Es ligero, resistente y permite aprovechar las cenizas procedentes de la industria

Un ingeniero del Instituto Tecnológico de Georgia, en Estados Unidos, ha desarrollado un tipo de hormigón a partir de las cenizas procedentes de la industria, convirtiendo un desecho en una materia prima realmente útil. Esas cenizas son mezcladas con varios productos químicos orgánicos para dar como resultado un material ligero, muy resistente y con unas magníficas propiedades aislantes. Según su creador, para su elaboración no se usan elementos que sí se utilizan en la fabricación del hormigón convencional, tales como el cemento. Este material “verde” podría sustituir al hormigón o a la madera en la construcción o en el sector aeroespacial. Por Raúl Morales.

Cada año, las plantas que generan energía a partir del carbón, las fábricas de acero y otras instalaciones energéticas e industriales producen millones de toneladas de desperdicios, la mayor parte de ellos en forma de ceniza resultante de diferentes procesos de combustión. Un ingeniero de la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental del Instituto Tecnológico de Georgia ha ideado un sistema que aprovecha estas cenizas para crear un nuevo material equiparable al hormigón.

Mulalo Doyoyo es el responsable de este desarrollo, al que ha llamado Cenocell, y que ofrece una serie de características muy interesantes, tales como mucha resistencia y ligereza. Además, este “hormigón” tiene la peculiaridad de que se hace sin cemento, a diferencia del hormigón convencional, lo que lo hace más ecológico.

Su creador considera que el nuevo material tiene una gran cantidad de posibilidades y ventajas, tales como una buena resistencia al fuego y su capacidad para aislar. Asimismo, este material “verde” podría reemplazar al hormigón, a la madera y a otros materiales en muchas aplicaciones no sólo en la construcción, sino también en el transporte o en el campo aeroespacial.

“Gestionar la ceniza que genera la combustión de carbón es un problema para el mundo”, comenta Doyoyo en un comunicado. “Usándolo para aplicaciones reales, nuestro proceso puede convertir la ceniza en una materia prima útil en lugar de un producto de desecho. Asimismo, tiene la potencialidad de crear una industria en nuevos tipos de trabajo en zonas del mundo donde son muy necesarias.

Ceniza que vuela

La ceniza que vuela está compuesta de pequeñas partículas extraídas de los gases de combustión de los sistemas de control de la polución. La mayor parte de esas partículas debe quedar dispuesta como un producto de desecho, aunque ciertos tipos de cenizas pueden ser usadas para reemplazar una porción del cemento usado en el hormigón convencional.

El Cenocell, producido a partir de ceniza en una reacción de productos químicos orgánicos, no requiere cemento ni otros ingredientes, como tierra o rocas, usados para fabricar el hormigón. Por otro lado tampoco requiere un largo periodo para que adquiera su máxima resistencia.

Este hormigón está considerado ya como un material respetuoso con el medio ambiente, sobre todo porque para su elaboración no hace falta generar dióxido de carbono ni gases de efecto invernadero, como ocurre con el hormigón convencional. El material es una alternativa real al hormigón, dice su creador, sobre todo a nuevos tipos de hormigón.

Sus densidades pueden oscilar entre 0.3 y 1,6 y el material puede ser fabricado para soportar presiones superiores 3.200 kilos por pulgada. Estas propiedades son controladas eligiendo el tamaño adecuado de las partículas de ceniza, la composición química y el tiempo de endurecimiento, que puede ir de tres a veinticuatro horas.

“Las aplicaciones son muy amplias en términos de textura, propiedades, comportamiento y usos” comenta Doyoyo.“Sus posibilidades son enormes”.

Así, sostiene que sería un buen material para infraestructuras, ya que tiene la posibilidad de funcionar como barrera para el fuego o para el ruido. Además, puede formar parte de pavimentos impermeables y reemplazar al hormigón o la madera en construcciones residenciales o comerciales.

El Cenocell es más ligero que el más ligero de los hormigones. En el sector aeroespacial, por ejemplo, podría aplicarse como un revestimiento muy ligero resistente al calor.

Debido a razones competitivas, este ingeniero no ha revelado la composición exacta de este material. Lo único que ha adelantado es que en el proceso se mezclan cenizas y productos químicos orgánicos. La reacción química produce espuma que, a su vez resulta en una “papilla” gris que se parece a la masa del pan. Después, se da forma al material y se caliente en el horno a unos 100 grados Celsius hasta conseguir la resistencia deseada.

Un material homogéneo

A diferencia del hormigón, que es el resultado de una mezcla de materiales unidos gracias elementos químicos, el Cenocell es un material homogéneo. Su tamaño y resistencia depende tanto del tiempo de endurecimiento como del tamaño de las partículas de ceniza usadas para su elaboración. Con estos datos, su creador asegura que podría ser fabricado a razón de 50 dólares por kilómetro cúbico.

Doyoyo y su equipo de investigadores sólo ha creado una pequeña cantidad de muestras para su testeo. Han llegado a un acuerdo, sin embargo, con una empresa que fabrica hormigón para producir más cantidad y seguir con las pruebas. Su fabricación a gran escala podría llevarse a cabo con el mismo equipamiento usado en la actualidad para producir algunos tipos de hormigón.

“Nos estamos centrando mucho en la industria de la construcción”, dice Doyoyo. “Si este material llega a ser usado para construir estructuras, se ahorrará mucha energía en calefacción y aire acondicionado porque tiene unas buenas propiedades aislantes”.

Fuente: Tendencias de la Ingeniería

Se ha creado un nuevo material que supera dos de los mayores obstáculos en la generación de energía solar. El material absorbe toda la energía contenida en la luz del Sol, y hace que los electrones resulten más fáciles de capturar.

Un grupo formado por químicos de la Universidad Estatal de Ohio y otros colegas combinó un plástico eléctricamente conductor con metales como el molibdeno y el titanio, para crear el material híbrido.

“Ya se han creado otros híbridos, pero la ventaja de nuestro material es que cubre todo el espectro solar”, explica el profesor Malcolm Chisholm, catedrático del Departamento de Química de dicha universidad.

La luz del Sol contiene todo el espectro de colores que pueden verse a simple vista, es decir todos los colores del arco iris. Lo que nuestros ojos interpretan como un color, en realidad es alguno de diferentes niveles de energía, o frecuencias de luz. Los materiales de las células solares de hoy en día pueden capturar sólo una pequeña gama de frecuencias, por lo que sólo pueden captar una pequeña parte de la energía contenida en la luz del Sol.

Este nuevo material es el primero que puede absorber al mismo tiempo toda la energía contenida en la luz visible.

El material genera electricidad igual que otros materiales usados en células solares: la luz energiza los átomos del material, y algunos de los electrones en esos átomos son desplazados.

En teoría, los electrones fluyen desde el dispositivo como una corriente eléctrica, pero ahí es donde la mayoría de las células solares sufren problemas. Los electrones sólo permanecen sueltos durante una diminuta fracción de segundo antes de volver a ser absorbidos por los átomos de los que proceden. Los electrones deben ser capturados durante el corto tiempo en que están libres, y este trabajo, conocido como separación de cargas, resulta difícil.

En el nuevo material híbrido, los electrones permanecen libres mucho más tiempo de lo que se había logrado antes, con las obvias ventajas que ello supone.

Fuente: Noticias de la Ciencia y Tecnología

En el CEDER-CIEMAT y con la colaboración del INTA, esta instalación, única en España, supone la ampliación del Laboratorio de Ensayos de Volantes de Inercia del CEDER-CIEMAT. Y es un hito, no sólo por ser la primera instalada en España, sino que es una de las pocas existentes en Europa.

Este mes de octubre ha finalizado en el CEDER-CIEMAT la ampliación del Laboratorio de Ensayos de Volantes de Inercia (LEVI) con la puesta en marcha de la máquina devanadora de hilo-composites. Esta nueva infraestructura permitirá a los investigadores del centro la fabricación de volantes de inercia empleando materiales compuestos (principalmente fibra de carbono). Dichos volantes serán estudiados y verificados en la máquina de ensayos centrífugos ya operativa en el LEVI con anterioridad para ese fin: Para los ensayos fabricados con materiales compuestos, se realizará una pequeña adaptación, conjuntamente con la empresa alemana EAST-4D Carbon Technology GmBH, para evitar los posibles riegos derivados de la utilización de fibra de carbono en objetos operando a muy alta velocidad de rotación.

Los trabajos se han desarrollado dentro del marco del Proyecto Singular Estratégico “SA2VE” (Sistemas de Almacenamiento Avanzados de Energía) enmarcado en el Plan Nacional de Investigación Científica financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, cuyo objetivo principal es el desarrollo de una tecnología de almacenamiento de energía cinética, para aplicaciones estacionarias de laminación del consumo eléctrico en el transporte ferroviario, la gestión de la energía en la edificación y mejora de la calidad del suministro eléctrico.

Esta ampliación ha tenido un coste aproximado de 700 000 euros, lo que supone una importante inversión para el CEDER-CIEMAT con el objeto de que las instalaciones permitan desarrollar proyectos cada vez más ambiciosos.

Más información:
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CIEMAT
Avda. Complutense, 22
28040 Madrid
Tfno.: 913460822 / 6355
Fax: 913466740

El CERN ha anunciado este lunes el éxito de la segunda y última prueba de sincronización de los sistemas del Gran Colisionador de Hadrones, el LHC, que permitirá al equipo encargado de la operación del LHC inyectar el primer haz en el LHC.

El viernes 22 de agosto, un único paquete compuesto por varias partículas recorrió la línea de transferencia desde el super sincrociclotrón de protones (SPS) hasta el LHC. Tras un periodo de ptimización, un paquete se inyectó desde la línea de transferencia en el tubo del LHC y recorrió unos tres kilómetros alrededor del LHC.

“Gracias a un equipo fantástico las pruebas de los dos haces, el que circula en sentido de las agujas del reloj y el que circula en sentido contrario, fueron de un tirón”, dijo Lyn Evans, jefe de proyecto del LHC.

Las pruebas de los dos haces, el que circula en sentido de las agujas del reloj y el que circula en sentido contrario, forman parte del procedimiento para preparar el LHC, el acelerador de partículas más potente del mundo, para una aceleración y colisión de los dos haces a una energía de 5 TeV por haz. Este suceso sin precedentes está previsto para finales de 2008.

España es el quinto contribuye al CERN con unos 55 millones de euros anuales, tras Alemania, Reino Unido, Francia e Italia. España participa en los cuatro grandes experimentos del LHC (ATLAS, CMS, LHCb y ALICE) que se adentrarán en zonas desconocidas de la investigación sobre la materia, energía y el tiempo cuando comiencen a producirse las primeras colisiones en el LHC.

Próximos eventos que marcan el inicio del LHC

10 de septiembre: El primer intento para que un haz de protones circule por el LHC se hará el 10 de septiembre a una energía de inyección de 450 GeV (0.45 TeV). Este hecho histórico será retransmitido via web en el sitio http://webcast.cern.ch, y distribuido a través de la red de Eurovisión. Ver http://www.cern.ch/lhc- first-beam para más detalles.

3 de octubre: El CERN celebrará el LHC Grid Fest, una celebración del Grid de computación para el LHC diseñado para manejar 15 millones de gigabytes de datos relacionados con el LHC cada año. Este día habrá presentaciones, demostraciones y visitas al Centro de cálculo del CERN. Ver para www.cern.ch/lcg/lhcgridfest más detalles.

21 de octubre: El CERN celebrará la inauguración oficial del LHC con representantes de los países miembros y observadores del CERN.

*CERN, Organización Europea para la investigación Nuclear, es el laboratorio más importante para la investigación en física de partículas. Está basado en Ginebra. Actualmente sus estados miembro son Austria, Bélgica, Bulgaria, República Checa, Dinamarca, Finlandia, Francia, Alemania, Grecia, Hungría, Italia, Holanda, Noruega, Polonia, Portugal, Eslovaquia, España, Suecia, Suiza y el Reino Unido. India, Israel, Japón, Rusia, Estados Unidos, Turquía, la Comisión Europea y la UNESCO son observadores.

Un grupo de científicos japoneses han creado un material gomoso capaz de conducir la electricidad ideal para superficies curvas. Por Rosalía Arroyo

Descrito por Tsuyoshi Sekitani de la Universidad de Tokyo en la revista Science, el material podría utilizarse para superficies curvas e incluso en partes móviles. El equipo de Sekitani ha desarrollado el material utilizando nanotubos de carbono, largos tramos de moléculas de carbono que pueden conducir la electricidad.

Después han mezclado los nanotubos en polímeros de goma para crear el material básico. Posteriormente han acoplado una rejilla de diminutos transistores al material y han hecho la prueba.

Y la prueba no ha sido otra que estirar ese material hasta casi duplicar su tamaño original sin que se haya roto, volviendo a su forma primitiva y sin que este proceso haya afectado a los transistores o haya arruinado la propiedad de conductiva de este material.

La conducción elástica permitiría que los circuitos electrónicos sean montados en lugares ahora imposibles, incluidos ?superficies curvas o partes móviles, como las juntas del brazo de un robot?, han escrito los investigadores.

Fuente: nanomercado

Bloques fabricados a partir de materiales usados, naturales o de alta tecnología posibilitan la construcción de viviendas más ecológicas. Por ALEX FERNÁNDEZ MUERZA

Ladrillos que reaprovechan la ceniza del carbón, el plástico usado, que convierten la humedad ambiental en agua o que utilizan materiales naturales como el cáñamo o la paja. Diversas empresas, equipos de investigación e iniciativas ecologistas promueven el uso de varios modelos de ladrillos ecológicos. Al utilizarlos, se reduce el gasto en energía y materias primas que requieren los ladrillos convencionales, ayudando así al medio ambiente y a construir casas con propiedades más ecológicas.

Cada año, unos 45 millones de toneladas de ceniza procedentes de las centrales térmicas de carbón acaban en la basura. ¿Y si transformamos estos desechos en ladrillos evitando su impacto ambiental? Esta fue la idea del ingeniero civil ya jubilado Henry Liu, mientras trabajaba en 1999 en una de estas centrales.

En la actualidad, Liu preside la empresa Freight Pipeline, que trata de que sus ladrillos ecológicos, a los que ha llamado “Fly-Ash Brick”, se extiendan por todo el mundo. Entre sus ventajas frente a los convencionales, además de su capacidad de valorización de las cenizas, se encuentran sus propiedades: son más ligeros y consumen menos energía al necesitar tan sólo una temperatura de cocción de 60º C (los ladrillos normales requieren hornos que alcancen unos 900º C). Además, son capaces incluso de absorber del aíre pequeñas cantidades del tóxico metal de mercurio.

Por esta buena idea, Liu ha recibido el apoyo de la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF) de Estados Unidos y en 2007 logró el premio de los mejores inventos del año de la revista Popular Science.

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La aparición de los plásticos revolucionó, en su día, la industria y la tecnología y su desarrollo ha afectado a nuestra civilización. ¿Sucederá lo mismo con el grafeno y materiales asociados? El Premio y la Medalla Mott, instituidos por el Institute of Physics británico, en 1997, para conmemorar al Premio Nobel Sir Nevil Mott, son unas de las principales recompensas mundiales en el campo de la materia condensada y de los nuevos materiales. Los del presente año 2007 se han concedido a Amdre Geim, director de un equipo investigador de la Facultad de Astronomía y Física de la Universidad de Manchester, por el descubrimiento de un asombroso material bidimensional, el grafeno, cuyas láminas solo tienen el espesor de un átomo. Por JOSÉ ANTONIO LOZANO TERUEL.

HISTORIA

El grafeno es un miembro de una familia más amplia de estructuras en las que los átomos de carbono se unen en láminas planas, formando un panal de abejas hexagonal (con un átomo en cada vértice). Situados muchos panales uno sobre otro, se tiene grafito. Si se enrolla una porción de una de esas láminas en forma de esfera, como un balón de futbol, se producen fullerenos, unas moléculas de tan gran interés que a sus descubridores se les concedió el Nobel de Química del año 1996. Si el panal se enrolla formando un cilindro se tiene un nanotubo de carbono. Y, un grafeno sería un único de esos panales extendido, una estructura casi plana, bidimensional, ya que su espesor es el de sólo un átomo.

Fue en el año 2004 cuando el grupo de Manchester y otro ruso, el del Dr. Kostya Novoselov, del Instituto para la Tecnología de la Microelectrónica en Chernogolovka, Rusia, publicaron en la revista Science los primeros hallazgos sobre este material. En el año 2005, junto con otros investigadores holandeses e, independientemente, Philip Kim y sus colaboradores de Columbia University, exploraron algunas de las propiedades electrónicas del grafeno y lo más actual es un artículo, enviado a publicar a la revista Physical Review Letters, así como una excelente y recentísima revisión en la revista Nature Material, sobre la consecución práctica de fabricación de las membranas de grafeno de un átomo de espesor, con aplicaciones prácticas muy diversas.

PROPIEDADES

Para el profesor Eaves, experto en semiconductores de la Universidad de Nottingham el del grafeno es el más excitante descubrimiento llevado a cabo en la última década en la física del estado sólido. Y para el Dr Novoselov, colaborador del Dr. Geim, lo más importante es que las consecuencias no se limitarán a la aparición de unos pocos materiales, sino a un nuevo conjunto de miles de ellos diferentes, con amplias gamas de aplicaciones particulares. De hecho, hace cuatro años se realizaron un par de tesis doctorales sobre el grafeno. Actualmente, varios centenares están en marcha. ¿Cuáles son sus sugerentes propiedades? Bastantes. He aquí algunas:

Los electrones interaccionan con el panal del grafeno y se pueden mover por las celdas hexagonales, a una velocidad solo cuatrocientas veces inferior a la velocidad de la luz, muy superior usual de los electrones en un conductor ordinario, lo que es suficiente para que exhiban comportamientos relativistas. Además, los electrones mantienen esta velocidad incluso a muy bajas temperaturas comportándose como si no tuviesen masa en reposo. Por ello, para poder estudiar la física de estos electrones es necesario utilizar la ecuación de Dirac para fermiones sin masa.

El paso de los electrones (electricidad) por el grafeno origina un efecto Hall cuántico que es imprescindible para su comportamiento como semiconductor. Pero mientras que otros semiconductores sólo presentan este efecto a temperaturas muy bajas, el grafeno lo mantiene bien incluso a temperatura ambiente, lo que le convierte en un excelente semiconductor y su conductividad eléctrica no decae por debajo de un valor mínimo, incluso cuando no hay electrones libres en el grafeno. Este resultado es completamente contraintuitivo pues en cualquier otro material la conductividad eléctrica desaparece cuando no hay cargas.

El grafeno, actuando como semiconductor estable y bidimensional permite que los electrones se muevan libremente por el camino que más convenga, no ceñidos a un camino recto como en los transistores convencionales basados en las capacidades semiconductoras del silicio, que es empleado para crear pequeñísimos tubos por donde fluye la corriente eléctrica. Además, al contrario que en otros sistemas bidimensionales que tengan pequeñas impurezas, en el grafeno los electrones no se pueden quedar aislados en zonas donde no puedan salir.

En resumen, el grafeno es un semiconductor que puede operar a escala nanométrica y a temperatura ambiente, con propiedades que ningun otro semiconductor ofrece y todo apunta a que se podrán crear nuevos miniaturizados dispositivos electrónicos insospechados con este material, pudiéndonos acercar rápidamente a la prometedora computación cuántica, por lo que, previsiblemente toda la humanidad se verá favorablemente afectada. Aunque la realidad de sus aplicaciones no se evidenciará hasta que aparezcan los primeros productos comerciales, su importancia es ya enorme en la física fundamental porque gracias al nuevo material los fenómenos relativísticos cuánticos, algunos de ellos no observables en la física de alta energía, pueden ahora reproducirse y probarse en experimentos de laboratorio relativamente sencillos. Así ha sucedido con algunos aspectos de la teoría de la Relatividad de Einstein.

FABRICACIÓN

Cuando escribimos con un lápiz la fricción con el papel arranca haces de láminas, débilmente unidas entre sí, y las deposita en forma de escritura sobre la superficie del papel. Posiblemente, estamos produciendo también multitud de capas invisibles de grafeno. En los laboratorios, se obtuvo con sorprendente facilidad, frotando una porción microscópica de grafito sobre un chip de silicio, con lo cual quedaban depositadas alrededor de un centenar de láminas superpuestas. El silicio se puede disolver en ácido o bien se puede usar una cinta adhesiva para separar las láminas. En este último caso se pliega la cinta adhesiva para que quede pegada a las dos caras de la lasca de grafito y se abre de nuevo, con lo que se consigue la separación de láminas. Repitiendo la operación varias veces las láminas obtenidas son de menor espesor, hasta conseguir la monocapa de grafeno de un átomo de espesor. Hace unos meses los becarios de la Universidad de Columbia participantes en los proyectos sobre grafeno recibían por la labor anterior 10$ la hora. Como es lógico, ya existen varios proyectos industriales en desarrollo para la fabricación industrial de grafeno, siendo el más avanzado el del Georgia Institute of Technology usando láminas de carburo de silicio calentadas a 1300 °C, de modo que los átomos de silicio se van evaporando de la superficie mientras que los átomos de carbono que no se evaporan se van restructurando en forma de láminas de grafeno.

Fuente: laverdad.es