Carta de Inglaterra 0221

Adiós Donald Trump

El mundo ha seguido los acontecimientos en EEUU con una mezcla de horror e incredulidad. Todos en Europa nos hemos consolado con el pensamiento: "Aquí no puede pasar". Ojalá sea cierto. El presidente Trump ha dejado una nación destrozada. Nada lo documenta mejor que los resultados de las elecciones presidenciales de noviembre, como muestra claramente la Figura 1 . El Medio Oeste del país es abrumadoramente rojo (es decir, republicano), mientras que las costas este y oeste son azules (demócratas).

Estados Unidos está profundamente dividido, con el poder económico y político firmemente asentado en la costa Este (Wall Street en Nueva York y Washington DC), mientras que la costa Oeste (principalmente California) es el hogar de algunas de las mayores empresas del mundo: Microsoft, Amazon, Google, Facebook, Tesla et al. En el medio están las industrias pesadas menos glamurosas y, por supuesto, la agricultura.

"El presidente Trump está dejando a Estados Unidos un legado difícil"

No voy a entrar en los muchos fallos del presidente Trump, salvo para decir que no era amigo de Europa ni de la OTAN ni del cambio climático. Muchos líderes políticos entablan auténticas amistades con sus homólogos de otras naciones. Pero no el presidente Trump, que a veces era bastante grosero con los líderes de Alemania, Gran Bretaña, Canadá y otros, pero tenía una extraña cuasi amistad con el presidente Putin. Pero para ser justos, Donald Trump tuvo al menos algunos logros positivos, como los recientes esfuerzos de paz en Oriente Medio y también su temprano reconocimiento de la amenaza que supone China. Pero su legado más extraño y perjudicial es su negativa (que sigue manteniendo) a aceptar el resultado de las elecciones de noviembre. Trump ya no está, pero según recientes sondeos de opinión, unos 40 millones de los estadounidenses que votaron por él siguen creyendo que las elecciones fueron robadas. No hay ni una sola prueba de ello, y unos 30 tribunales diferentes, incluido el Tribunal Supremo (con muchos de sus jueces nombrados por Trump) han rechazado tales afirmaciones.

Estados Unidos, quizás la nación más avanzada tecnológicamente del mundo, es ahora el hogar de algunas de las ideas más locas imaginables. Permítanme enumerar solo algunas, incluida la teoría de que millones de votos republicanos fueron misteriosamente transmitidos por máquinas de votación a un satélite espacial italiano, donde fueron convertidos en votos demócratas y transmitidos de vuelta a la Tierra. La misteriosa organización QAnon cree que el mundo está gobernado por pedófilos que mantienen a niños cautivos en cuevas bajo Central Park en Nueva York. Y para los lectores alemanes, hay quienes afirman que Angela Merkel es nieta de Adolf Hitler. Una completa locura.

En Europa y Estados Unidos sabemos desde los últimos meses lo peligrosas que pueden ser las redes sociales. El presidente Trump alimentó sus fantasías con sus muchos millones de seguidores de Twitter, la mayoría de los cuales se las creyeron. Ahora todos reconocemos el problema, que en realidad es bastante simple. ¿Son Twitter, Facebook y otras plataformas, un escenario en el que cualquiera puede expresar casi cualquier cosa, sea verdad o ficción, o son editoriales como Leuze, que son legalmente responsables de lo que publican y, por lo tanto, se cuidan mucho de que sus publicaciones sean honestas y veraces? Curiosamente, Twitter se ha comportado casi como un editor por primera vez con la suspensión de la cuenta del presidente Trump tras los recientes acontecimientos en Washington.

Un segundo problema con sitios web como Facebook y otros es que obtienen muchos miles de millones de beneficios cada año de la publicidad de clientes alemanes, pero pagan muy pocos impuestos en Alemania, Reino Unido u otros países gracias a ingeniosos acuerdos fiscales. Preveo que 2021 será el año en que la UE y otros organismos pongan por fin a estos cowboys bajo control. Se podría decir que estas redes sociales ofrecen a sus usuarios una libertad casi total y que el presidente Trump, al abusar de esta libertad para animar a sus seguidores a los disturbios, finalmente fue demasiado lejos y dejó claro que hacía tiempo que era necesaria alguna forma de regulación.

La señora Merkel, como sabrán los lectores, ha intervenido en este debate, condenando a Twitter por su prohibición de la libertad de expresión. Y el Gobierno australiano está en desacuerdo con Google porque quiere que Google pague a los verdaderos editores por el material que muestra en su sitio web. Al fin y al cabo, son ellos los que asumen el coste de crear ese material.

Mejores paneles solares, mejores baterías de litio

Fig. 2: Paneles solares de grafeno perovskita probados en GreciaSegúnel último informe de la AIE (Agencia Internacional de la Energía), la energía solar se convertirá en la fuente de energía renovable más importante en la próxima década, seguida de la energía eólica marina y terrestre. El primer parque solar del mundo a base de grafeno y perovskita lleva varios meses funcionando en Grecia y los primeros resultados son muy prometedores en cuanto a rendimiento y eficiencia. El nuevo parque solar está situado en la Universidad Helénica Mediterránea de Creta y forma parte del proyecto insignia de la UE sobre grafeno. Consta de nueve paneles de grafeno perovskita con una superficie total de 4,5^m2 y una potencia total de unos 261 vatios pico (Wp). Los paneles llevan en funcionamiento continuo desde junio. Se necesitará un año completo de funcionamiento antes de poder comunicar todos los resultados. La figura 2 muestra el sistema de prueba.

Los paneles fotovoltaicos de perovskita de grafeno (G-PE PV) funcionan mejor a altas temperaturas que los paneles fotovoltaicos convencionales y, en cuanto a la estabilidad, sólo se observó una degradación menor al cabo de tres meses. Cada módulo de perovskita de grafeno contiene grafeno y materiales 2D relacionados, como el disulfuro de molibdeno, lo que aumenta significativamente el rendimiento y la estabilidad. La capa activa de los paneles es una perovskita mixta de haluro de plomo de triple catión. El coste de los paneles de grafeno-perovskita es comparable al de otras células solares.

Los G-PE PV también pueden utilizarse como elemento fotovoltaico adicional en tecnologías existentes, como los módulos de silicio en tándem, y esta combinación dará lugar a eficiencias de módulo superiores al 30 %. Los costes de la electricidad podrían bajar a 0,10 euros/Wp y quizá incluso a 0,04 euros/Wp.

Mejores baterías

Fig. 3: Las partículas nanométricas permiten una rápida movilidad iónicaLas baterías de litiohan convertido la movilidad eléctrica en una alternativa realista a los motores de combustible. Pero aún hay margen de mejora. Por un lado, es necesario reducir el coste de las baterías, pero también su peso, es decir, su densidad energética. En segundo lugar, su vida útil (número de ciclos de carga y descarga) y, por último, el tiempo que tardan en recargarse. En todos estos campos se está avanzando. Sin embargo, los no técnicos no se dan cuenta de que la carga rápida tiene un precio: la caída de tensión óhmica. La carga rápida de las baterías implica pérdida de energía (en forma de calor), cables y enchufes más pesados y costes adicionales. La empresa israelí StoreDot(www.store-dot.com) es una de las muchas que prometen la carga rápida de baterías de litio. En su página web hay mucha información técnica, que destaca el hábil uso de materiales orgánicos, cuya elasticidad puede ser importante para compensar el cambio de volumen en el ciclo de carga/descarga. La figura 3 muestra la masa activa nanoestructurada que permite una rápida movilidad de los iones. StoreDot se ha asociado con BP (antigua British Petroleum). Una característica importante de la tecnología StoreDot es que puede utilizarse en los sistemas de baterías de iones de litio existentes.

Otra empresa que desarrolla baterías de litio de nueva generación es Aceleron(www.aceleronenergy.com). Estas baterías también permiten una carga rápida, y la propia batería se ensambla por compresión, en lugar de soldarla o pegarla. Puede desmontarse fácilmente para repararla o reciclarla.

Hace unas semanas, un equipo de la Universidad Estatal de Pensilvania* informó del éxito de lo que denominan un sistema Li-Fe-P modulado térmicamente. Según Aceleron, la batería, ligera y de bajo coste, ofrece una autonomía de 300 kilómetros y puede recargarse en 10 minutos. La batería tiene una fina lámina de níquel que le permite alcanzar la temperatura óptima de carga de 60 °C en 90 segundos. Además, no contiene cobalto y podría tener una vida útil de unos 3 millones de kilómetros.

*Baterías de litio hierro fosfato moduladas térmicamente para vehículos eléctricos de gran consumo. Xiao-Guang Yang, Teng Liu & Chao-Yang Wang Número Nature Energy Vol. 2476, 18 de enero de 2021

¿Qué viene después del litio?

Al ser el más ligero de los llamados metales alcalinos, las baterías de litio parecen ofrecer la mayor densidad energética teórica. Pero no es un elemento abundante. Un reciente repaso a la tecnología de las pilas de sodio deja claro que esta tecnología ofrece sólo un poco menos de energía que su homóloga de litio, especialmente para aplicaciones estáticas, pero a un coste significativamente inferior. Por tanto, podría ser más importante que la tecnología del litio para el almacenamiento de energía a gran escala. La figura 4 muestra la configuración de la batería. La figura 5 muestra el rendimiento comparado con la tecnología del litio.

Fuente: ACS Energy Lett. 2020, 5, 11, 3544-3547. publicado el: 23 de octubre de 2020. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02181

Fig. 4: Estructura de una batería de sodio

Fig. 5: Batería de sodio comparada con la tecnología de litio

¿Y el calcio?

Una pila de calcio también podría ofrecer muchas ventajas. Esta tecnología está aún en fase de laboratorio, y el equipo del Instituto Helmholtz de Ulm, dirigido por el profesor Maximilian Fichtner, es probablemente el líder mundial.

Una publicación reciente es: Z Li et al. issue Energy & Environmental Science (2019) DOI 10.1039/c9ee01699f

En cielos azules

Las baterías convencionales funcionan a base de iones cargados positiva y negativamente que se mueven bajo un gradiente de potencial. Pero, ¿y si los aniones pudieran sustituirse por electrones libres? Son los llamados electrones. El profesor Scott Warrant, de la Universidad de Carolina del Norte (EE.UU.), ha publicado un trabajo pionero basado en la especie (Y2CF2)2 difluorocarbeno de itrio, que puede perder reversiblemente sus dos átomos de flúor. En teoría, una batería basada en este método podría tener el doble de densidad energética que una de litio, pero el concepto está aún en una fase muy temprana.

Fuente: D L Druffel et al. J. Phys. Chem. Letters (2020) vol 11, ss. 9210. DOI: 10.1021/acs.jpclett.0c02266

Cómo compramos y pagamos lo que consumimos

Los alemanes tienen fama de ser sensatos con su dinero y especialmente reacios al endeudamiento. Probablemente por eso el uso de tarjetas de crédito está menos extendido en Alemania que en Estados Unidos, por ejemplo. Pero las empresas quieren que compremos y no les preocupa demasiado que pidamos dinero prestado para hacerlo. Desde hace aproximadamente un año, existen nuevas formas de incitar a los consumidores a comprar productos que en realidad no pueden permitirse. Por supuesto, esto no es del todo nuevo. Durante décadas, los vendedores han ofrecido los llamados planes de compra a plazos, en los que el comprador paga tal o cual cantidad cada mes durante unos 24 meses y sólo entonces es realmente propietario de la compra. El coste de estos planes, a menudo conocidos como "nunca jamás", puede ser un 20-30% superior al de un pago único. Desde hace unos diez años, la empresa sueca Klarna(www.klarna.com), propietaria también de la alemana SOFORT AG, atrae a sus clientes con el eslogan "Compre ahora, pague después". Para algunos, este sistema funciona bien. A diferencia de la compra a plazos, los "grandes almacenes" tienen que pagar a Klarna para participar en el programa.

Los coches nuevos no son baratos. Si un fabricante de coches ofrece regalarlos virtualmente, despertará interés. Lynk and Co, una marca de propiedad china, ha anunciado un nuevo plan de pago de "propiedad híbrida" que permite a los conductores recuperar el coste del coche e incluso obtener un pequeño beneficio. La empresa, que pronto empezará a entregar coches en Europa, permitirá a los conductores abonarse a su nuevo utilitario deportivo por 500 euros al mes, con la opción de alquilarlo a otras personas para recuperar el dinero.

Los propietarios del coche pueden fijar sus propios precios y condiciones para el alquiler y compartir una llave digital que permita a sus clientes conducirlo sin tener que intercambiar físicamente la llave. Lynk and Co fue desarrollado por Volvo como alternativa digital a los coches convencionales. Desde entonces, Geely, la empresa automovilística china que compró Volvo hace una década, ha seguido desarrollando el concepto. La marca se lanzó en China hace tres años y sus coches estarán pronto disponibles en los Países Bajos y Suecia antes de extenderse a otros países europeos. Cada vez son más los conductores que renuncian a los modelos de propiedad tradicionales en favor de una suscripción al estilo de Netflix. Volvo lanzó hace unos meses un programa similar llamado "Care by Volvo". El conductor elige uno de los modelos, se suscribe por internet y se le entrega el coche. Las suscripciones están disponibles desde 600 euros al mes. El fabricante anima a la gente a actuar como empresarios y quizá crear su propio club automovilístico. Una idea interesante, pero arriesgada y que requiere una gestión adecuada.

Un enfoque moderno del reciclaje

Fig. 6: T.H. de Larauze tiene a la venta unos 200.000 móviles reacondicionadosCadanuevo iPhone es ligeramente mejor que su predecesor y el precio sigue siendo alto. A la gente le encanta presumir de tener el último modelo, pero ¿qué pasa con el predecesor que aún funciona perfectamente? Un empresario francés, Thibaud Hugo de Larauze (Fig. 6), ha fundado la empresa Back Market www.backmarket.com (un ingenioso juego de palabras con el término "Black Market"), que no sólo compra teléfonos móviles y los pone a la venta (hace unas semanas tenían unos 200.000 en stock), sino también una amplia gama de otros productos electrónicos.

Un negocio similar es Tradetech.com. Back Market no reacondiciona lo que vende, de eso se encargan cientos de subcontratistas. Pero sí ofrece un año de garantía sobre lo que vende. Los expertos creen que los modelos usados representan alrededor del 10 % de las ventas de teléfonos móviles. El cliente tiene la posibilidad de elegir entre un móvil nuevo pero barato o un modelo de gama alta, quizás de 2 a 4 años de antigüedad, con un descuento de hasta el 40 %. Una empresa similar, pero más pequeña, es Tech.trade, con sede en el Reino Unido, y casi seguro que hay otras. El mensaje es que la renovación de teléfonos móviles y ordenadores es un gran negocio, y se espera que crezca. ¿Estaremos dispuestos a comprarlos?

Madera artificial: ¿un nuevo material?

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts han dado el primer paso para crear madera sin que crezca un árbol. Creen que esto podría ayudar algún día a reducir la deforestación. Su trabajo inicial sugiere que algún día podrán incluso controlar la forma en que crece la madera, lo que significa que podrían fabricar una mesa entera a partir de unas pocas células en el laboratorio sin necesidad de ensamblaje. El equipo cultivó diminutas estructuras similares a la madera a partir de una muestra inicial de células vivas extraídas de hojas de zinnia -una planta de la familia de las margaritas- sin necesidad de tierra ni luz solar. A continuación, las células extraídas se colocaron en un líquido que les permitió multiplicarse antes de introducirlas en un gel en el que se les pudo dar la forma deseada. El flujo del proceso se muestra en la figura 7 .

Fig. 7: Flujo del proceso y vista ampliada de la estructura celular cultivada

El gel actúa como un andamio y proporciona a las células una estructura específica en la que pueden crecer. Cuando se convierten en células similares a la madera, la estructura se solidifica en una sustancia rígida, similar a la madera. Dos hormonas vegetales llamadas auxina y citoquinina controlan la cantidad de lignina que producen las células, una sustancia que da fuerza a la madera.

El equipo puede moldear este gel para que las células produzcan una estructura similar a la madera con la geometría deseada. De momento, el equipo sólo ha producido estructuras diminutas de unos pocos centímetros, por lo que el siguiente paso es fabricar objetos más grandes y experimentar con otras células vegetales. Se trata de una ciencia que podría cambiar la industria forestal mundial y, tal vez, liberar tierras para el cultivo de alimentos.

Fuente: (Acceso abierto) Tunable plant-based materials via in vitro cell culture using a Zinnia elegans model, Ashley L. Beckwith et al. Journal of Cleaner Production vol. 288 (2021) ss.125571

Un triunfo de la microimpresión

Fig. 8: Barco de proa microimpresoLos científicoshan creado el barco más pequeño del mundo, de tan sólo 30 micrómetros. Es lo bastante pequeño como para navegar en el interior de un cabello humano. A pesar de su tamaño microscópico, rasgos como la cabina abierta, los ojos de buey y un embudo son claramente reconocibles. El barco (Fig. 8) fue creado por científicos de la Universidad de Leiden (Países Bajos) con una impresora 3D para investigar cómo se desplazan por los líquidos los micronadadores, como las bacterias o los espermatozoides. El barco puede propulsarse a través del líquido mediante una reacción química, utilizando un pequeño trozo de platino que reacciona con el peróxido de hidrógeno del ambiente para crear una fuerza propulsora.

Ya existen micronadadores artificiales, pero suelen fabricarse con métodos químicos que dan como resultado formas simples, como varillas y esferas. Sin embargo, producir diferentes formas a esta escala puede permitir a los científicos encontrar el mejor diseño para los micronadadores sintéticos y determinar cómo pueden desplazarse mejor por el cuerpo y utilizarse para la administración de fármacos o el diagnóstico.

El modelo de remolcador se denomina benchy (por benchmark) en 3D y es una prueba habitual para las impresoras 3D debido a sus difíciles características geométricas, como los ojos de buey y la cabina abierta. Para crear un objeto tan diminuto en una impresora 3D, el equipo utilizó una microimpresora 3D Nanoscribe con un proceso conocido como 2PP (polimerización de dos fotones). Cada capa del barco se crea dentro de gotas de material que se cura mediante el uso de láseres extremadamente precisos. Moviendo el láser a través de la gota de forma controlada, se puede escribir la forma deseada del flotador.

"Como la impresión se realiza dentro de la gota y capa por capa, podemos mantener el espacio abierto dentro de la cabina del tractor", explica Kraft, uno de los miembros del equipo.

3D Benchy es una estructura que se desarrolló para probar impresoras 3D macroscópicas porque tiene varias propiedades desafiantes, y era natural probarla también a escala micrométrica. Investigadores de todo el mundo estudian cada vez más objetos diminutos que puedan insertarse en el cuerpo y flotar hasta el lugar deseado para vigilar una zona o liberar un fármaco.

Científicos de la Universidad de Cornell (EE.UU.) revelaron en agosto que habían encontrado la forma de acoplar cuatro patas a diminutos chips informáticos que pueden doblarse al ser iluminados por un láser, creando un movimiento similar al de caminar. Creen que millones de estas diminutas patas del grosor de un cabello humano podrían pronto caminar por el cuerpo humano para atacar tumores cerebrales o células cancerosas que se encuentran en una posición demasiado difícil de operar para los cirujanos, por ejemplo, si un tumor está en una parte muy sensible del cerebro.

Rachel P. Doherty et al. Catalytically propelled 3D printed colloidal microswimmers. Soft Matter (2020), DOI: 10.1039/DOSMO1320J

Un nuevo tipo de membrana

Fig. 9: Disco de la nueva membrana poliméricade óxido de grafenoSe ha producido una novedosa membrana autoorganizadaa partir deóxido de grafeno y heteroestructuras poliméricas cuya permeabilidad a una serie de iones varía fuertemente con el pH. Los investigadores creen que podría ser útil para aplicaciones que van desde la producción de baterías hasta la purificación de residuos radiactivos. En la figura 9 se muestra una muestra de la membrana.

Las membranas permeables selectivas y sintonizables se utilizan mucho en la naturaleza para la señalización química y otros fines. Las células nerviosas utilizan bombas y canales iónicos y las células las emplean para seleccionar iones específicos. Sin embargo, las membranas sintéticas parcialmente permeables son mucho menos selectivas y suelen controlar el flujo sólo por el tamaño de los poros o las concentraciones relativas de las soluciones a ambos lados.

El Dr. Novoselov y sus colegas de la Universidad Nacional de Singapur mezclaron una suspensión de escamas de óxido de grafeno en el polímero líquido polietilenimina. Por efectos entrópicos, los copos quedaron cubiertos por el polímero. Cuando se evaporó el disolvente, quedó una estructura de membrana autoorganizada y muy ordenada, formada por capas alternas de grafeno y polímero. Colocada entre una solución concentrada de azúcar y agua pura, la membrana era relativamente impermeable. Sin embargo, cuando los investigadores añadieron ácido clorhídrico para bajar el pH a 2, la cadena polimérica se protonó y se aceleró la ósmosis hacia la solución azucarada. "Nuestra estructura interna actúa como un depósito de ácido", explica Novoselov. El agua entra e intenta diluir este ácido, y esta agua vuelve a salir a presión por el otro lado".

A continuación, los investigadores estudiaron la permeabilidad de la estructura a los iones. Aquí los resultados fueron más complejos: si la estructura contenía largas cadenas de polietilenimina, era completamente impermeable a todos los iones analizados. En cambio, las estructuras que contenían cadenas más cortas del mismo polímero permitían el paso de algunos tipos de iones. Sin embargo, el cuadro era desconcertante y los investigadores siguen trabajando para explicarlo completamente. Por ejemplo, los iones de cesio por sí solos no podían atravesar la membrana, pero cuando se añadían iones de potasio, empezaban a cruzarla. Los autores señalaron que estos resultados podrían ser de enorme importancia, por ejemplo en la administración de fármacos o como componentes de transistores iónicos y en diversos dispositivos. La tecnología también podría desarrollarse como alternativa limpia para extraer litio para su uso en baterías de iones de litio o para eliminar el radiocaesio -un importante subproducto de la fisión del uranio- de las aguas residuales de las centrales nucleares.

El profesor Vladimir Tsukruk, del Instituto de Tecnología de Georgia (EE.UU.), comentó: "Pensaba que las propiedades de estos dos materiales ya se habían explorado a fondo, pero esto demuestra que combinándolos hábilmente se puede conseguir algo extraordinario". Le interesaría seguir trabajando sobre el efecto de la carga del polímero en la permeabilidad de la estructura. Si se pudieran acoplar electrodos y cambiarlos electrónicamente, sería realmente interesante para la permeabilidad controlada externamente".

Fuente: D. V. Andreeva et al, Nat. Nanotechnol., 2020, DOI: 10.1038/s41565-020-00795-y