La Vida de las Burbujas

Una botella de cava contiene alrededor de once millones de burbujas, que evitan el desarrollo de hongos y transportan las sustancias aromáticas al exterior...

Las bebidas carbonatadas o gaseosas surgieron en 1767 al intentarse reproducir las aguas efervescentes de las fuentes naturales. Posteriormente se les añadieron saborizantes. Están constituidas esencialmente de agua una gran cantidad de gas carbónico disuelto, que además de producir las características burbujas ayuda a evitar el desarrollo de hongos. También se le añaden colorantes, agentes de sabor, azúcar y algún ácido, con el que se modifica la dulzura del azúcar y sirve de preservativo. Dependiendo de la concentración de iones de hidrógeno (pH), se obtienen los distintos grados de acidez.

En 1885, el farmacéutico W.B. Morrison crea la primera gaseosa, Dr Pepper, al desarrollar un nuevo sabor. Poco después, en 1886, el también farmacéutico John S. Pemberton, combina hierbas, especies como la nuez de kola africana y la hoja de coca creando la Coca Cola. En 1898, otro farmacéutico, Caleb Bradham, busca un tónico para el dolor de cabeza añadiendo pepsina, registrando esta bebida con el nombre de Pepsi.

Física de las Burbujas

El gas que contienen bebidas como el champán, el cava o la cerveza se forma de manera natural debido a la acción de ciertas levaduras que se alimentan de azúcar y generan alcohol y dióxido de carbono como productos de desecho.

Al abrir la botella de cava o champán de 74 centilitros (más común), los 7 gramos de gas carbónico que de media se encuentra disuelto se liberan de la presión a la que se encontraban cuando la bebida estaba embotellada. Lo hacen de dos formas distintas: por difusión a través de la superficie del líquido (en torno a un 80%) y mediante la formación de burbujas en el interior del mismo.

Observaciones realizadas con microscopio electrónico han demostrado que las burbujas se originan en las impurezas adheridas a las paredes del cristal de la copa por un fenómeno denominado nucleación. Estas impurezas se deben principalmente a las pequeñas fibras de celulosa que se han quedado al secar el tapón, que no se mojan completamente al echar el líquido en la copa y suelen quedar sumergidas atrapando pequeñas burbujas de aire entre los huecos de sus formas irregulares.

Si estas burbujas superan un radio crítico (en el cava es de unas 2 décimas de micra), una parte del dióxido de carbono disuelto en la bebida abandonará el líquido y comenzará a entrar en ellas aumentando su tamaño. La burbuja se mantiene unida a la impureza hasta que su tamaño es tan grande que, por flotabilidad, se desprende iniciando un camino hacia la superficie. El desprendimiento no es total sino que deja atrás una pequeña cantidad de aire que sirve de semilla para una nueva burbuja. Así, una tras otra, se va creando un tren de burbujas que suben ordenadamente hasta la superficie del líquido.

Estas pequeñas burbujas van aumentando su tamaño a lo largo de su ascensión hacia la superficie como consecuencia de la menor presión en la superficie. Durante su trayecto de 10 centímetros en la copa, las burbujas multiplican su volumen por 1 millón hasta llegar al tamaño de 1 milímetro.

Como el cava contiene gran cantidad de ingredientes disueltos, algunos de ellos tensioactivos, es decir, moléculas que tienen parte amante del agua (hidrófila) y otra que no (hidrófoba). Esas moléculas se agrupan sobre la superficie de las burbujas: la parte hidrófoba hacia dentro de la burbuja y la hidrófila hacia fuera, dentro del líquido. De esa manera proporcionan a la superficie una consistencia mayor y obstaculizan la entrada de gas impidiendo, en parte, el crecimiento de la burbuja. Estas razones son las que hacen que las burbujas de la cerveza no crezcan tanto al subir y, además, una vez que llegan a la superficie, la membrana de las burbujas es más difícil de romper y crean una espuma mucho más duradera que la del cava.

En ese momento, se forma una cavidad correspondiente a la parte hidrófoba de la burbuja que al cerrarse por la acción de la tensión superficial proyecta hacia arriba una finísima gota de líquido. En menos de 3 milisegundos, la superficie vuelve a estar perfectamente plana por la acción de la gravedad.

El cava o el champán contienen tres veces más de gas que la cerveza y por ello se forma una gran cantidad de burbujas que dan esa apariencia tan apreciada en la bebida. Sin embargo, científicos franceses han establecido que el tamaño de las burbujas no solo depende de la concentración de dióxido de carbono, también de otros factores como sales disueltas, carbohidratos y minerales constituyentes de las bebidas.

Burbujas Transportistas

Las moléculas aromáticas se adhieren a las burbujas durante su ascensión a la superficie, provocando con su explosión la suspensión, encima de la copa, de una nube de finísimas gotas cargadas de aroma, que también proporcionan una sensación de frescor (efecto botijo). Así, como consecuencia de los movimientos de convección, la superficie del cava se renueva constantemente de moléculas aromáticas y de compuestos volátiles olorosos…

El calentamiento de la Antártida es mayor de lo que se pensaba

En la edición de esta semana de Nature, científicos de las universidades de Washington y Columbia abordan una de las cuestiones más candentes en la investigación sobre el clima: el calentamiento de la Antártida. Hasta ahora, los pocos datos de los que se disponía, puesto que se carecía de un registro continuo de temperaturas, parecían indicar que el interior del continente se estaba enfriando mientras que la península se calentaba. Sin embargo, esta nueva investigación ha demostrado que durante los últimos años, la Antártida ha sufrido un calentamiento.

El investigador Eric Steig y su equipo utilizaron información proveniente de diversas fuentes (registros de estaciones meteorológicas, mediciones vía satélite y modelos estadísticos), para conseguir una imagen más completa de la temperatura del continente desde 1957 hasta 2006. Su conclusión es que las temperaturas han ascendido aproximadamente medio grado durante este periodo, lo que está relacionado con los cambios en la circulación atmosférica y el declive del hielo del mar en el sector pacífico del océano Antártico.

La imagen ilustra el calentamiento que, según los científicos, ha ocurrido en el oeste de la Antártida durante los últimos 50 años (las zonas en rojo oscuro señalan el área que más se ha calentado).

Curiosidades Médicas

Sabías que el consumo excesivo de chocolate provoca la descalcificación de los huesos, o que en una borrachera se destruyen 1.000.000 de neuronas...

Sabías que…

• Un estudio de la Universidad de Ohio (EE.UU.) ha revelado que la premura en el proceso de cicatrización de las heridas depende del cortisol, hormona originada por el estrés. Cuanto mayor es su cantidad más lenta es la cicatrización, ya que ésta depende del sistema inmune.

• El estreñimiento es el origen de diferentes trastornos como ser el mal aliento, el olor corporal, fatiga, gases, dolores de cabeza, hemorroides, insomnio, trastornos digestivos, mala absorción de nutrientes, obesidad, etc. En la mayoría de los casos se debe a una mala alimentación baja en fibras vegetales y líquidos y a una vida estresada y sedentaria.

• Científicos de la University of Western Australia descubrieron al estudiar un grupo de mujeres entre 70 y 85 años que una sustancia presente en el cacao eleva la eliminación de calcio. Es el mineral con mayor presencia en el organismo y el cuarto componente del cuerpo después del agua, las proteínas y las grasas. El calcio corporal total, se aproxima a los 1200 gramos, lo que es equivalente a decir 1,5 a 2% de nuestro peso corporal. De esto, casi un 99% se concentran en los huesos y dientes.

• El humo generado en la combustión de los motores diesel induce una respuesta de estrés en la actividad cerebral, provocando dolor de cabeza u otras mayores complicaciones (Particle and Fibre Toxicology Magazine).

• El colesterol es un lípido (grasa) que pertenece al grupo de los esteroides. El hígado genera el 80% del colesterol total, al intervenir en procesos metabólicos, hormonales, digestivos y nerviosos. El otro

• La vigorexia se trata de un trastorno o desorden emocional donde las características físicas se perciben de manera distorsionada, al igual de lo que sucede cuando se padece de anorexia, pero a la inversa. Ello le lleva a realizar ejercicio físico de manera obsesiva compulsiva y pesas cada día de manera continuada.

• El aceite de oliva es la grasa vegetal o lípido alimenticio más antiguo. El 99% de su composición corresponde a diferentes ácidos grasos, que un nutriente indispensable para nuestro organismo ya que aportan la energía que necesitamos para poder llevar a cabo nuestras actividades físicas e intelectuales. También Estimula la absorción de calcio y por ello estimula el crecimiento óseo.

• El cuerpo humano posee más de 100.000 millones de neuronas. En cada borrachera se destruyen 1.000.000 de neuronas, es una pérdida de neuronas que nunca más se van a volver a tener. Si se consume con el estómago vacío, el 20% del alcohol pasa directamente a la sangre.

La vitamina K, proveniente de la palabra danesa Koagulation (coagulación), es determinante para evitar las hemorragias. También promueve la formación ósea en nuestro organismo.

• Según un estudio realizado en la Universidad de Alabama (EEUU), el ajo es bueno para el corazón. La clave está en la alicina, que se convierte en los compuestos de sulfuro de tan mal olor que a veces se quedan impregnados en el aliento. Esas sustancias reaccionan con los glóbulos rojos de la sangre y producen el sulfido de hidrógeno (utilizado para hacer bombas fétidas) que relaja los vasos sanguíneos y hace que la sangre fluya con facilidad.• De acuerdo a un reporte publicado en el British Medical Journal, la reducción en la ingesta de sal (25%) reduce el riesgo de contraer una enfermedad cardiovascular en un 25%. Así mismo observaron una disminución del 20% en el índice de mortalidad.

La altura sí importa.

Según un estudio los ingresos económicos están relacionados con la altura, al menos en Australia.





Según un estudio publicado en The Economic Record los hombres más altos ganan más dinero que sus colegas más bajitos simplemente porque la gente más alta es percibida como más inteligente y poderosa.
El estudio titulado “Does Size Matter in Australia?” (“¿Importa el tamaño en Australia?”) usa los datos procedentes de la encuesta HILDA (Household, Income and Labour Dynamics in Australia) para estimar la relación entre ganancias por hora y dos aspectos del tamaño del cuerpo: su peso y su índice de masa corporal.
Se encontró que la gente más alta, particularmente los hombres, ganan más dinero. En promedio por cada 5cm de altura de más ganaban 950 dólares más al año.
Según explica Andrew Leigh, si la altura promedio de un hombre es de 178 cm, unos 5 cm adicionales significan 950 dólares más al año, que es aproximadamente igual a la ganancia extra por un año más de experiencia en el campo.
El estudio encuentra además que, a pesar de que hay recompensa por ser alto, sistemáticamente no hay una penalización por tener un alto índice de masa corporal.
Según dice Leigh el principal interés a la hora de realizar el estudio era saber si la gente con sobrepeso estaba peor pagada, pero al final resultó más interesante analizar los datos relacionados con la altura y las ganancias.
Aunque los autores no lo mencionan, esta percepción de poder respecto a las personas más altas quizás venga de mucho más atrás, cuando el ser humano vivía en el Paleolítico y una altura mayor significaba más ventajas físicas y por tanto una mejor posición dentro la tribu.
Este estudio estaría en la misma línea de otros, como los que revelan que las personas atractivas tienen mejores puestos y ganan más dinero que las que no lo son tanto.

Metales succionadores

Científicos de la Universidad de Rochester han conseguido emular la capacidad de los árboles para elevar el agua desde las raíces hasta las hojas

En la naturaleza, los árboles succionan grandes cantidades de agua a través de sus raíces para llevarla después hasta sus hojas, situadas a varios metros de altura del suelo, gracias a lacapilaridad.

Esta cualidad se produce cuando las fuerzas intermoleculares adhesivas entre el líquido y el sólido son mayores que las fuerzas intermoleculares cohesivas del líquido, lo que permite que se produzca la succión del agua hacia arriba, incluso en contra de la gravedad.

Ahora, científicos de la Universidad de Rochester, en Estados Unidos, han creado una losa de metal que puede hacer circular el agua en dirección ascendente usando este mismo principio de la naturaleza, aunque a una velocidad que la propia naturaleza envidiaría. Los resultados de la investigación se han publicado en Applied Physics Letters.

Técnica láser extremadamente precisa

Según informa la Universidad de Rochester en un comunicado, la técnica podría resultar muy valiosa para lograr bombear cantidades microscópicas de líquido en un chip de diagnóstico médico, para enfriar un procesador informático o para convertir cualquier metal simple en una superficie anti-bacteriana, por ejemplo.

Chunlei Guo, profesor de óptica de dicha universidad y autor de la investigación señala en dicho comunicado: “Nosotros podemos cambiar la estructura superficial de casi cada pieza de metal para controlar la forma en que el líquido interacciona con cada una de ellas. Podemos incluso controlar la dirección en la que los líquidos fluyen”.

Para lograr esta proeza, Guo y su colaborador, Anatoliy Vorobyev, utilizaron una pulsación ultra-rápida de luz láser que hicieron incidir sobre la superficie de un metal. Por toda la superficie de este metal formaron así, a nano y microescala, agujeros, glóbulos y hebras.

El láser utilizado fue un láser de femtosegundo, que produce pulsaciones de una duración de sólo unos pocos cuatrillones de segundo (un femtosegundo es a un segundo lo que un segundo sería a 32 millones de años).

Durante sus brevísimas explosiones, el láser de femtosegudo utilizado despliega tanta potencia como la que despliega la red eléctrica norteamericana al completo, toda ella focalizada en un punto del tamaño de un punto de aguja, explica el científico. A pesar de su increíble intensidad, el láser se activa mediante un enchufe de pared corriente.

Nanoestructuras en el metal

Por la lámina metálica modificada mediante láser, los investigadores han conseguido que el líquido se mueva a una velocidad de un centímetro por segundo en contra de la gravedad.

Este proceso, señala Guo, es muy similar al de la leche “subiendo” por la servilleta de papel cuando empapamos ésta para limpiar una superficie o al de las gotas de vino que parecen escalar por las paredes de las copas: las atracciones moleculares y la evaporación se combinan en ambos casos para mover los líquidos en sentido contrario al de la gravedad.

La novedad del trabajo de Guo y Vorobyev radicaría, por tanto, en que las nanoestructuras del metal generadas con el láser pueden modificar la forma en que las moléculas del líquido interactúan con las moléculas del metal, permitiendo que éstas se atraigan entre sí con mayor o menor intensidad en función de donde sean colocadas.

Las nanoestructuras metálicas se adhieren más rápidamente a las moléculas líquidas de lo que las moléculas líquidas se adhieren unas a otras, lo que origina que el líquido se expanda rápidamente por el metal. Los canales grabados con láser en el metal permiten en definitiva controlar el comportamiento del líquido.

Aplicaciones

Guo explica: “imagínense un sistema de canales similar a los circuitos electrónicos impresos en los microprocesadores. Con este sistema podremos ejecutar trabajos químicos o biológicos con una minúscula cantidad de líquido”.

Por ejemplo, con sangre. La sangre podría circular con precisión a lo largo de estos canales hacia un sensor que realice el diagnóstico de una enfermedad. Con un sistema tan diminuto, las enfermeras no necesitarían extraer todo un tubo de sangre para hacer las pruebas. Un simple arañazo en la piel contendría mayor cantidad de células de las necesarias para el micro-análisis consecuente.

Por otro lado, el equipo de Guo también ha creado con el láser de femtosegundo un metal que reduce la atracción entre las moléculas de agua y las moléculas de metal, es decir, que favorece la hidrofobia.

Dado que los gérmenes están compuestos mayormente de agua, resultaría imposible para ellos crecer en una superficie hidrofóbica. Utilizando esta técnica, podría convertirse cualquier metal en un material anti-bacteriano.

Ahora mismo, el proceso de modificación de una lámina de metal supone una media hora de tiempo, pero Guo y Vorobyev trabajan en afinar la técnica para hacerla más rápida.

Otros trabajos con el láser de femtosegundo

Guo también ha publicado recientemente que ha conseguido crear bombillas que utilizan la mitad de energía para producir la misma cantidad de luz, utilizando el láser de femtosegundo.

Según el científico, el rayo láser fue aplicado a través del cristal de una bombilla para alterar una pequeña parte del filamento de ésta. Posteriormente, al encender dicha bombilla los investigadores se dieron cuenta de que la parte modificada brillaba más que el resto del filamento, sin que se registraran cambios en el consumo energético.

Por otro lado, en 2008 Guo y su equipo utilizaron también el láser de femtosegundo para crear nanoestructuras que reflejaban sólo ciertas longitudes de onda de la luz.

Gracias a esto, pudieron colorear los metales. Por ejemplo, fueron capaces de darle al aluminio la apariencia del oro, tal y como publicó The New York Times.

El Nuevo ADN

Un equipo de científicos del Instituto de Investigación Scripps de California, ha creado un nuevo análogo del ADN que se ensambla y se desensambla a sí mismo, sin la ayuda de enzimas (algunas enzimas se utilizan en biotecnología para clonar fragmentos de ADN). Dado que este nuevo sistema contiene componentes que podrían haberse encontrado en la Tierra antes de que apareciese la vida, los científicos esperan que les ayude a comprender cómo pudo emerger ésta en nuestro planeta. Por otro lado, según publica el Instituto de Investigación Scripps en uncomunicado, este análogo del ADN podría ser un punto de partida hacia el desarrollo de nuevos materiales capaces de auto-repararse o de transformarse en respuesta a su entorno.
Evolución análoga Los científicos están tan sorprendidos como fascinados por la cuestión de cómo pudo surgir en la Tierra la vida. Una de las teorías más generalizadas señala que, antes de que apareciera el ADN, las formas de vida más primitivas usaban el ARN (ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos) para transmitir sus códigos genéticos. Esta idea es la conocida como hipótesis del “Mundo del ARN”. Sin embargo, muchos investigadores señalan que el ARN sería demasiado complejo, por lo que algo aún más simple debió precederle, en las formas de vida primitivas. Reza Ghadiri, químico del Instituto de Investigación Scripps y director de la presente investigación, ha estado trabajando durante años para descubrir qué replicadores y sistemas genéticos podría haber antes de la llegada del Mundo del ARN. Uno de los focos clave de sus estudios ha sido el papel de unas moléculas orgánicas llamadas aminoácidosen esta cuestión. Ya en 1996, Ghadiri y sus colaboradores demostraron por vez primera que las hebras de aminoácidos y de péptidos (moléculas formadas por la unión de varios aminoácidos mediante enlaces peptídicos) del ADN podían auto-replicarse en condiciones en las que no hubiera enzimas. Ahora, Ghadiri y su equipo intentan generar un sistema capaz de realizar procesos similares a la evolución darwiniana. Según el investigador, el análogo de ADN conseguido sería “el primer paso hacia ese objetivo”.


Estructuras cambiantes Mientras que gran parte de los trabajos realizados hasta ahora con los análogos del ADN, como el ANP (ácido nucleico peptídico), se han focalizado en las bases nitrogenadas del ADN (que son complementarias entre sí y forman parejas), ya ancladas a unidades troncales, para diseñar su sistema, Ghadiri tuvo la idea de trabajar con bloques de fabricación más simples. Si estos bloques tenían lazos que se invirtieran fácilmente -a diferencia que en el ADN o en el ANP- esto podría evitar la necesidad de enzimas, al tiempo que se mantendrían las características claves de la codificación de la información. Como resultado, los científicos desarrollaron un sistema formado por péptidos y el aminoácido cisteína. Este aminoácido se enlazaría de forma reversible con un compuesto orgánico conocido como tioéster. Así, los científicos crearon un ácido nucleico peptídico tioéster (tANP), con el que es posible que las bases nitrogenadas del ADN se acoplen y se desacoplen del tANP formando ensamblajes variables. Al unir el tANP con el ADN, las hebras complementarias de ambos se ensamblan. Estos apareamientos pueden después abrirse añadiendo nuevas hebras complementarias de ADN, para que se generen otras estructuraciones. Por otro lado, Ghadiri y su equipo también han demostrado que una hebra de tANP puede actuar como plantilla, generando la formación de tANP complementario, aunque todavía no se ha podido lograr la auto-replicación del tANP, que sería un objetivo final de la investigación. Aplicaciones sorprendentes Debido a que el tANP puede desensamblarse tan fácilmente, sus hebras no pueden transmitir aún información. En esta transmisión es donde estaría la clave de la capacidad del ADN para originar vida, señalan los expertos. Los científicos exploran formas para conseguir que las unidades de tANP sean transformadas químicamente, hasta que puedan transmitir información. Asimismo, buscan determinar la estructura del tANP, que podría parecerse a la doble hélice de ADN o que quizá ser totalmente distinta. Ghadiri señala que el trabajo ofrece además algunas posibilidades distantes pero muy interesantes, especialmente si se considera que se podrían crear sistemas similares al del tANP usando constituyentes químicos distintos. Estos sistemas podrían llevar a la formación de nuevas enzimas u otros productos químicos capaces de catalizar reacciones para usos biomédicos u otros usos. Asimismo, Ghadiri también se imagina algunas opciones que parecen de ciencia-ficción para materiales relacionados con el tANP, como plásticos que podrían repararse solos al romperse. Otra posibilidad, relacionada con la forma que tiene el tANP de reconfigurarse, sería crear materiales que pudieran remodelarse a sí mismos, dependiendo de los cambios que haya en su entorno. Los resultados de esta investigación han aparecido publicados en la revista Science.

Por Yaiza Martínez.

Plantas Carnívoras

Aunque pertenecen al reino vegetal, obtienen la mayor parte de sus necesidades nutricionales alimentándose de insectos y pequeños artrópodos…

Las plantas carnívoras pertenecen al reino vegetal aunque obtienen la mayor parte de sus necesidades nutricionales alimentándose de insectos y artrópodos. Esto es así porque suelen habitar lugares donde el suelo es pobre en nutrientes, carencia de nitrógeno, como tierras ácidas, pantanosas o bosques tropicales. Cuentan con raíces que sólo utilizan para estar sujetas al suelo. El estudio de estas plantas se inició en 1875 por Charles Darwin. Hasta ahora se han estudiado alrededor de 625 especies.

Estas plantas tienen movimientos muy rápidos como resultado de dos tipos de mecanismos: El primero se debe a la diferencia entre la presión del agua de las células de las paredes interiores y exteriores, que se activa cuando la presa es detectada, haciendo que la trampa se cierre; El segundo tipo de movimiento es provocado por el crecimiento de las células de un lado de la hoja-trampa y el encogimiento de las del lado contrario, lo que hace que la estructura se curve hacia un lado.

Modos de Atrapar a las Presas

Vejigas de succión – Las plantas acuáticas Utricularia poseen este sistema en el que las vejigas, situadas bajo el agua y provistas de una abertura protegida por pelos, sorben a la víctima (insectos o peces pequeños) al dilatarse cuando tocan las cerdas.

Cepos – En este caso, la víctima es atraída por un néctar dulce, posándose sobre la hoja que se cierra automáticamente cuando roza las cerdas con reincidencia (por ello no se cierra con la lluvia). Las espinas de los bordes impiden que se escape la presa. El movimiento de la presa en su interior estimula la secreción de jugos digestivos, iniciándose así su descomposición, que dura varios días.

Copas – Las plantas pertenecientes a este grupo tienen un receptáculo de paredes muy lisas donde se almacena un líquido de aroma dulce y en el que caen los insectos al resbalar. Éstos no logran salir debido a unos pelos invertidos, en la Sarracenia, o porque chocan contra manchas traslúcidas que confunden con salidas (Darlingtonia californica), con lo que caen agotados al fondo de la trampa y se ahogan en el líquido digestivo que contiene encimas.

Copas con tapa - Las presas, buscando el néctar, resbalan por las paredes hasta el fondo lleno de líquido viscoso donde se ahogan. Las enzimas y bacterias presentes en este líquido disuelven la víctima, extrayendo los nutrientes necesarios para la planta. Los Nepenthes y los Cephalotus pertenecen a este grupo.

Pelos pegajosos – Las plantas pertenecientes a este grupo poseen hojas próximas al suelo que segregan un fluido viscoso con aroma atractivo para los insectos. Cuando éstos se posan sobra la hoja, quedan atrapados en los pelos pegajosos. Si los reconoce como alimento (distingue cuando son granos de polvo), curvará sus tentáculos hacia el interior hasta que se cierren, lo que puede llevar varias horas. En el caso de la Drosera, pasan entre 7 y 14 días hasta que los tentáculos se vuelven a abrir completamente.

Un nuevo sistema de almacenamiento nos acerca al coche de hidrógeno

Ingenieros de la Universidad de Purdue, en los Estados Unidos, han desarrollado un sistema de almacenamiento de hidrógeno que permitiría recargar ...

Un nuevo sistema de almacenamiento nos acerca al coche de hidrógeno

Permite recargar el depósito en sólo cinco minutos, cuando con otros sistemas se tardaba cuarenta

nvestigadores de la Universidad de Purdue, financiados por el fabricante de coches General Motors (GM), han conseguido desarrollar la parte fundamental de un sistema de almacenamiento de hidrógeno para coches que hace posible llenar el depósito en sólo cinco minutos con suficiente combustible como para recorrer unos 500 kilómetros.
El sistema utiliza un compuesto en polvo denominado metal hídrido que absorbe el gas hidrógeno.
Los investigadores han desarrollado un intercambiador de calor del sistema, que hace circular refrigerante a través de tubos y utiliza ventiladores para retirar el calor generado a la vez que el hidrógeno es absorbido por el compuesto en polvo.
El intercambiador de calor es clave, ya que el sistema detiene la absorción de hidrógeno si se sobrecalienta, explicó Issam Mudawar, profesor de ingeniería mecánica, que está al frente del proyecto, en un comunicado. "El hídrido produce una enorme cantidad de calor", explica Mudawar. “Se tardaría un mínimo de 40 minutos en llenar el tanque sin refrigeración, lo que lo convierte en impracticable". Los investigadores contemplan un sistema que permitiría que los conductores pudieran rellenar sus depósitos con hidrógeno en unos pocos minutos. El hidrógeno sería utilizado para propulsar una célula de combustible para generar electricidad con el propósito de hacer funcionar un motor eléctrico.

Un desafío

"La idea es tener un sistema que rellena el depósito al mismo tiempo que utiliza conectores accesorios para proporcionar refrigerante y extraer calor", dice Mudawar. "Esta cuestión representa un desafío para los ingenieros, porque tienen que imaginar cómo rellenar el tubo de combustible con hidrógeno rápidamente mientras neutraliza el calor de forma eficiente. El problema es que nadie hasta ahora había diseñado este tipo de intercambiador de calor", Hay que recalcar que el proceso es reversible, es decir, que el hidrógeno podría ser extraído a partir del hídrido rebajando la presión dentro del tubo del combustible. El intercambiador de calor está ajustado dentro de dicho tubo. Dados los problemas de espacio, es esencial que el intercambiador de calor ocupe el menor espacio posible para maximizar el sitio dentro del tanque de hidrógeno.
Los refrigerantes utilizados habitualmente en la automoción circulan a través de un tuvo con forma de U atravesando a lo largo el tubo de combustible y el intercambiador de calor. El intercambiador de calor, que está hecho principalmente de aluminio, contiene una red de finas aletas que proporcionan una vía de enfriado eficiente entre el metal hídrido y el refrigerante. “Este hito abre el camino para crear sistemas de almacenamiento de hidrógeno que pueden ser cargados múltiples veces casi como se llena el tanque de combustible hoy por hoy”, comenta Darsh Kumar, que es investigador de GM.
Los investigadores (ingenieros mecánicos, aeronáuticos e informáticos) han estado haciendo este desarrollo en los últimos dos años. Dado que el metal hídrido reacciona rápidamente al aire y a la humedad, el sistema ha tenido que ser ensamblado en una cámara hermética. Otro paso importante A finales del año pasado, se dio otro paso importante para hacer realidad a medio plazo el coche de hidrógeno. El ingeniero holandés Robin Gremaud,presentó una aleación de magnesio, titanio y níquel muy eficiente a la hora de absorber hidrógeno. Un tanque de hidrógeno construido con esta aleación podría tener un peso relativo del 60% comparado con el peso de las baterías de un coche si tuvieran que realizar los mismos kilómetros.

Para encontrar la mejor aleación posible, Gremaud desarrolló un método que le ha servido para someter a prueba, simultáneamente, miles de muestras de diferentes metales y ver su capacidad de absorber hidrógeno. El método se basa en una técnica descubierta hace 10 años, la hidrogenografía, que prueba la pérdida de refracción de muchos metales en presencia del hidrógeno. Si lo comparamos con las baterías usadas en lo coches eléctricos, conducir 400 Km con un coche eléctrico, como un Toyota Prius, supone cargar con 317 kilos de modernas baterías de litio durante todo el camino. Con la aleación de Gremaud, un coche que usara el hidrógeno recorrería la misma distancia cargando sólo 200 kilos.

Por Raúl Morales