Nuevo sistema de purificación de agua

La mayoría de las tecnologías de filtración de aguas requieren mucha energía para impulsar el agua a través de unas membranas que, finalmente, se acaban manchando y deben ser reemplazadas. Ambos factores hacen que la filtración de aguas resulte demasiado costosa para la mayoría de las aplicaciones.

Ahora investigadores del Centro de Investigación de Palo Alto (PARC, por sus siglas en inglés) han logrado superar estas dificultades incorporando conceptos científicos de la física de los movimientos de las partículas de los toner en un dispositivo de filtración de aguas de bajo consumo que no utiliza membranas.

Son buenas noticias para el incipiente espectro de filtración de agua salobre que amenaza gran parte del mundo en vías de desarrollo e incluso algunas zonas de los países desarrollados con escasez de agua. En el pasado, sin embargo, el factor económico ha sido el principal escollo para la creación de sistemas de tratamiento de aguas asequibles.

Los investigadores del PARC llaman a su dispositivo concentrador de espiral. Se trata de un trozo de tubo plástico, de 50cm de largo y un milímetro de diámetro, con forma de espiral. A medida que se bombea el agua desde un extremo del dispositivo, las partículas que están en el agua son presionadas contra las paredes del tubo. Las partículas del tamaño de una micra son separadas por fuerza centrífuga y llevadas lejos del agua limpia por medio de horquillas divergentes en el concentrador en espiral.

La ventaja de este enfoque es que no requiere tanta energía como hacer pasar agua contaminada a través de una membrana. Estas membranas suelen estar construidas de resina y cuentan con muchos agujeros diminutos perforados en ellas, que pueden ser de entre unos cuantos micrómetros a unos cuantos nanómetros.

La innovación del PARC proviene de un proyecto de investigación anterior contratado por el ejército estadounidense. El objetivo era diseñar un dispositivo para concentrar peligros biológicos como el ántrax concentrando unas cuantas partes por litro de contaminantes, de modo que el sensor pudiera detectar su presencia.

Los investigadores del PARC tienen mucha experiencia en el estudio de la física de partículas. El toner de las fotocopiadoras está hecho de partículas en miniatura cargadas de electrones. Entender la física de cómo estas partículas cargadas se mueven tanto en aire como en líquido ha sido un área fundamental de investigación del PARC. Las lecciones aprendidas con el toner de partículas se usaron en el sistema de detección de agentes biológicos y el purificador de agua del PARC.

El purificador requiere una velocidad de caudal de agua constante, de modo que los movimientos de las partículas se ajusten a unos patrones previstos. Ese caudal de agua se puede lograr con una bomba de bajo consumo que puede funcionar con un panel de células solares.

Fuente: Technology Review

La radiación Terahertz o rayos T ha cautivado a investigadores, ingenieros y expertos en seguridad con la promesa de ofrecer una detección química sensible, una transmisión de datos ultrarrápida y la capacidad para “ver a través” de las paredes y la ropa. Sin embargo, hoy en día, los dispositivos de terahercios todavía tienen un uso limitado debido, en parte, a que los ingenieros aún están desarrollando métodos rentables y portátiles para emitir y controlar la radiación.

Ahora, según un artículo publicado en Technology Review, investigadores de la Universidad de Harvard han desarrollado un láser de terahercios basado en un semiconductor que es más pequeño que una uña y, lo más importante, funciona a temperatura ambiente, a diferencia de otros láseres desarrollados anteriormente que era necesario enfriar con tanques de nitrógeno líquido. De este modo es mucho más útil, señala Federico Capasso, profesor de física de Harvard y autor principal del estudio. Un láser como éste que funciona a temperatura ambiente es portátil y, dado que se puede fabricar en masa sobre una lámina, resultaría más económico que otros tipos de láseres de terahercios. Eliminar la necesidad de frío criogénico también hace su uso más fácil y barato.

“La importancia [de la investigación] radica tanto en el hecho de haber logrado que funcione a temperatura ambiente [...] como en su considerable potencia, de varios órdenes de magnitud por encima de las investigaciones previas”, señala Claire Gmachl, profesora de ingeniería eléctrica de la Universidad de Princeton. “El funcionamiento a temperatura ambiente es un gran plus para prácticamente todas las aplicaciones”, añade, al hacer que los sistemas sean más fáciles de usar y más rentables.

Aún así, todavía se puede mejorar, señala Capasso. A temperatura ambiente, el láser emite, actualmente, un microvatio de energía, pero debería producir al menos un milivatio para servir para las aplicaciones prácticas. El plan de Capasso para lograr más potencia consiste en modificar el diseño. Actualmente, el láser emite la luz a través de una estrecha superficie rectangular en un lado del chip, lo que limita la salida total, pero obligando a la luz a salir por la parte superior del chip, que tiene un área de superficie más amplia que el lateral, se podría impulsar la potencia del láser en un orden de magnitud. Una simple rejilla, añadida durante la construcción del chip, canalizaría la luz hacia el exterior por la superficie de mayor extensión, señala Capasso. Es más, según él, añadiendo al láser un enfriador termoeléctrico relativamente pequeño y barato ganar aún más potencia.

Fuente: Technology Review

Un nuevo parche podría llegar a monitorizar la salud de una persona utilizando minúsculas muestras de sudor. El parche lo está desarrollando Biotex, un consorcio de empresas e institutos de investigación europeos, entre los que se encuentra el Centro Suizo de Electrónica y Microtecnología (CSEM).

La mayoría de las prendas de ropa diseñadas para monitorizar la salud se basan en medidas fisiológicas, como la temperatura corporal y el ritmo cardíaco. Este es uno de los primeros intentos de analizar, por medio de la ropa, señales bioquímicas de forma continuada. El equipo utilizó un novedoso enfoque para realizar un seguimiento de una combinación de hilos hidrofílicos e hidrofóbicos tejidos entre sí para canalizar el sudor hacia los sensores. Mediante acciones naturales de atracción y repulsión para mover el sudor, el método evita también la necesidad de fuentes de energía adicionales, que añadirían más volumen al dispositivo, haciendo que fuese menos apropiado para su uso diario.

Una vez que el tejido ha dirigido unos cuantos mililitros de sudor hasta el parche, los sensores determinan la cantidad de potasio, cloruro o sodio que presenta. La medición de estos electrolitos puede ayudar a conocer el metabolismo de una persona. Comparando las cantidades de los electrolitos con las mediciones de referencia, un sistema de este tipo podría indicar si el usuario se encuentra estresado o ha realizado un sobreesfuerzo, señala Jean Luprano, coordinador del proyecto del CSEM.

Cuando los diminutos depósitos están llenos de sudor, el usuario tira la parte química del parche, que tiene un tamaño de 12 a 25 cm. La cinta o camisa con el parche incrustado se puede lavar y los dispositivos electrónicos de monitorización pueden ser reutilizados.

“La idea de Biotex es ir más allá que los sistemas normales de medida”, señala Luprano. Además de los electrolitos, sus sensores pueden detectar también otros factores más habituales como el PH, el pulso, la conductividad del sudor y la saturación de oxígeno.

Luprano y sus colegas planean probar el parche para ver cómo funciona con dos grupos clave: diabéticos y niños obesos. Aparte del beneficioso autoseguimiento que el parche les permitiría realizar sobre sí mismos, el sistema podría ayudar también a los investigadores a reunir más datos sobre estos grupos. Según Luprano, durante las dos próximas semanas, se probará el sistema en unos 10 sujetos, que llevarán el sensor en la espalda mientras montan en bici; mientras tanto, los médicos leerán los resultados en tiempo real.

Fuente: Technology Review

Según un artículo publicado esta semana en Technology Review, Mitsubishi ha dejado ver en el Consumer Electronics Show, celebrado en el Hotel Palms de Las Vegas, una muestra de su próxima línea de televisores de alta definición y pantalla plana.
Según la compañía, esta nueva pantalla “ofrece una gama de color nunca vista para el hogar”. Al contrario que las pantallas de cristal líquido, que utilizan luz blanca, y las de plasma, que utilizan células de un gas con carga para iluminar la pantalla, la nueva pantalla de Mitsubishi, llamada TV láser, utiliza la luz láser como fuente de luz. No obstante, los representantes de la compañía no han dado muchos detalles al respecto.

Durante el evento, Mitsubishi mostró tres pantallas láser de 65 pulgadas, que ya se están fabricando. Además, la compañía demostró cómo su TV láser se podría utilizar como un home theater en 3D, reproduciendo, en sus pantallas láser, vídeos de Beowulf, de un partido de fútbol y de un concierto de U2 en 3D.

El principio en el que se basa la TV láser no es totalmente nuevo. Se trata, fundamentalmente, de una variante de la tecnología de proyección de luz digital (DLP) desarrollada por Texas Instruments, presente en la mayoría de los proyectores, pero con una estructura ligeramente diferente. En lugar de proyectar luz a una pantalla de forma frontal, los láseres y el chip DLP se encuentran en la parte de atrás de la pantalla, lo que permite que sean mucho más delgados que los sistemas tradicionales de proyección frontal.

Sin embargo, la diferencia principal es que una pantalla láser utiliza luz láser como fuente de luz. Por lo general, los proyectores emiten luz blanca a través de una rueda de colores y, a continuación, la proyectan hacia la pantalla, pero se trata de un enfoque ineficaz que filtra gran parte del brillo original. Las pantallas láser utilizan unos láseres rojo, azul y verde para transmitir directamente el color a la pantalla. Estos láseres no solo ofrecen mejor brillo y color que la luz blanca filtrada, sino también ofrecen ventajas con respecto a los LED. El color producido por un láser es mucho más puro que el de un LED, al permitir el primero unas combinaciones de color más precisas. El resultado es una nueva imagen totalmente real, en la que el blanco es muchas veces más claro y el negro muchas veces más oscuro que en las pantallas estándares de alta definición.

Otro de los aspectos más interesantes de estas nuevas pantallas es que consumen mucha menos energía que otras pantallas; además, su precio podría llegar pronto a estar por debajo del de las pantallas de plasma, puesto que los láseres se pueden producir a gran escala en las fábricas de semiconductores.

Fuente: Technology Review

Parece que la Nintendo Wii no sólo sirve para divertirse un rato. También ayudaría a tratar el Parkinson. ¿Cómo?

Según la revista especializada ScienceDaily, un equipo de científicos de la Universidad de Bath, en el Reino Unido ha descubierto un nuevo método para manipular la luz, un millón de veces más eficaz que los anteriores. Utilizando una fibra de cristal fotónico especial de núcleo hueco, han abierto a puerta a lo que podría ser una nueva sub rama de la fotónica, la ciencia que estudio cómo guiar y atrapar la luz.
El equipo, dirigido por el Dr. Fetah Benabid, publicó su descubrimiento en la revista Science, relacionandolo con la nueva atotecnología, la capacidad de enviar pulsos de luz que duran solo un atosegundo, una mil millonésima parte de la mil millonésima parte de un segundo.

Estos pulsos son tan breves que permiten a los investigadores medir con mayor precisión el movimiento de partículas subatómicas como el electrón, la diminuta entidad con cara negativa que se mueve fuera del núcleo de un átomo.

Para lograr pulsos de atosegundos, los investigadores crearon un amplio espectro de luz, desde longitudes de onda visibles a rayos X, a través de un gas inerte. Esto suele requerir un gigavatio de energía, lo que aleja la técnica de cualquier uso comercial o industrial, pero el equipo del Dr. Benabid utilizó una fibra de cristal fotónico (pcf), del grosor de un cabello humano, que atrapa juntos la luz y el gas de modo eficaz.

Hasta ahora, le espectro producido por una fibra de cristal fotónico siempre había sido demasiado estrecho para utilizarlo en la tecnología del atosegundo, pero el equipo ha logrado producir un espectro amplio, utilizando lo que se conoce como red de Kagomé, que requiere tan solo una millonésima parte de la energía utilizada por los métodos sin pcf.

“Este nuevo método que utiliza fibra de cristal fotónico implica que el objetivo de la tecnología del atosegundo está mucho más cerca”, señala el Dr. Benabid, cuyo equipo no solo ha dado un paso importante en la física aplicada, sino que también ha contribuido a la teoría de la fotónica.

La eficacia de la fibra de cristal fotónica recaía hasta ahora en su explotación de lo que se conoce como banda fotónica prohibida, que impide que los fotones de luz “existan” en el revestimiento de la fibra y permite que sean atrapados en el núcleo interno de la fibra. En su lugar, el equipo de Benabid parte del hecho de que la luz puede existir en diferentes “modos” sin interactuar con fuerza. Esto crea una situación en la que se puede atrapar la luz en el interior del núcleo de la fibra sin necesidad de recurrir a la banda fotónica prohibida. Los físicos denominan estados de enlace a estos modos.

La existencia de estos estados de enlace entre fotones se predijo en los comienzos de la mecánica cuántica, en la década de los 30, pero esta es la primera vez que se observa en la realidad.

Nuevo combustible de transporte líquido hecho de azúcar

Según un artículo publicado esta semana en ScienceDaily.com, el Profesor James Dumesic, ingeniero biológico y químico de la Universidad de Wisconsin-Madison, y su equipo, han desarrollado un proceso de dos etapas para convertir el azúcar derivada de biomasa en 2,5-dimetilfurano (DMF), un combustible de transporte líquido con un 40% más de energía que el etanol.
Las perspectivas de disminución de las reservas de petróleo y la amenaza del calentamiento global por la liberación de carbono a la atmósfera han planteado la búsqueda de un combustible sostenible sin carbono que reduzca la dependencia global de los combustibles fósiles. Modificando químicamente el azúcar por medio de una serie de pasos en los que se utilizan catalizadores de cobre y ácidos, y sal y butanol como disolvente, los investigadores han abierto una vía hacia el desarrollo de un combustible de esas características.

“Actualmente, el etanol es el único combustible líquido renovable producido a gran escala”, señala Dumesic. “Pero tiene varias limitaciones. Tiene una densidad energética relativamente baja, se evapora con facilidad y se puede contaminar por medio de la absorción de agua de la atmósfera. Además, requiere un proceso de destilación energéticamente intenso para separar el combustible del agua”.

El dimetilfurano no solo tiene un contenido energético más elevado, sino que resuelve otros problemas del etanol. El DMF no es soluble en agua y, por tanto, no se puede contaminar por absorción de agua de la atmósfera; una vez almacenado es estable y en la fase de evaporación de su producción consume un tercio de la energía requerida para evaporar una disolución de etanol producida por fermentación para su aplicación en biocombustibles.

Según el nuevo método, la fructosa se convierte inicialmente en HMF en agua por medio de un catalizador ácido en presencia de un disolvente de punto de ebullición bajo. El disolvente extrae el HMF del agua y lo transporta a un sitio aparte. Aunque otros investigadores han convertido previamente la fructosa en HFM, el equipo de Dumesic ha hecho una serie de mejoras que incrementan la producción de HMF y facilitan su extracción. Por ejemplo, el equipo descubrió que la adición de sal (NaCl) mejora considerablemente la extracción de HFM y ayuda a evitar la formación de impurezas.

Dumesic describe su proceso en la revista Nature. Según él, serán necesarias más investigaciones antes de que se pueda comercializar esta tecnología, comprobando, por ejemplo, su impacto medioambiental.

Fuente: Science Daily

Futuro reactor impulsado por residuos tóxicos

Según un artículo publicado  en CNN.com, científicos del Oak Ridge National Laboratory, en Tennessee, esperan dar un gran paso adelante a finales de este año en la resolución del problema de los residuos nucleares, demostrando el funcionamiento de un nuevo proceso de reciclaje de residuos tóxicos.El objetivo de la demostración –que forma parte de un controvertido proyecto del gobierno de 405 millones de dólares llamado Global Nuclear Energy Partnership (GNEP)–es transformar los residuos nucleares en combustible para una nueva clase de reactores. Según fuentes del GNEP, el nuevo reactor combinado con este tipo de combustible podría producir hasta 100 veces la energía de los reactores convencionales y generar un 40% menos de residuos.

Según el Ministerio de Energía de los EEUU, la demanda de electricidad del país ascenderá un 45% desde los 4.000 billones de kilowatios-hora actalmente a 5.800 billones de kilowatios-hora en el 2030. La iniciativa forma parte de la estrategia a largo plazo del gobierno de Bush para hacer frente a esta creciente demanda sin producir más gases de efecto invernadero.

Otro objetivo fundamental del GNEP es resolver el problema de los residuos nucleares, que cada día aumentan en los EEUU: los 103 reactores nucleares del país producen 2.200 toneladas de residuos radioactivos al año y no se dispone de un buen sitio para almacenarlos.

Sin embargo, no todos creen que la estrategia de reciclaje del GNEP sea la solución. El nuevo combustible reciclado contendrá cerca de un 90% de plutonio (frente al 1% que presenta el combustible de los reactores tradicionales) y algunos temen que pueda resultar muy atractivo para un terrorista que pretenda fabricar una bomba. Los miembros del GNEP rechazan esta crítica y afirman que el nuevo proceso de reciclaje no aísla el plutonio, dificultando su posible conversión en una bomba.

La demostración de Oak Ridge será un modelo en miniatura de cómo funcionaría el proceso de reciclaje a escala industrial. En cualquier caso, será el próximo año cuando el ministro de energía estadounidense decidirá si seguir adelante con la iniciativa y construir la primera planta de demostración a escala real de los EEUU.

Fuente: CNN

Según un artículo publicado en Technology Review, una nueva investigación del MIT ha descubierto que un conjunto de genes descubiertos en microorganismos marinos podría proporcionar a las bacterias comunes la capacidad de generar energía a partir de la luz.

Con una sencilla modificación genética, la bacteria E. coli, utilizada con frecuencia en los laboratorios, podría pasar de obtener su energía celular del azúcar a una dieta de luz, un avance que se podría utilizar en la mejora de la producción de biofueles, fármacos y otras sustancias químicas.
Algunas bacterias, como las cianobacterias, realizan la fotosíntesis para producir azúcares; otras, tienen una habilidad recién descubierta para aprovechar la luz, utilizando las proteorodopsinas, unas proteínas que se activan con la luz, similares a las de nuestra retina. Cuando la proteína se enlaza a una molécula sensible a la luz llamada retinal y entra en contacto con la luz, envía protones con carga positiva a través de la membrana celular. Esto crea un gradiente eléctrico que actúa como fuente de energía.

Los científicos han descubierto que estos genes, encontrados por primera vez en organismos marinos en el año 2000, se intercambian con frecuencia en el océano entre diferentes microorganismos (aunque normalmente pensamos en los genes como algo que se pasa de padres a hijos, los microorganismo pueden intercambiar trozos de ADN lateralmente).

Fascinados por la perspectiva de que “un solo trozo de ADN” bastase para que un organismo pudiera obtener energía de la luz, los investigadores lo insertaron en la bacteria E. coli y observaron cómo el microorganismo sintetizó todos los componentes necesarios y los incorporó a la membrana celular, utilizando el sistema para generar energía. Los resultados del estudio se publicaron en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

El descubrimiento tiene implicaciones tanto para la ecología marina como para la biología sintética, un campo emergente que pretende diseñar y construir nuevas forma de vida que puedan realizar funciones útiles.

Otro trabajo, realizado por investigadores de la Universidad de California, Berkeley, demostró que las bacterias E. coli modificadas genéticamente para utilizar las proteorodopsinas pueden alternar fácilmente entre fuentes de energía, es decir, cuando escasea su fuente de energía habitual, utilizan la energía obtenida a partir de la luz, algo que se podría utilizar para evitar la falta de energía en las fábricas de bacterias utilizadas habitualmente para la producción de fármacos y otras sustancias químicas.

Fuente: Technology Review

El Liv inizio, un coche deportivo eléctrico con especificaciones similares a las de Tesla Roadster, está haciendo su debut en el 2009 Nueva York Auto Show.

Este nuevo coche eléctrico esta fabricado por EV Innovaciones, anteriormente llamadas tecnologías híbridas, que se mostró frente al Liv Sabio, un Toyota Yaris convertido a energía eléctrica, presentado el año pasado en la Nueva York Auto Show.

Innovaciones EV informa que tiene una autonomía de 200 millas para el inizio Liv y una acelaración de 0 a 60 mph  en  5 segundos. Velocidad máxima: 150 mph. Alrededor de 15 pulgadas más largo que el Tesla Roadster y 6 pulgadas más amplio, la de Liv inizio todavía consigue ser 300 libras más ligero. Utiliza una batería de iones de litio para la potencia de motor, y tiene un tiempo de recarga de aproximadamente 8 horas.

A touch-screen LCD in the cabin displays trip information such as remaining range. Una pantalla táctil LCD en la cabina muestra información del viaje  y el rango restante.

Con sede corporativa en Las Vegas y los desarrollos realizados en Carolina del Norte, Innovaciones EV utiliza su propia tecnología de gestión de la batería eléctrica para ofrecer la conversión de los automóviles, como el Toyota Yaris, Smart ForTwo, PT Cruiser y Mini Cooper,  y coches de dos ruedas.