Una época de cambios e incertidumbre
Durante más de 100 años, los coches y camiones han funcionado con motores de gasolina o gasóleo de pistones alternativos. El motor Wankel tuvo una vida corta y hubo quizá media docena de vehículos experimentales propulsados por turbinas de gas. ¿Qué tecnología se impondrá en los próximos años? ¿Serán las baterías, las pilas de combustible o los motores de hidrógeno convencionales? Todas estas tecnologías están ya en el mercado o en fase de desarrollo. Uno de los más recientes fabricantes de automóviles de éxito es la surcoreana Kia. Recientemente, un alto ejecutivo, Paul Philpott, dejó claro que la empresa -que ahora ofrece varios modelos de coches eléctricos- no ve ninguna posibilidad de ofrecer vehículos eléctricos que puedan competir en precio con los coches de gasolina actuales. Mientras que una berlina básica de gasolina con cuatro plazas cuesta unos 20.000 euros, Kia no ve actualmente ninguna posibilidad de ofrecer un VE comparable por menos de 30.000 euros. Incluso la versión EV del Fiat 500 cuesta más de 30.000 euros. El coche eléctrico más barato de Kia es actualmente el e-Niro, que cuesta algo menos de 40.000 euros. Los gobiernos europeos tienen previsto prohibir la venta de coches nuevos con motor de combustible para 2030 o poco después. ¿Cómo reaccionarán los consumidores -o incluso los votantes- si se ven obligados a gastar 10.000 euros más al comprar un coche nuevo?
Cambiar los motores diésel por el hidrógeno
Mientras intentamos reducir las emisiones de carbono en todo el mundo, surge la pregunta: ¿puede un motor diésel -es decir, un motor de encendido por compresión- funcionar con hidrógeno? La respuesta parece ser afirmativa: Sí, pero sólo con un 90% de hidrógeno. Ingenieros de todo el mundo están investigando esta cuestión, y un equipo de la Universidad de Nueva Gales del Sur (Australia) parece estar a la cabeza. La figura 1 muestra el montaje experimental con el estudiante Xinyu Liu (izquierda) y el profesor Kook (derecha).
Parece que se necesita una mezcla con un 10 % de gasóleo para lograr una combustión satisfactoria. Otro problema, que el equipo afirma haber resuelto, es mantener un bajo nivel de óxidos de nitrógeno (NOx) en los gases de escape. Y, lo que quizá sea más importante, el equipo afirma que los motores diésel existentes pueden adaptarse para funcionar con hidrógeno. Australia tiene un gran parque de maquinaria minera. La nueva tecnología se describe en el siguiente informe, y también se han solicitado patentes.
Fuente: "Direct injection of hydrogen main fuel and diesel pilot fuel in a retrofitted single-cylinder compression ignition engine" Xinyu Liu et al. International Journal of Hydrogen Energy. Vol. 47, Issue 84, 5 de octubre de 2022, pp. 35864-35876
Un recubrimiento de celulosa neutraliza el virus Covid en cuestión de minutos
Investigadores de las universidades de Birmingham y Cambridge han desarrollado una película a base de celulosa capaz de inactivar el virus Covid en cuestión de minutos y restringir el crecimiento de bacterias como E. coli. En colaboración con FiberLean Technologies(www.fiberlean.com), con sede en Cornualles y especializada en aplicaciones de celulosa microfibrilada (MFC), el equipo desarrolló una fina película de fibras de celulosa invisible a simple vista pero resistente a la abrasión en condiciones secas. Esto la hace adecuada para objetos como tiradores de puertas o pasamanos expuestos a grandes cargas de tráfico.
Utilizando celulosa microfibrilada porosa desarrollada por FiberLean para la industria del papel y el embalaje, los investigadores descubrieron que los poros aceleraban la velocidad de evaporación de las gotas de líquido y creaban una presión osmótica desequilibrada a través de la membrana bacteriana. Al probar la película para la transmisión superficial de SARS-CoV-2, el equipo descubrió una reducción triple de la infectividad cuando las gotitas que contenían el virus permanecían en el revestimiento durante cinco minutos, y la infectividad caía a cero después de diez minutos.
Las pruebas antimicrobianas se repitieron con gotitas que contenían las bacterias E. coli y S. epidermidis, y los investigadores observaron una "reducción significativa" de la infectividad al cabo de una hora y de 24 horas. "El riesgo de transmisión a través de superficies, a diferencia de los aerosoles, procede de las gotas grandes que siguen siendo infecciosas cuando caen sobre superficies duras donde pueden transmitirse por contacto", explicó el profesor Zhenyu Jason Zhang, de la Escuela de Ingeniería Química de Birmingham.
Esta tecnología de recubrimiento de superficies utiliza materiales sostenibles y podría utilizarse junto con otros agentes antimicrobianos para proporcionar un efecto antimicrobiano duradero mediante una liberación lenta".
Los investigadores confirmaron la estabilidad del revestimiento mediante pruebas de raspado mecánico, en las que el revestimiento no mostraba daños perceptibles cuando estaba seco, pero se desprendía fácilmente de la superficie cuando estaba húmedo, lo que lo hacía adecuado para las prácticas cotidianas de limpieza y desinfección. La empresa de la Universidad de Birmingham, junto con FiberLean Technologies y la Universidad de Cambridge, ha presentado una solicitud de patente para el MFC, que puede hacer inofensivos los virus al destruir la envoltura lipídica del virión.
Fuente: ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 17, 20638-20648. fecha de publicación: 29 de marzo de 2023. https://doi.org/10.1021/acsami.2c23251
Fig. 2: El Kitemill noruego ha establecido un nuevo récord de generación de electricidad
¿Energía desde el cielo?
La empresa noruega de energías renovables Kitemill(www.kitemill.com) afirma haber establecido un nuevo récord de resistencia con su sistema de energía eólica aerotransportada. La energía eólica aerotransportada (EEA) utiliza dispositivos similares a cometas para aprovechar vientos más fuertes y constantes que las turbinas, con un cable que transfiere la fuerza de tracción de la cometa a un generador en tierra (Fig. 2). El sistema piloto KM1 de Kitemill recorrió recientemente más de 500 km durante cinco horas de funcionamiento continuo, lo que supuso un nuevo récord AWE.
"Nuestra tecnología funcionó con eficacia y solidez a pesar de las difíciles condiciones meteorológicas", declaró Thomas Hårklau, Consejero Delegado de Kitemill. "Las cinco horas y 32 minutos de funcionamiento ininterrumpido incluyeron un aterrizaje debido a los vientos flojos. Cuando se levantó el viento, la cometa despegó de nuevo y voló hasta la puesta de sol. Al día siguiente, la cometa voló otras tres horas antes de aterrizar, cubriendo una trayectoria total de vuelo de más de 500 km con una carga alar media de más de 3.500 N, equivalente a un avión con una carga útil de 350 kg. Se trata de un gran rendimiento que establece un impresionante punto de referencia en comparación con las operaciones generales de vuelo no tripulado en todo el mundo." Kitemill, fundada en 2008, utiliza un dron planeador como "cometa" en su sistema KM1, que depende de cuatro hélices para despegar y aterrizar. En el aire, la estación de tierra optimiza la generación de energía controlando la cometa y el cabrestante, y los sensores de la cometa proporcionan puntos de datos para que el sistema de control dirija y equilibre la aeronave. El cable de sujeción está fabricado con fibras de polietileno trenzadas que garantizan una gran durabilidad a la vez que mantienen un diámetro reducido, lo que es importante para la máxima transferencia de energía.
Según Kitemill, la AWE es apta para muchos más emplazamientos que la energía eólica convencional y requiere muchos menos materiales. Sin embargo, la estación terrestre de la turbina piloto KM1 sólo tiene una potencia de 20 kW, lo que significa que se necesitarían enormes flotas de cometas para igualar la potencia de las turbinas más potentes. Según Kitemill, AWE puede ofrecer una alternativa, ya que los emplazamientos para parques eólicos son cada vez más escasos. Un reciente informe de BVG encargado por Kitemill calcula que el despliegue mundial acumulado de AWE podría alcanzar los 5 GW en 2035 y los 177 GW en 2050.
"Al operar a alturas de entre 300 y 500 metros, podemos desarrollar grandes áreas con gran capacidad eólica y garantizar una generación de energía estable", afirma Hårklau. "Por tanto, nuestra tecnología es rentable en muchos más lugares que la tecnología eólica establecida". Este será un factor especialmente importante en los próximos años, ya que los países luchan por encontrar ubicaciones adecuadas para los parques eólicos. Además, AWE ofrece una mayor cantidad de energía por kilómetro cuadrado, con una densidad energética unas cinco veces superior a la de la energía eólica convencional. Los costes de inversión también son significativamente más bajos: sólo se necesita el 10% de los materiales necesarios para aerogeneradores con la misma potencia. Otra ventaja significativa es su bajísimo impacto ambiental. Como apenas son visibles desde el suelo, el impacto ambiental es mínimo desde su construcción hasta su funcionamiento. Como la inversión está menos ligada a un emplazamiento concreto, la tecnología AWE también puede reubicarse fácilmente durante su vida útil.
Fig. 3: El primer servicio de autobuses autónomos del Reino Unido entró en funcionamiento en mayo
Escocia pone en marcha un servicio de autobuses autónomos
El 15 de mayo comenzó a funcionar en Escocia un servicio de autobuses autónomos en una ruta de 20 km. La flota del proyecto CAVForth, compuesta por cinco autobuses autónomos Enviro200AV de Alexander Dennis, circulará los siete días de la semana por la nueva ruta AB1 de Stagecoach entre Fife y Edimburgo cada 30 minutos (Fig. 3).
Se espera que la ruta, que cruza el puente Forth Road Bridge y está formada por carreteras principales, autopistas, carriles bus y terrenos privados, transporte 10.000 pasajeros a la semana. El autobús SAE de nivel 4 circula en tráfico mixto a velocidades de hasta 75 km/h y tiene que hacer frente a maniobras de tráfico como rotondas, semáforos y cambios de carril en autopistas.
Los autobuses utilizan CAVStar, el sistema de conducción autónoma de Fusion Processing, que procesa datos de sensores como cámaras, LiDAR y radar junto con inteligencia artificial para garantizar una eficiencia óptima durante todo el trayecto. Además, al recibir información directamente de los sistemas de semáforos, el autobús puede planificar su velocidad para pasar suavemente de un semáforo en verde al siguiente, evitando frenazos y aceleraciones innecesarios, lo que contribuye a reducir el desgaste de frenos y neumáticos.
Aunque los autobuses son autónomos, en cada uno de ellos hay un conductor de seguridad formado y un "capitán de autobús". Este último se desplaza por el autobús y charla con los pasajeros.
Una nueva ruta hacia el hidrógeno y el amoníaco "azules
La empresa energética estadounidense 8 Rivers afirma que su tecnología para obtener hidrógeno y amoníaco azules puede capturar más del 99% delCO2 producido durante la reacción. La tecnología, conocida como 8RH2, es unreformador por convección de CO2 (RCC) desarrollado por el ingeniero químico británico Rodney Allam, uno de los pioneros del ciclo Allam-Fetvedt (AFC). Según 8 Rivers, el 8RH2 se basa en el AFC, según el cual el gas natural se quema con oxígeno puro. ElCO2 producido durante la combustión sirve como medio de transferencia de calor y, por tanto, puede capturarse sin aminas ni métodos criogénicos de CAC (Captura y Almacenamiento de Carbono). Según 8 Rivers, esto permitirá la producción de hidrógeno azul ultrabajo en carbono a costes competitivos a gran escala.
Según 8 Rivers, el hidrógeno azul puede convertirse en amoníaco bajo en carbono, que es crucial para la descarbonización de una serie de sectores, ya que es mucho más fácil de transportar y almacenar que el hidrógeno. La producción de amoníaco representa alrededor del 2% del consumo total de energía final y el 1,35% delas emisiones mundialesde CO2, y la gran mayoría del amoníaco actual se produce mediante el reformado con vapor de metano del gas natural (producción de hidrógeno gris), que no implica la captura de carbono.
El amoníaco verde -o, en este caso, el amoníaco azul con un 99% decaptura de CO2- puede utilizarse para producir fertilizantes bajos en carbono, combustibles marinos bajos en carbono y como combustible bajo en carbono para sustituir al carbón en la infraestructura energética existente. El amoníaco puede almacenarse a presiones relativamente modestas, de entre 10 y 15 bares, y cuenta con una red de distribución mundial. Según 8 Rivers, el amoníaco producido por 8RH2 es una fuente de hidrógeno transportable y baja en carbono, y puede volver a convertirse fácilmente en H2 una vez transportado a su destino.
En Inglaterra se ha empezado a construir en el parque energético de Tyseley (Birmingham) la que se considera la mayor y más eficiente planta ecológica de amoníaco-hidrógeno del mundo. Una vez en funcionamiento, suministrará 200 kg diarios de hidrógeno apto para el transporte a la cercana estación de repostaje de hidrógeno. El proyecto ha sido desarrollado por el Consorcio Ammogen(www.ammogen.co.uk), un equipo multidisciplinar y multinacional comprometido con el avance de las cadenas de suministro de hidrógeno en el Reino Unido y en todo el mundo. La planta utiliza una tecnología desarrollada por H2SITE(www.h2site.eu/en ) que produce H2 a partir de amoníaco mediante "craqueo". Para ello, el amoníaco se divide en hidrógeno y nitrógeno en un horno de alta temperatura, tras lo cual el hidrógeno se filtra y purifica para su uso como combustible.
