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Generador de Energía con Efecto de Sombra

Generador de Energía con Efecto de Sombra

Los investigadores han creado un dispositivo llamado ‘generador de energía con efecto de sombra’ que utiliza el contraste en la iluminación entre las áreas iluminadas y sombreadas para generar electricidad. Este novedoso concepto abre nuevos enfoques para aprovechar las condiciones de iluminación interior para alimentar la electrónica.

Las sombras a menudo se asocian con oscuridad e incertidumbre. Ahora, los investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) están dando un giro positivo a las sombras al demostrar una forma de aprovechar este efecto óptico común pero a menudo ignorado para generar electricidad. Este novedoso concepto abre nuevos enfoques para generar energía verde en condiciones de iluminación interior para alimentar la electrónica.

Un equipo del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de NUS, así como del Departamento de Física de NUS, creó un dispositivo llamado generador de energía con efecto de sombra (SEG en sus silgas en ingles), que utiliza el contraste en la iluminación entre las áreas iluminadas y sombreadas para generar electricidad. 

“Las sombras son omnipresentes, y a menudo las damos por sentadas. En aplicaciones fotovoltaicas u optoelectrónicas convencionales donde se utiliza una fuente de luz constante para alimentar dispositivos, la presencia de sombras es indeseable, ya que degrada el rendimiento de los dispositivos. En este trabajo, capitalizamos el contraste de iluminación causado por las sombras como fuente indirecta de energía. El contraste en la iluminación induce una diferencia de voltaje entre las secciones sombreadas e iluminadas, dando como resultado una corriente eléctrica. Este concepto novedoso de recolectar energía en presencia de sombras no tiene precedentes “, explicó el líder del equipo de investigación, Profesor Asistente Tan Swee Ching, quien es del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del NUS.

Los dispositivos electrónicos móviles como teléfonos inteligentes, anteojos inteligentes y relojes electrónicos requieren una fuente de alimentación eficiente y continua. Como estos dispositivos se usan tanto en interiores como en exteriores, las fuentes de energía portátiles que podrían aprovechar la luz ambiental pueden mejorar potencialmente la versatilidad de estos dispositivos. 

Si bien las células solares disponibles en el mercado pueden desempeñar este papel en un entorno exterior, su eficiencia de recolección de energía disminuye significativamente en condiciones interiores donde las sombras son persistentes. Este nuevo enfoque para eliminar la energía de la iluminación y las sombras asociadas con intensidades de poca luz para maximizar la eficiencia de la recolección de energía es emocionante y oportuno.

Para abordar este desafío tecnológico, el equipo de NUS desarrolló un SEG de bajo costo y fácil de fabricar para realizar dos funciones: (1) convertir el contraste de iluminación de las sombras de sombras parciales en electricidad, y (2) para servir Sensor de proximidad alimentado para controlar los objetos que pasan.

Pruebas con el Generador de Energía con Efecto de Sombra

El Generador de Energía con Efecto de Sombra comprende un conjunto de celdas SEG dispuestas en una película de plástico flexible y transparente. Cada celda del SEG es una película delgada de oro depositada en una oblea de silicio. Cuidadosamente diseñado, el SEG puede fabricarse a un costo menor en comparación con las células solares de silicio comerciales. Luego, el equipo realizó experimentos para probar el rendimiento del SEG en la generación de electricidad y como un sensor autoalimentado.

“Cuando toda la celda SEG está bajo iluminación o en la sombra, la cantidad de electricidad generada es muy baja o nula. Cuando una parte de la celda SEG está iluminada, se detecta una salida eléctrica significativa.

También encontramos que la superficie óptima el área para la generación de electricidad es cuando la mitad de la celda SEG está iluminada y la otra mitad en la sombra, ya que esto proporciona suficiente área para la generación y recolección de carga respectivamente “, dijo el líder del co-equipo, el profesor Andrew Wee, del Departamento de Física del NUS .

Basado en experimentos de laboratorio, el SEG de cuatro celdas del equipo es dos veces más eficiente en comparación con las celdas solares de silicio comerciales, bajo el efecto de sombras cambiantes. La energía cosechada del SEG en presencia de sombras creadas en condiciones de iluminación interior es suficiente para alimentar un reloj digital (es decir, 1,2 V).

Además, el equipo también demostró que el Generador de Energía con Efecto de Sombra puede servir como un sensor autoalimentado para monitorear objetos en movimiento. Cuando un objeto pasa por el SEG, proyecta una sombra intermitente en el dispositivo y activa el sensor para registrar la presencia y el movimiento del objeto.

Hacia un menor costo y más funcionalidades

El equipo de seis miembros tardó cuatro meses en conceptualizar, desarrollar y perfeccionar el rendimiento del dispositivo. En la siguiente fase de investigación, el equipo de NUS experimentará con otros materiales, además del oro, para reducir el costo de la SEG.

Los investigadores de NUS también están estudiando el desarrollo de sensores autoalimentados con funcionalidades versátiles, así como SEG portátiles que se pueden conectar a la ropa para cosechar energía durante las actividades diarias normales. Otra área prometedora de investigación es el desarrollo de paneles SEG de bajo costo para la recolección eficiente de energía de la iluminación interior.

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Energía a base de la biomasa del nopal

biomasa de nopal

Con tanto desgaste económico y cambios ambientales es necesario sentarse a revisar las ideas que disminuyen los efectos de estos problemas mundiales, principalmente con el calentamiento global. Entre las ideas más destacables, se hace referencia a continuación al uso de la biomasa del nopal como generador de energía renovable.

Idea que fue llevada a cabo por un grupo de Mexicanos agricultores e ingenieros que sintieron la necesidad de estudiar el nopal como fuente de energía. Tras años de investigación de la diversidad de las biomasas como la que se encuentra en el maíz, la jatropha, la yuca, la caña de azúcar, la cebada, entre otros, se dió el descubrimiento del poder energético que concentra.

biomasa de nopal

El nopal es considerado como un alimento básico en la dieta de los Mexicanos, además de cubrir gran parte de la vegetación de sus tierras, hoy en día representa una opción más importante dentro de la biomasa regeneradora de energía. Una opción, donde la biomasa del nopal origina materia orgánica mediante un proceso biológico, espontáneo – provocado, que puede utilizarse como combustible.

Descrita como el “oro verde de México” así es tomada literalmente por una compañía mexicana Nopalmex, que aprovecha su poder para producir biocombustible de nopal, su productividad energética tiene un alto contenido de metano al igual que el gas natural, no obstante su producción no requiere maquinaria o dispositivos de alta complejidad, a diferencia del gas natural.

Desde el 2015, esta empresa mexicana Nopalmex, se ha dedicado a procesar alrededor de ocho toneladas diarias de nopal para alimentar una máquina llamada biodigestor, que impulsa su producción.

Procesamiento

Su procesamiento se trata de una mezcla purificada con estiércol, que se deja descomponer produciendo así el metano. El biogás del nopal contiene básicamente metano, dióxido de carbono y otros gases menores, por lo cual presenta ventajas en su manejo. Desde entonces este descubrimiento ha permitido realizar ciertas pruebas con la mezcla sobrante en vehículos del gobierno local.

La planta vegetal de nopal puede llegar a utilizarse en aproximadamente 90% para transformarlo en biogás y el restante es utilizado en sedimentación para liberar las células de más nopales. Es decir, mientras los nopales se replanten regularmente, el proceso es casi completamente sostenible, produciendo solo agua y desechos de nopal que se pueden usar para fertilizar los cultivos.

Por medio de la lombricultura se genera el proceso sedimentario de forma orgánica. Con la inclusión de agua, que se logra obtener humus para su incorporación al suelo y nutrición de los cultivos.

El agua nitrogenada que se obtiene del reactor puede ser incorporada nuevamente en las plantaciones de nopal como fertilizante reinyectado en el sistema de riego tecnificado.

Datos relevantes del nopal como base de energía  

  • La capacidad es equivalente a 1 megavatio por hora
  • La energía que genera equivale a la iluminación de 12 mil casas.
  • Sus costos en consumo de energía es 50% más barato que la tarifa genérica.
  • No produce efecto invernadero, ni emisiones contra el ambiente.
  • Los costos de operación son bajos y sencillos.
  • Se obtiene biogás que contiene: Metano en un 75 % – Dióxido De carbono 24 % Gases Como nitrógeno e hidrógeno – 1% SU Poder caloríficos de 7.000 kcal/m3.
  • La contribución es cualificada en biogás, electricidad con biomasa de nopal.
  • Por cada 70 hectáreas plantadas producen 150 toneladas de nopal.
  • Genera 3 mil empleos por mil hectáreas así logrando proporcionar trabajo a quién lo necesita.
  • A largo plazo mejora la salud de la población debido a la reducción de emisión de gases de efecto invernadero, realizando así un modelo equitativo en conjunto con la sociedad y la economía.

En el transcurso del tiempo se ha experimentado la creación de nuevas fuentes de energías limpias con la intención de dar prioridad al medio ambiente, no generando residuos tóxicos. Los procesos en sí tienden a lograr generar de una u otra forma energía, pero en su totalidad resulta no tan orgánica, se puede decir que su procesamiento no cumplen con su propósito en un ciento por ciento, caso contrario a lo que sucede con la generación de energía a través del nopal.

La nueva energía, a base de nopal resulta ser una alternativa redituable en el desarrollo de México, ya que en el proceso de obtención es totalmente orgánico; lo que provoca que no se generen elementos tóxicos que dañen al ambiente. Siendo una de las principales ventajas la extracción de dióxido de carbono de medio ambiente.

Definitivamente, es una nueva alternativa que puede sacarse el máximo provecho. Para México puede resultar una gran potencia para proyectarse en su máximo nivel dentro del panorama de país generador de energía sustentable.

México, es una tierra grande y la energía del nopal es limpia, dentro de todas sus ventajas esta es la de mayor fuerza para este país, su cultivo y agricultura puede generar empleos permanentes y solucionar tanto el problema energético en forma sustentable a corto, mediano y largo plazo; como también puede contribuir con el mejoramiento de la economía.

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Biodigestores, más que una herramienta son una gran alternativa

biodigestores

Transformar los desechos para generar energía a través de biodigestores es una oportunidad que se debe aprovechar al máximo nivel. Además de representar una mejora de la calidad de vida de todos los seres vivientes del planeta, también resultan ser una alternativa ecológica.

Los desechos orgánicos son numerosos, a medida que aumente el consumo los desechos se multiplican extendiéndose como, estiércol de ganado, desechos agrícolas, aguas residuales y desechos de alimentos no comestibles. Estos desperdicios son potencialmente nocivos.

Cuando estos desechos se manejan de manera inadecuada, representan un riesgo significativo para el medio ambiente y la salud. Los patógenos, productos químicos, antibióticos y nutrientes presentes en los desechos pueden contaminar las aguas superficiales y subterráneas a través de la escorrentía o al lixiviar en los suelos.

biodigestores

El biodigestor se crea en función de evitar estos efectos nocivos que van dejando los residuos animales (los excrementos), que con el transcurso del tiempo tienden a contaminar el agua, la tierra y el ambiente en general

Civilizaciones antiguas identificaron hace más de 900 años que el proceso de fermentación de la materia orgánica podía ser una fuente de energía. Desde entonces los primeros intentos de construcción de plantas de biogás modernas se iniciaron, y fue en India donde la tecnología del biodigestor se difundió a nivel mundial.

¿Qué es un biodigestor y cómo funciona?

Prácticamente un biodigestor es un dispositivo que varía según su tamaño, formado generalmente por un contenedor hermético, diseñado para aprovechar los desechos orgánicos de los animales y vegetales, para obtener energía renovable o también para obtener abono para la tierra.

Los desechos orgánicos a medida que se descomponen generan grandes cantidades de metano, el cual resulta ser un poderoso gas de efecto invernadero que atrapa el calor en la atmósfera de manera más eficiente que el dióxido de carbono.

Los biodigestores se aprovechan para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y el riesgo de contaminación en las vías fluviales, los desechos orgánicos se deben eliminar, utilizándolo para producir biogás, una fuente renovable de energía limpia, que más del 90% de las poblaciones rurales lo pueden utilizar para cubrir hasta el 70% de sus necesidades domésticas.Al desplazar los combustibles fósiles, el biogás crea más reducciones de emisiones.

En pocas palabras un biodigestor soluciona dos problemas a la vez, disponer de desperdicios que son potencialmente nocivos y obtener recursos necesarios.

Los biodigestores convierten el costo de la gestión de residuos en una oportunidad de ingresos que pueden aprovecharse en granjas, lecherías e industrias o cualquier sector relacionado.

Beneficios del uso de biodigestores

Si todos los países se inclinaran más en la conversión de residuos para generar electricidad, calor o combustible para vehículos se obtuvieran más beneficios como los siguientes:

  • Se incrementará proporcionalmente la fuente de energía renovable.
  • Reducir la dependencia de las importaciones extranjeras de petróleo.
  • Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
  • Mejorar la calidad ambiental y aumentar los empleos locales.
  • Reducción de las emisiones de CO2
  • Son aptos para zonas en desarrollo y con menos recursos
  • Reduce la carga de trabajo
  • Reciclar nutrientes en el suministro de alimentos, reduciendo la necesidad de fertilizantes petroquímicos y minados.
  • Los biodigestores son una solución de gestión de residuos que resuelve múltiples problemas y crea múltiples beneficios, incluidas las fuentes de ingresos.
  • Otro de los beneficios es que al tratar estos desechos de manera adecuada se eliminan los focos de contaminación, no sólo en las granjas, sino también los desechos que terminaban en los pozos de agua, contaminando este recurso vital para las poblaciones que rodeaban las granjas.

Es necesario resaltar que las emisiones de metano por el manejo de estiércol se incrementaron a partir del año 2000 y presentaron una tendencia en aumento, de esta manera, los bovinos de carne son los que emiten la mayor cantidad de metano, seguidos de bovinos de leche y porcinos. Siendo así el estiércol de estos animales los más usados en la generación de biogás.

Bajo este contexto, se simplifica la generación de energía renovable por medio de desechos orgánicos que proporciona energía de bajo costo, además de generar ingresos adicionales a los agricultores, oportunidades de empleo, energía descentralizada y protección al ambiente, reduciendo la huella de emisiones de GEI.

Los restos de cultivos se reaprovechan, sirviendo de abono para nuevas cosechas. Además, proporciona energía en entornos rurales o remotos, ofreciendo así practicidad, movilidad  con medios tradicionales, como instalaciones eléctricas.

Referidos a la generación de abono se encuentra un beneficio más, tras la actuación de las bacterias, la parte no gaseosa de los desechos se convierte en un abono natural, rico en nutrientes y muy apreciado por la agricultura. Este abono regenerado no suele oler tanto y no requiere tratamiento adicional por ello.

Así que bien, realmente los biodigestores no sólo producen energía renovable, es mucho más que eso, por lo cual es de vital importancia resaltar que por medio de su uso se logra un potente fertilizante orgánico que nutre el suelo de manera natural, regresandole de esta forma, las propiedades que los animales tomaron de ella para poder producir alimentos sanos y abundantes, prácticamente convertidos en ciclo. ¿Sus resultados…?, Mejorar la salud de la familia al consumirlos y también de quienes los compran en los mercados locales.

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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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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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Propulsión a Chorro de Plasma: Eliminando Combustibles Fósiles

propulsión a chorro de plasma

Los humanos dependen de los combustibles fósiles como su principal fuente de energía, especialmente en el transporte. Sin embargo, los combustibles fósiles son insostenibles e inseguros, ya que sirven como la mayor fuente de emisiones de gases de efecto invernadero y provocan efectos respiratorios adversos y devastación debido al calentamiento global. Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias Tecnológicas de la Universidad de Wuhan ha demostrado un dispositivo prototipo que utiliza aire de microondas para propulsión a chorro de plasma.

“La motivación de nuestro trabajo es ayudar a resolver los problemas del calentamiento global debido al uso que hacen los humanos de motores de combustión de combustibles fósiles para impulsar maquinaria, como automóviles y aviones”, dijo el autor Jau Tang, profesor de la Universidad de Wuhan. “No hay necesidad de combustibles fósiles con nuestro diseño y, por lo tanto, no hay emisión de carbono que cause efectos de efecto invernadero y calentamiento global”.

Más allá de sólidos, líquidos y gases, el plasma es el cuarto estado de la materia, que consiste en un agregado de iones cargados. Existe naturalmente en lugares como la superficie del sol y los rayos de la Tierra, pero también se puede generar. Los investigadores crearon una propulsión a chorro de plasma al comprimir el aire a altas presiones y usar un microondas para ionizar la corriente de aire a presión.

Este método difiere de los intentos anteriores para crear propulsores de chorro de plasma de una manera clave. Otros propulsores de chorro de plasma, como la sonda espacial Dawn de la NASA, usan plasma de xenón, que no puede superar la fricción en la atmósfera de la Tierra y, por lo tanto, no son lo suficientemente potentes para su uso en el transporte aéreo. En cambio, el propulsor de chorro de plasma de los autores genera el plasma de alta temperatura y alta presión in situ utilizando solo aire inyectado y electricidad.

El prototipo de dispositivo de propulsión a chorro de plasma puede levantar una bola de acero de 1 kilogramo sobre un tubo de cuarzo de 24 milímetros de diámetro, donde el aire de alta presión se convierte en un chorro de plasma al pasar a través de una cámara de ionización de microondas. A escala, la presión de empuje correspondiente es comparable a la de un motor de avión comercial.

Al construir una gran variedad de estos propulsores con fuentes de microondas de alta potencia, el diseño del prototipo se puede ampliar a un jet de tamaño completo. Los autores están trabajando para mejorar la eficiencia del dispositivo hacia este objetivo.

“Nuestros resultados demostraron que dicho motor a reacción basado en plasma de aire de microondas puede ser una alternativa potencialmente viable al motor a reacción convencional de combustible fósil”, dijo Tang.

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Las Chimeneas Solares ayudan a la Seguridad contra Incendios

chimeneas solares

Un elemento imprescindible en el diseño de edificios ecológicos, las chimeneas solares pueden reducir los costos de energía hasta en un 50%. Ahora la investigación revela que también podrían ayudar a salvar vidas en un incendio en un edificio.

En una primicia mundial, los investigadores diseñaron una chimenea solar optimizada para el ahorro de energía y la seguridad contra incendios, como parte de las características sostenibles de un nuevo edificio en Melbourne, Australia.

El modelado muestra que la chimenea solar especialmente diseñada aumenta radicalmente la cantidad de tiempo que las personas tienen para escapar del edificio durante un incendio, extendiendo el tiempo de evacuación segura de aproximadamente dos minutos a más de 14 minutos.

Una chimenea solar es un sistema pasivo de calentamiento y enfriamiento solar que aprovecha la ventilación natural para regular la temperatura de un edificio.

Con un estimado del 19% de los recursos energéticos del mundo destinados a calefacción, ventilación y refrigeración de edificios, la integración de chimeneas solares en nuevas construcciones y la modernización de las estructuras existentes ofrece un gran potencial para reducir este enorme costo ambiental.

En el nuevo proyecto, una colaboración entre la Universidad RMIT y la ciudad de Kingston, los investigadores diseñaron una chimenea solar para maximizar su eficiencia para ventilar aire fresco y aspirar humo de un edificio en caso de incendio.

El investigador Dr. Long Shi dijo que las chimeneas solares tienen credenciales ambientales bien establecidas, pero su potencial para mejorar la seguridad contra incendios no había sido explorado.

“En una situación de emergencia en la que cada segundo cuenta, es fundamental dar a las personas más tiempo para escapar de manera segura”, dijo Shi.

“Nuestra investigación demuestra que las chimeneas solares ofrecen poderosos beneficios para la seguridad de las personas y el medio ambiente.

“Cumplir con dos funciones importantes podría impulsar la ya rentable rentabilidad de esta tecnología sostenible.

“Esperamos que nuestros hallazgos inspiren más inversión y desarrollo de chimeneas solares en Australia y en todo el mundo”.

La alcaldesa de Kingston, Georgina Oxley, dijo que el Consejo estaba emocionado de ser parte del innovador proyecto.

“Crear formas nuevas e innovadoras para reducir el consumo de energía en el diseño de nuestro edificio es una prioridad para el Consejo”, dijo Oxley.

“La chimenea solar que se instaló en el nuevo y moderno Pabellón de Reserva Mentone no solo nos permite aprovechar la energía verde limpia para calentar y enfriar el edificio, ayudando al Consejo a lograr sus objetivos ambientales, sino que también tiene potencial para salvar vidas en caso de incendio. Este es un diseño verdaderamente notable “.

Si bien los cálculos en torno al aumento de 6 veces en el tiempo de evacuación segura fueron específicos del nuevo edificio, una investigación previa realizada por el equipo de la Escuela de Ingeniería de RMIT ha confirmado que las chimeneas solares pueden lograr con éxito ambas funciones: ventilación y agotamiento del humo.

El aire caliente sube: como funciona una chimenea solar

El enfoque de diseño pasivo detrás de las chimeneas solares funciona según el conocido principio de que el aire caliente siempre sube.

Las chimeneas solares modernas generalmente presentan una pared de vidrio junto a una pared pintada de negro, para maximizar la absorción de la radiación solar. Las ventilas en la parte superior e inferior controlan el flujo de aire dentro y fuera de la chimenea para calentar o enfriar.

A medida que el sol calienta la chimenea, esto calienta el aire dentro de ella.

El aire caliente se eleva y sale por la parte superior de la chimenea, lo que atrae más aire en la parte inferior, impulsando la ventilación a través de un edificio para enfriarlo naturalmente.

Cuando hace frío afuera, la chimenea se puede cerrar, para dirigir el calor absorbido de vuelta al edificio y mantenerlo caliente.

Es un concepto ingeniosamente simple que es relativamente barato de actualizar y no agrega casi ningún costo adicional a una nueva construcción, pero puede reducir el consumo de energía.

Reduce el humo, aumenta la seguridad

Durante un incendio, el mismo principio, el aire caliente se eleva, permite que la chimenea solar aspire el humo del edificio.

Menos humo significa mejor visibilidad, temperaturas más bajas y monóxido de carbono reducido, todo lo cual contribuye a aumentar la cantidad de tiempo que las personas tienen para evacuar de manera segura.

Para comprender exactamente cuánto tiempo de evacuación podría proporcionar una chimenea solar para un edificio específico, debe modelar para ese diseño exacto, dijo Shi.

“Esto diferirá de un edificio a otro, pero sabemos que cualquier tiempo extra es valioso y mejora la seguridad contra incendios, lo que en última instancia podría ayudar a salvar vidas”, dijo.

La nueva investigación ofrece una guía técnica para optimizar el diseño y la ingeniería de chimeneas solares en edificios reales, para ampliar su aplicación en las dos funciones.

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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

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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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