jueves, 20 de abril de 2017

Biogás: basura orgánica convertida en energía

El biogás es un gas combustible que se genera en medios naturales o en dispositivos específicos, por las reacciones de biodegradación de la materia orgánica, mediante la acción de microorganismos y otros factores, en ausencia de oxígeno (esto es, en un ambiente anaeróbico). Este gas se ha venido llamando gas de los pantanos, puesto que en ellos se produce una biodegradación de residuos vegetales semejante a la descrita. La producción de biogás por descomposición anaeróbica es un modo considerado útil para tratar residuos biodegradables, ya que produce un combustible de valor además de generar un efluente que puede aplicarse como acondicionador de suelo o abono genérico. El resultado es una mezcla constituida por metano en una proporción que oscila entre un 50% y un 70% en volumen, y dióxido de carbono conteniendo pequeñas proporciones de otros gases como hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y Ácido sulfhídrico/sulfuro de hidrógeno. El biogás tiene como promedio un poder calorífico entre 18,8 y 23,4 mega julio (unidad) por metro cúbico (MJ/m³). Este gas se utiliza para producir energía eléctrica mediante turbinas o plantas generadoras a gas, en hornos, estufas, secadores, caldera (calefacción u otros sistemas de combustión a gas), debidamente adaptados para tal efecto y recientemente en algunos vehículos (barcos y aviones), principalmente automóviles.
La composición química del biogás depende primordialmente de dos factores: los materiales empleados en la digestión y la tecnología utilizada para el proceso. Teniendo eso en cuenta, el biogás puede contener entre 55 - 70% de metano, 30 - 45% de dióxido de carbono y < 5% trazas de otros gases (considerados impurezas). Entre sus características el biogás posee un poder calorífico entre 6 - 6,5 kWh/Nm3, su equivalente en combustible es de 0,6 - 0,65 L de petróleo por metro cúbico de biogás. Temperatura de ignición de 650 a 750°C. Presión crítica de 74 a 88 atmósfera. Temperatura crítica de -82,5°C. Densidad de 1,2 kg/m3. Masa molar de 16,043 g/mol.
La generación de biogás en las explotaciones ganaderas. Por medio de este procedimiento se puede aprovechar unos residuos como son las deyecciones del ganado (estiércol), de otro modo de difícil o costoso tratamiento, para la producción de un excelente recurso energético limpio, que es el biogás. Las explotaciones ganaderas actuales, sean del tamaño que sean, provocan un negativo impacto ambiental. Por un lado consumen una importante cantidad de energía a la vez que, sobretodo, generan grandes volúmenes de un residuo, como es el estiércol, que contamina el aire y el agua. Afortunadamente existe un procedimiento capaz de reducir en gran medida, o incluso de forma total, el impacto ambiental provocado por el estiércol. Se trata de la generación de biogás. 
La Agencia Internacional de la Energía (AIE) ha desarrollado diversos proyectos sobre biomasa a través de su división IEA Bioenergy. La agencia calcula que el 10% de la energía primaria mundial procede de los recursos asociados a esta fuente, incluidos los relacionados con biocombustibles líquidos y biogás. El 2016 el periódico de la Energía busco por todo el mundo a los países que producen la mayor cantidad de biomasa para elaborar su ranking de las 10 mayores plantas de energía eléctrica a partir de la biomasa (base del biogás). Finlandia, que es el país con mayor consumo de energía per cápita de Europa, con 1,490 toneladas de biomasa sólida, es el país que coloca mayor número de plantas en el Top 10, con un total de siete centrales, aunque la mayor planta es británica, y Polonia y Estados Unidos, con una planta cada una, completan esta clasificación. En Latinoamérica: México, Colombia, Argentina, Cuba y Bolivia están aprovechando las bondades del biogás, pero en una escala mínima. 

jueves, 13 de abril de 2017

Los biocombustibles (futuro y pasado)

Biocombustibles, provienen de la biomasa, o  materia orgánica que constituye todos los seres vivos del planeta. La biomasa es una fuente de energía renovable, pues su producción es mucho más rápida que la formación de los combustibles fósiles. Entre los cultivos posibles de utilizar para la elaboración de biocombustibles, están los de alto tenor de carbohidratos (caña de azúcar, maíz, mandioca), las oleaginosas (soja, girasol, palmas) y las esencias forestales (eucalipto, pinos). Inclusive de algunas algas marinas. 
El bioetanol o etanol, es un alcohol y su mayor parte se fabrica siguiendo un procedimiento similar al de la cerveza, en el que los almidones son convertidos en azúcares, los azúcares se convierten por fermentación en etanol, el que luego es destilado en su forma final. Se produce principalmente a partir de caña de azúcar o maíz (en algunos casos el maíz es mezclado con un poco de trigo o cebada), cuyos hidratos de carbono son fermentados a etanol por las levaduras del género Saccharomyces. Los principales productores de alcohol como combustible son Brasil, Estados Unidos y Canadá. Brasil lo produce a partir de la caña de azúcar y lo emplea como “hidro-alcohol” (95% etanol) o como aditivo de la gasolina (24% de etanol). Estados Unidos y Canadá lo producen a partir de maíz (con un poco de trigo y cebada) y es el biocombustible más utilizado en diferentes formulaciones que van desde el 5% al 85% de etanol. Más de 1.500 millones de galones (5.670 millones de litros aprox.) se agregan anualmente a la gasolina para mejorar el rendimiento de los vehículos y reducir la polución atmosférica.
El Biodiesel, es un éster que puede producirse a partir de diferentes tipos de aceites vegetales, como los de soja, colza, girasol, y a partir de grasas animales. El biodiesel tiene una cantidad de energía similar al diesel de petróleo pero es un combustible más limpio que el diesel regular y puede ser utilizado por cualquier tipo de vehículo diesel (vehículos de transporte, en embarcaciones, naves turísticas y lanchas), solo o en solución como aditivos para mejorar la lubricidad del motor. Actualmente el biodiesel se usa en varios países en mezclas con porcentajes diversos.
El Biogás, se produce a partir de la fermentación de la materia orgánica (basura orgánica, mayormente). Para la obtención de biogás se puede utilizar como materia prima la excreta animal, la cachaza de la caña de azúcar, los residuales de mataderos, destilerías y fábricas de levadura, la pulpa y la cáscara del café, así como la materia seca vegetal. Esta técnica permite resolver parcialmente la demanda de energía en zonas rurales, reduce la deforestación debida a la tala de árboles para leña, permite reciclar los desechos de la actividad agropecuaria y, es un recurso energético “limpio” y renovable. El biogás que se desprende de los tanques o digestores es rico en metano que puede ser empleado para generar energía eléctrica o mecánica mediante su combustión, sea en plantas industriales o para uso doméstico.
Combustible algal o biocombustible de algas, oleoalgal, oilgae, algaeoleum o biocombustible de tercera generación, es un biocombustible fabricado a partir de los productos de las algas. Un equipo de expertos de la Universidad de Jaén (UJA), encabezado por Sebastián Sánchez Villasclaras, ha iniciado un estudio de investigación dirigido a la limpieza de aguas residuales terciarias a través de la microalga Botryococcus braunii, que produce grandes cantidades de hidrocarburos líquidos. Las empresas de capital riesgo de Estados Unidos han decidido dar la espalda al etanol procedente del cultivo de maíz e invertir en productores que utilicen algas. El reto de la producción a gran escala de microalgas con fines energéticos ha sido asumido a escala global por un gran número de empresas, y los avances en este campo se producen con rapidez. Algunos ejemplos son el reciente anuncio, realizado por la empresa Solazyme, de producción del primer keroseno de aviación producido a partir de biomasa de algas; la iniciativa del Carbon Trust británico destinando 26 millones de libras al desarrollo de estas tecnologías o bien el interés del DARPA norteamericano en las aplicaciones en el ámbito militar. Aviones y algunos automóviles (o coches), ya utilizan este combustible limpio. 

domingo, 9 de abril de 2017

Hidrógeno: energía universal

El hidrógeno es un gas inflamable, incoloro e inodoro, y es el elemento químico más ligero y más abundante del universo, estando las estrellas y planetas gaseosos formados mayormente por este elemento en estado de plasma durante la mayor parte de sus ciclos. En nuestro planeta, se encuentra mezclado con otros elementos, como minerales y principalmente en el agua. El hidrógeno se usa como combustible para automóviles o coches, algunos aviones y drones militares, en las pinturas luminosas e inclusive se usó para fabricar la famosa bomba de Hidrógeno (bomba H) durante la Segunda Guerra Mundial. 
El hidrógeno es una fuente de energía, usado en las plantas comerciales de fusión nuclear alimentadas por deuterio o tritio, una tecnología que se ha desarrollado enormemente. La energía del Sol proviene de la fusión nuclear del hidrógeno, sin embargo, es un proceso complicado de conseguir en la Tierra. El hidrógeno elemental obtenido de fuentes solares, biológicas o eléctricas, anteriormente costaba mucho energía producirlo, pero ahora en algunos países europeos se ha masificado su producción. La fuente más común de hidrógeno es el agua. Se obtiene por la descomposición química del agua en oxígeno e hidrógeno partir de la acción de una corriente eléctrica (electrólisis) generada por fuentes de energía renovable (solar fotovoltaica, eólica, etc.). Este proceso divide el agua, produciendo oxígeno puro e hidrógeno. El hidrógeno obtenido puede ser comprimido y almacenado en celdas por varios meses hasta que se lo necesite. El hidrógeno representa energía almacenada, se puede quemar como cualquier combustible para producir calor, impulsar un motor, o producir electricidad en una turbina. 
Los automóviles a hidrógeno son automóviles que utilizan hidrógeno diatómico como su fuente primaria de potencia para la locomoción. Estos autos utilizan generalmente el hidrógeno en uno de estos dos métodos: combustión o conversión de celdas de combustible. En la combustión, se "quema" el hidrógeno en los motores fundamentalmente de la misma forma que en los vehículos de gasolina. En la conversión de celdas de combustible, el hidrógeno se convierte en electricidad a través de celdas de combustible que mueven motores eléctricos. Con cualquier método, el subproducto principal del hidrógeno consumido es el agua. Posteriormente aparecieron los autos híbridos que son mitad gasolina y mitad hidrogeno, u otra energía alternativa, que puede ser solar y/o eléctrica. Sin embargo, la tendencia actual es hacia los autos multiecológicos, los cuales combinan dos o tres energías limpias o verdes. Estas tendencias se está profundizando debido a que se ha llegado a la máxima producción del petróleo, pero a la sobre producción de automóviles o coches a gasolina. El año pasado, la OPEP pidió a los fabricantes de automóviles que fabricantes menos automóviles, pues la OPEP ya no se da abasto para cubrir la demanda. 
Empresas como Boeing, Lange Aviación y el Centro Aeroespacial Alemán usan el hidrógeno como combustible para los aviones. En febrero de 2008, Boeing probó un vuelo tripulado de un pequeño avión propulsado por una pila de combustible de hidrógeno. Se han probado también aviones no tripulados de hidrógeno. Estados Unidos, Japón y la mayoría de los países de la Unión Europea promueven el uso del hidrógeno como energía limpia, siendo los europeos y japoneses los más innovadores con este tipo de energía.

domingo, 2 de abril de 2017

Evolución de los animales domésticos

Los caballos fueron uno de los primeros animales en ser domesticados en la antigüedad, tanto en Europa y parte de Asia. Los caballos han sido usados como un medio de transporte de personas y carga desde la antigüedad (Imperio Romano, Imperio Egipcio, Imperio japonés e Imperio Chino) hasta mediados del siglo 19 (entre 1900 y 1950, aproximadamente), cuando son sustituidos por los primeros automóviles. Las carretas usadas por los primeros colonos que llegaron a Estados Unidos, luego se masificaron y fueron usadas en las tres Américas (Norte, Centro y Sur). Los caballos fueron usados como armas de batalla desde la antigüedad hasta la Primera Guerra Mundial e inicios de la Segunda Guerra Mundial, donde demostraron ser obsoletos contra los poderosos tanques de Hitler. Los grandes guerreros y estratega del mundo han montado sus propios caballos, como Atila, Hengis Khan, Alejandro Magno y Napoleón. Actualmente, solo son usados por algunas fuerzas policiales a nivel mundial, para controlar manifestaciones. También son usados en las carreras de caballos y la equitación. 
Los elefantes según los documentos históricos fueron domesticados por los persas, usados como armas de guerra debido a su gran tamaña y fuerza. Los elefantes persas fueron vencidos por la inteligencia y astucia de Alejandro Magno. Los países asiáticos dejaron de usar a los elefantes como armas de guerra debido al alto costo de su mantenimiento y la aparición de las armas de fuego, como los cañones y los rifles. En la antigua India también fueron usados como armas de guerra, pero con la diferencia que a los elefantes además se les usaba (y usa hasta hoy), para la agricultura, ganadería y la construcción de viviendas y caminos. Los elefantes de la India, además de ser usados para el transporte de turistas y de carga, también son usados por los guarda bosques de las reservas ecológicas para espantar a los cazadores furtivos. Entre los siglos 18 y 19, los elefantes fueron usados para los espectáculos de los circos callejeros o circos errantes. Debido a que se descubrió que en los circos maltrataban a los animales se les prohibió su uso de animales, solo los circos ilegales o clandestinos aun usan animales. Hoy, la mayoría de los circos, ya no usan animales para sus espectáculos circenses. 
Los camellos fueron usados como caballería y como animales de carga en lugar de caballos o mulas. Los camellos han sido usados militarmente, sobre todo, por su habilidad para asustar caballos en recintos cerrados, una cualidad usada por los aqueménidos persas cuando luchaban contra Lidia. Además, los persas solían usar los camellos como trenes de avituallamiento para transportar armas y equipo. Los caballos aborrecen el olor de los camellos que están cerca, incluso haciéndose difíciles de controlar. El ejército de los Estados Unidos tuvo una unidad de camellos desplegada en California en el siglo XIX, y los establos de ladrillos todavía pueden verse en el arsenal de Benicia, ahora convertido en estudio de artistas y artesanos. Los camellos se han usado en guerras por toda África; hasta el Imperio Romano de Oriente usó tropas auxiliares conocidas como Dromedarii, reclutadas en las provincias del desierto. Durante la Guerra Civil Americana, los camellos fueron usados en una etapa experimental, pero no llegó lejos. En algunas partes de la India como en los países del Medio Oriente, solo se usan los camellos para el transporte de personas y carga, siendo muy útiles para las tribus nómades del desierto del Sahara. 
Los perros son modificaciones genéticas hechas por nosotros los humanos en la antigüedad, ya que los perros descienden de los lobos. Existen una gran variedad de razas caninas creadas de dichas modificaciones genéticas. Durante la Primera y Segunda Guerra Mundial fueron usados como armas de batalla, como los perros bomba de los Nazi o los pastores alemanes nazi para perseguir y capturar a los judíos o fugitivos de sus prisiones. Actualmente, los perros son usados por las fuerzas policiales y militares a nivel mundial, para combatir el narcotráfico, terrorismo y la delincuencia callejera. Rescate de personas en desastres naturales, avalanchas de nieve y/o en las playas.