Aluminio ¿más caro que el oro?

Foto por Ricardo Stuckert/PR bajo una licencia Creative Commons

Todos hemos bebido de una lata de refresco que luego hemos tirado a la papelera ¿lo habríamos hecho si fuese una lata de oro?. Estas latas, generalmente están hechas de aluminio (bueno en realidad de algo más, pero aluminio en gran parte), un metal que hoy en día podemos encontrar en todas partes por sus buenas propiedades y ligereza. Resulta extraño pensar que el aluminio era hace años un metal precioso, más caro incluso que el oro.

Si miráis tablas de abundancia de elementos en la tierra veréis que el aluminio es uno de los elementos más abundantes de la Tierra el 7,5% de la corteza terrestre. La arcilla está compuesta de aluminio. Como puede ser que valiese tanto algo tan común. Bien, mientras que el oro es mucho menos abundante, es relativamente inerte, ¿qué quiere decir eso?, pues que le cuesta mezclarse para formar otras moléculas. Así que se lo puede encontrar en vetas de oro puro. En cambio es prácticamente imposible encontrar una veta de aluminio puro, siempre viene mezclado.

Seguramente estaréis pensando "bueno, y que, el hierro tampoco suele estar aislado" y no os falta razón sin embargo a diferencia del hierro aislar el aluminio es muy costoso. Poneos a pensar si conocéis alguna civilización que pudiese manejar el aluminio, manejaban cobre, zinc, estaño, mercurio, oro, plata, hierro... pero no aluminio. El aluminio fue aislado por primera vez en 1825, y para conseguirlo se gastaron grandes cantidades de energía por unidad de peso. De ahí que fuese tan caro.

Sin embargo en 1889 los precios bajaron súbitamente al descubrirse un nuevo método de obtención de aluminio, que sigue en uso a día de hoy. El proceso Bayer. Desde entonces el método se ha ido perfeccionando aunque en esencia sigue siendo el mismo.

Aun así la cantidad de energía necesaria para obtener aluminio a partir de la bauxita sigue siendo considerable (17 kWh por kg de aluminio). Así que se han desarrollado varias alternativas. La primera, evidentemente es el reciclaje, al reciclar aluminio no hace falta volver a separarlo. A base de ir extrayéndolo poco a poco de la tierra los humanos hemos conseguido tener una impresionante reserva de aluminio casi puro en forma de chatarra. Se están implementando también nuevas técnicas que permiten obtener el aluminio a partir de arcillas (en lugar de la bauxita) que en reducen el gasto energético.

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Visualización gráfica de tu blog

Foto por Proximo bajo una licencia Creative Commons

Hoy me voy a salir un poco de la temática habitual. La imagen que he puesto al principio de esta entrada corresponde a la visión gráfica del blog 1031tensai (si hacéis click en ella la podréis ver más grande). Si tenéis un blog o si simplemente queréis ver como queda la visión gráfica de cualquier pagina de Internet no dejéis de probarel applet. Podéis encontrar una breve explicación en la página del autor.

Nuevos usos del etanol y el metano

Foto de Wikimedia Commons bajo una licencia Creative Commons

El etanol es un tipo de alcohol, su interés no iría más allá si no fuese porque se ha propuesto como combustible alternativo. Se obtendría a partir de algunos vegetales, como maíz, o caña de azúcar. Podéis encontrar más información en la wikipedia^ref.1.

Uno de los problemas que aun hay con el etanol es saber si su balance energético es positivo. Es decir, cuanto etanol (o gasolina) se gasta en todo el ciclo para producir más etanol. Esto incluye la energía necesaria para fabricar desde el cemento que servirá para construir el edificio donde se procese el material orgánico para obtener etanol, hasta el diésel que consuman los tractores en la cosecha, si se gasta más de lo que se produce el balance es negativo, en caso contrario positivo. Hay varios estudios enfrentados unos diciendo que el balance es positivo y otros que es negativo. Aunque, por lo que parece el primero lleva las de ganar.^ref.1

Aun si el balance energético fuese negativo, habría usos para el etanol, por ejemplo, pequeñas pilas de combustible para alimentar equipos portátiles. Aunque parezca contradictorio, no lo es. Cambiar el formato en el que la energía es almacenada a uno más apto para nuestras aplicaciones, aun a costa de perder poder energético es algo que hacemos a diario. Por ejemplo al encender una estufa eléctrica. La explicación es que para generar los 2 kW de potencia eléctrica que está consumiendo nuestra estufa, se han tenido que gastar unos 3,3 kW de gas natural (en una central de cogeneración con rendimiento del 60%) en cambio si la estufa fuese de gas natural, obtendríamos el mismo calor gastando unos 2,2 kW (en vez de 3,3 kW). Este es un ejercicio que la gente no suele hacer. Hay que mirar el recorrido energético hasta la fuente primaria.

Siguiendo con lo que decíamos, el etanol, en baterías para equipos portátiles les daría una autonomía que hace 5 años parecería ciencia ficción, se habla de más de 50 horas de autonomía. He llegado a ver noticias en las que se habla de duraciones de hasta un mes, aunque en este caso utiliza metano, la idea es la misma.

Pero el metano ¿no es un combustible fósil?. Si y no, se puede obtener de yacimientos (que se lo digan a Putin), pero también a partir de el hidrógeno mediante la reacción de Sabatier^ref.2 (de la que me gustaría hablar algún día), y este lo podemos sacar por hidrólisis^ref.3 del agua a partir de energía eólica (la del viento), por ejemplo.

¿Petróleo a partir de algas?

Foto por hermmermferm bajo una licencia Creative Commons

Un amigo (saludos y mil gracias a Merida ^^) me ha pasado este link sobre la obtención de biofuel a partir de algas.

El artículo en si no da demasiados datos técnicos. Para, según el entrevistado, mantener el secreto. Secreto que también protege la ubicación del laboratorio. Así que no tenemos suficiente información para asegurar su veracidad. Pero si que tenemos suficiente como para hacer un pequeño análisis para determinar si es potencialmente posible.

Bien. La producción mundial de petroleo es de 84.675.000 barriles de petróleo diarios, en febrero del 2007^ref.1 Por otra parte el artículo asegura que con dos veces la superficie de la comunidad valenciana bastaría para suplir la demanda mundial de petróleo.

Así que el mundo produce 85.000.000 barriles de petróleo. Un barril de petróleo son 40 galones, un galon son 3,785 litros, la densidad del petroleo son 820 kg/m^3, y finalmente una tonelada equivalente de petróleo son 11.630kWh. Así que aproximadamente:


Por otra parte la densidad energética del sol en la órbita terrestre es de 1370W/m^2 de media. Pero debido a que tiene que atravesar la atmosfera se asume que de media son 1000W/m^2 en la superficie. La superficie necesaria según el artículo es de 52.000m^2 (algo más que la superficie de dos comunidades valencianas, que son 46.500 m^2). Y algo también a tener en cuenta es que en un día hay de media 12 horas de luz diurna. Así que aproximadamente:


Bueno esta cifra espectacular es la energía irradiada pero no tiene en cuenta el rendimiento. Que en estos casos suele ser muy bajo (las placas solares apenas llegan a un rendimiento del 15%). De todas formas si el rendimiento supera el 20% (=123/624) teniendo en cuenta la energía perdida en plantar y recoger las algas, en la energía invertida en fabricar los productos químicos que con seguridad se les echaría para fortalecer su crecimiento, la perdida de energía al atravesar la luz el agua, el rendimiento en la fotosíntesis, y el rendimiento de la transformación en biocombustible, etc.

Un rendimiento del 20% en la producción de biocombustible a partir de algas no es descabellado. Así que en principio, y a falta de más datos, es posible, aunque por los pelos.

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Curiosa manera de hacer helados

Foto por ulterior epicure bajo una licencia Creative Commons

Desde donde escribo el blog empieza a hacer bastante calor, por si fuera poco el fin de semana estuve en Turín, en Italia, donde el "gelatto" es casi obligado. Así que entenderéis que ahora mismo me apetezca uno. Pero ¿cómo se las ingeniaban para hacer helados cuando no había congeladores?

Bien, no había congeladores, pero había nieve en las montañas. Así que el sistema era acumular nieve dentro de una habitación (que solía ser subterránea) y prensarla hasta convertirla en hielo. Si creéis que esto sólo era posible en sitios muy montañosos o poco calurosos os remito a "les cases de neu" (casas de nieve de Mallorca) en este enlace

Vale, había hielo, pero como es evidente había que pagar el coste de almacenamiento y transporte, así que no era cuestión de desperdiciarlo. Una de las opciones más sencillas era picar el hielo y poner fruta, zumos y especias. Es decir un sorbete.

Pero se puede utilizar la termodinámica para hacer algo más elaborado (y cremoso). He aquí la receta:

1/2 taza de leche
1/2 de nata para montar
50g de azúcar
1 cucharada de vainilla o ColaCao o...
200g de cloruro sódico (sal común ^^)
400g de hielo
2 bolsas con autocierre hermético, una con 1 litro de capacidad la otra de 4 (he puesto los litros a ojo)

Mezcla el azúcar, la leche, la nata, la vainilla o ColaCao en la bolsa más pequeña y cerrar la bolsa. NO le metáis la sal (ha pasado más de una vez) los helados con sal NO son buenos.

Vale, ahora metéis el hielo más o menos picado en la bolsa grande, posteriormente añadís la sal y finalmente introducís la bolsa pequeña. Cierra la bolsa grande herméticamente y ponte unos guantes porque la cosa se va a enfriar.

Mueve de lado a lado la bolsa (sin demasiada brusquedad) durante unos 10-15 minutos hasta que el contenido de la bolsa pequeña haya solidificado.

Bien ya tienes tu helado pero, ¿por qué ha funcionado?, es evidente que por el simple frío del hielo no puede ser. Llevo toda la vida viendo esas neveritas en las que metes hielo y te conservan las bebidas frías, pero no las llegan a congelar. El truco evidentemente está en la sal.

Al disolverse la sal en el agua (hielo) esta se disocia cambiando las propiedades del agua. Como el punto de ebullición (que aumenta) o el punto de fusión (que disminuye). Bien, qué significa esto. El punto de fusión del agua normal esta en 0ºC, que es la temperatura a la que el agua pasa de fase líquida a sólida o a la inversa. Si ahora metemos sal lo disminuimos por ejemplo a -5ºC. Pero el hielo sigue estando a unos 0ºC, como esa temperatura es superior a -5ºC el hielo está obligado a fundirse (así son las leyes físicas).

Pero para cambiar de fase necesita energía. Esa energía la tiene que conseguir de otros sitios. Así que no le queda más remedio que obtenerla de la bolsa de nuestra mezcla (la de la nata, vainilla y compañía). Al quitarle energía la enfría, llegando a solidificarla.

Es un poco lo que hablábamos en la entrada ¿por qué la humedad fastidia? sólo que en ese caso se trataba de agua (sudor) que estaba obligada a evaporarse aunque no estuviese a 100ºC e igual que en el caso de hoy lo hacia robando energía a nuestra piel (y de paso enfriándonos).

Imagenes en 1031tensai

Imagen bajo licencia Creative Commons

Aunque este blog trata sobre ciencia y tecnología siempre debe quedar un rinconcito para otras cosas ^^ Así que he decidido ir poniendo imágenes al principio de los artículos que estén relacionadas con el mismo. Bueno en realidad ya lo he ido haciendo estas últimas 3 entradas. Las imágenes que pondré serán imágenes de autores que las distribuyan bajo licencia libre (CC, GFDL, etc.), para así hacer eco de su trabajo.

Si una imagen os parece interesante podéis verla a tamaño completo haciendo click en ella. Debajo de ella pondré siempre la pagina del autor si la tiene y la licencia bajo la cual se distribuye la imagen por si alguno quiere reutilizarla para si.

Finalmente sólo decir que en la página del autor seguramente encontraréis más imágenes. Sinceramente, le estoy cogiendo gustillo a navegar por Flickr, Wikimedia Commons y similares :D

Iluminar plantas sin que hagan fotosíntesis

Foto por jzakariya bajo una licencia Creative Commons

A los que os interese la jardinería sabréis que a muchas plantas no les gusta estar realizando la fotosíntesis todo el rato. Naturalmente eso no constituye ningún problema porque tenemos el día y la noche. Y mientras es oscuro pueden descansar.

Sin embargo hay veces que los humanos iluminamos plantas durante la noche con fines estéticos, esto evidentemente supone un problema porque si no iluminamos es como si la planta no existiese. En cambio si iluminamos la veremos, pero la veremos un poco pocha, porque estaremos agotandola. Ciertamente sería interesante iluminar las plantas de manera que no hiciesen fotosíntesis o si la hacen que sea muy poca.

Bien, existe una solución y no es demasiado complicada. La clorofila es verde. Cuando vemos algo que es de un color significa que absorbe todos los colores menos el que vemos. Así la clorofila (y por lo tanto las hojas) son verdes porque la clorofila no absorbe esa longitud de onda. Luego si conseguimos iluminar una planta con una luz verde, no podrá realizar la fotosíntesis, porque la clorofila no puede absorberla, pero al estar iluminandola nuestros ojos podrán verla. Todos contentos ^^

Mejores post/articulos de la semana

II edición de los premios semanales 1031tensai ^^'

• Centpeus El cafè està cafeïnat, qui el descafeïnarà...? (cat)
• Aeronáutica Juan de la Cuerva la reentrada
• MedTempus 10 Consejos para Enfermar Rápidamente y sin Despeinarse
• Madri+d weblogs ciencia y tecnología nuclear Noruega y la energía nuclear basada en el Torio


• Historias de la ciencia Stanley Miller

¿Por qué el papel mojado no arde?

Foto por mrtwism bajo una licencia Creative Commons

¿Os suena la novela Fahrenheit 451 de Ray Bradbury? Para los que no hayáis leído la novela, el título proviene del propio argumento. Un mundo en el que los "fireman" (bomberos) se dedican a quemar libros en lugar de apagar incendios. 451º F (aproximadamente 233ºC) es precisamente la temperatura a la que el papel arde. Si no alcanza esa temperatura por el motivo que sea el papel no puede arder.^{ref 1}

Bien, el agua líquida sólo puede alcanzar los 100ºC cuando llega a esa temperatura si se le trasnfiere más calor lo único que hará es transformar una parte de agua en vapor, pero el resto de agua seguirá a 100º C.^{ref 2}

Si queréis comprobar esto basta que observéis una olla con un termómetro. Cuando pones el agua del grifo está a temperatura ambiente (unos 25ºC) a medida que los fogones le transmiten calor la temperatura sube (el calor se emplea en subir la temperatura) y prácticamente no sale vapor. Al llegar a los 100ºC la temperatura se mantiene en 100ºC pero la evaporación es mucho más intensa (el calor se utiliza en evaporar parte del agua).^{ref 2}

Vale, ahora imaginemos un papel mojado al que le aplicamos calor. Por mucho calor que le apliquemos hasta que el agua no se haya evaporado ese papel no puede pasar de los 100ºC y por lo tanto no puede arder.