más cálida y más ácida afecta a los caracoles marinos.

“El experimento que estamos haciendo aquí tiene que ver con el crecimiento: queremos ver el comportamiento de alimentación del animal, el comportamiento de reproducción, queremos ver también la interacción entre la presa y el depredador: cómo esto se verá influenciado por las diferentes condiciones del agua de mar “, dice Panos Grigoriou, biólogo marino, CretAquarium.

Si la concentración de dióxido de carbono atmosférico continúa aumentando, el océano se volverá más ácido y corrosivo para las conchas de muchos organismos marinos.

“El cambio climático es muy importante como factor que afecta la biodiversidad, porque si una especie se ve afectada, todo el equilibrio cambiará. Lo que tenemos aquí es un experimento para un animal, pero esto es solo una línea de base para el conocimiento de todos los animales marinos, “dice Eva Chatzinikolaou, bióloga marina, HCMR-IMBBC.

Las condiciones acidificadas hacen que los caparazones sean más delgados y frágiles, lo que es peligroso para los caracoles marinos que pueden convertirse en presas más fáciles para los depredadores a medida que el clima sigue cambiando.

Los investigadores usan la tomografía microcomputada para visualizar y medir con precisión estos efectos.

“Este espécimen está en condiciones de bajo pH, y se puede ver que hay áreas transparentes, por lo que podemos ver que tenemos estructuras menos densas aquí. El cambio climático está aumentando rápidamente, por lo que quizás los animales no tengan el tiempo de evolución para adaptarse a estas nuevas condiciones, por lo que tal vez tengamos una mortalidad masiva “, dice Niki Keklikoglou, biólogo marino, HCMR-IMBBC.

Cómo los puertos afectan la biodiversidad marina

“Los puertos actúan como una puerta de entrada para nuevas especies. Nuevas especies se adhieren al casco del barco, y esos barcos pueden extender esas especies a nuevos lugares”, dice Giorgos Chatzigeorgiou, ecólogo bentónico, HCMR-IMBBC

“Y cuando se establecen en el nuevo lugar, compiten con las especies nativas. Y esto es un problema”.

Sin depredadores locales, las poblaciones de las llamadas especies exóticas pueden explotar en número, desplazando a la fauna indígena.

Para controlar este y otros problemas, los investigadores utilizan pilas de placas especiales desplegadas en 20 ubicaciones en toda Europa.

Después de que las pilas fueron colonizadas por pequeñas especies marinas durante varios meses, los investigadores las analizan usando secuenciación genética y otros métodos modernos.

Las muestras recogidas en Creta también pueden ayudar a otros investigadores europeos.

Pedro Vieira es biólogo marino de la Universidad de Minho. Está estudiando un gusano particular, amenazado en algunas partes de Portugal.

“Algunos hábitats de esta especie están desapareciendo, por lo que esta especie puede desaparecer. Por supuesto, es importante controlarlos, ya que pueden proporcionar alimentos para peces, para otros animales, por lo que el ecosistema puede colapsarse en teoría debido a esto”.

Contaminación de luz en Los Ecosistemas Submarinos

Incluso la contaminación lumínica de las costas podría estar dañando a los pequeños animales marinos.

Para investigar esto, los investigadores despliegan trampas especiales que atraen a las especies más afectadas por lámparas eléctricas cada vez más omnipresentes.

“El comportamiento de alimentación de los animales podría cambiar y las relaciones entre las especies, sus interacciones, podrían cambiar porque afectamos el comportamiento diurno o nocturno normal”, dice Niki Keklikoglou, biólogo marino, HCMR-IMBBC.

“Queremos proteger el mar y todos los ecosistemas submarinos, necesitamos protegerlo porque de esta manera nos protegemos a nosotros mismos. Creo que es muy importante para todos los biólogos y para todos los humanos”

¿Crees que es Posible Crear Conciencia Colectiva Sobre La contaminación de los Oceanos?

 

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