Una estación de sensor con energía solar para supervisar en tiempo real la concentración de gases que son responsables clave en el cambio climático y la contaminación del aire se ha instalado en un techo del QUT Gardens Point como parte de un estudio internacional sobre nano sensores ambientales con energía solar.

Alexander Malaver, un estudiante de maestría de la Escuela de Ingeniería de QUT, dijo que el sensor ha sido un prototipo para una futura red de sensores con energía solar que supervisaría la concentración ambiental de tres contaminadores principales: el dióxido de nitrógeno (NO2) en motores de combustión, el óxido nitroso (N2O) y el amoníaco (NH3) a partir de estiércol y fertilizantes.

“Estos gases no son comúnmente estudiados, ya que se encuentran en bajas concentraciones en el medio ambiente, pero el óxido nitroso y el amoníaco son más contaminantes que el dióxido de carbono, y estamos desarrollando nuevos sensores baratos capaz de detectarlos”, dijo Malaver.

“El objetivo de esta investigación es poder dar a conocer en tiempo real la concentración de estos gases alrededor de los caminos y fincas para que puedan cambiar su comportamiento si es necesario.

“Además, cuando sabemos las concentraciones podemos saber si estos gases son perjudiciales para los seres humanos o solo afectan el calentamiento global.”

Malaver dijo que la red de sensores de gases tendría conexión inalámbrica para que cada nodo pueda “hablar” con los demás y alimentar datos en tiempo real a una estación de monitoreo. Dijo que el techo de la estación ya estaba proporcionando datos valiosos, que pueden ser fácilmente visualizados por cualquier computadora dentro de la red QUT.

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Las nanopartículas de oro y paladio (Au-Pd) podrían conducir a una forma más eficiente y amigable con el medio ambiente de producir benzoato de bencilo, un compuesto químico utilizado ampliamente en las industrias de alimentos, productos farmacéuticos y químicos cuyas aplicaciones incluyen un fijador de fragancias, un aditivo alimentario y un disolvente para reacciones químicas.

El método más común de producir benzoato de bencilo es reaccionar ácido benzoico con alcohol bencílico. También puede generarse a partir de benzaldehído. Estas tres materias primas se derivan del tolueno, un componente del petróleo crudo. La fabricación de alcohol bencílico y benzaldehído requiere el uso de halógenos y disolventes ácidos, mientras que el ácido benzoico se produce a través de una reacción catalizada por el cobalto, una fase líquida más ambientalmente amistosa.

Un equipo de investigación dirigido por Graham Hutchings, profesor de química en la Universidad de Cardiff en Gales en el Reino Unido y Christopher Kiely, profesor de ciencia de materiales e ingeniería en Lehigh, ha encontrado una forma de producir benzoato de bencilo directamente de tolueno en un proceso libre de disolvente, de un solo paso, mediante nanopartículas de Au-Pd para catalizar la reacción.

“Optimizando la relación de Au-Pd en las nanopartículas, así como las condiciones de reacción, pudimos lograr tasas de conversión de más del 95 por ciento sin ninguna conversión a dióxido de carbono,” dice Hutchings.

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Ahora, un estudio realizado por un equipo de investigación de la Universidad de Missouri, liderado por el científico Kattesh Katti, ha encontrado un método que podría reemplazar a casi la totalidad de los productos químicos tóxicos que se requieren para fabricar nanopartículas de oro. El ingrediente clave: la canela.

En el estudio de la Universidad de Missouri, los investigadores mezclaron sales de oro con canela y agitaron la mezcla con agua para sintetizar las nanopartículas de oro. El nuevo proceso no utiliza electricidad y no utiliza agentes tóxicos.

“Desde nuestro trabajo en nanotecnología verde, está claro que la canela — y otras especies tales como hierbas, hojas y semillas — servirá como un embalse de fitoquímicos y tiene la capacidad para convertir metales en nanopartículas,” dijo Katti. “Por lo tanto, nuestro enfoque a la nanotecnología ‘verde’ crea un renacimiento simbolizando el papel indispensable de la madre naturaleza en todos los futuros acontecimientos nanotecnológicos.”

Más información Universidad de Missouri

La nanotecnología, el vapor y la captura de dióxido de carbono ofrecen al mundo una fuente interminable de combustibles y productos químicos que eliminarían la huella de carbono de la actividad humana. El combustible podría hacerse a partir de dióxido de carbono capturado del aire, de fuentes geotérmicas, o de las emisiones industriales dicen dos químicos de renombre mundial de la Universidad del Sur de California.

La química para mitigar o eliminar la huella de carbono de actividades humanas y proporcionar “una permanente fuente inagotable de carbono que contienen los combustibles o productos, que posteriormente pueden ser quemados o utilizados sin aumentar el contenido de dióxido de carbono de la atmósfera” ha sido desarrollada por el profesor George A. Olah y el profesor GK Surya Prakash de la Universidad del Sur de California y se detalla en la solicitud de patente de Estados Unidos 20090285739.

Este método incluye un paso inicial de la captura de dióxido de carbono y, a continuación reciclarlo químicamente para formar el carbono que contienen combustibles y productos. Los descubrimientos de Olah y Prakash ofrecen un modo factible de mitigar la huella de carbono causada por actividades humanas sin limitar o prohibir el uso de carbono contenido en combustibles para transporte, generación de electricidad y una variedad de productos químicos derivados y productos.

Esto es factible mediante el uso de nanomateriales que permiten la captura y concentración de CO2 de fuentes naturales e industriales y su conversión en metanol que luego se puede convertir en otros productos químicos y productos de plástico ahora derivados de fuentes de petróleo y gas natural.

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Un nuevo método que permitirá fabricar nieve artificial de forma más económica y sostenible se encuentra desarrollando un equipo del Centro de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología, CIN2 (ICN-CSIC), en Barcelona, todo gracias a  gracias a un nucleador “de hielo perfecto”.

Las partículas usadas se encuentran en el medio natural, son inocuas y no contaminantes, posibilitando modificaciones y adaptaciones según la condiciones y necesidades, con una tecnología que ya se había utilizado hasta ahora en otros campos, como la cosmética.

Las moléculas se degradan fácilmente por acción solar y se encuentran también en el aire que respiramos y dentro de nuestro propio cuerpo, según han informado los responsables del CIN2.

La fabricación de nieve por parte de la estaciones de esquí implica un alto costo económico, en agua y energía, por lo que la reducción de estos costos es la clave en el desarrollo de la tecnología de los cañones de nieve, y son tema de debate en relación a su sostenibilidad.

Una manera de mejorar la calidad de la nieve y reducir el costo es el uso de aditivos, una práctica muy extendida en los EE.UU., Francia, Suiza o Italia, aunque su uso genera un debate sobre el posible perjuicio hacia el medio ambiente.

Esta línea de investigación, a cargo del doctor Albert Verdaguer, del grupo ‘Small Molecules on surfaces’ del CIN2, facilitaría el ahorro, y de paso disminuiría las consecuencias para el medio ambiente, dos factores a tener en cuenta en pleno debate sobre la candidatura de Barcelona a acoger los Juegos Olímpicos de Invierno de 2022.

El trabajo, que ya se ha explicado a algunas de las estaciones más importantes de esquí de Cataluña, con una respuesta “muy satisfactoria”, según sus promotores, se podría empezar a desarrollar en breve de manera práctica, de manera que en un par de años podría aplicarse en las estaciones de esquí.

El proceso de la investigación parte del estudio de la estructura del agua sobre la superficie de diferentes materiales.
Hay materiales que atraen el agua y se mojan fácilmente (hidrofílicos) mientras que otros repelen el agua y cuesta de mojar (hidrofóbicos).

Todos los materiales hidrofílicos de nuestro entorno tienen una pequeña capa de agua en su superficie, y si en algunos materiales esta agua es líquida, en otros es en forma de hielo.

Existen materiales con una superficie que presenta una estructura característica que hace que cuando el agua moja esta superficie no se quede en estado líquido, sino que forme una capa muy fina de hielo, incluso a 25 grados.

Estos materiales son ideales como nucleadores de hielo, inducen la formación de cristales de hielo a partir de gotitas de agua microscópicas a temperaturas muy cerca de los 0º C, son las partículas de tamaño microscópico de estos materiales, las que son utilizadas para inducir la lluvia o fabricar nieve.

Todos estos materiales forman pequeñas capas de hielo en su superficie, pero para formar cristales de hielo tridimensionales hace falta algo más.

Hoy en día, se pueden diseñar y construir moléculas que favorezcan el crecimiento del hielo tridimensional, y que además formen superficies con las características especiales para que el agua al mojarlas forme hielo.

El nucleador se fabrica a partir de micro y nanopartículas de minerales no contaminantes, como los que componen la arena, que son inocuas y recubriendo las partículas con la citada molécula nucleadora, se pone a punto el aditivo para facilitar la formación de nieve.

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