El lado mas negro del carbón

El carbón, unos de los principales combustibles fósiles utilizados en la obtención de energía, es un material con muchas impurezas como el calcio, sodio, azufre, aluminio, hierro, titanio, mercurio o arsénico, entre muchos otros mas.
La ceniza resultante de la combustión de este combustible esta concentrada en estas impurezas, algunos de ellos de valor comercial, otros de gran toxicidad, como el mercurio. Desde hace décadas las cenizas se filtran de forma que solo una pequeña parte pasa a la atmósfera, el resto de la ceniza se acumula en estanques.(desastre causado por una rotura de un estanque)
El mercurio daña el sistema nervioso, las funciones del cerebro(degradación de la habilidad para aprender, cambios en la personalidad, temblores, cambios en la visión, sordera, incoordinación de músculos y pérdida de la memoria), al ADN y los cromosomas(cáncer y síndrome de Down), provoca reacciones alérgicas, irritación de la piel, cansancio, dolor de cabeza, defectos en la reproducción, daño en el esperma, defectos de nacimiento, abortos ...

Los óxidos de azufre y de nitrógeno productos de la combustión, son los principales causantes de la lluvia ácida
Más de 20,000 lagos en Norte América han sido dañados por la lluvia ácida, miles más en el resto del mundo.
Alrededor de 10.000 personas mueren por minería del carbón todos los años, superando lo muertos en el incidente de Chernovil. 600.000 mineros chinos sufren de problemas pulmonares, cifra que quizás llegue a los dos millones si se cuentan minas pequeñas.

Es el combustible fósil que más emisiones de co2 causa y que por lo tanto mas acelera el cambio climático.

Mucha gente tiene constancia de estas características del carbón , pero desconoce que este contiene materiales radiactivos, uranio y torio, en una proporción media de 1,3 y 3,2 partes por millón(ppm) de ambos elementos respectivamente, siendo un 0,71% del primero uranio-235, combustible de los reactores de fisión.
La ceniza resultante se ve concentrada en estos componentes varias veces la concentración original.

En principio estas cantidades parecen pequeñas, pero la cantidad de carbón quemado tanto en una sola central térmica como a nivel mundial es enorme.
Una central térmica de carbón como la que puedes tener al lado de tu casa puede llegar a consumir de un millón a cuatro millones de toneladas de carbón al año, lo cual supone de 1,3 a 5,2 toneladas de uranio y de 3,2 a 12,8 toneladas de torio emitidas en el ambiente donde vives cada año!!!! Esto deja en ridículo un escape como el de la central nuclear de Asco.

De hecho a causa de la liberación de estos materiales radioactivos, los niveles de radiactividad producidos son 100 veces mayores alrededor de una central de carbón que los de una central nuclear que cumple con la legislación.

El consumo mundial de carbón en el 2007 fue de cerca de 6000 millones de toneladas, lo cual equivale a 7.800 toneladas de uranio y 19.200 toneladas de torio emitidas al medioambiente ese año, y esto se ha repetido y repetirá por mucho años. A diferencia de otros combustibles fósiles hay reservas de carbón para mas de mil años, y la tendencia actual es construir cada vez mas de estas plantas. En general cerrar una central nuclear equivale a sustituirla con una nueva de carbón.

Imagen: consumo de EE.UU y mundial de carbón

Si calculamos las cantidades totales de material radioactivo emitidas desde 1937 hasta 2040(según pronósticos de consumo futuro), los datos son bastante preocupantes.

Las Emisiones globales totales en ese periodo aproximado de 100 años serian(637,409 millones de toneladas de carbón):

Uranio total, 828.632 toneladas
Uranio-235, 5883 toneladas
Torio, 2.039.709 toneladas.

Imagen: emisiones de uranio y torio en EE.UU y el mundo
Las vida media de estos materiales radioactivos es lo suficientemente larga como para que se vayan acumulando en el medio.
¿Cuales serán las consecuencias ecológicas de tal cantidad de material radioactivo en el medio después de tantas décadas y siglos de acumulación?
El uranio 238 puede transmutar a plutonio 239 mediante la absorción de un neutrón.
Los rayos cósmicos son partículas subatómicas que proceden del espacio exterior y que tienen una energía elevada debido a su gran velocidad, cercana a la velocidad de la luz. A nivel de mar un 9% de los rayos cósmicos son neutrones, lo cual posibilita que este fenómeno de producción de plutonio sea posible.
Si bien es de suponer que es un fenómeno escaso , una emisión continuada durante décadas de uranio 238 aumenta la probabilidad de este fenómeno en gran medida. El plutonio 239 es muchas veces más radioactivo que el resto de las formas de uranio.

Todas estas emisiones de materiales radiactivos nos hacen caer en un despilfarro absurdo, puesto que la energía liberada si aprovechásemos el contenido de uranio en el carbón proporcionaría el 50% de la energía generada quemando ese mismo carbón, si aprovechásemos el contenido de torio obtendríamos un 105% de la energía generada, con lo cual los materiales fisionables dentro del carbón tienen 1,5 veces mas energía que el que se obtiene quemándolo.

Gran parte del costo de la energía nuclear viene por la necesidad de cumplir con la estricta legislación que regula los niveles de radioactividad, en cambio la energía en una central de carbón, sale mucho mas barata ya que no cumple esa legislación, pero según la información dada no debería ser así.


Las conclusiones son:

- Si sigue la actual tendencia de utilizar el carbón como fuente de energía y no se crea una legislación que controle las emisiones radioactivas, el impacto ecológico y en la salud puede ser muy grande.
- Si se crea una legislación para controlar las emisiones radioactivas, el precio de la energía eléctrica obtenida de la combustión del carbón, no seria tan barata como lo es ahora, y este bajo precio es el que precisamente favorece a este tipo de energía.
- Extraer el uranio y el torio del carbón daría combustible a los reactores nucleares durante centenares de años, puesto que hay reservas de carbón para más de mil años. Esta tecnología ya se esta desarrollando.¿quién dijo que solo hay uranio para 25 años?
- Se podrían extraer metales y otros componentes de valor comercial, que a su vez podrían contrarrestar el aumento de los costos por una nueva legislación mas exigente(lo mismo se aplica al uranio y el torio)

Más información:
‘Coal combustión: nuclear resource or danger’ de Alez Gabbard

Pagina de la wikipedia sobre consumo y producción de carbón

Efectos del mercurio.

Esta entrada es una versión actualizada, debo agradecer a Wis_alien por dejarme colgar en su momento la anterior versión en su inmejorable blog Wis Physics, gracias a eso me pico el gusanillo de tener mi propio blog.

Adivinando el futuro

Los seres humanos definitivamente somos malos prediciendo el futuro, y cuando se trata de hacer un predicción de los avances de ciertas tecnologías o de la ciencia en el futuro también.

Tanto por excesivo optimismo, como por excesivo pesimismo.
Me centrare en este ultimo caso.

Esto entre otras cosas(de una de las cuales hablare cuando termine una lectura), es porque los avances tecnológicos y científicos en concreto tienen un crecimiento de tipo exponencial y las personas tendemos a hacer pronósticos y pensar en términos de crecimiento lineal, a nuestro cerebro se le da muy mal pensar de forma exponencial, que le vamos a hacer...

En una función de tipo exponencial, el crecimiento inicial puede ser extremadamente lento, y se puede confundir con un crecimiento lineal, pero tras un punto, el crecimiento es explosivo e imparable.

Veamos la grafica.
En el segundo punto verde se encuentra el sujeto que va a realizar un pronostico de cierto avance tecnológico, en este caso de un avión que vuele.

Podría ser el año 1870. Este sujeto tras analizar el desarrollo de los últimos 500 años, desde que Leonardo Da Vinci (primer punto verde, siglo XV)hizo sus primeros diseños de maquinas voladoras, que corresponde a la primera parte de la función exponencial que crece muy lentamente, podría pensar que a ese ritmo la primera maquina voladora no llegara hasta al menos 200 o 300 años(punto azul), y que una que sea capaz viajar de un continente en pocas horas otro tanto mas.

Sorprendentemente en unas pocas décadas, los hermanos Wright realizan su primer despegue(tercer punto verde,1903) de 12 segundos, volando 36.5 metros, y en menos de 70 años(cuarto punto verde,1969) tenemos el primer vuelo del Concorde sobrepasando la velocidad del sonido. En unas pocas décadas se ha avanzado mas que en cinco siglos.

¿Que paso para que su pronostico fuese tan desafortunado? El error lo cometió en el momento en el que al observar el desarrollo de los últimos 500 años, extrapolo los avances futuros en base a los avances anteriores que correspondían a la primera parte de la función exponencial, y pensar que en el futuro el desarrollo también seguiría de forma lineal, y por lo tanto muy lenta(línea roja).

Famosas son alguna declaraciones como estas, de gente que cometió este error.

"Heavier-than-air flying machines are impossible."
Lord Kelvin, president, Royal Society, 1895.

"Computers in the future may weigh no more than 1.5 tons."
Popular Mechanics, forecasting the relentless march of science, 1949

Ordenadores cuanticos, la manipulación atómica con precisión o la energía de fusión seguramente tendrán este tipo de desarrollo, y es de suponer que tras un progreso lento, con apenas unos avances significativos, pasaremos en poco tiempo a unos adelantos muy rápidos.
En mi opinión, tampoco hay que caer en el error de un excesivo optimismo, y pensar que vamos a tener todas esas tecnologías en 20 años, el momento en el cual se pasa de un tipo de crecimiento mas suave a uno mas rápido es muy difícil de predecir sino es impredecible.

El cultivo vertical es imparable, Verticrop de Valcent.

Se esta dando un revolucionario cambio de visión en lo referente a como vamos a cultivar nuestras cosechas en un futuro.
Una visión mas sostenible, ecológica y sana.

En una anterior ocasión os hable de un proyecto, el ‘vertical farming’ que proponía el cultivo vertical en rascacielos, y esta vez vuelvo con el tema, mas centrado con un tipo de soporte creado por Valcent Products Inc, el Verticrop.

En el sistema Verticrop, las plantas crecen en una serie de bandejas suspendidas a varios niveles, y gracias a un control automático computerizado se desplazan para que las plantas reciban la cantidad de luz adecuada y los nutrientes necesarios en el momento adecuado.

Valcent Products Inc. ya ha llevado a la practica su sistema, y ha demostrado que consume solo el 5% de agua con una producción 20 veces mayor que la normal.
Y gracias a un sistema de filtros y rayos ultravioletas, los pesticidas y los herbicidas no son necesarios.

El sistema es de bajo mantenimiento, un pequeño equipo con dos horas diarias bastan para atender un cultivo de este tipo.

Con el Verticrop se podría cultivar en terrenos no fértiles y dentro de las ciudades, cerca del consumidor, con el consecuente ahorro de combustible en el transporte, creando empleos y por lo tanto mejorando la economía local, y permitiendo unas comunidades urbanas mas sostenibles.

A su vez el impacto sobre los ecosistemas se reduce, tanto por la reducción de areas salvajes utilizadas para la agricultura, y la consecuente reducción de contaminación por aguas de riego cargadas de fertilizantes, que pasan a las aguas subterráneas y a los rios y un largo etc.

Por ahora solo son posibles cultivos de especies de tamaño moderado, pero esperan poder ampliar el diseño a mas variedades.


Valcent Products Inc. ya esta teniendo a sus primeros clientes, el zoo de Paignton en South Devon(Reino Unido) ha adquirido el sistema(imagen), y por ahora será capaz de obtener hasta 11.000 lechugas mensualmente. Ampliara el cultivo a mas especies con el tiempo.
Estima que ahorrara 100.000£ libras anualmente gracias al sistema.





Valcent Products Inc.

Japón, de cabeza con la energía solar espacial.

Japón cada vez mas a la cabeza en estos asuntos, y en mi opinión siempre con mas visión de futuro que la mayoría de los demás países del mundo, planea la construcción de una estación de energía solar en orbita , y para ello va a dedicar 21 mil millones de $(nada comparado con los cerca de tres billones que se supone que salió la guerra de Irak).

La estación de 4 km^2 tendrá 1 GW de potencia, que equivale a una central nuclear o a una de carbón, suficiente para 294.000 hogares

El gobierno japonés ya anuncio esto en Junio, pero la buena noticia, es que Mitsubishi Electric Corp y IHI Corp se suman al proyecto, en el cual ya están 16 compañías.
Estos a lo largo de 4 años intentaran desarrollar una tecnología capaz de transmitir la energía de los paneles solares a la Tierra mediante microondas.

Esperan que la estación solar este en orbita y funcionando para el 2030, pero antes, en el 2015, la agencia espacial japonesa JAXA planea el lanzamiento de un pequeño satélite con paneles solares para ensayar la transmisión de energía en forma de microondas a la Tierra.

Para esa fechas otra compañía, Solaren(y algunas mas), ya planea tener una primera estación de 200 MW funcionando en orbita.

La energía del futuro cada vez esta mas cerca.

Alguna vez ya he mencionado esta fuente de energía, pero por ahora seguro que la mayoría no sabéis perfectamente como es el funcionamiento, así que lo compensare con una futura(o varias) entradas sobre el tema.

De paseo por la Luna con el Lunar Electric Rover

La agencia espacial NASA tiene previsto el regreso a la Luna para el 2020, para ello esta desarrollando un modelo de rover. Y la verdad es que se lo esta currando.
El rover en cuestión se llama LER(Lunar Electric Rover), y como se puede observar por el nombre es eléctrico.
Es un modelo de mucho mayor tamaño que los utilizados en los alunizajes de hace 40 años, posee una cabina presurizada con sitio para alojar a un par de astronautas, los cuales podrán estar en su interior sin sus trajes, y en la cual podrán vivir, dormir y hacer experimentos durante dos semanas.

Los astronautas poseerán un dispositivo que aprovechará sus ejercicios diarios para recargar la batería del vehículo lunar.

El rover posee seis pares de ruedas en una formación que le dan gran movilidad, por lo que son posibles desplazamientos de lado y giros de 180 grados, incluso es capaz de ascender pendientes de 40 grados. La velocidad máxima serán 25 km/h.

Los trajes de los astronautas están en el exterior de la cabina, para vestirse con ellos los astronautas se meten por un agujero que une el interior de la cabina con los trajes. Esta operación solo les levara 10 minutos. El no meter los trajes en la cabina además de no ocupar espacio útil, evitara llenar el interior de polvo lunar.
Si fuese necesario los astronautas podrían conducir el vehículo desde fuera, y utilizar la cabina para el transporte de carga.

Con este rover los astronautas podrán recorrer cientos de kilómetros, y la NASA espera explorar miles de kilómetros durante los 10 años de vida de este vehículo.

Solo esperemos que los recortes de presupuesto no continúen, y este vehículo y la base lunar sean una realidad dentro de 10-15 años.

Las primeras pruebas con el se realizaron en Arizona, es de suponer que hasta el 2020 el diseño varíe y se añadan mejoras.

Del desarrollo de este vehículo vendrán importante mejoras aplicables en coches eléctricos en la Tierra.




Mas información del LER en la pagina oficial de la NASA