lunes, 16 de abril de 2012

El séptimo continente: el basurero flotánte en el pacífico


Existen muchos ejemplos de cómo la soberbia y la indiferencia humanas convierten el planeta en algo parecido a una gran cloaca, pero uno de los más impresionantes, tristemente, es un remolino de millones de toneladas de plástico que se concentra en medio del Pacífico, a unos 1.000 km de Hawai. Conocido como el «gran parche de basura del Pacífico», la «gran isla de basura», la «gran sopa de plástico» o el «séptimo continente», este vertedero marítimo tiene unas dimensiones increíbles. Se calcula que ocupa de 1,7 millones a 3,4 millones de km cuadrados, más o menos el equivalente de tres a siete Españas, y pesa unos 3,5 millones de toneladas. Una catástrofe ecológica que, por desgracia, no deja de crecer. Ahora, una expedición científica francesa liderada por el explorador Patrick Deixonne se dirigirá a esta isla de residuos para examinar su composición y advertir al mundo de su dramática presencia.

La expedición partirá el 2 de mayo desde San Diego (EE.UU.) a bordo de L'Elan, una goleta de dos palos del año 1938. Recorrerá 4.630 kilómetros entre California y Hawai, donde el explorador Charles Moore descubrió accidentalmente esta increíble placa de plástico en 1997. Hasta el momento, solo dos expediciones americanas habían estudiado la zona, en 2006 y 2009. Deixonne, miembro de la sociedad de exploradores franceses (SEF), decidió iniciar esta aventura tras observar por sí mismo los residuos durante una carrera transatlántica en solitario hace tres años.

Los desperdicios humanos se agrupan en un remolino gigante provocado por la fuerza de la corriente en vórtice del Pacífico Norte, que gira en sentido de las agujas del reloj. Esto, con la ayuda de los vientos que actúan en la zona, impide que los desechos plásticos se dispersen hacia las costas. La fuerza centrípeta lleva lentamente los escombros hacia el centro de esta espiral, que sería una de los más grandes conocidas en el planeta: 22.200 kilómetros de circunferencia y unos 3,4 millones de km cuadrados, según el Centro Nacional de Estudios Espaciales (CNES), que patrocina el proyecto.

La isla de basura está compuesta por todo lo que se pueda imaginar: boyas, redes de pesca, cepillos de dientes, bombillas, tapas de botellas, objetos procedentes de alcantarillas... Pero destacan sobre todo pequeñísimas piezas de plástico, millones de ellas, algunas del tamaño de un grano de arroz. El efecto es muy parecido al que ejerce el mar sobre la arena de la playa, pero en su versión más espantosa.

Otra en el Atlántico
El detritus contamina las aguas y envenena a los peces, que ingieren las partículas de plástico más diminutas. Esas toxinas pueden ser transmitidas en cadena a depredadores más grandes, incluido, por supuesto, el hombre. La placa de desperdicios está ubicada a unos 30 metros de profundidad -no se puede caminar sobre ella-, por lo que el problema puede ser no solo medioambiental, sino también afectar en el futuro al turismo o la marina mercante, especialmente si sigue creciendo sin parar.

La goleta se guiará por los dos satélites Terra y Aqua de la NASA para llegar hasta donde la concentración de residuos es mayor. Allí medirá la densidad de la basura y tomará muestras de agua, plancton y materiales. «Quiero convertirme en los ojos de los europeos sobre este fenómeno», ha confesado. «La información es la clave para cambiar».

La del Pacífico no es la única gran isla de basura que existe en el mundo. Los investigadores creen que hay cuatro más de dimensiones apocalípticas. Una de ellas se sitúa en el Atlántico Norte occidental, entre la latitud de Cuba y el norte de EE.UU., a más de 1.000 km mar adentro, en el mar de los Sargazos. Los desechos allí está más concentrados y permanecen en la superficie durante décadas.

Crean un nuevo material casi insumergible


Un material nuevo y asombroso ha sido presentado durante el encuentro anual de la Asociación Americana de Química, una importante sociedad científica que se reúne estos días en San Diego (California). Se trata de una de las sustancias sólidas más ligeras del mundo, pero tan resistente y fuerte que si se emplearan menos de 500 gramos para construir un barco sería capaz de soportar 453 kilos -lo que pesan cinco frigoríficos- sin hundirse. El material se inspira en los secretos que permiten a algunos insectos caminar sobre el agua y, por si fuera poco, absorbe el aceite, por lo que podría ser muy eficaz en la limpieza de derrames de petróleo.

El hallazgo se sitúa en un campo emergente llamado biomimética, en el que los científicos se inspiran en la naturaleza y adaptan los sistemas biológicos de plantas y animales para su uso en la medicina, la industria u otros campos. Según explica Olli Ikkala, de la Universidad de Tecnología de Helsinki en Espoo (Finlandia), el nuevo material flotante, diseñado para imitar las patas largas y delgadas del insecto tejedor que camina sobre el agua, está hecho de un aerogel, compuesto por nanofibras de la celulosa en las plantas. Los aerogeles son tan ligeros que a algunos de ellos se les llama incluso «humo sólido». También tienen notables propiedades mecánicas y son flexibles.

«Estos materiales tienen propiedades realmente espectaculares y podrían ser utilizados de manera práctica», dice Ikkala. Las aplicaciones potenciales van desde la limpieza de los derrames de petróleo hasta la creación de productos tales como sensores para la detección de la contaminación ambiental, robots miniaturizados militares e incluso juguetes infantiles y flotadores prácticamente insumergibles.

El nuevo material contiene celulosa, que se compone de cadenas largas de la glucosa de azúcar unidas entre sí en un polímero, como un plástico natural. La celulosa da a la madera su fuerza notable y es el principal componente de los tallos, hojas y raíces de las plantas. Tradicionalmente, los principales usos comerciales de celulosa han sido en la producción de papel y textiles (algodón). Pero el desarrollo de una forma muy elaborada de celulosa, denominado nanocelulosa, ha ampliado las aplicaciones y ha provocado una intensa investigación científica. La nanocelulosa consta de las fibrillas de diámetros tan diminutos que 50.000 de ellas encajarían en el punto y aparte de esta frase.

Renovable y sostenible
Ikkala explica que la celulosa es el polímero más abundante en la Tierra, una materia prima renovable y sostenible que puede ser utilizada de muchas formas nuevas. Además, la nanocelulosa resulta prometedora. «Puede tener un gran valor para ayudar al mundo a adaptarse a materiales que no requieren de petróleo para la fabricación y su uso no influye en el suministro de alimentos o en los precios, como el maíz u otros cultivos», explica Ikkala.

En el desarrollo del nuevo material, el equipo de Ikkala convirtió la nanocelulosa en un aerogel. Los aerogeles se pueden hacer de una variedad de materiales y algunos son solo una pocas veces más densos que el mismo aire. Según una estimación, si el famoso David de Miguel Ángel estuviera hecho de aerogel en lugar de mármol, pesaría poco más de 2 kilos.

El equipo incorporó al aerogel de nanocelulosa características que permiten al tejedor de caminar sobre el agua. El material no es solo altamente flotante, sino que es capaz de absorber grandes cantidades de aceite, abriendo el camino para su posible uso en la limpieza de derrames de petróleo. El nuevo material podría flotar sobre la superficie, absorbiendo el aceite sin hundirse. Los operarios, a continuación, podrían rescatarlo y recuperar el aceite.

¿Cómo de peligoroso es el asteroide Apophis?


La Academia Rusa de Ciencias acaba de emitir un informe en el que sugiere enviar cuanto antes un satélite equipado con una radiobaliza hasta el asteroide 99942 Apophis, considerado el más peligroso para la Tierra y cuya órbita le llevará a pasar muy cerca de nuestro planeta en los años 2029, 2036 y 2068.

El objetivo de la misión no es otro que el de averiguar, sin lugar a dudas y de una vez por todas, el grado real de amenaza que esta roca espacial de casi 300 metros de diámetro supone para nosotros. «Desde el punto de vista técnico, la misión podría estar lista para su despliegue en el año 2015», afirma el comunicado de la Academia.

Apophis, descubierto en 2004, llevará a cabo su primera «pasada» por la Tierra el próximo 13 de abril de 2029, a una distancia de solo 29.450 km, lo que supone todo un récord de proximidad para esta clase de objetos. A pesar de ello, esta primera visita será inofensiva y el riesgo de impacto para ese año, aunque existe, sería despreciable.
El problema viene después. De hecho, los astrónomos saben que, debido precisamente a a su cercanía en esas fechas, la trayectoria del asteroide se verá afectada por la fuerza de la gravedad terrestre. Lo cual podría llevar a un impacto durante alguna de las dos siguientes visitas. La cuestión es que, a falta de datos precisos, no resulta posible realizar estimaciones acertadas. En otras palabras, seguimos sin saber cómo es realmente de peligroso este asteroide.

En su última estimación, hecha pública en octubre de 2009, la NASA cifraba en una entre 250.000 las probabbilidades de impacto de Apophis contra la Tierra para 2036, y una entre 333.000 para su paso en 2068. Sin embargo, la propia NASA considera que estas estimaciones no podrán ajustarse hasta que se disponga de los datos de la aproximación del asteroide en 2029.

Según el informe de la Academia rusa, el envío de un satélite hasta el asteroide servirá para despejar las dudas y calcular la trayectoria exacta del asteroide. Los instrumentos podrían, una vez conocidos al detalle sus datos orbitales, realizar predicciones mucho más fiables para los próximos encuentros y clarificar cuáles son las posibilidades reales de impacto para 2036.

Otros investigadores han propuesto con anterioridad misiones espaciales con el mismo objetivo. Una de ellas, que no llegó a ponerse en práctica, consistía en colocar equipo científico directamente sobre la superficie del asteroide, lo que permitiría monitorizar sus datos de forma continua. La misión propuesta ahora por Rusia, sin embargo, tiene la ventaja de ser mucho más económica y sencilla desde el punto de vista técnico.

Con un tamaño que multiplica por tres al de un campo de fútbol, Apophis es, con todo, un asteroide de pequeño tamaño, especialmente si se compara a cuerpos como Ceres, que tiene casi mil km. de diámetro.

A pesar de ello, un impacto directo contra la Tierra sería capaz de provocar daños muy graves, especialmente si se produjera en zonas muy pobladas. Basta decir que la energía liberada sería equivalente a la de varias decenas de miles de bombas atómicas.

Grafeno, el material del futuro

NANOTECNOLOGÍA | Es transparente, flexible y extraordinariamente resistente
Grafeno, el material del futuro
Una lámina de grafeno sobre un soporte. | Justy García Koch.Teresa Guerrero | Madrid
Actualizado domingo 15/04/2012 14:37 horasDisminuye el tamaño del textoAumenta el tamaño del textoEs transparente, flexible, extraordinariamente resistente, impermeable, abundante, económico y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido. Hablamos del grafeno, el material que tiene fascinados a científicos y a la industria debido a sus fantásticas propiedades.
Aunque fue sintetizado por primera vez en 2004, saltó a la fama en 2010 cuando sus descubridores, los investigadores de origen ruso Andre Geim (Sochi, 1958) y Konstantin Novoselov (Nizhny Tagil, 1974) recibieron el Premio Nobel de Física. Como ya apuntó entonces Andre Geim, las aplicaciones potenciales del grafeno son tantas que ni siquiera eran capaces de enumerarlas.
Los prototipos de baterías fabricadas con electrodos de grafeno son diez veces más duraderas y se cargan en mucho menos tiempoEste versátil material permitirá fabricar desde dispositivos electrónicos con pantallas flexibles y transparentes y baterías ultrarrápidas a potentes paneles solares, sin olvidar aplicaciones en aeronáutica, medicina y otros sectores que se investigan en la actualidad. Además, supone una base excelente para crear nuevos materiales a medida, en función de las necesidades específicas. Es decir, algo así como materiales a la carta.
El estudio de las propiedades del grafeno mantiene ocupados a una gran cantidad de científicos en todo el mundo, entre los que destacan las aportaciones de los físicos teóricos españoles.

el mundo

Los ecologistas piden un acuerdo para no explotar hidrocarburos en Canarias

Las organizaciones ecologistas, científicas y movimientos sociales Ben Magec-Ecologistas en Acción, Greenpeace, SECAC y el Movimiento Ciudadano No Petroleras Sí Renovables han solicitado a España y Marruecos que lleguen a un acuerdo para proteger la biodiversidad marina de la zona y no explotar los supuestos hidrocarburos que habría en la zona.
De esta manera, estas agrupaciones celebraron este viernes una rueda de prensa a bordo del barco Greenpeace 'Arctic Sunrise' -atracado en el Puerto de la Luz y de Las Palmas- para mostrar conjuntamente su rechazo a los proyectos de pozos de hidrocarburos que Repsol pretende realizar en Canarias "porque son peligrosos e innecesarios".

Pidieron así al Gobierno español que emprenda las negociaciones necesarias para lograr un acuerdo con Marruecos, mediante la mediación de la Unión Europea. "Este acuerdo ha de facilitar la implantación de energías renovables en ambos países con la condición de no explotar los posibles hidrocarburos presentes en la zona mediante una moratoria de prospecciones petrolíferas", informaron las organizaciones en un comunicado conjunto.
Estas agrupaciones defienden que el área oceánica situada entre Canarias y las costas africanas "es un santuario de biodiversidad único en el que se encuentran un total de 5.323 especies catalogadas".
El antecedente del Golfo de México
Por otro lado, recordaron al ministro de Industria, Energía y Turismo, José Manuel Soria, que los proyectos de pozos en Canarias "tendrían profundidades y distancias de la costa muy similares a la del pozo accidentado en el Golfo de México (EEUU) y que, en ese caso, participaron en las labores de respuesta a la crisis más de 6.000 barcos y unas 55.000 personas".
"En el caso de Canarias -agregaron-, estaríamos hablando de una región ultraperiférica, así que dicha respuesta sería inmensamente más complicada en caso de accidente".
En este sentido, pidieron a Soria que "aprenda" de las lecciones del pasado "y establezca una moratoria de nuevas prospecciones y pozos de hidrocarburos en la costa, así como que destine sus esfuerzos a promover las energías renovables y la eficiencia energética de los vehículos como únicos recursos energéticos autóctonos e inagotables".

Grafeno, el material del futuro


Es transparente, flexible, extraordinariamente resistente, impermeable, abundante, económico y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido. Hablamos del grafeno, el material que tiene fascinados a científicos y a la industria debido a sus fantásticas propiedades.

Aunque fue sintetizado por primera vez en 2004, saltó a la fama en 2010 cuando sus descubridores, los investigadores de origen ruso Andre Geim (Sochi, 1958) y Konstantin Novoselov (Nizhny Tagil, 1974) recibieron el Premio Nobel de Física. Como ya apuntó entonces Andre Geim, las aplicaciones potenciales del grafeno son tantas que ni siquiera eran capaces de enumerarlas.

Este versátil material permitirá fabricar desde dispositivos electrónicos con pantallas flexibles y transparentes y baterías ultrarrápidas a potentes paneles solares, sin olvidar aplicaciones en aeronáutica, medicina y otros sectores que se investigan en la actualidad. Además, supone una base excelente para crear nuevos materiales a medida, en función de las necesidades específicas. Es decir, algo así como materiales a la carta.

El estudio de las propiedades del grafeno mantiene ocupados a una gran cantidad de científicos en todo el mundo, entre los que destacan las aportaciones de los físicos teóricos españoles.

En fase de desarrollo

Todos hablan de este material aunque pocos lo han visto. Y es que pese a sus prometedoras aplicaciones, todavía se encuentra en fase de desarrollo. El grafeno es una lámina extremadamente delgada compuesta de carbono (sólo tiene un átomo de grosor). El grafito del que se obtiene es el mismo que se extrae de las minas de carbón y se usa para fabricar lápices, frenos de coches o aceros, por lo que se trata de una materia prima muy abundante en la naturaleza. Para conseguir grafeno se puede partir del grafito natural (las minas españolas son ricas en este mineral) o del grafito sintético.

Sin embargo, el principal obstáculo en la actualidad es que aún no es posible fabricar grafeno a gran escala, según explica Jesús de la Fuente, director de la empresa española Graphenea Nanomaterials, una de las pocas compañías que de momento, producen este material. Avanzare y GranphNanotech son otras dos empresas españolas que trabajan con este material.

Existen varias formas de producir grafeno. La cinta adhesiva (exfoliación mecánica) fue el método que utilizó Geim para aislarlo por primera vez y puede servir para algunos experimentos, pero no es un método válido para la industria. Básicamente se comercializa de dos maneras: en formato lámina y en polvo.

Grafeno en lámina

Graphenea, con base en San Sebastián, es una de las tres principales productoras de grafeno en lámina a nivel mundial (sus dos competidores son estadounidenses): "Es el grafeno de alta pureza y el que reúne las mejores propiedades. Se emplea para fabricar electrodos de baterías, pantallas táctiles, células solares, electrónica digital y analógica de alta frecuencia o composites avanzados para aeronáutica", explica De la Fuente en conversación telefónica.

Para producirlo no se utiliza grafito, sino gas metano, que se transforma mediante una tecnología denominada deposición química en fase vapor (Chemical Vapor Deposition, CVD): "Es una de las grandes ventajas, pues no dependemos de ningún producto mineral", señala.

"Se realiza en un reactor CVD donde se introduce un gas con carbono. Mediante la aplicación de energía se despositan los átomos de carbono sobre un substrato metálico. El siguiente paso es transferir la lámina de grafeno al substrato final que puede ser un polímero, vidrio, silicio u otros, dependiendo de la aplicación", explica

El precio varía según los tamaños y las propiedades. En los últimos años ha caído ya a la mitad. Una lámina de grafeno cuesta entre 300 y 1.000 euros, una cifra muy asequible para el consumo de investigación pero elevada para otros usos. De la Fuente explica que esperan que el precio siga descendiendo progresivamente y, "a medio plazo (unos cinco años), sea más barato que el silicio, que en la actualidad cuesta alrededor de 50 euros". "A medida que el mercado vaya avanzando el precio irá bajando. Prácticamente cuesta lo mismo producir una lámina que 100.000", afirma.

Esta empresa suministra material a sus clientes desde el verano de 2011, tanto a centros de investigación como a grandes empresas. "El 99% de nuestra producción la vendemos en el extranjero, aunque en España hay una gran actividad de investigación. Las empresas 'start-up' están llevando a cabo algunas iniciativas mientras que las grandes empresas están a la espera", explica.

Baterías mucho más duraderas

"El grafeno que vendemos se utiliza, sobre todo, para ensayos. Se está trabajando mucho en almacenamiento de energía. En ultracondensadores (para automóviles, trenes eléctricos y para mejorar el rendimiento de las líneas de distribución eléctrica) y en baterías. Se ha demostrado que con electrodos de grafeno se consiguen baterías diez veces más duraderas".

De hecho, este material podría solucionar uno de las grandes desventajas de los teléfonos inteligentes, cuyas baterías apenas duran un día. Los prototipos de baterías fabricadas con electrodos de grafeno son diez veces más duraderas que las que llevan los teléfonos que se venden en el mercado y se cargan en mucho menos tiempo (aproximadamente media hora).

Sin embargo, habrá que esperar algunos años para disfrutar de estas baterías. Según De la Fuente, Nokia (su principal cliente) no prevé comercializar dispositivos fabricados con grafeno hasta dentro de cinco años.

El grafeno también podrá usarse en televisores OLED (Organic LED), que estarán fabricados con materiales orgánicos y más sostenibles con el medio ambiente: "Ahora se utiliza como material tierras raras, como el indio, que tienen un impacto ambiental muy grande. Además su precio se ha multiplicado por diez". La industria busca un sustituto más económico y sostenible, por lo que el grafeno se perfila como una de las alternativas.

Por lo que respecta a los paneles solares, De la Fuente explica que el objetivo es conseguir células de un 42% de eficacia (es decir, que conviertan en electricidad el 42% de la energía solar que reciben. Las que hay ahora en el mercado tienen una eficiencia de aproximadamente el 16%).

Grafeno en polvo

El grafeno en polvo se utiliza en aplicaciones que requieren un material más barato, como composite para construcción (se suele mezclar con otros materiales). "El proceso de producción de grafeno en formato polvo básicamente parte del grafito como materia prima y consiste en realizar una oxidación violenta y un proceso de ultrasonificación para separar las pequeñas láminas de grafeno que componen el grafito", explica Jesús de la Fuente.
Sus propiedades no son tan buenas como el grafeno en lámina y conduce peor la electricidad. La demanda de este producto, cuyo precio depende de su pureza, sigue siendo pequeña. El de baja calidad cuesta menos de 10 euros el gramo mientras que el de alta calidad ronda los 100 euros.

"Trabajamos también con equipos de alta competición de vela, que necesitan complementos para las fibras de carbono (el grafeno las mejora)". También se han hecho algunos ensayos en laboratorio para incorporarlo a la construcción aunque De la Fuente ve difícil su uso en este sector ya que "hacen falta volúmenes muy grandes y precios baratos".

Los científicos estudian también las posibles aplicaciones en medicina. Por ejemplo, para fabricar biosensores y detectar ADN. "También se especula con la posibilidad de producir implantes neuronales y regenerar tejidos nerviosos dañados", señala De la Fuente, aunque advierte que, aunque estos avances médicos lleguen llegan a lograrse, tardarían años en aplicarse.

Por su parte, Elsa Prada, investigadora del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC, señala que el grafeno podría usarse también en biodispositivos, en envoltorios bactericidas de medicinas y alimentos y como parte de materiales compuestos más ligeros y resistentes (para aviones, coches, etc.).

Grafeno artificial

Pese a sus extraordinarias cualidades, el grafeno no es perfecto. Sin embargo, sí parece una base muy adecuada para desarrollar nuevos materiales inspirados en él y que incorporen nuevas ventajas. Es decir, algo así como un grafeno perfeccionado. Uno de los últimos desarrollos en esta línea es el llamado grafeno artificial, una investigación publicada recientemente en la revista 'Nature' y en la que participa el español Paco Guinea, uno de los mayores expertos en grafeno del mundo.

Junto a colegas estadounidenses de la Universidad de Stanford (California), el investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC) ha conseguido fabricar un material que, según explica a este diario, "permite manipular las propiedades más exóticas del grafeno con gran precisión". El denominado grafeno artificial es un primer paso para sintetizar a gran escala materiales con propiedades cualitativamente similares al grafeno. "Se pueden estudiar propiedades que aún no se han observado en el grafeno real, por no tener la pureza necesaria", señala a través de un correo electrónico.

Este nuevo material ha sido fabricado colocando y moviendo moléculas de óxido de carbono sobre una superficie de cobre, aunque según señala Guinea, "se pueden usar otros metales". De momento, "el artificial es más costoso de producir que el otro grafeno".

Antes de ver productos fabricados con grafeno, Guinea cree que será necesario que "se abaraten los costes". El investigador espera "que la demostración de que se puede fabricar grafeno artificial lleve a que otros grupos contribuyan a mejorar las técnicas de producción".

Inspirador de otros materiales

Entre los otros materiales bidimensionales que ha inspirado el grafeno, Elsa Prada destaca el fluorografeno (análogo bidimensional del teflón, con propiedades lubricantes y aislantes extraordinarias), el nitruro de boro hexagonal (aislante cristalino y transparente, de gran dureza, que combinado con el grafeno mejora sus propiedades electromecánicas), el disulfuro de molibdeno (otro cristal bidimensional con prometedoras propiedades para la construcción de una nueva clase de transistores) o el siliceno (versión del grafeno hecho de silicio. Tiene algunas propiedades en común con el grafeno, y como ventaja se podría integrar fácilmente con la electrónica actual basada en el silicio).

Prada, que ha trabajado con Konstantin Novoselov, uno de los descubridores del grafeno, destaca el alto nivel de la ciencia española en el estudio de este material: "El nodo español del proyecto Flagship de la UE es uno de los más activos, y promueve la investigación básica a la par que la transferencia de este conocimiento a la industria", una labor que, si logra éxito, "supondrá una gran cantidad de fondos para la investigación y el desarrollo de la tecnología de grafeno en España", añade Prada.

"En estos tiempos de crisis, nuestro país tiene que apostar por convertirse en productora (y no sólo consumidora) de soluciones y productos con potencial y demanda. En particular, el grafeno puedo brindarnos la posibilidad de ser líderes y exportadores a nivel mundial de una tecnología de futuro", concluye.