Ciencia y tecnología a tu alcance

jueves, 31 de mayo de 2012

"LA CIENCIA Y LA FICCIÓN"

El pasado jueves 25 de mayo se conmemoró en todo el mundo no un gran descubrimiento científico, o siquiera el nacimiento de un gran sabio. Cientos de miles de aficionados a la ciencia ficción se unieron en cines, cibercafés o desde las redes sociales para celebrar el treinta y cinco aniversario del estreno de "La Guerra de las Galaxias", el inicio de una gran saga, que ni el propio creador, George Lucas, esperaba filmar como resultado del gran éxito que supuso. "Star Wars", la mal titulada "Guerra de las Galaxias"; según Miquel Barceló, profesor de la UPC y experto en divulgación a través de la ciencia-ficción [1] , dio pie a otras muchas, al auge de los efectos especiales, la ciencia del cine, y al resurgimiento de historias anteriores, como Star Trek. 

Muy pocos adultos se atreven a empuñar un sable láser o a ponerse un casco de Darth Vader, pero seguro que no permanecerían solos. En el metro observo cómo la saga de George Martin ("Canción de Hielo y Fuego" o más familiarmente "juego de tronos") es frecuentemente leída por muchos viajeros. El interés por la fantasía, pero sobre todo, la ciencia ficción, es algo que trasciende de lo meramente juvenil. A la gente le fascina estas historias, de viajes en el espacio tiempo cruzando en un abrir y cerrar de ojos  distancias inimaginables. Le encanta pensar que existan mundos habitados por seres como nosotros, tan vulnerables a las armas sofisticadas como los turboláser. Pensar que seria posible construir una estación espacial del tamaño de una luna emociona a pequeños y a mayores. Uno quizá podía pensar que se igual modo que todas estas maravillas creadas en parte por los conocimientos del momento y en mucha otra por la imaginación de los escritores encanta al gran público, sucederá algo parecido con las no menos espectaculares y fascinantes del mundo real y que nos descubre la ciencia.  La magia de la Aurora Boreal.  Los agujeros negros, capaces de tragarlo todo sin más remedio. El nanouniverso que nos mostró Richard Feynman. Pero no es así. Se puede preguntar a alguien y seguramente acertará por el nombre de un personaje de ciencia-ficción, mientras que probablemente no sepa cuando se le pregunte por el de un científico famoso. La gente, y desgraciadamente esto se agrava en nuestro país, manifiesta una preocupante incultura científica. La fundación BBVA [2] y [3] reveló hace poco un estudio corrobora este hecho, en una línea similar al informe del FECYT sobre interés en la ciencia.

Si no fuera por el hecho de que a le gente le fascinen los viajes en el tiempo, las naves espaciales o los planetas lejanos, que prueba ese interés por lo científico, se podría entender.  Sin embargo, no es así. La ciencia no atrae, pero sí algo muy parecido. Nadie se anima a aprender algo sobre ciencia real. No veo en el metro a nadie leyendo a Penrose o a Hawking. Pero desgraciadamente, éste interés de la gente acaba refugiándose en la ciencia-ficción, en una forma de fantasía tecnificada.   En relación a esto, me gustaría citar de nuevo a Feynman, quien declaró en una entrevista acerca de "las  maravillosas narraciones sobre el origen del universo" para él la realidad que le mostraba la ciencia lo era mucho más:



Seguramente la clave de esta cuestión se encuentra en el modo en que todos contemplamos a la ciencia. Si uno escucha esa palabra, cierra los ojos, verá ante él una enorme pizarra llena de fórmulas, o un laboratorio acristalado de matraces. La ciencia para todos es eso, un robusto cuerpo de conocimiento académico que tuvimos que memorizar en la escuela, una teoría vasta que casi nunca se prueba en la práctica, lo que denuncia el físico teórico Michio Kaku: "nacemos científicos, nos preguntamos por esto o aquello, hasta que llegamos a la escuela y aplastan nuestra curiosidad".  Él mismo, declara que su propia hija le preguntó por qué a alguien le gustaría ser un científico, tras un examen en que tenía que aprenderse de memoria los nombres de los minerales:





¿Puede prevenirse esto en la enseñanza primaria y secundaria? ¿Cómo despertar de nuevo esa curiosidad?  Quizá la ciencia ficción pueda venir al rescate. Sergio Palacios, profesor de Física, desde hace unos años, imparte una curiosa asignatura en la universidad de Oviedo: Física en la Ciencia Ficción. o cómo descubrir la ciencia real a través de la literatura y el cine. Seguramente más de uno rechazará esta pueril propuesta.  La mía es animar a Sergio Palacios y a gente como él que quieren hacer volvernos a todos ser esos niños que, como cita Kaku en la entrevista, no paraban en su curiosidad.

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lunes, 21 de mayo de 2012

Emplean nanotubos de carbono para descontaminar las aguas con microcontaminantes




Además de sus conocidas aplicaciones en el campo de la microelectrónica, las nanotubos de carbono sirven para descontaminar impurezas que se encuentran en el agua. Así lo ha revelado un estudio en el participan investigadores de la UNED.

La nanotecnología se asocia comúnmente a varios campos de la ciencia aplicada, la biotecnología o la nanomedicina. También son importantes los avances en nuevos materiales, como es el caso de los conocidos nanotubos de carbono, con probadas aplicaciones en microelectrónica. Pero además, pueden tener un uso importante en la regeneración del medio ambiente. Científicos de la UNED, en colaboración con otras instituciones, han demostrado que gracias a las propiedades de los nanotubos (estructuras con mesoporos cilíndricos formadas por carpas enrolladas de láminas de grafito), éstos sirven para descontaminar impurezas orgánicas que se encuentran en muy baja concentración en aguas.

De esta forma, las estructuras cilíndricas de los nanotubos de carbono (CNTs) se revelan como las más eficientes en la adsorción (proceso superficial de retención de un compuesto en una superficie) y eliminación catalítica oxidativa de compuestos orgánicos en medios acuosos, frente a compuestos actualmente utilizados como carbones activos.
Esta es la conclusión de un trabajo publicado en la revista Applied Catalysis B: Environmental,[1] por investigadores del departamento de Química Inorgánica y Técnica de la Facultad de Ciencias de la UNED, en colaboración con el instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC y el laboratorio de Catálisis y Materiales de la Universidad de Oporto (Portugal).
Esto supone una mejora significativa en los procesos de depuración de contaminantes orgánicos (restos de fármacos, moléculas orgánicas peligrosas disueltas en aguas), frente a los medios actuales. “El proceso consiste en la adsorción selectiva de los contaminantes de aguas por los CNTs, más la acción catalítica para descomponerlos”, explica Antonio Guerrero Ruiz, catedrático de Química Inorgánica de la facultad de Ciencias de la UNED y uno de los autores del estudio.

 La nanoporosidad, piedra angular

Empleando diferentes catalizadores consistentes en materiales de carbono, que se diferenciaban en sus propiedades de textura, de porosidad y de química superficial, el estudio evaluó las propiedades catalíticas y de adsorción de un compuesto orgánico (Red 241) disueltas en medio acuoso. Para ello, se compararon cinco materiales como catalizadores: dos carbones activados, un grafito de alta superficie, unas nanofibras de carbono  y los nanotubos de carbono (CNTs).
“También estudiamos estos materiales modificados superficialmente al incorporarles funciones químicas que contenían oxígeno. Además, todo el trabajo se realizó en condiciones muy suaves, a temperatura ambiente”, añade Antonio Guerrero Ruiz.

Esta investigación demuestra que la influencia de la nanoporosidad de los CNTs es clave para conseguir que tanto sus propiedades de adsorción del colorante como su actividad como catalizador de oxidación sean mejoradas, lo que lleva a una eliminación más eficaz del contaminante orgánico. Tanto las nanofibras de carbono como los nanotubos de carbono fueron los mejores adsorbentes para el colorante, y los CNTs sin modificaciones superficiales fueron los catalizadores más eficaces en la oxidación total de dicho microcontaminantes orgánico.

Los materiales basados en carbono activado, actualmente empleados en adsorción-retención de contaminantes orgánicos de las aguas, tienen fundamentalmente una porosidad inferior a 2 nanómetros, donde la adsorción de estos compuestos de mayor tamaño molecular se dificulta. Frente a éstos, los nanotubos de carbono han demostrado ser una alternativa más eficaz y, por tanto, pueden tener una nueva aplicación  como sistemas de depuración de contaminantes orgánicos.
 
Un campo por estudiar

Este descubrimiento es otra prueba más del enorme potencial de la nanotecnología en aplicaciones directas en la vida diaria y en el cuidado del entorno entorno. El uso de los CNTs y en general de los nanomateriales como descontaminantes  es un área aún poco estudiada, y el equipo investigador en el que participa la UNED es pionero.

“De momento los nanotubos de carbono se están empleando en microelectrónica y en procesos de alto valor añadido, que aporten una gran mejora con poco consumo, puesto que son materiales caros. Sin embargo, se están desarrollando procesos para producirlos en gran cantidad, con lo que serán más baratos y podrán conseguir nuevos campos de aplicación”, indica el investigador de la UNED. “Entre las aplicaciones químicas destacan las fotocatalíticas, como electrodos (incluidos aquellos que se incorporarían en celdas de combustible de hidrógeno, Pt/CNTs) o como soporte de catalizadores”, añade.

El departamento de Química Inorgánica y Técnica de la UNED participa actualmente en éste y en otros proyectos de investigación,  dentro del grupo de diseño molecular de catalizadores heterogéneos [2], junto al Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC. Entre sus muchas líneas de trabajo se encuentra la integración de nanomateriales en dispositivos que permitan su aplicación real: microrreactores, electrodos y monolitosMateriales compuestos óxidos metálicos/nanoestruturas de carbono.

Referencias:

[1] M. Soria-Sáncheza, E. Castillejos-Lópezb, A. Maroto-Valientea, M.F.R. Pereirac, J.J.M. Órfão, A. Guerrero-Ruiz: 
High efficiency of the cylindrical mesopores of MWCNTs for the catalytic wet peroxide oxidation of C.I. Reactive Red 241 dissolved in water. Applied Catalysis B: Environmental 121– 122 (2012) 182– 189.





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viernes, 11 de mayo de 2012

CADA VEZ MÁS CERCA

Hace unos cuantos años, como cuarenta, se especulaba con la idea de planetas exteriores, y yendo más allá, con que fueran habitables. Muchos desean que así fuera. Yo con quince años, me compré un libro titulado "Planetas habitables", de Stephen H. Dole (Ed. Labor), que expone desde un punto de vista riguroso esta posibilidad. Este título, veintisiete años después, y con el panorama de avances actual en los descubrimientos de planetas exteriores,  merece un lugar entre las últimas publicaciones. Sobre todo para mostrar que, cada vez nos encontramos más cerca en esta búsqueda de la mayor hazaña del ser humano: descubrir que realmente no estamos solos en el universo.

Reproduzco una noticia de la NASA acerca de los avances en la investigación planetaria, publicada a princpios de esta semana.

PASADENA, California - el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA ha detectado por primera vez luz procedente de una “superTierra", un planeta que se encuentra más allá de nuestro sistema solar (ver noticia de las “super tierras”). Aunque el planeta no es habitable, esta detección supone un paso histórico hacia la búsqueda de rastros de vida en otros planetas.
" Spitzer nos ha asombrado de nuevo, " declaró Bill Danchi, científico del programa Spitzer el científico de programa en la Oficina central de la NASA en Washington. " La nave espacial promueve el estudio de las atmósferas de planetas distantes y prepara el terreno para el Telescopio de Espacio de James Webb próximo de la NASA para aplicar una técnica similar sobre planetas potencialmente habitables. "
El planeta, designado 55 Cancri e, se encuentra dentro de un tipo de planetas llamados “Super Tierras”, ya que se trata de planetas más masivos que nuestro mundo, aunque más ligeros que otros como Neptuno. 55 Cancri e es alrededor de dos veces más grande y con una masa ocho veces de la Tierra. órbitas una estrella brillante, llamada 55 Cancri, en las 18 meras horas. Antes, Spitzer y otros telescopios fue capaz de estudiar el planeta por analizando como la luz de 55 Cancri cambiados como el planeta pasado delante de la estrella. En el nuevo estudio, Spitzer moderado cuanta luz infrarroja viene del planeta sí mismo. Los resultados revelan que el planeta es probable oscuro, y su lado que afronta sol es más de 2,000 Kelvin (3,140 grados Fahrenheit), bastante caliente para derretir el metal.
La nueva información es compatible con una teoría de que Cancri 55 e es un mundo acuático: un corazón rocoso rodeado por una capa del agua en un estado "supercrítico", tanto líquido como gas, y cubierto por una capa de vapor. " Podría ser muy similar a Neptuno, si usted tirara el Neptuno en hacia nuestro sol y mirara su agua hirviendo de atmósfera lejos, " dijo Michaël Gillon de la Universidad de Lieja, el investigador principal de este trabajo, publicado en el Diario Astrofísico, cuyo autor principal es Brice-Olivier Demory del Instituto de de Tecnología Massachusetts.
El  sistema Cancri 55 está relativamente cerca de la Tierra, a unos 41 años luz de distancia. Comprende cinco planetas, en el que Cancri55 e es el lo más cercano a la estrella y de marea cerrado, entonces un lado siempre afronta la estrella. Spitzer descubrió que el lado que afronta sol está sumamente caliente, indicando el planeta probablemente no tiene una atmósfera sustancial para llevar el calor del sol al lado no iluminado. El Telescopio de Espacio de James Webb de la NASA, previsto lanzar en 2018, probablemente será capaz de aprender aún más sobre la composición del planeta. El telescopio podría ser capaz de usar un método similar infrarrojo a Spitzer para buscar otros planetas potencialmente habitables para los signos de moléculas posiblemente relacionadas con la vida.
En 2005, Spitzer se convirtió en  el primer telescopio en descubrir la luz de un planeta más allá de nuestro sistema solar. para sorpresa de muchos, el observatorio vio la luz infrarroja " de un Júpiter caliente, " un planeta gaseoso mucho más grande que la 55 e sólida Cancri. Desde entonces, otros telescopios, incluyendo los telescopios espaciales Hubble y  Kepler, realizaron hazañas similares con gigantes de gas que usan el mismo método.
En este método, un telescopio mira fijamente en una estrella como los círculos de planeta detrás de ello. Cuando el planeta desaparece de la vista, la luz de las pendientes de sistema de estrella si ligeramente, pero bastante que los astrónomos pueden determinar cuanta luz vino del planeta sí mismo. Esta información revela la temperatura de un planeta, y, en algunos casos, sus componentes atmosféricos. La mayor parte de otros métodos corrientes de captura de planetas obtienen las medidas indirectas de un planeta por observando sus efectos sobre la estrella.
El JPL se encarga de la misión de Telescopio de Espacio de Spitzer para la Dirección de Misión de Ciencia de la NASA en Washington. Las operaciones de ciencia son dirigidas en el Centro de Ciencia de Spitzer en el Instituto de California de Tecnología (Caltech) en Pasadena. Los datos son archivados en el Archivo de Ciencia Infrarrojo almacenado en el Tratamiento Infrarrojo y el Centro de Análisis en Caltech. El Caltech gestiona el JPL para la NASA.
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martes, 1 de mayo de 2012

SAX-40 Y LA AVIACIÓN "ECOLÓGICA"


Si el proyecto del SAX-40, dentro de la llamada "silent aircraft iniciative" sigue adelante, muchas poblaciones cercanas a los aeropuertos están de enhorabuena. La cuestión es que esta aeronave, si algún día ve la luz, lo hará dentro de unos veintiocho años. Así lo conté hace tiempo, en este artículo que reproduzco de nuevo en este blog y que por su importancia en en impacto ambiental entiendo que merece difundirse algo más. 

Espero que os guste.
 "SAX-40 Y LA AVIACIÓN ECOLÓGICA"

(publicado en "la flecha" en noviembre de 2.007)



 En noviembre de 2006 se presentó a los medios de comunicación el SAX-40, un avión capaz de despegar y aterrizar de manera que sólo se oiga en las cercanías de la pista del aeropuerto e imperceptible en vuelo. Pero este no es más que el más destacado de los proyectos en tecnología aeronáutica destinados a cuidar el medio ambiente.

Todos somos conscientes del enorme avance que ha supuesto el transporte aéreo en las comunicaciones mundiales. Ésta ha posibilitado poder cruzar un continente en unas horas, ha agilizado mercados, abierto líneas de negocios, ha brindado la posibilidad de conocer nuevas culturas a los viajeros y todo ello en un tiempo relativamente corto. Algo tan impensable como recibir envíos de correo desde la parte opuesta de globo en poco menos de una semana es un hecho cotidiano. Sin embargo, no todo son ventajas. Todo este aumento del tráfico aéreo tiene un impacto directo en el medio ambiente. El panorama actual ya arroja cifras alarmantes en cuanto a los efectos en la capa de ozono y las emisiones de CO2, y si las expectativas son de un crecimiento del número de vuelos, es preciso tomar las medidas necesarias para cuidar del entorno. Existe otro punto negativo en contra del transporte aéreo. Éste no es otro que el ruido. Un elemento contaminante de importancia tanto mayor que los otros citados, si no para el propio entorno, para los habitantes del planeta. El problema principal reside en las emisiones en las zonas cercanas a los aeropuertos y bajo las sendas de aproximación y despegue. Si el tráfico aéreo va en aumento, se incrementa también el ruido y dado que se ampliarán y construirán más aeropuertos debido a la demanda, se ve necesario buscar una solución. Teniendo en cuenta que con la liberalización de las rutas aéreas y el apogeo de las aerolíneas de bajo coste se producirá un aumento importante de los vuelos (se prevé que se duplique dentro de veinticinco años) y con ello el factor ruido. Con esta perspectiva se promovió en 2003 la denominada "iniciativa de avión silencioso" (del inglés "Silent Aircraft Iniciative" o SAI), en la que se acordó la colaboración entre la universidad de Cambridge y el MIT. El proyecto conjunto fue financiado con 2,3 millones de libras, liderado por la profesora Ann Dowling de la universidad de Cambridge, y Ed Greizer por el MIT. La idea era atacar el problema desde una perspectiva multidisciplinar, por lo que se integraron equipos de diseño de diferentes áreas.


Como punto de partida, se enumeraron las causas de ruido en las aeronaves. Por una parte tenemos a los motores, fuente principal del ruido, causado por los gases de salida de la tobera a alta velocidad, así como el producido en la salida del "fan", situado en la parte delantera del sistema propulsor. Otro factor, no menos importante, es el ruido aerodinámico. Éste es el ruido producido por las turbulencias del aire al tropezar con elementos de la aeronave tales como flaps, slats o el propio tren de aterrizaje desplegado. Está demostrado que en la maniobra de aproximación al aeropuerto, su contribución es similar a la producida por los motores.


A partir de esta información se propusieron varias soluciones para reducir dichas emisiones. Una de ellas era que el propio cuerpo de la aeronave hiciese de escudo acústico del ruido procedente de los motores, ubicando las plantas motrices dentro del fuselaje. De esta manera se podría canalizar el flujo de entrada y salida de los motores incorporando sistemas de amortiguación del ruido. En segundo lugar, como solución al ruido aerodinámico, había que buscar un diseño óptimo para evitar todo lo posible fuentes de turbulencias. Ello condujo a considerar un concepto de aeronave poco usual, pero no tan nuevo como parece: el de cuerpo sustentante, en el que ala y fuselaje se fusionan en un mismo volumen, que contribuye todo éste a la sustentación. Algunos de estos diseños primitivos, como los realizados por los hemanos Horten en los años 40 o los desarrollos de Nortrhop con sus alas volantes eran simplemente alas autoestables dotadas de un sistema de propulsión; otros, como el "X-20 DYNA SOAR", o el X24B, sugerían una forma intermedia entre los primeros y las configuraciones habituales. En el caso que nos ocupa, los ingenieros del proyecto adoptaron el segundo caso, con un diseño que "fusionaba" alas y fuselaje y que denominaron en inglés "Blended Wing Body" o BWB. Tanto éste proyecto, como El X48B, el desarrollado por Boeing y la NASA, siguieron por este camino.

Con esta idea se realizaron numerosos diseños de los cuales salieron tres generaciones conceptuales, denominadas "SAX-10", "SAX-20" y "SAX-40", ésta última, fue presentada a los medios de comunicación en noviembre de 2006 con la promesa por parte de sus diseñadores de emitir hasta 65 decibelios en despegue y aterrizaje, frente a los 90 de los aviones actuales. El SAX-40 será capaz de trasportar 215 pasajeros a Mach 0.8, similar a un Boeing 757, con un radio de alcance de 5.000 millas náuticas Tendrá una longitud de 44 metros y una envergadura de 76,5 metros.

Las consecuencias derivadas de esto son que se ha conseguido además de reducir el ruido, mejorar el consumo de combustible. Esto se ha conseguido al minimizar la resistencia aerodinámica y tener una menor demanda de empuje. Se asegura que el gasto de combustible por pasajero es de es 149 pasajeros-milla por galón, equivalente al vehículo híbrido Toyota Prius transportando dos pasajeros.A pesar de las buenas expectativas que nos brinda este diseño, hay que citar varios puntos negativos. El primero es algo trivial desde el punto de vista tecnológico pero no del humano y es que no hay ventanillas. Esto puede ser un problema para personas que sufran claustrofobia, por citar un caso claro. Como solución Podría subsanarse integrando sistemas de visualización electrónica reproduciendo la visión del exterior. Otro inconveniente del SAX-40 lo tiene la dificultad de acceso a los motores, encerrados dentro de la aeronave y que "cuelga" de las alas y la parte trasera del fuselaje en las aeronaves actuales. Deberán proveerse de medios para proporcionar un fácil montaje y desmontaje de elementos que precisen sustituirse, así como reducir al máximo la tasa de desmontajes del propio motor. Este problema se ha evitado en el X-48B adoptando la solución de ubicar los motores sobre la parte trasera del fuselaje. De esta manera, el ruido rebota sobre el extradós de la aeronave dirigiéndolo hacia arriba.Las expectativas son que el primer avión basado en el SAX-40 entre en servicio en el 2030. Para esa fecha es seguro que todos los escollos se hayan salvado, merced al trabajo del numeroso equipo de especialistas y los futuros, avances, tales como el desarrollo de propulsión criogénica, que ya dio sus frutos con el TU-155 y TU-156, den un salto cualitativo a este prometedor proyecto, brindando las comodidades del transporte aéreo pero cuidando un poco más de nuestro planeta ya bastante dañado
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