La geología del carbón

El Carbón. El carbón es una roca compuesta por restos vegetales con un grado de mayor o menor de alteración. Suele haber también en su composición minerales.

Los carbones son el resultado de la degradación parcial de restos vegetales que se acumularon en ciertas zonas en tiempos pretéritos.

Los carbones se formaron hace millones de años por acumulación de restos vegetales en zonas donde no se oxidan y nose alteran. Aunque realmente para que se convierta en carbon tiene que existir una transformación lenta.

Fragmento de carbón visto al microscopio. Se ve perfectamente la estructura celular que correspondió a la estructura de una antigua planta.

El carbón se ha utilizado desde antiguo pero fue en los comienzos de la era industrial donde alcanzó un mayor uso.
Fue entonces cuando empezó a usarse como fuente de energía y comenzó su explotación masiva.

Todos tenemos en nuestra mente aquellas antiguas minas donde los mineros extraían el carbón prácticamente sin maquinaria alguna.

Eran tiempos difíciles y la mano de obra abundante.

Al estar poco tecnificada la explotación eran frecuentes los hundimientos de galerías. Los geólogos fueron utilizándose cada vez más para la búsqueda de nuevas capas para su explotación.
Hoy en día, el carbón ya no tiene tanta importancia como la tuvo en el pasado. El petróleo ha sustituido en buena parte a esta fuente de energía.

El carbon hoy

Con la entrada a mediados de este siglo, el petróleo comenzó a adquirir mayor importancia. El carbón comenzó a perder valor en favor del petróleo. A partir de entonces y hasta ahora el carbón ha quedado en segundo puesto.

A esto se le añadió los problemas ambientales que genera el uso del carbón como fuente de energía ya que en su combustión, libera óxidos de azufre. Estos óxidos son los responsables de la "lluvia ácida" que han producido la perdida de muchos bosques de Europa.

La rentabilidad de las minas españolas es baja en comparación con nuestros vecinos europeos. Eso es debido a varios factores como pueden ser la fuerte topografía que impide el acceso de maquinaria o la gran cantidad de "cenizas" de los carbones.

Aún así, el futuro del carbón sigue siendo esperanzador. Hay que tener en cuenta que países como la India utilizan sus recursos carboníferos para su industria. En este país obtienen la gasolina de los coches de la destilación del carbón. De hecho los materiales que hoy obtenemos del petróleo se pueden obtener del carbón.


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Eurix Janeth Gómez Vera
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CRF

Nanopilares que atrapan más luz

El nuevo diseño podría llevar al desarrollo de células solares más baratas

Grueso y fino: Una imagen de miscroscopio electrónico de rastreo muestra los nanopilares de germanio de doble diámetro capaces de atrapar la luz.

Un nuevo material con una novedosa estructura desarrollado por un equipo de investigadores de la Universidad de California, Berkeley, podría llevar al desarrollo de células solares y detectores de luz de bajo coste. Este material absorbe la luz tan bien como las células solares comerciales de película fina, pero usa mucho menos material semiconductor.

El nuevo material consiste en una matriz de nanopilares que son delgados en la parte superior y gruesos en la parte inferior. La parte superior delgada facilita que la luz penetre dentro de la matriz sin ser reflejada. La parte inferior más gruesa absorbe la luz para que sea convertida en electricidad. Este diseño absorbe el 99% de la luz visible, en comparación con el 85% absorbido por un diseño anterior, en el que los nanopilares tenían el mismo grosor en toda su largada. Una película plana ordinaria del mismo material absorbería únicamente el 15% de la luz.

Estructuras tales como los nanohilos, microhilos y nanopilares son excelentes para atrapar la luz, reduciendo la cantidad de material semiconductor necesaria, indica Erik Garnett, investigador de la Universidad de Stanford. Los Nanocables y los nanopilares y utilizan entre la mitad y un tercio de la cantidad de material semiconductor requerido por una película delgada de células solares hechas de materiales como el teluro de cadmio, y tan solo un 1 por ciento del material utilizado en las células de silicio cristalino, señala él. Estas estructuras también hacen que sea más fácil de extraer la carga del material. En general, estas mejoras podrían hacer la energía solar más barata. "La reducción de los costes materiales, al mismo tiempo que se consigue la misma cantidad de luz absorbida, es decir, la eficiencia, es muy importante para las células solares", señala Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica de Stanford.

Muchos materiales nanoestructurados tienen diseños complejos y requieren de engorrosos métodos de fabricación para depositar las múltiples capas, señala Ali Javey, profesor de ingeniería eléctrica de ingeniería informática de la UC Berkeley, quien dirige el nuevo trabajo publicado en la revista Nano Letters. Él destaca que la técnica para hacer crecer los nanopilares es relativamente simple y de bajo coste.

Los investigadores fabrican nanopilares de dos micrómetros de altura, con bases de 130 nanómetros de diámetro y puntas de 60 nanómetros de diámetro. Empiezan por la creación de un molde para los poros en una lámina de aluminio de 2,5 milímetros de grosor. Primero anodizan la película para crear un conjunto de poros de 60 nanómetros de ancho y un micrómetro de largo y profundo. A continuación, exponen el papel de aluminio a ácido fosfórico para ampliar los poros hasta los 130 nanómetros--cuánto más tiempo esté expuesta la lámina al ácido, más grandes serán los poros conseguidos. Anodizando de nuevo el film, hacen los poros existentes un micrómetro más profundos, y esta longitud adicional tiene el diámetro inicial de 60 nanómetros. En el siguiente paso, se depositan trazas de oro en los poros como catalizador para hacer crecer cristales de material semiconductor--en este caso germanio, que es bueno para los fotodectores--dentro de cada poro. Por último, se esculpe parte del aluminio, dejando atrás una serie de nanopilares de germanio incrustados en una membrana de óxido de aluminio.

Javey señala que este método para fabricar nanopilares de diferentes diámetros y formas es simple en comparación con otros enfoques, que implican un ensamblaje capa por capa de material complicado y también materiales complejos que combinan los cables con nanopartículas metálicas.

Garnett está de acuerdo en que el método de Javey podría ser barato, pero indica que todavía es demasiado pronto para saber si el método se podrá traducir en un proceso de fabricación a gran escala. "Lo más emocionante es la demostración de que la nanoestructuración puede aumentar drásticamente la absorción", afirma él.

Ajustando la disposición de los pilares, podría ser posible fabricar materiales que absorban luz infrarroja de longitud de onda más larga, lo que sería útil para la fabricación de detectores de luz infrarroja baratos y eficientes. Desde que enviaron el documento a Nano Letters, los investigadores también han utilizado esta técnica para fabricar nanopilares de teluro de cadmio, un material más adecuado que el germanio para las células solares.

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Eurix Janeth Gómez V
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Construcción de componentes electrónicos súper rápidos

La creación de grafeno con bordes limpios será clave para su utilización en la electrónica de alta velocidad.

Tiras de grafeno: Las nanocintas zigzagueantes de grafeno en esta imagen tienen un nanómetro de ancho y 50 nanómetros de largo

Durante años, los investigadores han considerado al grafeno como el material mágico para la próxima generación de electrónica de alta velocidad, aunque hasta ahora no ha demostrado ser práctico. En la actualidad, una nueva forma de crear tiras de carbono a nanoescala—el bloque de construcción del grafeno—podría poner en marcha un cambio hacia los componentes de grafeno ultrarrápidos.

El nuevo método, que consiste en un proceso de construcción a partir de la escala molecular, proviene de un grupo de investigadores del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros en Suiza. Con una precisión a nivel atómico, los investigadores lograron crear nanocintas de grafeno de alrededor de un nanómetro de ancho.

El material de carbono conocido como grafeno, y con una molécula de espesor, supera al silicio, que se utiliza actualmente en los componentes electrónicos, en todos los sentidos. Conduce la electricidad mejor que el silicio, se dobla más fácilmente, y es más delgado. El uso del grafeno en vez del silicio podría conducir a la creación de dispositivos electrónicos más rápidos, más delgados y más potentes. Sin embargo, a menos que las hojas de grafeno tengan menos de 10 nanómetros de ancho y posean bordes limpios, carecen de las propiedades electrónicas necesarias para que los fabricantes puedan utilizar el material en dispositivos como los transistores, interruptores y diodos—todos ellos componentes clave en los circuitos.

El equipo suizo fabricó estas tiras delgadas de grafeno mediante la activación de reacciones químicas a escala molecular en hojas de oro caliente. Esto permite al equipo controlar con precisión el ancho de las nanocintas y la forma de su borde. Las moléculas se organizaron en fibras largas sobre la superficie de oro. Cuando esta superficie fue calentada, las tiras adyacentes se vincularon y se fundieron para formar estructuras de cinta de alrededor de un nanómetro de diámetro, con un borde zigzagueante uniforme.

"La belleza de todo esto es que se puede realizar con precisión atómica", afirma Roman Fasel, autor correspondiente del estudio. "No se trata de cortar, sino del ensamblaje".

Otras formas de creación de nanocintas consisten en pelar tiras de grafeno de una hoja más grande, en grabarlas mediante litografía, o en descomprimir nanotubos de carbono en forma de cilindro. Sin embargo este tipo de nanocintas son más gruesas y tienen bordes aleatorios.

"Con las nanocintas, aquel que controle los bordes es quien saldrá vencedor", afirma James Tour, experto en grafeno en la Universidad Rice, y que no estuvo involucrado en el trabajo. "No hay forma aún de tomar una gran hoja de grafeno y trocearla con este nivel de control".

"Este tipo de nanocinta enriquecería y abriría nuevas posibilidades a la electrónica de grafeno", afirma Yu-Ming Lin, investigador dedicado al trabajo con transistores de grafeno en el Centro de Investigación TJ Watson de IBM en Nueva York.

Las nanocintas de grafeno todavía están muy lejos de poder aplicarse de forma práctica, asegura Tour. "El siguiente paso consiste en crear varios dispositivos. Eso no resulta difícil de hacer, el gran paso consiste en orientarlo en masa".

No obstante, el éxito del método químico de Fasel y su equipo, señala Tour, animará a que se lleven a cabo más investigaciones para afinar los pasos del proceso y que las nanocintas de esta calidad puedan ser producidas a gran escala. Por ejemplo, en la actualidad los investigadores pueden experimentar con la estructura más fina del borde y los efectos electrónicos de las nuevas nanocintas, poniendo a prueba teorías que, hasta la fecha, sólo podían simularse en ordenadores.

"Esto apunta a una dirección, en lugar de ser un resultado final", afirma Walter de Heer, investigador del Instituto de Tecnología de Georgia que ha desarrollado una forma de cultivar el grafeno sobre chips de silicio. "Es un primer paso en una larga cadena de pasos que llevarán a la electrónica de grafeno".

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Eurix Janeth Gómez Vera
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Un nuevo récord de eficiencia en dispositivos electrónicos impresos

Unos circuitos de nanotubos que combinan velocidad y una baja necesidad de energía podrían ser la mejor opción para las pantallas flexibles.

Circuitos veloces: En este prototipo, una hoja de plástico tiene una serie de circuitos integrados formados por nanotubos de carbono. Estos circuitos de nanotubos de carbono flexibles son las matrices de transistores impresos más rápidas jamás conseguidas.

Usando nanotubos de carbono y un nuevo material aislante, un equipo de investigadores ha desarrollado dispositivos electrónicos flexibles con el mejor rendimiento nunca antes conseguido en dispositivos impresos. Los circuitos integrados impresos a partir de estos materiales se podrían utilizar para hacer funcionar pantallas simples y parches de liberación de fármacos, y las matrices flexibles de nanotubos también podrían usarse como emisores de luz en las telecomunicaciones.

Los dispositivos electrónicos impresos prometen escalabilidad, bajo coste y flexibilidad. "La impresión nos permite conseguir la escalabilidad y el bajo coste, pero el campo ha estado dominado por los semiconductores orgánicos cuyo rendimiento es bajo", señala Mark Hersam, profesor de ciencia e ingeniería de los materiales de la Universidad Northwestern. Los nanotubos de carbono, por el contrario, ofrecen una alternativa de alto rendimiento en electrónica flexible. Sin embargo, los circuitos de nanotubos impresos hasta la fecha requieren una gran cantidad de energía para cambiar a alta velocidad--en un controlador de pantalla, por ejemplo, esto significaría un compromiso entre la tasa de refresco de la imagen y la duración de la batería del dispositivo.

Trabajando con un grupo de investigadores liderado por el profesor de ingeniería química Daniel Frisbie de la Universidad de Minnesota, Hersam ha superado los dos principales desafíos de la impresión de circuitos de nanotubos de alto rendimiento. En primer lugar, los investigadores no saben cómo hacer que los lotes de nanotubos puramente semiconductores; unos nanotubos metálicos en un circuito pequeño actúan como pequeños hilos de cobre, cortocircuitando el circuito. Los nuevos dispositivos consiguen un aumento del rendimiento debido a que están impresos a partir de soluciones puras de semiconductores de tubos separados utilizando una técnica desarrollada en 2006 por Hersam. Los nanotubos puros ofrecen un impulso en la velocidad de conmutación.

El segundo reto es el requisito de energía. En los circuitos impresos realizados en el pasado, los nanotubos se han emparejado con materiales aislantes que no funcionan muy bien. Eso es porque es difícil controlar cuán densamente están impresos estos materiales, lo que afecta a la calidad del dispositivo. Frisbie ha emparejado los nanotubos con un nuevo material aislante de impresión, un gel que ofrece un buen rendimiento eléctrico incluso cuando se imprime algo relativamente grueso.

Frisbie y Hersam han utilizado los nanotubos puros y el gel aislante para imprimir circuitos integrados con un nuevo récord de eficiencia. En línea, en la revista ACS Nano, informan sobre circuitos flexibles que conmutan a frecuencias de dos kilohercios (alrededor de 2.000 veces por segundo) a una tensión de 2,5 voltios. "Han logrado crear unos dispositivos y circuitos con propiedades récord para un proceso de fabricación basado en la impresión a temperatura ambiente ", señala John Rogers, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. "Estos resultados son alentadores e indican que los dispositivos electrónicos son una aplicación importante y realista de los nanotubos de carbono."

El grupo informó de la creación de circuitos simples incorporando hasta 14 transistores. "Actualmente la idea es llevar esto un poco más lejos, y hacer circuitos y funcionalidades más complejas ", indica Frisbie. Para el siguiente nivel de la escala, el grupo de Minnesota está mirando a aplicaciones en las que cerca de 100 de los transistores serían suficientes, como sensores y pantallas simples. Los dispositivos no pueden funcionar a las altas tensiones suficientes para cambiar los píxeles del papel electrónico, pero sí que podrían trabajar con diodos orgánicos emisores de luz. Además, el grupo de Hersam está buscando aplicaciones alternativas para los dispositivos electrónicos impresos de nanotubos. Los tipos de dispositivos que son capaces de fabricar también se pueden forzar a emitir y absorber la luz, particularmente en las longitudes de onda del infrarrojo cercano utilizadas para las telecomunicaciones y algunas imágenes biomédicas.


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Eurix Janeth Gómez
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Samsung revela sus nuevos móviles ecológicos

Aquí en Neoteo hemos visto montones de aparatos que usan fuentes de energía renovables. Sin embargo, la mayoría de las grandes empresas que hacen dispositivos electrónicos aún contaminan muchísimo. Recién en estos últimos tiempos esto está comenzando a cambiar. Así, te presentamos los dos nuevos dispositivos ecológicos de Samsung.
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El más potente de estos nuevos móviles ecológicos

La otra opción ecológica de Samsung

El más potente de estos nuevos móviles ecológicos La otra opción ecológica de Samsung
Se trata de dos móviles, el W510 y el F268. Estos dos dispositivos tienen en común el haber sido fabricados cuidando lo más posible el ambiente. En cuanto a sus especificaciones, no son impresionantes, pero son buenos dispositivos.

El W10 está construido usando bio-plástico, un material extraído de la mazorca de maíz. Además, no se usan metales pesados como el plomo elmercurio o el cadmio en su elaboración. Poco se sabe del W510 además de lo que se puede ver en las fotos. Es un dispositivo con una gran pantalla, cámara fotográfica con flash y capacidad de sintonizar canales de televisión.

En cuanto al F268, se destaca por no contener BFR o PVC, al igual que sus accesorios, aunque está hecho predominantemente con plásticos normales. El F268 es un móvil tri-banda GSM con una cámara de 2 megapíxeles, radio FM, Bluetooth 2.0, reproductor multimedia y ranura para microSD.

Samsung declaró que siguen trabajando en tecnologías para lograr un desarrollo sostenible y que estarían trabajando para empezar areciclar móviles. Además, anunciaron que estos aparatos serán lanzados China y Japón este mes. Aún no han dicho nada sobre la fecha en que llegarían a Europa ni el precio.


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Eurix Janeth Gómez Vera
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Mejores fibras ópticas con tierras raras

|Científicos chinos están llevando a cabo ensayos que permitirían mejorar sustancialmente el rendimiento y la eficacia de las fibras ópticas. La utilización de las tierras raras en el dopado del vidrio que se utiliza para la construcción de las fibras permite obtener atenuaciones casi nulas de las señales que se propagan en su interior. Materiales como el samario están ofreciendo ventajas impensadas que servirán para aprovechar de mejor manera las longitudes de las fibras ópticas ya que le brindan a este medio de transmisión una eficiencia que se aproxima mucho a la ideal. Este avance será muy útil para reducir la cantidad de estaciones retransmisoras (ópticas) en largas distancias o dentro de grandes y extensas redes de datos.

La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos. Es un hilo muy fino de material transparente, vidrio o material plástico, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente encapsulado en su interior y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión (en las paredes internas de este cilindro translúcido) por encima del ángulo límite de reflexión total, según la ley de Snell. La fuente de luz que genera la transmisión de los datos habitualmente es un láser o un LED. Las fibras se utilizan de manera generalizada en telecomunicaciones ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de un enlace vía radio o a través de un conductor físico. Son líneas de transmisión por excelencia al ser inmunes a las interferencias electromagnéticas. También se utilizan para redes locales donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

El haz láser viaja por el interior de la fibra óptica con la menor atenuación posible

El haz láser viaja por el interior de la fibra óptica con la menor atenuación posibleLas fibras ópticas están siendo utilizadas en la construcción de la mayoría de las redes de cable del mundo y, por este motivo, han pasado a ser una parte esencial de la vida moderna. Para mantenerse al día con las demandas del público y el crecimiento exponencial de los usuarios de cualquier medio de telecomunicación (que exige cada vez mayor ancho de banda), los científicos están trabajando para mejorar los amplificadores ópticos utilizados en las cabeceras de transmisión que introducen en la fibra óptica las señales que viajarán largas distancias hasta el receptor de destino.

La investigación en el área de los amplificadores ópticos se centra en el hallazgo de un modelo eficaz de fibra de vidrio dopada con elementos de tierras raras. Los elementos tales como el iterbio y el erbio tienen la propiedad de amplificar las señales de luz cuando son excitados por un haz láser. Muchas combinaciones diferentes de elementos están siendo ensayadas para lograr optimizar los amplificadores que operan en bandas de frecuencia de comunicación. Sin embargo, la posibilidad de amplificar la señal de manera efectiva en esos iones de tierras raras dentro de la propia fibra óptica es un reto y requiere de materiales avanzados y una tecnología de fabricación muy específica y cuidada. Además, para ser de utilidad comercial, el vidrio utilizado en la construcción de la fibra óptica debe ser estable y debe tener pocas pérdidas de modo tal que necesite muy poca energía para impulsar las señales.

Los emisores láser son los más utilizados con fibras ópticas

Las fibras ópticas han reemplazado al cobre en las grandes redes de datos

Los emisores láser son los más utilizados con fibras ópticasUn tipo de vidrio experimental desarrollado por un equipo de la Universidad Politécnica de Dalian (China) y la City University (Hong Kong) resuelve algunos de estos problemas de fabricación. Los investigadores están ensayado con la incorporación de metales pesados y alcalinos o elementos alcalino-térreos como el plomo, bismuto, galio, litio, potasio y bario en un vidrio dopado con iones trivalentes de óxido de samario, elemento considerado dentro del grupo de las “tierras raras”. Entre cristales de óxido, la energía fonón máxima de estos materiales es casi la más baja. Sin duda alguna, esto puede inducir a una mejora evidente de la eficiencia cuántica de los iones de samario.

Durante las pruebas de laboratorio, se demostró que el cristal del samario permite circular con total libertad la energía infrarroja en una longitud de onda de los 1185 nanómetros (dentro de la ventana de la fibra óptica) en medio de otras longitudes de onda. Los resultados, publicados en el Journal of Applied Physics por el Instituto Americano de Física (AIP), indican que vale la pena estudiar la utilización del samario en los galatos (sales o ésteres de ácido gálico) empleados tanto en los diseños de fibras ópticas como en los propios emisores láser.


Las fibras ópticas han reemplazado al cobre en las grandes redes de datosEl samario es un elemento químico de símbolo Sm y número atómico 62. Es miembro del grupo de las tierras raras; es relativamente estable en el aire y se convierte en gas a los 150ºC. El óxido de samario es de color amarillo pálido y es muy soluble en la mayor parte de los ácidos, dando sales de tonalidad amarillo-topacio en solución. Las tierras raras se componen de mezcla de óxidos e hidróxidos de los elementos del bloque "F" de la tabla periódica de los elementos y van desde el lantano al lutecio, además de escandio e itrio.

Aunque la denominación "tierras raras" podría llevar a la conclusión de que se trata de elementos con escasa abundancia en la corteza terrestre, esto no es así. Algunos elementos como el cerio, el itrio y el neodimio son más abundantes que el plomo, y el tulio (el más escaso) es aún más abundante que el oro o el platino. El término "rara" surgió porque a principios del siglo XX, ante la dificultad de separar los elementos constituyentes de los minerales, éstos eran raramente utilizados para algo. El término "tierra" es una antigua denominación para los óxidos. Los elementos de este grupo se utilizan para fabricar imanes permanentes fuertes (ej. samario-cobalto o neodimio-hierro-boro), materiales superconductores, láser, etc.

http://www.neoteo.com/-19980-samario-mejores-fibras-opticas-con-tierras.neo

Eurix Janeth Gómez Vera
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Diseñan unos convertidores que mejoran la integración de las renovables en la red eléctrica

Los dispositivos capturan la máxima energía de los recursos renovables

Investigadores de de la Universidad de Sevilla han diseñado unos convertidores de potencia que permiten una mayor integración en la red eléctrica de las diferentes tecnologías de energías renovables.


Panel solar. Wikipedia Un grupo de investigadores de los departamentos de Ingeniería Electrónica e Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de Sevilla ha diseñado unos convertidores de potencia, denominados FACTS, que permiten una mejor integración de las energías renovables en la red eléctrica, informa Ambientum.com.

Los nuevos dispositivos reducen los problemas del funcionamiento intermitente de estas fuentes de energía y garantizan la estabilidad y la calidad de la red a la que se conectan.

El sistema actual de generación de electricidad ha pasado de contar con pocas centrales que producían mucha potencia a un número elevado de plantas de generación de menor potencial basadas en gran medida en energías renovables. Por ello, se necesitan convertidores electrónicos que dispongan de un sistema de comunicación en tiempo real con el fin de conseguir capturar la máxima energía de los recursos renovables, así como garantizar su uso eficiente.

Además, los convertidores FACTS consiguen aumentar el grado de integración de equipos de diferentes fabricantes en plantas de generación de energía solar y parques eólicos. Esto permite una mayor penetración de los sistemas de generación distribuida, ya que pueden ser monitorizados y comandados en tiempo real por los operadores de la red eléctrica.

Este proyecto está englobado en el marco de un programa de investigación de excelencia que la Consejería andaluza de Economía, Innovación y Ciencia ha incentivado con 335.668 euros.


http://www.iies.es/Disenan-unos-convertidores-que-mejoran-la-integracion-de-las-renovables-en-la-red-electrica_a964.html

Eurix Janeth Gómez Vera
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