martes, 7 de octubre de 2008

LA NATURALEZA ES MUY BELLA Y DURA A LA VEZ...


EXTRAER ELECTRICIDAD DE LOS ÁRBOLES

Sensores antiincendios con recarga arbórea, hojas solares y eólicas o sistemas de bombeo son algunas de las propuestas de diversos investigadores

Sensores de incendios forestales con electricidad de los propios árboles, nanohojas que aprovechan la energía solar o la eólica, árboles sintéticos que elevan el agua sin bombas mecánicas... Algunos científicos están trabajando para que las posibilidades energéticas ecológicas de los árboles no se reduzcan a su uso como biomasa. 
Por ALEX FERNÁNDEZ MUERZA
octubre de 2008

Un grupo de expertos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha diseñado un sistema de sensores para predecir y rastrear los incendios forestales. La noticia no sería novedosa de no ser porque extraen de los propios árboles la electricidad necesaria para su funcionamiento. 

La electricidad generada por los árboles requiere de un mayor desarrollo, pero sus posibilidades pueden ser muy interesantes 

Los investigadores han descubierto la manera en que los árboles crean pequeñas cargas eléctricas. Como explican en Public Library of Science ONE, no se trata de una reacción electroquímica "redox" (la del clásico experimento del limón que hace funcionar una bombilla), sino un desequilibrio en el pH entre el árbol y el suelo en el que crece. 
La cantidad de electricidad generada es diminuta, pero al igual que un cubo se acaba llenando con el goteo incesante de un grifo, los sensores de los investigadores del MIT recargan sus baterías lo suficiente para transmitir su señal cuatro veces al día, o inmediatamente si detectan un fuego. Los sensores se encuentran en red, de manera que la señal pasa de unos a otros hasta alcanzar la estación meteorológica que envía los datos por satélite al centro de vigilancia. 
 
La red de estos sensores será probada esta primavera en una zona de cuatro hectáreas gestionada por el servicio forestal estadounidense, cuyos responsables están encantados con sus posibilidades. Esta institución cuenta con varios equipos de monitorización de incendios, pero son caros y utilizan baterías que se tienen que recargar o sustituir manualmente, lo que frena su uso más generalizado. 

La tecnología de los sensores y las baterías "bioeléctricas" ha sido desarrollada por la empresa Voltree Power, en la que participan varios de los científicos del MIT. Sus impulsores aseguran que ya está disponible para su uso práctico y que requiere una sencilla instalación. 

Por su parte, el sistema se basa en los experimentos realizados por la empresa MagCap Engineering, vinculada también al MIT. En 2006, sus responsables probaron la capacidad de un árbol del campus de esta institución tecnológica. Por aquel entonces consiguieron cargar una batería de 2,4 voltios y encender una luz LED. 

En definitiva, la electricidad generada por los árboles es una tecnología que requiere de un mayor desarrollo, y aunque no acabará con la crisis energética, sus posibilidades pueden ser muy interesantes. Los investigadores de Voltree Power ya piensan por ejemplo en una red de árboles vigía que, ubicados en las fronteras, detecten la presencia de materiales radiactivos de contrabando. Por su parte, los responsables de MagCap creen que en un futuro podrán ser capaces de cargar la batería de un coche híbrido o iluminar las líneas y bordes de caminos y carreteras. 

Árboles sintéticos "eólicos" y "acuáticos" 

Otros investigadores tratan de imitar alguna de las capacidades de los árboles para el desarrollo de nuevos sistemas energéticos. La empresa estadounidense Solar Botanic trabaja en un árbol artificial que se basa en la gran eficiencia natural de los originales. Para ello, utilizan elementos piezoeléctricos diminutos para aprovechar la energía solar, el movimiento o la diferencia de temperaturas. Incluso han pensado en unas nanohojas que también podrían sacarle partido a la luz del sol. Sus responsables cuentan con varios diseños, y esperan que puedan servir como apoyo al alumbrado público o pequeños usos energéticos domésticos. 

                                                            - Imagen: Rebecca Macri -

Con una idea similar, la empresa norteamericana Power Recovery Systems se ha propuesto el desarrollo de un árbol artificial cuyas hojas serían capaces de convertir el movimiento o la presión en electricidad. Para estas "hojas eólicas" están utilizando PVDF, un material plástico creado por la NASA que genera piezoelectricidad. Según su creador, Richard Dickson, cada una de ellas produce pequeños voltajes, pero la unión en serie de miles de estas hojas en uno de estos árboles podría originar cantidades interesantes de electricidad. 

Por su parte, investigadores de la Universidad de Cornell han creado un árbol artificial capaz de bombear agua sin necesidad de ningún sistema mecánico. Los científicos explican en un artículo publicado en Nature que han imitado la transpiración de las plantas y los árboles, un proceso que les permite llevar el agua desde sus raíces hasta sus hojas más altas. Para ello, este árbol sintético utiliza un hidrogel (un material plástico empleado por ejemplo en las lentillas), y según sus responsables, podría tener aplicaciones muy diversas: enfriar aparatos, como ordenadores, vehículos y hasta edificios; reparar suelos degradados; o extraer agua de suelos con poca humedad. 

                                                 Energía de los árboles, más allá de la leña

                                                          - Imagen: Rebecca Macri -

La naturaleza, y en este caso los árboles, pueden proporcionar una gran cantidad de ideas para todo tipo de desarrollos tecnológicos, como bien saben los defensores de la biomímica. Algunos científicos quieren emular el proceso de fotosíntesis para poder conseguir energía limpia, o desarrollan diversos modelos de "tecno-árboles". Otros investigadores pretenden usar los árboles como células de combustible biológicas que permitan utilizar fuentes biológicas como alcohol o metano a partir de la fermentación. Asimismo, también hay quien confía en las posibilidades de la nanotecnología o la ingeniería genética para nuevos desarrollos futuros.

Tecno-árboles ecológicos

Diversos artefactos tecnológicos simulan las virtudes de los árboles para luchar contra el cambio climático y la contaminación atmosférica

Absorben el contaminante dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera, iluminan las calles de forma ecológica o generan electricidad gracias a la energía solar. Sus promotores les llaman "árboles", aunque en realidad de trata de una forma sugerente de denominar diversos proyectos para luchar contra el cambio climático y la contaminación del aire urbano. 

La contaminación del aire, especialmente en los grandes núcleos urbanos, es una de las grandes preocupaciones medioambientales y de salud pública de la actualidad. Para tratar de contrarrestar este problema, una empresa peruana, Tierra Nuestra, propone llenar las ciudades de una máquina a la que han denominado "Purificador de Aire Urbano" (PAU-20). 

Este "Superárbol", como es ya conocido popularmente, es capaz, según sus creadores, de absorber CO2 y emitir oxígeno de manera similar a 1.200 árboles reales, y filtrar elementos nocivos como polvo y microorganismos de 200.000 metros cúbicos de aire al día, la cantidad que respiran 20.000 personas. 

El aparato funciona absorbiendo el aire del ambiente y fijando los elementos contaminantes en agua, de manera que lo vuelve a lanzar al exterior ya purificado. Por su parte, el agua resultante se convierte en una mezcla de líquido no potable y lodo estéril que es depositado en un desagüe, y que sirve además para monitorizar los virus presentes en el entorno. 

Por el momento, el primer prototipo de este "Superárbol" se encuentra en el exterior del Ministerio de Industria, Comercio Exterior y Turismo, en Lima, a la espera de recibir un mayor apoyo por parte de instituciones o empresas. Asimismo, participa en los Rolex Award for Enterprise 2008, un premio internacional para proyectos innovadores. 

No obstante, podría decirse que no es un sistema tan ecológico cuando para su funcionamiento consume 2,5 kilovatios de electricidad y 12 litros de agua a la hora, además de los residuos que genera. Por su parte, sus responsables matizan que su principal objetivo es el de concienciar a los ciudadanos, de manera que reduzcan el uso de combustibles fósiles. En cualquier caso, afirman, consume menos que otras propuestas similares, y recuerdan que apenas requiere un gasto de dos euros diarios. 

El "Superárbol" es capaz, según sus creadores, de absorber CO2 y emitir oxígeno de manera similar a 1.200 árboles reales 

En este sentido, por ejemplo, una empresa castellonense, Movigi Spain Air Filter, está trabajando en un "árbol artificial" para eliminar "de día y de noche" el CO2 de la atmósfera, según sus responsables. En el proyecto, que utiliza un proceso químico de purificación fotosintética, colabora asimismo el grupo de investigación de Química Inorgánica Medioambiental y Materiales Cerámicos de la Universitat Jaume I, de Castellón. 

Árboles farola y bosques solares 

El ecologismo está de moda. Hace años hubiera resultado más difícil ver a Ross Lovegrove (responsable de los diseños del walkman de Sony o del iMac de Apple) tomar parte en la creación de unos particulares "árboles solares" que han sido instalados delante del Museo de Artes Aplicadas de Viena (MAK), en el centro de la capital austriaca. 


                                                                      - Imagen: hg.hu -

En realidad se trata de unas farolas experimentales de diseño que aprovechan la luz solar y almacenan la electricidad hasta tres días, logrando una potencia lumínica de 34 vatios. Estos "árboles solares", desarrollados con el apoyo de empresas Artemide y Sharp Solar, cuentan con diez "ramas" en las que incorporan placas solares fotovoltaicas. 

Y si en Viena instalaban "árboles solares", en el término onubense de Matalascañas, en pleno parque dunar de Doñana, inauguraban recientemente todo un "Bosque Solar". Promovido por la Fundación Doñana 21, se trata en este caso de un complejo de quince módulos con paneles solares (diez de cinco kW y cinco de diez kW) que imitan la forma de un árbol. 

La empresa Gamesa Solar es la responsable de ejecutar el proyecto, que cuenta con una inversión de 1,2 millones de euros y permitirá, según estimaciones de Agencia Andaluza de la Energía, encender 1.600 bombillas o 400 televisores y poner en funcionamiento 558 frigoríficos. 

Clonar árboles históricos

En Nueva York no tienen "árboles solares", pero pueden presumir de "árboles clónicos históricos". Se trata de parte de un proyecto que pretende plantar en diversos espacios públicos de la ciudad un millón de árboles a lo largo de la próxima década. Dentro de esta iniciativa, sus responsables quieren incluir 25 clones de árboles históricos, cinco de cada uno de los cinco condados de Nueva York. 

El primero de ellos es una haya europea de un siglo de antigüedad, ubicada en el sector Cherry Hill de Central Park. Asimismo, se espera que otros árboles ilustres, como el olmo de la iglesia San Nicolás, el más viejo de la ciudad y por que se dice paseó George Washington, formen parte de la colección. 

El proceso de clonación consiste en injertar ramas cortadas de los árboles originales en raíces de otros de la misma especie, y manipularlos genéticamente. De esta manera, aunque su forma puede variar, se consigue un nuevo árbol con el mismo ADN del original.

Paneles solares nocturnos

La energía solar termodinámica permite obtener agua caliente y calefacción incluso de noche, aunque algunos expertos consideran que se exageran sus virtudes

La unión de dos tecnologías que ya se utilizan en la actualidad, la energía solar térmica y la bomba de calor, ha dado lugar a la denominada energía solar termodinámica. Según sus impulsores, aprovecha el calor del viento, la lluvia y el sol, incluso de noche, y consigue agua caliente de manera mucho más eficiente que las dos tecnologías de manera individual. Sin embargo, algunos expertos se muestran escépticos y consideran que algunas empresas instaladoras de estos sistemas exageran sus ventajas. 

Las instalaciones solares termodinámicas cuentan con unos paneles solares térmicos especiales por los que circula un gas de refrigeración, de manera que captan el calor ambiental para calentar el agua doméstica, una piscina o para el sistema de calefacción, especialmente suelos radiantes, radiadores de aluminio y convectores. El sistema funciona siempre que la temperatura exterior esté por encima de cinco grados bajo cero. 

Según sus impulsores, esta tecnología destaca por su eficiencia, con un ahorro energético del 80% con respecto a las instalaciones de gasoil convencionales. Asimismo, presenta varias ventajas frente a otros sistemas de calefacción y agua caliente, incluso en comparación con las tecnologías que fusiona. 

Los paneles requieren un mantenimiento mínimo, y captan casi toda la radiación directa y difusa del sol durante el día, así como el calor del aire exterior por convección natural y por el efecto del viento y el calor de la lluvia durante 24 horas. Además, la orientación de estos paneles no es fundamental, ya que se obtienen resultados similares. 

Por otra parte, estos paneles funcionan por las dos caras, y son más ligeros (ocho kilos) y pequeños (2 por 0,8 metros) que los paneles térmicos convencionales. Por ello, su ubicación presenta más posibilidades. Asimismo, los materiales con los que están fabricados son anticorrosivos y pueden durar varias décadas, no tienen problemas de congelación ni de dilatación, el gas refrigerante que circula en su interior no es tóxico, y las fugas son fácilmente detectables. 

Un equipo completo de agua caliente para seis personas puede oscilar entre 1.900 y 3.900 euros 

El coste de este sistema varía según los modelos. Por ejemplo, un equipo completo de agua caliente para seis personas puede oscilar entre 1.900 y 3.900 euros, mientras que la mano de obra puede ascender a 300-400 euros con un sólo panel. En cuanto a la amortización del equipo, sus defensores afirman que es inferior a los cuatro años. Por ejemplo, los Mercedarios Descalzos de Las Matas (Madrid) han instalado este sistema, lo que les permitirá un ahorro anual de 41.693 euros y evitar la emisión de 75.000 kilos de dióxido de carbono (CO2), según la empresa instaladora. 

En cualquier caso, los impulsores de estos sistemas explican que, aunque se trata de una tecnología nueva que no suele estar contemplada por las Administraciones, se pueden lograr subvenciones para paliar los gastos de instalación. 

Críticas 

Algunos expertos dudan de las ventajas del sistema y consideran exagerada la información dada por ciertas empresas instaladoras. Por ejemplo, algunos técnicos afirman que estos sistemas no dejan de ser una bomba de calor, lo que requiere finalmente electricidad para mover el compresor, con el inconveniente de que sólo generan calor, mientras las bombas normales también pueden producir frío. 

Por otra parte, se critica también que no se ofrece una información veraz sobre el rendimiento real del sistema, por lo que consideran que no es tan eficiente si la temperatura exterior es menor de 15 grados, cuando más se necesita su funcionamiento. 

Asimismo, también se afirma que la instalación de placas solares térmicas convencionales y una bomba de calor ofrecen rendimientos muy buenos con un coste mucho menor que estos sistemas. En cuanto a las subvenciones, se pone también en cuestión su posible obtención, dadas las dudas que generan estos sistemas, lo que finalmente encarece de tal forma la inversión que no sale rentable. 

En cualquier caso, antes de instalar estos u otros sistemas similares, es recomendable asesorarse contactando con el departamento correspondiente de la comunidad autónoma en la que se viva, con organismos públicos como el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), o con organizaciones del sector, como la Asociación de Productores de Energías Renovables (APPA). 

Cómo funciona el sistema

El principio de funcionamiento de esta tecnología se fundamenta en el ciclo de Carnot, basado en aprovechar las diferencias de temperatura de dos fuentes. Para ello, en vez de agua como en los paneles térmicos convencionales, se hace circular un fluido con una temperatura que oscila entre los -5 º C y los -15 º C, similar a los fluidos utilizados en la refrigeración o el aire acondicionado. 

El fluido refrigerante, tras salir de la válvula de expansión en estado líquido, circula por los paneles donde se calienta por la radiación solar, la lluvia, los vientos y el calor del ambiente. De esta manera, el fluido refrigerante caliente pasa a estado gaseoso en el interior de los paneles. El compresor aspira el gas y lo comprime, subiendo así la temperatura del fluido a 110/120 º C por el cambio de presión. Finalmente, el gas llega a un intercambiador de temperatura donde transfiere su exceso de calor al agua que se quiere calentar.


Biomímica: Ciencia basada en la naturaleza

Animales como la termita o plantas como el loto inspiran tecnologías eficientes y ecológicas como sistemas de ventilación de edificios y alas de avión

Edificios eficientes que recrean termiteros, sistemas de limpieza ecológicos basados en el loto, materiales que no se desgastan a partir de un lagarto del Sahara, herramientas de corte que simulan los dientes de las ratas, etc. La ciencia de la Biomímica (etimológicamente imitar la vida) subraya que la naturaleza lleva millones de años resolviendo problemas de manera eficiente y ecológica. Por ello, propugna estudiarla para aplicar en necesidades humanas las mejores ideas. El potencial futuro es enorme, ya que esta simbiosis entre biología y tecnología sólo se ha aprovechado hasta ahora en un 10%. 


                                                         Edificio Eastgate 
                                               - Imagen: Damián Farrell -

Los ejemplos de diseños basados en sistemas naturales son cada vez más diversos, y en algunos casos espectaculares. El sistema de ventilación del edificio Eastgate, ubicado en Harare (Zimbabwe) se basa en los montículos de las termitas Macrotermes Michaelseni, que mantienen estable la temperatura interior de sus nidos a pesar de las variaciones térmicas extremas del exterior. Diseñado por el arquitecto Mick Pearce, en colaboración con ingenieros de la empresa Arup, esta construcción utiliza sólo el 10% de la energía que necesita un edificio convencional de su mismo tamaño, lo que le ha permitido ahorrar en sus cinco primeros años más de dos millones y medio de euros en aire acondicionado. 

En este sentido, las termitas están proporcionando buenas pistas a los científicos. El investigador de la Universidad inglesa de Loughborough, Rupert Soar, dirige el proyecto Termes, que proporciona imágenes en 3D de gran precisión de los termiteros, con el objetivo de saber mejor cómo mantienen la temperatura y regulan la humedad. 

El potencial futuro es enorme, ya que esta simbiosis entre biología y tecnología sólo se ha aprovechado hasta ahora en un 10% 

Por otra parte, el arquitecto Eugene Tsui diseñaba una casa en Berkeley, California, inspirada en la médula de las gaviotas y en las estructuras capilares de dos dinosaurios. Por su parte, el equipo de arquitectos de Grimshaw cubría la Terminal Internacional Waterloo en Londres con paneles de vidrio que simulaban las escamas de las serpientes. 

Asimismo, los diseños basados en la biomímica le han servido a más de un arquitecto para ganar proyectos en los que la sostenibilidad y la ecología eran indispensables. Por ejemplo, Roger Frechette ha diseñado un rascacielos, la Pearl River Tower, para la ciudad china de Guangzhou (Cantón). Esta torre, cuya finalización se prevé en 2009, se basa en las esponjas de mar para aprovechar más eficientemente el viento y el sol, de manera que pueda ahorrar hasta un 60% de energía. 

Súper pegamento de mejillón 

La arquitectura no es la única disciplina en imitar la naturaleza. Científicos de la Universidad del estado de Pennsilvania han desarrollado unas alas para aviones que cambian de forma dependiendo de la velocidad y duración del vuelo, basándose en ciertas especies de aves que utilizan este sistema para realizar vuelos más eficientes. El biólogo de la Universidad de Oxford Andrew Parker ha estudiado un escarabajo que vive en el sofocante desierto de Namibia. Para aguantar el calor, este insecto está cubierto de unos parches alternos de cera que le permiten aprovechar las gotas de agua. Por ello, este sistema puede ser utilizado en materiales para recoger el agua en condiciones de aridez. 


                                                                         Termitero 
                                                     - Imagen: Dustin M. Ramsey -

Los moluscos también han inspirado varios diseños. La empresa estadounidense PAX Scientific ha creado varios modelos de hélices, ventiladores e impulsores basados en la piel de estos invertebrados, cuya especial forma les permite aprovechar los líquidos y gases con menos fricción y más eficientemente. Así, los expertos de esta empresa han conseguido reducir hasta en un 85% las necesidades energéticas y el ruido hasta en un 75%. 

Por otra parte, biólogos del Laboratorio Nacional de Ingeniería y Medio Ambiente de Idaho (EEUU) han clonado cinco proteínas de mejillón para desarrollar un adhesivo natural resistente al agua. Los mejillones producen una resina con propiedades adhesivas que no desmerecen en nada a cualquier súper pegamento comercial. 

En Medicina, la biomímica se utiliza para reemplazar o mejorar partes del cuerpo con versiones mecánicas, como los implantes cocleares para personas sordas. Asimismo, Kwabena Boahen, profesor de la Universidad de Pensilvania, desarrolló una retina artificial que procesaba imágenes de la misma manera que las naturales. En la actualidad, Boahen se encuentra en la Universidad de Stanford trabajando en un proyecto de cerebros artificiales. 

Por su parte, el sónar de los murciélagos ha servido por ejemplo a la empresa británica Sound Foresight para crear un bastón que permite a los invidentes desplazarse de forma más sencilla y segura. 

En otras ciencias aplicadas, la biomímica tiene también muchas posibilidades. Greg Parker, profesor de Electrónica y Ciencias Informáticas de la Universidad de Southampton, y el investigador Luca Plattner han reproducido los mecanismos físicos y las nanoestructuras que permiten a las alas de las mariposas tener colores tan brillantes. Las aplicaciones de esta investigación en campos como la optoelectrónica o las telecomunicaciones pueden ser múltiples. 

Por su parte, Julian Vincent, profesor de biomimética en la Universidad inglesa de Bath desarrolló en 2004 una ropa inteligente que se adapta a los cambios de temperatura basándose en las piñas. La industria del automóvil tampoco se ha quedado al margen: Por ejemplo, Mercedes-Benz presentó en 2006 un "coche biónico", cuya extraordinaria resistencia y aerodinámica se basan en un pez tropical, el Ostracion Cubicus, conocido como pez cofre. 

Asimismo, las Ciencias del Espacio también pueden sacar rendimiento a diseños biológicos. En este sentido, la Agencia Espacial Europea cuenta con un equipo de investigadores en Biomimética para aplicar soluciones a las misiones espaciales. 

Nombres propios de la Biomímica

Los orígenes modernos de la Biomímica, también conocida como Biomimética o Biónica, suelen atribuirse al ingeniero Richard Buckminster Fuller. Por su parte, el posterior desarrollo conceptual correspondería a la científica Janine Benyus, que en 1997 publicaba el libro de referencia "Biomimicry: Innovation Inspired by Nature". Años más tarde, la investigadora creaba, junto a Dayna Baumeister, la Biomimicry Guild, un grupo de científicos que, además de investigar, ofrecen formación y consultoría sobre estos sistemas, e incluso ofrecen millones de dólares a quienes resuelvan lo que llaman "los diez desafíos de la sostenibilidad". 

No obstante, la idea de imitar la naturaleza no es nueva. En la antigüedad, conscientemente o no, diversas creaciones humanas tenían tras de sí una fuerte inspiración natural. El genial Leonardo da Vinci desarrolló varios modelos de máquinas voladoras y barcos con un claro referente biológico. En épocas más recientes, por ejemplo, el inventor Percy Shaw creó en 1935 los reflectores de ojo de gato tras descubrir que estos felinos poseen un sistema de células que reflectan el más mínimo rayo de luz. Por su parte, el ingeniero suizo George de Mestral inventó en 1948 el velcro tras observar cómo los ganchos de las semillas se agarraban al pelo de su perro. 

En cualquier caso, el potencial de estos sistemas es enorme. Según el profesor Vincent, tan sólo se ha aprovechado hasta ahora el 10% de las posibles simbiosis entre biología y tecnología en términos de mecanismos utilizados.

Algas como combustible

Diversas empresas y grupos de investigación trabajan para desarrollar un biocombustible basado en algas que sustituya al petróleo

Los coches "movidos" por algas podrían no ser tan raros en los próximos años. Diversas empresas y equipos de investigación en todo el mundo proponen sistemas experimentales que extraen hidrógeno o aceite para biodiésel de estos organismos, y que incluso eliminan de paso el contaminante dióxido de carbono (CO2) emitido en las centrales eléctricas. No obstante, los científicos todavía tienen que hacer frente a diversos desafíos que permitan a estos biocombustibles basados en algas ser competitivos frente a los combustibles fósiles. 

Hidrógeno y biodiésel de algas

La idea de utilizar algas como combustible ecológico no es nueva. En 1978, en plena crisis petrolífera se creaba en Estados Unidos el "Programa de Especies Acuáticas". En 1996, y tras 25 millones de dólares (unos 17 millones de euros) invertidos, se ponía fin al proyecto ante los escasos resultados. Sin embargo, un petróleo cada vez más caro y escaso y la creciente relevancia dada a las energías renovables han despertado de nuevo el interés por las algas. 


                                                           - Imagen: 202 Collaborative -

En este sentido, nadie sabe cuál será la energía renovable que triunfe en los próximos años, por lo que los inversores tienen que cubrir todas las posibilidades, incluidas las algas. Algunos emprendedores pioneros conocidos, como Craig Venter o Robert Metcalfe, ya han invertido varios millones de dólares en este tipo de proyectos, cada vez más numerosos, y en algunos casos sorprendentes. 

Así, un equipo de diseño de Filadelfia, el 20/2 Collaborative, ha propuesto un curioso sistema para el desarrollo del nuevo barrio de Vatnsmýri, en Reykjavík (Islandia). La idea consiste en crear piscinas con algas que produzcan hidrógeno, salvando así algunos de los principales inconvenientes de este componente, considerado el combustible del futuro por muchos expertos. En la actualidad, la obtención del hidrógeno empleado en las células de combustible requiere de una fuente de energía. Por otra parte, su transporte también supone un coste energético adicional. 

Una hectárea de algas puede producir entre 30 y 250 veces más aceite que una hectárea de soja 

Los diseñadores estadounidenses se basan en los experimentos de científicos de la Universidad de Berkeley, que han trabajado con una especie de alga, la Chlamydomonas reinhardtii, la cual libera hidrógeno en vez de CO2 cuando no tiene suficiente oxígeno. Por lo tanto, se trataría de crear grandes contenedores para estas algas, en unas condiciones que les permitan sobrevivir pero generando un hidrógeno que luego se podría utilizar en el mismo lugar de su producción. Sus responsables estiman que, una vez optimizado el proceso, una de estas piscinas de diez metros de diámetro podría suministrar hidrógeno para el consumo semanal de una docena de coches. 

No obstante, la mayor parte de las investigaciones se centran en las propiedades de las algas para producir un aceite que puede ser utilizado posteriormente como biocombustible. En este caso, las ventajas son muy diversas, según sus defensores. La productividad de las algas es mucho mayor que la de otros elementos vegetales utilizados en la actualidad para producir biocombustibles. Así, dependiendo de la especie de alga y de la eficiencia del sistema, una hectárea de algas puede producir entre 30 y 250 veces más aceite que una hectárea de soja, por ejemplo. 

Por otra parte, las algas no son utilizadas de manera generalizada como alimento, pudiendo crecer con agua salada o no potable y en terrenos desaprovechados para uso agrícola. Por ello, su explotación masiva no interferiría con la producción alimenticia, como ocurre con ciertos biocombustibles. Además, el biodiésel procedente de algas no es tóxico (no contiene sulfuros ni sulfatos) y es altamente biodegradable. 

Asimismo, los productos derivados de las algas podrían tener más aplicaciones para industrias como la plástica, la farmacéutica o la alimentaria. En otros casos, el cultivo de algas que producen más carbohidratos y menos aceite podrían utilizarse para generar etanol, un tipo de alcohol que también se utiliza como biocombustible. Los expertos incluso afirman que estos procesos podrían trasladarse a las refinerías para reproducir los productos elaborados con petróleo.

Producir combustible secuestrando CO2

Algunos proyectos incluso matan dos pájaros de un tiro: Producir algas para biodiésel alimentadas con los gases de efecto invernadero generados en las centrales eléctricas. En este sentido se mueven diversas empresas, como las norteamericanas GreenFuel Technologies, creada por Isaac Berzin, un científico de cohetes del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) o Solix Biofuels, fundada por el ingeniero de la Universidad de Colorado Jim Sears. Sus responsables están estudiando diversas variedades de algas con una alta densidad de aceite y de crecimiento rápido. En Alemania, investigadores de la Universidad Superior Politécnica de Bremen, el Instituto Alfred Wegener para la Investigación Marina y varias compañías como la eléctrica E.ON colaboran en un proyecto similar, al que han denominado "Mitigación del Gas de Efecto Invernadero". 


                                                           - Imagen: 202 Collaborative -

Por su parte, un equipo de expertos de la empresa UOP (Grupo Honeywell) trabaja en un proyecto para producir JP-8, un combustible militar usado por aviones de la OTAN, a partir de materias primas alternativas. Entre las opciones estudiadas se encuentran las algas, que están siendo evaluadas por expertos de la Universidad Estatal de Arizona. El proyecto cuenta con una subvención de 6,7 millones de dólares (unos cuatro millones y medio de euros) de la DARPA, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del departamento de Defensa de EEUU. Sus responsables esperan completar el proyecto para fines de 2008, y esperan que también pueda utilizarse en aviones civiles. 

Una superficie dos veces la Comunidad Valenciana cultivada con algas podría suplir la producción mundial diaria de petróleo 

Las iniciativas para aprovechar las algas como combustible se multiplican por todo el mundo. En Nueva Zelanda, la empresa Aquaflow afirma estar consiguiendo buenos resultados con sus biocombustibles de algas. La compañía Algae Biofuel, con equipos en Arizona y Australia, asegura que sus algas requieren muy poco espacio para crecer. En Israel, la empresa Seambiotic ha patentado una técnica que produce un litro de combustible por cada cinco kilos de una macroalga del Mediterráneo. En Argentina, la multinacional Oil Fox ha llegado a un acuerdo con el gobierno de la provincia sureña de Chubut para sembrar cuatro variedades de algas marinas y producir aceite. Por su parte, científicos japoneses de la Universidad de Ciencia y Tecnología Marina de Tokio trabajan en un proyecto para producir etanol a gran escala mediante el procesamiento de las macroalgas Sargasso. 

En España, la empresa BioFuel Systems (BFS), con participación de Cristian Gomis, científico de la Universidad de Alicante, investiga un tipo de biopetróleo basado en microalgas que también absorben el CO2 de las actividades industriales. Según sus responsables, una superficie dos veces la Comunidad Valenciana cultivada con algas podría suplir la producción mundial diaria de petróleo. Asimismo, aseguran que la luz solar de España es ideal para el cultivo de algas, y por tanto, para la producción de este tipo de biocombustible.

Inconvenientes y desafíos

Las empresas y grupos de investigación mencionados cuentan con biocombustible de algas que podrían estar en breve en las gasolineras, aunque asumen que su introducción en el mercado de manera generalizada y competitiva respecto al petróleo podría tardar varios años. 

                                                           - Imagen: 202 Collaborative -

En este sentido, el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de EEUU (NREL) publicaba en 2006 un informe sobre biocombustibles en el que afirmaba que la tecnología de aprovechamiento de algas tiene un bajo grado de madurez, por lo que sugería incrementar la investigación. 

Los científicos tienen así por delante algunos desafíos a los que hacer frente, como dar con la especie de alga que contenga la mayor densidad de aceite y crezca lo más rápido posible. Por otro lado, un informe publicado el año pasado por la agencia gubernamental británica Global Watch indicaba que una de las grandes dificultades de trabajar con algas es su alto contenido en agua, lo que conlleva problemas en su manipulación, extracción de su contenido útil y transporte. 

Una de las grandes dificultades de trabajar con algas es su alto contenido en agua 

Asimismo, el lugar idóneo para garantizar el crecimiento de estos organismos es otro elemento que trae de cabeza a los especialistas. Las algas se comportan como pequeñas biosferas en las que si se modifica un elemento se alteran sus condiciones iniciales. Por ejemplo, si se multiplican demasiado rápido, pueden acabar muriendo al agotar su sustento. Por otro lado, la entrada de algún organismo extraño en el cultivo puede provocar modificaciones graves que lo echen a perder. 

Por ello, los investigadores todavía no se ponen de acuerdo sobre cuál puede ser el mejor método de cultivo. Los estanques abiertos son más económicos que los controlados, pero tienen más riesgos de resultar alterados por algún elemento extraño. Una alternativa a estos sistemas es la propuesta por David A. Summers. Este ingeniero minero de la Universidad de Missouri-Rolla está cultivando microalgas en la mina experimental de su universidad, porque cree que el control que ofrece este ambiente cerrado presenta más ventajas que el inconveniente de perder la luz solar directa. 

Por otra parte, los defensores de los avances en biotecnología confían en que podrían desarrollarse algas a la carta o mezclar especies naturales, que permitirían facilitar su cultivo y aumentar su rendimiento. Asimismo, las investigaciones genéticas podrían ayudar a conocer mejor los sistemas de producción de aceite en las algas. 

En cualquier caso, los expertos consideran que el éxito de los biocombustibles basados en algas, al igual que otros combustibles alternativos, dependerá de la evolución de los precios del petróleo, y si refleja realmente sus costes medioambientales.

CASAS GEOSOLARES
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2007/12/02/172486.php

APROVECHAMIENTO DEL AGUA DE LLUVIA
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/urbano/2008/06/15/177775.php

LAMINAS NANOSOLARES
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2008/02/10/174409.php

OFICINAS ECOLOGICAS
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/urbano/2007/03/04/160370.php

BICICLETAS ELECTRICAS
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/urbano/2006/10/30/156790.php


Casas geo solares

Basadas en sistemas naturales híbridos que evitan el uso de combustible en su climatización, la revista Time las considera invento del año

Imagínese una vivienda ecológica que no necesite combustible para lograr un ambiente confortable todo el año, a prueba de tornados, y que incluso pueda construirse uno mismo. Se trata de las casas geo solares, un concepto híbrido que aprovecha las sinergias producidas entre la energía del Sol y la del subsuelo. Medios como la revista Time o el canal de televisión Historia lo consideran uno de los mejores inventos de 2007. 

El estilo actual de construcción es uno de los principales causantes de contaminación ambiental. Los edificios, además de consumir grandes cantidades de combustible y electricidad para climatizarse, requieren para su edificación multitud de recursos naturales, en su mayor parte no renovables. "A pesar del desarrollo tecnológico actual, las casas se construyen esencialmente como hace ochenta años", explica el inventor norteamericano Michael Sykes, creador de estas casas geo-solares. 

Por ello, Sykes empezó en los años 80 a estudiar un sistema que permitiera casas más habitables y respetuosas con el medio ambiente. Finalmente, ideó una tecnología híbrida que ha patentado con el nombre de "Enertia", una contracción que simboliza las diversas propiedades naturales empleadas. De esta manera, se aprovecha la energía solar para calentar la casa en invierno, y la geotérmica para ambientarla en verano. 

                                                                      - Imagen: Enertia -

Asimismo, se emplea la "inercia térmica", un fenómeno que permite a las paredes almacenar energía durante el día, y emitirla durante la noche. Las paredes y el suelo se convierten en sistemas de acondicionamiento radiantes, más eficientes, ecológicos y saludables, permitiendo una ventilación más natural. El ambiente interior creado favorece el crecimiento de las plantas, posibilitando un espacio más natural. 

Otro de los aspectos llamativos de estas casas es que no utiliza materiales de aislamiento en sus paredes. Su lugar lo ocupa una separación de aire, denominada "sobre", que rodea el interior del edificio, creando una "biosfera en miniatura". En esta capa interna de las paredes, el aire calentado por el sol circula, así como la energía geotermal generada bajo la casa, almacenándose en las paredes. La distribución del calor y el frío se basa así en las corrientes térmicas naturales, y no necesita por tanto de aparato eléctrico alguno. 

La distribución del calor y el frío se basa en las corrientes térmicas naturales, y no necesita aparato eléctrico alguno 

Sykes explica que los diseños de las casas se basan en la denominada ecuación de pérdida de calor, en las que se controlan las variables de resistencia (factor R) y pérdida de la temperatura (Delta T). Mientras que las casas convencionales incrementan el factor R, y por ello, necesitan recubrirse de materiales aislantes, las casas geo-solares otorgan mayor importancia al segundo factor, consiguiendo la misma eficiencia térmica pero de manera natural. 

Así, incluso en las peores condiciones meteorológicas, la casa es capaz de mantener a sus huéspedes en unas condiciones agradables. En cualquier caso, los más precavidos pueden instalar un sistema suplementario de aire acondicionado eléctrico o de combustible, cuyo uso según Sykes será muy bajo. 

Algo más que cabañas de madera 

Los materiales son totalmente renovables, siendo su estructura básica de madera, una elección que va más allá de lo puramente estético. En este material, la inercia térmica se produce de forma más eficiente. En concreto, Sykes ha elegido el pino amarillo sureño por su especial resistencia y una estructura celular que le confiere las mejores características para levantar estas viviendas. 

Además, la madera es ecológica: Por un lado, es renovable y necesita mucha menos energía para su proceso que otros materiales convencionales de construcción. Por otro lado, secuestra en su interior dióxido de carbono, evitando así su impacto en la atmósfera. 
 
De hecho, las ventajas de las casas de madera sólida son conocidas desde hace siglos: Gran parte de las viviendas construidas hace años en el Noreste de Estados Unidos, el norte de Europa, Rusia o Japón eran construidas mediante este sistema. En Escandinavia se trata del sistema principal de construcción, donde algunas de estas viviendas tienen siglos de antigüedad. En este sentido, un estudio del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EEUU (NIST) de 1981 sobre la eficiencia energética de varios tipos de construcciones señaló a estas casas como las más eficientes. 

El hecho de construirse en madera podría hacer pensar que se trata de casas más endebles que las fabricadas en piedra o cemento. Sin embargo, Sykes asegura que la solidez de las vigas las aleja de un posible peligro de incendio, y que su estructura es capaz de resistir desde el impacto de objetos lanzados por un huracán o un tornado a las balas perdidas de un cazador. 

La tecnología de este inventor estadounidense está viviendo este año varios momentos de gloria: La revista Time la ha seleccionado como uno de los "Inventos del Año", mientras que el canal de televisión Historia le ha convertido en ganador de su premio de "Inventos Modernos". 

Diseños económicos a medida

Otro de los objetivos de Sykes es que sus viviendas se adapten por completo tanto al entorno como a las necesidades y gustos de sus inquilinos. Por ello, el inventor norteamericano ha desarrollado un amplio catálogo con diversos tamaños, formas, acabados, colores y estilos. Además, se ofrece la posibilidad de diseños a medida, de manera que el comprador pueda introducir los cambios que considere oportunos. 

Asimismo, el diseño modular de las casas, mediante segmentos laminados y numerados, facilita y agiliza su construcción, reduciendo la cantidad de energía y residuos. En este sentido, incluso los más manitas pueden levantarla con sus manos, aunque en la mayoría de los casos se requiere por lo menos a un carpintero profesional. 

En cuanto al precio, los distintos modelos y suplementos ofrecen muchas posibilidades. Por ejemplo, una casa de la serie "Arcadia" de dos habitaciones puede costar unos 43.000 euros, mientras que si se opta por un modelo de la serie "Southern Comfort" de tres habitaciones, puede salir por unos 189.000 euros. Y si se quiere añadir un garaje, habrá que sumarle unos 11.000 euros. Sykes ofrece incluso un sistema especial de financiación para construir la vivienda.


Los nuevos semáforos utilizan luces más eficientes y duraderas, placas solares e incluso sus elementos se reutilizan como lámparas de diseño

Los semáforos con luces LED consumen menos energía, duran mucho más tiempo y se ven mejor que los convencionales, si bien todavía son más caros. Por ello, aún no se han generalizado, aunque sólo es cuestión de tiempo. El Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) prevé sustituir el 15% de los 300.000 semáforos que hay en España. Además de las luces LED, otros semáforos incorporan paneles solares para autoabastecerse de electricidad, e incluso, hay quien aprovecha sus componentes para fabricar lámparas de diseño. 

El programa del IDAE, que prevé un gasto máximo de veinte millones de euros, sustituirá con luces LED la óptica de 49.000 semáforos convencionales. Con esta medida, sus responsables afirman que se evitará al año el consumo de 10.898 toneladas de petróleo y la emisión de 31.246 toneladas de CO2 a la atmósfera. 

Las características de los diodos LED son especialmente idóneas para su uso en semáforos, así como en otro tipo de señalización urbana, como pilotos luminosos de coches y bicis o paneles informativos, donde también son cada vez más frecuentes. Su eficiencia se debe a que evitan la disipación de luz en calor de las bombillas incandescentes, por lo que aprovechan mejor la electricidad. Así, una bombilla incandescente de un semáforo tipo consume 70 vatios (W) frente a los 10 W de las lámparas con tecnología LED. 


- Imagen: John Marchan -

Asimismo, las luces LED en un semáforo se ven mejor por varios motivos. Al aprovechar mejor la energía, pueden ofrecer una mayor intensidad lumínica. Además, los discos llevan una gran cantidad de puntos de luz, por lo que se ven de forma más contrastada y uniforme. De esta manera, se evita el peligroso "efecto fantasma" de los semáforos convencionales, por el que parece que todas las luces están encendidas cuando los rayos del sol inciden sobre ellas. 

Otro aspecto importante es su alta duración y menor necesidad de mantenimiento. Por un lado, al estar constituidos por varios puntos de luz, aun cuando se funda un diodo, el semáforo seguirá funcionando con una escasa pérdida de luminosidad. En el caso de los semáforos con bombillas incandescentes o halógenas, si se funden, el semáforo ya no funciona, con riesgo añadido de cortocircuito. 

Mientras la vida útil de una lámpara incandescente/halógena es de unas 5.000 horas, el LED puede funcionar durante 100.000 horas 

Por otro lado, mientras la vida útil de una lámpara incandescente/halógena es de unas 5.000 horas, el LED puede funcionar durante 100.000 horas, es decir, 20 veces más, según el IDAE. Los fabricantes aseguran un mínimo de cinco años de duración frente a los seis meses de las bombillas convencionales y una escasa pérdida de luminosidad (después de 10.000 horas sólo bajan entre un 5 y un 10%). 

El sistema de montaje y alimentación de los puntos de luz también es ventajoso, al ser más fiable ante variaciones en el suministro, como las temidas subidas de tensión. Por otra parte, su incorporación a un semáforo convencional es sencilla, ya que se cambia el foco de la lámpara antigua por la placa que lleva todo el dispositivo LED. 

El aspecto estético también es otro aspecto a favor de la tecnología LED. La pixelización de los diversos puntos de luz permite efectos de animación, como el movimiento del muñeco verde o el cronómetro numérico que avisa de los segundos que restan para la luz roja. 

Por ello, cada vez más municipios cuentan con alguno de estos nuevos semáforos, lo que ha permitido comprobar sus ventajas, y que el sector de fabricantes y proveedores vaya madurando. No obstante, su mayor inconveniente es su todavía elevado precio. Los responsables del IDAE calculan que, si bien la inversión se amortiza en menos de ocho años, los ayuntamientos se ven muy limitados para disponer de la suficiente cuantía económica. 

No obstante, los expertos aseguran que su desarrollo tecnológico permitirá su generalización en poco tiempo. Por ejemplo, la empresa estadounidense LED Lighting Mixtures anunciaba recientemente unas luces LED el doble de eficientes que las actuales de su gama. 
Semáforos solares y reutilizados

Aunque el primer control lumínico de tráfico (con luces de gas) empezó en Reino unido en la década de los 60 del siglo XIX, no fue hasta 1918 cuando una ciudad, Nueva York, instaló semáforos como los que podemos ver en la actualidad. Desde aquel entonces hasta ahora, pocas innovaciones importantes se han incorporado a su fabricación. No obstante, esta situación está cambiando con la implantación de sistemas ecológicos y de ahorro energético. 


                                                    - Imagen: Francesco Maglione -

Además de las luces LED, la utilización de energías renovables empieza también a verse en los semáforos. Un caso ejemplar en este sentido es Berlín, cuyos semáforos funcionan exclusivamente con electricidad "verde". Por otra parte, diversas ciudades están instalando a modo de prueba semáforos con luces LED alimentados por placas solares. De esta manera, la fuente de energía es totalmente ecológica y asegura un constante flujo de electricidad incluso de noche, ya que cuenta con acumuladores, aunque también presenta como principal inconveniente su alto coste. 

En este sentido, Ciudad del Cabo (Sudáfrica) ha colocado recientemente cuatro pares de estos semáforos en el barrio sureño de Ottery. Según los responsables municipales, su éxito podría suponer la generalización de estos dispositivos en toda Sudáfrica en los próximos años. Una iniciativa similar se está probando desde el año pasado en el barrio de Nodia, en la India, en este caso con 27 semáforos LED solares. En Japón, la compañía Lintec asegura contar con modelos de este tipo de semáforos solares de gran duración y eficiencia. 

Las posibilidades ecológicas son en algunos casos hasta creativas. Los materiales empleados en la fabricación de los semáforos son complicados y caros de reciclar, por lo que su eliminación en vertederos suele ser la opción fácil. Sin embargo, los diseñadores Daniel Krivens y Nicholas Lee, de la empresa Greenlight Concepts, han creado unas lámparas a partir de la reutilización de los componentes de los semáforos. La variedad de tamaños y diseños permite ofrecer a sus clientes varias posibilidades con precios que oscilan entre los 63 y los 208 euros.