30 de octubre de 2011

TEORÍA MATRIZ DE LA PERCEPCIÓN

El observador construye el mundo físico mediante su percepción.
Existe un mundo casí idéntico, pero no totalmente idéntico para cada
observador del universo.
Según Albert Einstein y Erwin Schrödinger aún es necesario buscar una explicación más profunda a los principios de la mecánica cuántica. Un conjunto de ecuaciones que funcionan a las mil maravillas pero que carecen de una verdadera explicación fundamental y filosófica. En la perspectiva actual de la física cuántica, el mundo adopta su apariencia clásica, solo como consecuencia de las complejas interacciones entre un objeto y su entorno, la cuales terminan por difuminar los efectos cuánticos. La información que se filtra, sean unos fotones o un simple intercambio de calor, es la que acaba delatándonos la presencia y propiedades de un objeto de estudio. Esa filtración de información es la base de un proceso conocido como decoherencia. La decoherencia es el fenómeno mediante el cual las partículas forman cuerpos más grandes que se comportan de manera clásica.

La sensibilidad de un objeto a la decoherencia parece aumenta con el tamaño, lo que explica porqué se suele asociar los fenómenos cuánticos al mundo microscópico. Sin embargo, experimentalmente, la filtración de información al entorno puede ralentizarse o suprimirse de tal modo que objetos de gran tamaño y compuestos por múltiples partículas también pueden llegar a mostrar efectos cuánticos tales como el entrelazamiento.

El entrelazamiento une las partículas en un todo indivisible. Un sistema clásico siempre puede separarse en partes. Pero no sucede así en un sistema entrelazado, lo que implica consecuencias sorprendentes. Incluso cuando las partículas entrelazadas se encuentran situadas a gran distancia, se comportan como una sola entidad. A tal fenómeno Einstein lo definió como la “espeluznante acción a distancia”. La mayor parte de entrelazamientos no implican más que un número muy reducido de partículas, pues cuanto mayor es su número más difícil es aislar el sistema para que no se filtre demasiada información al entorno, lo que provocaría que se comportase de manera clásica.

Un experimento realizado en 2003 por Gabriel Aeppli (Colegio Universitario de Londres) y sus colaboradores demostraron que, si se mantiene bajo control la filtración de información al entorno, es posible conservar el entrelazamiento en sistemas de gran tamaño (1020 átomos). Con ello se demuestra que realmente el tamaño no importa, los efectos cuánticos no se limitan a las partículas subatómicas. Este experimento se suma a otros que han conseguido observar fenómenos cuánticos en moléculas de fullereno (1999), en moléculas gigantes de 430 átomos (2011) y en un resonador mecánico de 30 micrómetros (2010).


Si la física cuántica puede aplicarse a entidades macroscópicas, ¿dónde está la frontera que separa el mundo cuántico del clásico? Roger Penrose de la Universidad de Oxford propuso en los años ochenta que la gravedad podría ser la responsable de que los objetos de más de 20 microgramos se comportaran según leyes clásicas. Por otra parte, Gian Carlo Ghirardi y Tomaso Weber, de la Universidad de Trieste y Alberto Rimini de la de Pavía, propusieron que un conjunto de partículas lo suficientemente numeroso comenzaban a comportarse espontáneamente de modo clásico. Hoy día parece cada vez más evidente que la mecánica cuántica puede aplicarse a todos los tamaños. Eso obligará a redefinir multitud de conceptos físicos y quizá a crear una nueva teoría.

El espacio y el tiempo, dos conceptos fundamentales en física clásica, resultan totalmente prescindibles en el mundo cuántico en el que adoptan un papel secundario. El mundo cuántico parece regirse por los entrelazamientos, que son las interacciones en un mundo que no necesita hacer referencia alguna al espacio o al tiempo. Entonces debemos definir el espacio y el tiempo como entidades emergentes a partir de una física fundamental que carece de ellos. Pero en ese caso, ¿dónde situamos la gravedad? Recordemos que la gravedad, según la teoría de la Relatividad General de Einstein, se deduce de la simetría del espaciotiempo. Si el espaciotiempo no es fundamental, la fuerza de la gravedad no constituiría una interacción de pleno derecho, y dejaría de existir a nivel cuántico. Otros físicos como Stephen Hawking (Universidad de Cambridge), piensan que la teoría de la relatividad debe dejar paso a otra en la que el espacio y el tiempo no existan. El espaciotiempo clásico surgiría a partir de entrelazamientos cuánticos mediante un proceso de decoherencia.

Bajo mi modesta opinión, la solución pasa por definir una nueva teoría que pase por explicar la consciencia humana y la percepción. De los experimentos con física cuántica mencionados deducimos que la necesidad del concepto del espaciotiempo surge solo cuando existe información disponible de un sistema. Esa información no tiene por qué llegar a los aparatos de medida o los ojos del observador, basta con que se encuentre disponible para su uso. Pero si algo podemos concluir de la teoría de la Relatividad de Einstein, es que todos los procesos físicos tienen un espacio y un tiempo definidos por el observador. Así tenemos, por un lado, la necesidad de contar con información, y, por otro, la importancia del observador a la hora de definir el espaciotiempo.

Entonces, ¿por qué no definir la percepción a nivel de la física fundamental? ¿por qué no definirla como la obtención de información del entorno? Cuando obtenemos información del entorno, es cuando provocamos la decoherencia que nos lleva a percibir el universo como un espaciotiempo clásico dominado por la fuerza gravitatoria. A esta teoría en la que el factor determinante es el observador es a la que he bautizado como Teoría Matriz de la Percepción (ver libro ORIGEN).

Representación artística de como el ser humano crea el universo práctico
en el que se desenvuelve su vida, a partir de los elementos más simples del
universo, las cuerdas.
Esta exótica teoría podría verse respaldada por el hecho de que el principo relativista también se aplica a la teoría cuántica. Es decir, el mundo se percibe en su forma cuántica o no, según el propio estado de su observador. Esto lo podemos comprobar mediante un experimento mental:

Supongamos que una física experimental llamada Alicia, encierra a su amigo Benito en un cuarto junto con un gato, un átomo radiactivo y una ampolla con veneno para gatos (sí, se trata de una variante del experimento del gato de Schrödinger). Tal y como ocurría en el experimento original, el veneno se libera cuando el átomo se desintegra. Pero ahora hay un ser humano dentro que nos puede relatar lo ocurrido. Desde el punto de vista de Alicia, el átomo se halla en una superposición de estados (desintegrado y no desintegrado al mismo tiempo), pues esa es toda la información con la que cuenta. Por tanto, para ella el gato está vivo y muerto al mismo tiempo. Benito, por el contrario, cuenta con información adicional pues puede observar al gato directamente y siempre lo encuentra en un estado definido (vivo o muerto). Alicia, que no puede aguantarse la curiosidad pasa un papel por debajo de la puerta para preguntar a Benito si el gato se halla en un estado definido. Bentio responde, que “sí”. Observese que Alicia no pregunta si el gato está vivo o muerto, pues ello hubiera forzado un resultado concreto (hubiera colapsado el estado del gato). Pero, puesto que el estado no ha llegado a colapsar, la mecánica cuántica nos asegura que pasar el papel por debajo de la puerta es un proceso reversible. Alicia podría desandar todos los pasos dados, y Benito no habría visto nunca un gato muerto. Pero al recuperar el papel por debajo de la puerta queda siempre una información no borrable, aparece escrita la respuesta de Benito “Sí”, que demuestra que Benito vió al animal vivo o muerto. Todo esto conduce a una conclusión; para Alicia que no llegó a colapsar el estado (no posee información del estado concreto del gato) Benito se halla en un estado tan indeterminado como el propio gato. Sin embargo, Benito sí observó en todo momento un estado concreto para el gato. Es decir, el estado de un objeto depende de la información de la que dispone cada observador. Es el observador el que construye el universo perceptible según afirma la Teoría Matriz de la Percepción (TMP).

29 de octubre de 2011

CIENCIA y ARTE: FERROFLUIDOS

Un ferrofluido es un líquido que se polariza en presencia de un campo magnético. Se componen de nanopartículas ferromagnéticas (magnetita, hematita) suspendidas en un fluido portador, que puede ser un solvente orgánico o simplemente agua. Para lograr la fluidez de las nanopartículas, estas deben de estar recubiertas de un surfactante (tensioactivo) que impida su aglomeración debido a la tensión superficial. Los ferrofluidos no mantienen su magnetización en ausencia de un campo externo. Son difíciles de conseguir, pues se necesita elevadas temperaturas y levitación electromagnética.



Sus aplicaciones son muy diversas, desde la refrigeración de altavoces de gran potencia, pasando por el sellado de las flechas giratorias de los discos duros, o su aplicación medica como agente contrastante para la detección del cáncer en las resonancias magnéticas. También son utilizados en la pintura absorbente de ondas de radio en los bombarderos invisibles de los Estados Unidos.

Creación de un ferrofluido, en la parte inferior encontramos
el imán que crea el campo magnético.

Aunque también sirve para realizar bellas composiciones artísticas que fluctúan con los cambios del campo magnético, como las que nos presenta a continuación Shawn Knol:






Ferrofluid from Shawn Knol on Vimeo.

27 de octubre de 2011

LOS TARDÍGRADOS y EL OCTAVO PASAJERO

Tardígrado u Oso de agua.
Los tardígrados se han hecho famosos y no precisamente porque sea una especie muy social o se dejen ver fácilmente. A pesar de encontrarse por todo el planeta, habitualmente sus vidas nos pasan completamente desapercibidas debido a su reducido tamaño, que rara vez supera el milímetro (0,05 a 1,5 mm). Lo que los ha catapultado hasta el “estrellato” tampoco es su aspecto estilizado y elegante. Los tardígrados, llamados así por su “lento caminar”, también se les suele llamar de forma coloquial “osos de agua”, por su aspecto tan característico y por los hábitats predominantemente acuáticos en los que medran. De hecho es fácil encontrarlos en las películas de humedad que recubren los musgos y helechos, aunque algunas de sus más de 1000 especies vivan en los hábitats más diversos como los lagos, ríos y océanos.
No, los tardígrados se han popularizado por la extraordinaria resistencia que ofrecen bajo condiciones extremas. Su resistencia es incluso superior a la de las cucarachas, por ello se le considera, ¡el animal más resistente del planeta!

Efectivamente, en una investigación llevada a cabo por la ESA en 2007, expusieron a estos diminutos animalillos durante 10 días a las más severas condiciones del espacio exterior. Pero nada pudo con estos improvisados astronautas sin escafandra. Una cucaracha, su rival más directo, es capaz de sobrevivir a la radiación producida por una explosión nuclear. Pues bien, ni siquiera las cucarachas pueden arrebatar al oso de agua el título de animal más resistente del planeta. Como muestra algunos datos reveladores:
  • Sobreviven bajo cualquier tipo de presión atmosférica.
  • Aguantan en agua hirviendo a 149ºC durante algunos minutos.
  • Pueden soportar temperaturas de – 272ºC a 149ºC.
  •  Sobreviven a la inmersión en alcohol puro y éter.
  • Soportan radiaciones ionizantes en dosis 100 veces superiores a los seres vivos más resistentes y 1000 veces superiores a la dosis letal para los seres humanos.
  • Pueden pasar cientos (quizá miles) de años en estado de hibernación con ausencia de agua, y reactivarse en canto se les suministra agua. Eso es doblemente sorprendente porque en estado natural su organismo está compuesto en un 85% de agua. Pero son capaces de sobrevivir con solo un 3% de agua.
  • Científicos rusos han encontrado estos inesperados pasajeros en la superficie de cohetes que regresan de sus misiones espaciales.
A estas alturas nadie puede afirmar que los tardígrados no hayan colonizado Marte llevados por las propias sondas espaciales humanas. Solo se me ocurre otra especie que presente similares características:

22 de octubre de 2011

PELUDO FRENTE A DESNUDO

Los humanos somos los únicos primates sin vello corporal.
Entre los primates somos los únicos con la piel desnuda. Solo conservamos restos de vello en la cabeza y en otras partes del cuerpo, pero comparándonos con otros miembros de nuestra familia, nos encontramos prácticamente desnudos. Podría pensarse que la nuestra es la situación ideal pero, en principio, no resulta tan evidente. El pelo proporciona aislamiento y protección ante las rozaduras, la humedad, la radiación solar y los parásitos. Además suele utilizarse para proporcionar información a otros miembros de la especie o para eliminar información (camuflaje) contra depredadores.

Las únicas especies de mamíferos entre las que se aprecia una disminución significativa de su pelaje han evolucionado para vivir en hábitats acuáticos o bajo tierra, en donde su función inicial se pierde. Un ejemplo son los grandes mamíferos marinos, delfín, ballena, cuya piel desnuda disminuye la fricción, lo que facilita sus desplazamientos. Otros grandes mamíferos, en este caso terrestres, como elefantes o hipopótamos han perdido el bello porque su principal riesgo es el recalentamiento. Cuanto mayor es el animal, la relación entre superficie corporal y masa total es menor y las posibilidades de refrigeración disminuyen. Por eso los ratones sí que mantiene sus cuerpos cubiertos de pelo, pues el caso es el contrario, necesitan mantener su temperatura corporal.

Pero la pérdida del vello corporal en humanos no puede explicarse como una adaptación a medios acuáticos ni a la vida subterránea. Tampoco poseemos un cuerpo voluminoso, ¿de dónde proviene nuestra desnudez? La respuesta a esta pregunta se encuentra en nuestro depurado proceso de refrigeración. La piel desnuda de los humanos es mejor para liberar el exceso de calor que la piel cubierta de pelo. Mantenerse fresco y siempre dentro de un rango adecuado de temperaturas es un verdadero problema para los mamíferos. Un problema que se acentúa en climas cálidos y húmedos, sobre todo si el animal tiene que correr o realizar largas caminatas. Hay que tener en cuenta que el tejido nervioso en general, y el cerebro en particular, es un órgano muy sensible al calor que puede llegar a sufrir graves daños por esta causa.

Para conseguir regular la temperatura corporal hay todo tipo de estrategias, los perros jadean, los gatos adaptan su esfuerzo físico a las horas más frescas del día, los antílopes tienen una gran irrigación sanguínea en la nariz que utilizan para eliminar el exceso de calor mediante la respiración.

Es legendaria la resistencia de Nadal bajo el calor.
Pero el más eficiente sistema de refrigeración en los mamíferos pasa por la evaporación del sudor. Evaporar un litro de agua proporciona una capacidad de refrigeración de 538 Kcal (el ser humano es capaz de producir medio litro de sudor a la hora), compárese esa cifra con las 2500 kcal/h que es capaz de enfriar un aire acondicionado doméstico y entenderemos la eficiencia del sistema. Nuestros organismos tienen incorporado como "accesorio de serie", ¡un aire acondicionado natural de dimensiones extremadamente reducidas! Existen tres tipos de glándulas sudoríparas para tal efecto: apocrinas, ecrinas y sebáceas. Todas juntas generan el sudor. Aunque dependiendo de la predominancia de una u otras el sudor tiene apariencia aceitosa, acuosa o incluso espumosa (piensen en los caballos de carreras). En la mayoría de los mamíferos peludos, la capa exterior de la piel, la epidermis, contiene abundantes glándulas apocrinas que se alojan en las proximidades de la raíz de los pelos. Estas glándulas segregan el sudor directamente en la raíz del pelo desde la cual asciende hasta cubrir la piel con una capa de sudor oleoso. La evaporación de dicho sudor se produce fundamentalmente en el pelo, por lo que el proceso de refrigeración del animal se produce a nivel del vello corporal.

Sin embargo, este sistema adolece de grandes limitaciones. Cuando aumenta la transpiración del animal para hacer frente a condiciones extremas su eficiencia disminuye. En ese caso el sistema elimina con menor eficacia el calor debido a que el pelaje se enmaraña, impidiendo el libre paso del aire, e impidiendo una rápida evaporación.

En la epidermis humana, en cambio, predominan las glándulas ecrinas, que residen cerca de la superficie de la piel y segregan un sudor fino y acuoso a través de poros minúsculos. Los humanos poseemos un número extraordinario de glándulas ecrinas (entre dos y cinco millones) que pueden llegar a producir hasta 12 litros de sudor fino y acuoso. Además de evaporarse directamente sobre la superficie de la piel, la composición del sudor ecrino permite una evaporación mucho más rápida y eficiente. De hecho nuestro sistema de refrigeración es tan eficiente que en una maratón de larga distancia entre un caballo y un ser humano en un día caluroso, el que atravesaría primero la meta sería el humano. El caballo tendría que parase en varias ocasiones para refrigerarse o se derrumbaría por agotamiento térmico. (Trabajo publicado en 2007 Sport Medicine, por Daniel E. Lieberman de la Universidad de Harvard y Dennis M. de la Universidad de Utah).
El ser humano ganaría en una calurosa maratón a cualquier caballo.
Con el cambio climático que se produjo tras la última glaciación nuestros antepasados tuvieron que adaptarse a un ambiente de sabana, con grandes espacios abiertos y una fuerte insolación (Ver entrada En el Desierto, Apuesta al Negro). Para alimentarse tenían que realizar grandes caminatas cada día, que podían llegar a las decenas de kilómetros. En esas condiciones la necesidad de un potente sistema de refrigeración era fundamental. Los humanos no solo desarrollamos al extremo los mecanismos de sudoración, sino que también, aparecieron otras estrategias evolutivas encaminadas a facilitar la liberación del exceso de calor. El alargamiento de nuestras piernas nos alejaba del cálido suelo y aumentaba la relación superficie/volumen corporal. Las etnias que viven actualmente en las regiones más cálidas del planeta tienen unas piernas larguísimas.

Observar al "blanquito paticorto". ¿Quién de los dos está adaptado a la Sabana?
Lo importante es que la perdida de vello facilitó el desarrollo de cerebros voluminosos y del habla. El cerebro, al ser un órgano tan sensible al calor, necesita de una gran estabilidad térmica. De hecho una de las pocas zonas de nuestro cuerpo que conservan el vello es la cabeza, pues el pelo en esta zona permite que la radiación solar no incida de forma directa y, a la vez, lo mantiene más cálido que el resto del cuerpo en invierno.

Visto lo anterior se podría afirmar que en los humanos ¡la inteligencia se encuentra al desnudo!

Fuente: Investigación y Ciencia

19 de octubre de 2011

ENERGÍA EÓLICA MARINA


La energía eólica marina es un campo de enorme potencia para el futuro, ya que en la actualidad se encuentra prácticamente sin explotar. Según la consultora británica BTM Consult ApS, hacia 2020 se podrían alcanzar hasta 75 Gw (gigavatios ó 1000Mw) de potencia eólica offshore. Una cifra considerable teniendo en cuenta que la potencia actual ronda los 3.5 Gw y que su distribución se encuentra muy concentrada en los mares del norte de Europa. Pero según las proyecciones de la consultora hay potencial para alcanzar los 52 Gw en Europa y 19 Gw más en China. En la región de América del Norte (Estados Unidos y Canadá) no se espera que supere los 2 Gw. La razón para unas cifras tan modestas en esta última región hay que buscarla en las excasamente explotadas localizaciones terrestres. Eso permite que el potencial de crecimiento en Amércia de Norte para la próxima década siga siendo referenciado a la eólica terrestre, de explotación más simple y económica.

Aunque a largo plazo, todos los analistas coinciden en indicar la eólica marina como la que terminará dominando esta fuente energética, no todos son tan optimistas como la consultora BTM. Según la consultora estadounidense Emerging Energy Research (EER) en su informe Global offshore Wind Energy Markets and Strategies (2009-2020), el segmento marino alcanzará los 43 Gw, y de ellos el 76% se instalará en Europa. Los expertos confían en que conforme se incremente el número de máquinas instaladas sus costes de explotación se reduzcan entre un 15 y un 33 por ciento. Según María McCaffey de Renewables UK; “sabemos que los costes de la energía eólica marina son demasiado altos, pero podemos reducirlos en hasta un tercio en la próxima década”.

En la actualidad hay muchas empresas en el proceso de comercializar grandes máquinas especialmente diseñadas para su instalación en el mar. En los océanos no existen las restricciones de peso y tamaño que se presentan en tierra. Por ello no es necesario adaptar las máquinas a las dimensiones viarias o  a su medio de transporte terrestre. Eso permite construir máquinas de dimensiones colosales. Mientras en tierra, rara vez vemos máquinas de más de 3,5 Mw, en el océano se comienzan a instalar máquinas de 5 Mw.

La empresa noruega Sway Power y la británica Clipper Windpower Marine desarrollan actualmente máquinas que alcanzar los 10 Mw. Otra empresa, en este caso la española Gamesa, ha conseguido socios navieros para la instalación de su plataforma marina G11 (5Mw), mientras que trabaja en su próximo proyecto de cara al 2014 y que prevé alcance los 7 Mw.

El prototipo marino de Alstom, que utiliza tecnología heredada de la empresa española Ecotécnica, tiene aspas de ¡150 metros de diámetro! y una potencia de 6 Mw. Su fecha de comercialización prevista también se ha fijado para el 2014.

13 de octubre de 2011

JAPÓN REINVENTA EL SCALEXTRIC

Calzada fotovoltáica
Takashi Ohira de la Universidad de Toyohashi y Masahiro Hanazawa de los laboratorios de I+D de Toyota están investigando una solución imaginativa para eliminar el problema de la recarga de baterías en los automóviles eléctricos. Para ello han diseñado un sistema que transmite la electricidad desde dispositivos instalados en la calzada y a través de los neumáticos del vehículo hasta el motor.

La idea es que el automóvil se recargue mientras se desplaza sobre la vía. Para ello se utilizan cinturones de acero implantados en la carcasa del neumático y una placa conductora de la corriente situada en la calzada. “La energía eléctrica es convertida en Radio Frecuencia (RF) mediante inversores de alta frecuencia instalados en la calzada. El vehículo eléctrico toma el voltaje de las ondas de RF mediante un capacitador eléctrico situado entre el metal y el cinturón de acero del interior de los neumáticos.”

En el experimento los investigadores situaron pequeñas placas de metal sobre el suelo, dentro del neumático, y una adicional, sobre el mismo. De este modo midieron la impedancia eléctrica entre las dos placas. El equipo presentó los resultados el pasado mes de Mayo en la convención de Kyoto (Japón). En concreto se hizo la exposición en los Talleres sobre Innovaciones de la Transmisión Inalámbrica de Potencia.

Los investigadores creen viable la implantación del sistema dado que se necesitan pequeños voltajes para transferir la energía desde la carretera a un automóvil en marcha. "Con la suficiente potencia el sistema será capaz de mover un turismo", dijo Ohira.

Esto permitiría una rápida implantación de los vehículos eléctricos con una contaminación cero. Una ventaja añadida, es que los automóviles eléctricos no necesitarían contar con grandes, pesados y caros paquetes de baterías, pues tan solo tendrían que hacer uso de ellas cuando el vehículo circula fuera de las vías electrificadas.

Sin embargo, no todo son beneficios, quedan por explicar las implicaciones para la salud de un peatón que camine sobre este tipo de calzadas. Por otra parte, habría que tener en cuenta el tremendo coste de implantar el sistema en las infraestructuras actuales.

6 de octubre de 2011

POTABILIZADORAS SOLARES PARA EL TERCER MUNDO


La mejora de la calidad del agua en los países en vías de desarrollo es uno de los “14 grandes retos", establecido por la Comisión Nacional (USA), la Academia de Ingeniería, y también ha sido llamado un "objetivo de desarrollo del milenio" por el Reino Unido y Naciones Unidas. Por eso resulta alentador comprobar que siguen ideandose sistemas para conseguir el objetivo de potabilizar el agua en las regiones más desfavorecidas del tercer mundo.

El sistema que tratamos aquí utiliza la radiación ultravioleta del Sol para inactivar los patógenos en el agua. La luz solar es capturada por un reflector parabólico y se concentra en un tubo transparente para los rayos UV a través del cual el agua fluye de forma continua. "Hemos estado trabajando en la desinfección UV durante 20 años", dijo Ernest R. Blatchley III, un profesor de ingeniería civil. "Todo nuestro trabajo hasta hace un par de años trataba con los sistemas basados ​​en una fuente de luz UV artificial. En lo que estamos trabajando más recientemente es el uso directo de la radiación ultravioleta del sol. "

El propósito de la investigación es la necesidad de desarrollar de forma práctica, y a bajo coste, una tecnología de tratamiento de agua enfocado a dar servicio a un gran segmento de la población mundial en los países en vía de desarrollo. "Más de 800 millones de personas carecen de acceso al agua potable", dijo Blatchley. "El agua disponible para beber en muchos países en desarrollo no ha sido tratada para eliminar los contaminantes, incluyendo los microorganismos patógenos. Como resultado, miles de niños mueren cada día de diarrea y sus consecuencias, incluyendo deshidratación. La mitad de las camas de hospital del mundo están ocupadas por personas que se enferman por el agua que beben. "

Blatchley construyó un prototipo de reflector parabólico en su garaje y lo terminó en el laboratorio, forrándolo de papel de aluminio. El sistema fue probado en la azotea del Edificio de Ingeniería Civil de la universidad de Purdue.

"Resulta que la radiación solar que recibe en regiones como la India en algunas épocas del año, es lo suficientemente intensa para inactivar ciertos microorganismos patógenos del agua ", dijo." Hemos demostrado que podemos desinfectar el agua usando radiación solar. La gran ventaja de este prototipo de potabilizadora es que resulta muy económica de construir, menos de $ 100 en materiales”.

El sistema utiliza los UV naturales para terminar con la bacteria E. coli. Sin embargo, el sistema debe ser capaz de matar otros peligrosos patógenos que se trasmiten por las aguas fecales tales como; Vibrio cholerae, que causa el cólera, y Salmonella typhi, que causa la fiebre tifoidea y Cryptosporidium parvum, que hace que la criptosporidiosis, enfermedad parasitaria que causa diarrea.

En el futuro queremos demostrar que nuestro sistema solar UV elimina todos los agentes patógenos", dijo Blatchley, que ha trabajado en el proyecto con el estudiante de doctorado Eric Mbonimpa Gentil, que es de Ruanda, y Bryan Vadheim, estudiante de licenciatura de la Universidad Estatal de Montana. "También queremos automatizar el proceso y construir sensores de modo que sepamos lo rápido que debe bombearse el agua a través del sistema, dependiendo de la intensidad lumínica del momento. "

El reflector parabólico está hecho de una madera llamada paulownia."Ese material fue seleccionado debido a que el árbol crece muy rápidamente en las regiones cercanas al ecuador, donde muchas personas carecen de agua potable", dijo Blatchley." Es muy ligero, fuerte y estable, por lo que no va a torcer, doblar o a producir grietas en un clima adverso”.

El problema es la intensidad. Los rayos UV del Sol tienen una longitud de onda mayor que la mayoría de las fuentes de UV artificiales, lo que significa que tiene menos energía. La esperanza de Blatchley, sin embargo, es que la radiación UV del Sol utilizada adecuadamente sea suficiente para inactivar los agentes patógenos del agua, del mismo modo que lo haría un mecanismo ultravioleta artificial: los rayos ultravioleta artificiales dañan el material genético de los microbios, lo que les impide reproducirse.

"Estamos buscando nuevos materiales reflectantes de bajo costo, por ejemplo, de plástico metalizado", dijo Blatchley. "Es un material similar al material que se usa para hacer bolsas de patatas fritas. Hemos hecho mediciones, y algunos de estos materiales presentan casi el doble de reflexión que el papel de aluminio. "

Blatchley también está trabajando en otro sistema de filtración de bajo costo que utiliza capas de arena y grava para potabilizar el agua. Los filtros fueron desarrollados sin fines de lucro por Aqua Clara International, con sede en Michigan. Purdue y Agua Clara se han unido junto con la Universidad de Moi en Kenia, para desarrollar este proyecto. En el nuevo sistema de filtración el agua fluye lentamente a través del filtro, permitiendo que una película de bacterias medre en la parte superior del filtro, de tal modo que con su acción eliminan los contaminantes orgánicos, mientras que ciertos patógenos también se eliminan por la adsorción de la arena. Sin embargo, el agua necesita de un ulterior proceso de desinfección para matar los agentes patógenos restantes, para lo que podría utilizarse el sistema de radiación solar.

"Queremos desarrollar sistemas de tratamiento de agua potable para mejorar la calidad del agua para las personas que viven en países en vías de desarrollo, como Kenia", dijo Blatchley.

 Aqua Clara ha desarrollado un modelo de negocio para el sistema de filtración. "Esto ofrece oportunidades de negocio para los empresarios locales que han sido entrenados a hacer estos filtros a cabo de los materiales disponibles a nivel local", dijo. "Se puede construir una de estas potabilizadoras por $ 10, y es capaz de producir algo así como 40 litros de agua al día." Esto es, puede producir suficiente agua potable para una familia de cuatro personas. El uso de los filtros es cada vez más generalizado. "Alrededor de 1.900 filtros de arena se han instalado en pueblos de Kenia", dijo William Anderson, director del Programa de Ingeniería Global.

Información proporcionada por la Universidad de Purdue.

4 de octubre de 2011

PERCEPCIÓN EN BACTERIAS


Todos los seres vivos pueden percibir su entorno en mayor o menor medida, incluso los más simples que podamos imaginar. Las bacterias procariotas, las más simples de entre las que habitan en la Tierra, pueden olfatear su entorno y detectar otras bacterias a través de los elementos químicos que dejan en el ambiente.

Esta es la conclusión a la que han llegado los investigadores de la Universidad de Newcastle, que han trabajado con dos especies -la "Bacillus subtilis" y la "Bacillus licheniformus"- y han comprobado que reaccionaban de la misma manera al olor de amoníaco que desprendía una de ellas y es uno de sus nutrientes. Como respuesta al olor, ambas especies generaron una biopelícula, es decir, se agruparon para unirse en colonias y poder expulsar a sus potenciales rivales. A medida que se acortaba la distancia entre las dos colonias, la respuesta bajaba en su intensidad.

Esta facultad de las bacterias procariotas sería el cuarto sentido que se detecta en estos microorganismos, que tienen también vista (son sensibles a la luz), tacto (cambian cuando otro organismo o material les toca), gusto (a través de los elementos químicos con los que interactúan) y ahora también olfato.

Para el profesor Grant Burguess, el hallazgo, publicado en 'Biotechnology Journal', visto desde una perspectiva evolutiva, "puede ser el primer ejemplo de cómo las criaturas vivas aprendieron a oler a otras criaturas vivas".

En su opinión es "un gran avance que también demuestra lo complejas que son las bacterias y la manera en la que utilizan una serie de caminos para comunicarse entre ellas".

Los científicos británicos recuerdan que las infecciones bacterianas matan cada año a millones de personas, por lo que descubrir cómo se comunican nuestros enemigos es un paso importante para luchas contra ellas. De hecho, la biopelícula que generan al oler es una de las principales fuentes de infección en implantes médicos, como válvulas cardiacas, caderas artificiales e implantes mamarios. También le cuesta a la industria marítima millones de euros cada año, porque afecta a los motores y al combustible de los barcos. Su cara positiva sería que algunas biopelículas ayudan a disolver el crudo procedente de los vertidos.