20 de octubre de 2018

Cinco tecnologías están cambiando la construcción.

La tecnología está cambiando todas las industrias, pero ¿cuáles son las principales tecnologías que aceleran la construcción?

La industria de la construcción, en general, sufre de una vacilación tradicional para adoptar tecnologías nacientes, causada en parte porque los proyectos tardan años en planearse y completarse. Sin embargo, recientemente, los gerentes de construcción progresivos han comenzado a aprovechar y darse cuenta de la potencia de la tecnología, ya sea realidad virtual, drones autónomos, inteligencia artificial, impresión tridimensional concreta (3D) y mucho más.

Gracias a los increíbles avances tecnológicos, se genera un gran valor al optimizar la eficiencia y la productividad - en cada etapa, desde la planificación hasta la construcción. De hecho, muchos dentro de la industria predicen que en una década un sitio de construcción se verá muy diferente. Aquí siguen cinco de las tecnologías más innovadoras en el mundo de la construcción.

01 Drones



Los drones autónomos se están utilizando para trazar los sitios de construcción - a veces peligrosos - de forma digital, y proporcionando un alto nivel de precisión. Los errores causan retrasos y aumentan los costos, por lo que los drones se convierten en algo obvio, según Shakti Shaligram de diseñadores seymourpowell. "Los drones pueden mejorar drásticamente la velocidad, la precisión y los estándares de seguridad de muchas partes del ciclo de construcción", dice el graduado del Instituto de Tecnología de Massachusetts. “Los drones recolectan datos volando sobre un sitio y tomando fotografías de alta resolución. Mediante la fotogrametría, los técnicos expertos pueden extraer nubes de puntos y modelos 3D de alta calidad de las fotografías. Esto resulta en menos errores y una reducción en la línea de tiempo de meses a días, incluso horas, en algunos casos. Con el advenimiento de la inteligencia de la máquina, los drones son cada vez más inteligentes y más capaces. Evitar los obstáculos en tiempo real, el reconocimiento de gestos y el vuelo totalmente automatizado solían ser el ámbito de la ciencia ficción, pero hoy existen en drones de £ 450".

02 Impresión 3D


En abril, la NASA anunció que usará más de 100 partes impresas en 3D para construir su nave espacial Orion, la cual a partir del próximo año llevará a cabo una serie de misiones lunares, así como la exploración a otros destinos, como Marte. En la Tierra, el primer edificio con impresión en 3D se completó en diciembre, con 3D Printhuset, con sede en Copenhague. Se usó una impresora tipo pórtico - que mide 8x8x6 metros - para crear las paredes estructurales del "construcción sobre demanda" (CSD). Otros CSDs han aparecido en los meses posteriores. David Bloom, socio de Goldacre, dice: “Además del beneficio obvio de reducir los costos de construcción, el uso de la impresión 3D permite integrar sensores inalámbricos en las paredes de una propiedad, logrando la integración completa de la tecnología y el entorno incorporado requerido para edificios verdaderamente inteligentes".

03 Modelado de información de construcción



Mantenerse dentro del presupuesto es una alta prioridad para proyectos de construcción de cualquier tamaño, y Building Information Modeling (BIM) - un proceso que implica la generación y gestión de representaciones digitales de las características físicas y funcionales de los lugares - está ayudando considerablemente. "Dado que la iniciativa BIM del gobierno del Reino Unido fue obligatoria en 2016, la modernización del sector está en marcha y está configurando el futuro de la industria globalmente", afirma Jonathan Hunter, director de operaciones de Elecosoft, una empresa de construcción digital. "BIM está siendo adoptado por contratistas de construcción, empresas de construcción de tamaño mediano y constructores de viviendas, conforme se vuelve asequible y sus beneficios son tangibles". Hay mucho más por venir.

Añade: “El futuro de los datos de construcción BIM se utilizará para respaldar los programas de mantenimiento predictivo y automático durante la vida útil del edificio. Por ejemplo, al pasar los datos BIM del programa de construcción a la fase de operaciones y mantenimiento del ciclo de vida del edificio, el administrador de la propiedad sabría dónde están todos los servicios, posicionamientos y accesorios, junto con las fechas de instalación, certificados, intervalos de servicio y otros, todo a partir de los detalles de construcción originales. "

04 Dispositivos inteligentes


Lee Penson, fundador de Penson, la firma de arquitectura comercial súper innovadora detrás del famoso espacio de oficina inflable de Google, dice: "La tecnología puede hacerte volar. Desbloqueará el potencial y te dará libertad, pero tienes que comprometerte con él ”. El es un gran defensor del uso de dispositivos inteligentes en la construcción. "Enganchar un trabajo - revisar un proyecto para los ajustes de última hora y las fallas menores - puede llevar mucho tiempo, pero las aplicaciones desarrolladas recientemente y las soluciones basadas en dispositivos móviles no solo son más rápidas para ingresar información, sino que también significa un sistema sin papel que asegura que no se pierda ninguna información", continúa el Sr. Penson. “La información puede ser leída instantáneamente por otras personas en el sitio de construcción y en la oficina".

05 Realidad virtual


Los arquitectos, compradores de viviendas, gerentes de proyectos y otras partes interesadas se están beneficiando de la visualización de construcciones que están en proceso de finalización o terminación, a través de la realidad virtual (RV). Geoff Sutton, presidente de Spinview Global, dice: “La RV está creando grandes oportunidades para la transformación de negocios en el mundo de la propiedad y la construcción. Por ejemplo, los agentes inmobiliarios pueden recorrer varias propiedades utilizando auriculares RV y usar tecnología de modelado para cambiar esquemas de colores, diseños y posibles renovaciones sin visitar el sitio ". David Lewis, socio de la firma de arquitectura global NBBJ, agrega:" Hemos desarrollado nuestra propia plataforma RV de participación con clientes. La participación de los interesados siempre ha sido importante, y esta tecnología puede solicitar comentarios de un número ilimitado de usuarios. Debido a la participación publica en RV, el aporte de diseño es una realidad y proporciona una verdadera colaboración y capacidad de toma de decisiones en todo el proceso de construcción ".

Oliver Pickup
Raconteur
Junio 2018

Cuatro tendencias tecnológicas que están transformando el sector del embalaje

01 Materiales a base de fibra.
En medio del intenso control actual de los envases de plástico, los fabricantes están explorando alternativas como las fibras vegetales. Un ejemplo es la celulosa microfibrilada (MFC) donde la fibra vegetal se descompone a niveles micro y se reconstituye como material de embalaje. Este proceso puede crear materiales más fuertes y livianos que los de fibras de vidrio o carbono, y se puede agregar MFC a otros materiales de empaque para fortalecerlos. Sin embargo, los investigadores aún tienen que encontrar formas de producir miles de toneladas de este material de envoltura, en lugar de los pocos gramos que se han creado en el laboratorio.

Un desafío adicional para cualquier material de embalaje basado en fibra es la capacidad de actuar como una barrera para los elementos que degradarán los contenidos, tales como la luz, el oxígeno y la humedad. Los laminados en el embalaje brindan protección, pero son resistentes al reciclaje, por lo que la industria está desarrollando recubrimientos acuosos para actuar como una barrera.


02 Robótica
Los robots están transformando la industria del embalaje, particularmente en el campo del comercio electrónico. La capacidad de los brazos robóticos para clasificar los artículos pequeños en cajas para su entrega de forma rápida y precisa los ha convertido en uno de los favoritos entre los fabricantes y minoristas. Los robots ofrecen flexibilidad, ya que los brazos pueden colocarse y reemplazarse para diferentes trabajos, mientras que los sistemas pueden reprogramarse para cambiar sus funciones de embalaje. Las plataformas robóticas móviles, que pueden navegar por los almacenes, también han significado enormes mejoras de eficiencia. Estos robots móviles autónomos, o AMRs, se enseñan a sí mismos nuevas rutas, por lo que pueden implementarse rápidamente en entornos nuevos, lo que los hace más flexibles que los modelos anteriores que debían programarse para seguir rutas fijas.

Las cajas usadas para transportar productos, conocidas como empaques secundarios, se están volviendo cada vez más importantes para los minoristas, ya que las cajas a menudo se colocan directamente en los estantes de los supermercados, en lugar de desempacar cada artículo. De este modo, se está acelerando todo el proceso de obtener productos de la fábrica al anaquel, con precisión y consistencia, junto con los desarrollos en sensores y visión artificial para ayudar a controlar el rendimiento del embalaje robótico. Ocado, el minorista de comestibles en línea, utiliza robots con recolectores humanos, mientras que los robots entregan paletas de productos a los humanos quienes seleccionan los pedidos específicos de los clientes. Es probable que el futuro del embalaje automatizado se encuentre en este tipo de "cobótica", donde los robots trabajan junto con los humanos para ofrecer un rendimiento superior al que podría lograr cualquiera de los dos trabajando solo.


03 Embalaje inteligente
Desde que el embalaje se convirtió en una "cosa" en Internet de las cosas, su papel en el viaje del cliente se ha extendido mucho más allá del anaquel. Esto ha tenido un efecto transformador en varias formas, incluido el embalaje inteligente que ayuda a reducir el desperdicio de alimentos en cadenas de suministro complejas y globales, así como en un entorno de atención médica, lo que permite a los médicos realizar un seguimiento de sus pacientes a través del embalaje médico conectado. La piratería de productos es un problema continuo para las marcas y los fabricantes, no solo por la pérdida financiera, sino también por los daños causados ​​por los riesgos potenciales para la salud, especialmente en medicamentos falsificados y el uso de productos químicos sin licencia.

Los especialistas en embalaje, tales como STI Group, se encuentran entre los que desarrollan tecnologías que incluyen códigos RFID (identificación por radiofrecuencia) ocultos, que se imprimen directamente en el empaque o se integran en él. La tecnología RFID envía señales de identificación a un dispositivo de lectura, el cual podría ser un teléfono inteligente regular, permitiendo la comunicación automática y sin contacto con el empaque para que los minoristas puedan determinar el estado actual de sus productos en cuestión de segundos. Esto ayuda a protegerlos contra el robo, pero también identifica la ubicación del producto en toda la cadena de valor. La necesidad constante de controlar el estado de los productos también está alimentando la creciente popularidad de los sensores que se utilizan para controlar la temperatura y la calidad, especialmente en las industrias de alimentos, bebidas y farmacéuticas.

04 Impresión 3D
Un cambiador de juego por su capacidad para proporcionar una forma rápida de probar productos y empaques antes de que entren en la producción a gran escala, la impresión 3D ha jugado recientemente un papel fundamental en llevar el embalaje a nuevos niveles de personalización y creatividad. La impresión 3D funciona mediante la inyección de plástico fundido sobre una base y la construcción gradual de un diseño por capas. Por esta razón, también se conoce como fabricación aditiva. La operación está dirigida por un software que controla la producción desde un diseño ayudado por computadora. Una innovación reciente ha sido utilizar la impresión 3D para producir productos alimenticios que se combinan con el embalaje.

Por ejemplo, la empresa estadounidense Smart Cups ha creado una gama de tazas impresas en 3D, las cuales producen una bebida energética cuando se agrega agua, ya que los ingredientes de la bebida están incrustados en el envase. El gran beneficio de la impresión 3D es mejorar los procesos de fabricación al permitir la creación rápida de prototipos de partes de máquinas. Por ejemplo, la tecnología aditiva se puede implementar para producir brazos robóticos para su uso en el proceso de embalaje, logrando en días y semanas lo que anteriormente puede haber tomado meses. Sin embargo, el principal desafío para que la impresión 3D se generalice en el empaque sigue siendo el aumento de los costos en la producción industrial en comparación con los formatos estandarizados.

By David Benady
Raconteur
31 Julio 2018

La cambiante cara del embalaje plástico

Desde las primeros envolturas de celofán hasta los modernos tubos de yogurt y alimentos para bebés, los envases plásticos han recorrido un largo camino en sus más de 150 años. Matmatch investiga cómo el uso de los plásticos cambió la vida moderna y explora algunas de las tendencias innovadoras impuestas para cambiar la cara del embalaje plástico en el futuro.

Botellas plásticas
Hoy podemos afirmar sin ninguna duda que existe un plástico adecuado para casi cualquier aplicación. Los materiales plásticos son muy versátiles, relativamente fáciles de moldear y ofrecen una amplia y siempre creciente gama de formulaciones que cubren un amplio espectro de propiedades físicas.

Los plásticos tuvieron y continúan teniendo un gran impacto en nuestra vida cotidiana, especialmente cuando hablamos de aplicaciones de embalaje . Ellos elevaron el nivel de vida e hicieron bienes, que hoy en día damos por sentado, más fácilmente disponibles a costos más bajos.

En 2016, la producción mundial de plásticos alcanzó 335 millones de toneladas y alrededor del 40% se destinó a la industria del embalaje. Los polímeros más comunes que se utilizan en todo el mundo para el embalaje son el tereftalato de polietileno (PET), el polietileno de alta densidad y baja densidad (PEAD y PEBD), el cloruro de polivinilo (PVC), el polipropileno (PP) y el poliestireno (PS).

El embalaje plástico en la vida moderna
Los polímeros han traído importantes innovaciones en el almacenamiento de alimentos y bebidas . El embalaje plástico brinda seguridad e higiene, manteniendo los alimentos frescos, protegidos de bacterias y gérmenes, reduciendo así los desperdicios en el hogar. La comida en su refrigerador puede estar envuelta en una película adhesiva de PVC (descubierta accidentalmente en 1933), su yogurt probablemente se encuentre en recipientes de polipropileno, restos de la cena de ayer almacenada en Tupperware® (desarrollada en la década de 1940 presentando recipientes herméticos para alimentos con polietileno por primera vez) y leche en cartones Tetra Pak® (donde una película de polietileno actúa como una barrera hermética contra la humedad).

Las botellas de PET permiten el acceso higiénico al agua potable limpia y requieren menos recursos para producir que los materiales alternativos. Incluso el interior de las latas de aluminio suele estar protegido por una película de polímero de micrones de espesor (tales como epoxi, vinilico, acrílico, poliéster, estireno, polietileno o polipropileno).

Los plásticos en la industria farmacéutica
Los plásticos empleados para este propósito deben tener excelentes propiedades de barrera, ser adecuados para el contacto con alimentos y estar libres de sustancias químicas peligrosas para la salud humana como, por ejemplo, el bisfenol A (BPA). Esta sustancia se emplea como aditivo durante el proceso de fabricación y puede migrar a nuestros alimentos, agua y, finalmente, a nuestros cuerpos causando alteraciones en el sistema endocrino. Los requisitos de desempeño adicionales incluyen la idoneidad para seguridad del microondas, lavavajillas y congelador.

Lo mismo es cierto para el cuidado personal y los productos cosméticos donde los plásticos son importantes para la vida útil y el atractivo. Los polímeros utilizados para el embalaje deben cumplir con las regulaciones internacionales, con una absorción de humedad insignificante, resistentes a los solventes, permitir una estética superior y ofrecer un excelente desempeño físico al usuario final.

En la dosificación de fármacos , los recubrimientos de película de polímero se aplican con frecuencia. La motivación para eso va desde consideraciones cosméticas (color, brillo), mejora de la estabilidad (protección contra la luz, humedad y barrera a los gases) y la facilidad para tragar. Además, se pueden usar recubrimientos poliméricos funcionales para modificar el comportamiento de liberación del fármaco desde la forma de dosificación. Dependiendo de los polímeros utilizados, es posible retrasar o mantener la liberación del medicamento durante largos períodos de tiempo.

Además de las ventajas mencionadas anteriormente, los plásticos también contribuyen a ahorrar recursos y reducir las emisiones. Como son livianos y fuertes, se necesitan menos vehículos y menos combustible durante el transporte.

Bioeconomía aplicada al embalaje plástico
Junto con los beneficios, también hay desventajas. Debido a que muchos plásticos son tan duraderos y no se corroen (muchos persistirán durante cientos de años), crean considerables problemas de eliminación. No obstante, se ha avanzado y ahora muchos plásticos pueden ser reciclados química, mecánica o térmicamente o, eventualmente, usarse para la generación de energía. Al mismo tiempo, los productores de materiales están desarrollando bioplásticos , que están hechos de cultivos vegetales en lugar de combustibles fósiles, para crear sustancias más inocuas para el medio ambiente que los plásticos convencionales.

Los bioplásticos típicos y ampliamente utilizados incluyen ácido poliláctico (PLA) y polihidroxibutiratos (PHB). Otros están trabajando para hacer plásticos biodegradables.

La 12ª Conferencia Europea de Bioplásticos que tuvo lugar en Berlín a fines de noviembre de 2017 fue una oportunidad para explorar la dirección del crecimiento y la innovación de un segmento que desempeñará un papel cada vez más destacado en el embalaje.

Embalaje plástico
PepsiCo anunció sus planes de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 20% entre 2015 y 2030 y de trabajar para obtener envases 100% reciclables, compostables o biodegradables para 2025. La adopción de bioplásticos es, por lo tanto, un componente clave reconocido de su estrategia de embalaje sostenible a largo plazo.

Mientras tanto, Danone y Nestlé Waters presentaron NaturALL Bottle Alliance , una iniciativa sin precedentes en la que las compañías de agua embotellada más grandes del mundo están trabajando juntas para crear la próxima generación de botellas de bioPET. El proyecto espera lograr una producción de resina PET a escala industrial con un 75% de materias primas biológicas para 2020, llegando a un 95% para 2022. La iniciativa planea utilizar biomasa lignocelulósica de segunda generación, tales como el cartón usado y el aserrín.

Las principales marcas y fabricantes están investigando continuamente nuevos caminos para lograr un embalaje sostenible y la promoción de una economía circular de plásticos, ya que los plásticos no son perfectos, pero son una parte importante y necesaria de nuestro futuro.

Simona Maccarrone
Matmatch
07 Marzo 2018

19 de octubre de 2018

Sacar la humedad del aire puede calmar la sed del mundo?

Las tecnologías de agua a partir del aire usan la ciencia para exprimir el agua de la atmósfera

En Resumen

500 millones de personas no tienen suficiente agua para satisfacer sus necesidades diarias. Y más de la mitad de la población mundial lucha con la escasez de agua durante al menos un mes de cada año. Con muchas fuentes de agua llegando hasta su límite, los científicos e ingenieros están trabajando en tecnologías que pueden absorber agua de un recurso en gran parte sin explotar: la humedad en el aire. Siga leyendo para aprender sobre las tecnologías que están usando y los desafíos que enfrentan.

Vivimos en un mundo sediento. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, cada persona en la Tierra necesita alrededor de 50 litros de agua por día para satisfacer las necesidades básicas, incluida el agua para beber, preparación de alimentos, saneamiento e higiene personal. A pesar de los ricos recursos hídricos del planeta, los científicos estiman que 4 mil millones de personas, más de la mitad de la población mundial, no tienen suficiente agua durante al menos un mes cada año, y 500 millones de ellos no tienen suficiente durante todo el año. Considerando el cambio climático y una población global que se espera alcance los 10 mil millones para 2050, queda claro que el mundo solo se volverá más sediento.

Para saciar esa sed, científicos e ingenieros han estado buscando soluciones al creciente problema de la escasez de agua. Una fuente de agua que han estado tratando de aprovechar es la humedad en el aire. Por un lado, está en todas partes, incluso en el desierto, por lo que tiene el potencial de ayudar a las personas que carecen de agua, sin importar dónde se encuentren.

La atmósfera contiene hasta 1.29 x 1016 litros de agua, en forma de nubes, niebla y vapor de agua. En términos globales, ese número es pequeño, solo el 0,001% del agua total del mundo. Pero en términos relativos, es un diluvio: seis veces más agua que en los ríos del mundo, una fuente importante de agua potable.

Los científicos y un número creciente de compañías que fabrican dispositivos de agua desde el aire están trabajando en la recolección del agua de la atmósfera de una manera práctica, eficiente y económica. Pero extraer la humedad del aire no es trivial, y los científicos están de acuerdo en que no habrá una sola tecnología que sea la mejor para cada localidad. En áreas nubladas, la respuesta puede ser instalar sistemas que puedan convencer a las gotas de agua suspendidas en el aire para que se unan. En climas húmedos, donde el aire está lleno de vapor de agua, pero el vapor no se ha nucleado en gotitas, los dispositivos que puedan condensarla y recolectarla podrían ser los mejores. Y en las regiones áridas, será necesario desarrollar máquinas especializadas que puedan captar la poca humedad que hay alrededor.

El agua del aire puede ser la única solución para proporcionar suficiente agua potable para todos. Roland V. Wahlgren, director de Atmoswater Research

Arreglo nublado
El aire contiene dos tipos de agua completamente diferentes, "y tenemos diferentes trucos para cosecharlos", dice Jonathan Boreyko, quien dirige el laboratorio de fluidos e interfaces inspirado en la naturaleza en Virginia Tech.

Con el vapor de agua, es necesario forzar el agua gaseosa en el aire para formar gotas de rocío líquidas en una superficie de recolección. "Es un proceso bastante multifacético, especialmente si desea acumular condensación en una región de baja humedad", dice Boreyko. Con la niebla, agrega, el proceso se parece mucho más a la gratificación instantánea.

"La niebla es un sistema de gotas microscópicas que ya están en la fase líquida, y simplemente se atrapa utilizando algún tipo de red o superficie de recolección", continúa Boreyko. Las áreas costeras, por ejemplo, tienen vientos cargados de millones y millones de pequeñas gotas de agua. "Simplemente se atrapan", explica, y, finalmente, las gotas de agua crecen en lo que sea que las haya atrapado para que caigan por gravedad en un recolector de agua.

Los sistemas existentes de recolección de niebla se parecen a las redes de voleibol, dice Boreyko, excepto que están hechos con una malla fina que es similar a la de una pantalla de ventana. "En realidad, hay un gran problema con este diseño", señala. “Si los alambres de la malla son demasiado pequeños y están muy juntos, el agua que atrapa puede obstruir todos los agujeros. El agua se atasca por la tensión superficial y tiene dificultades para drenar a un colector. Si atascas los agujeros, ahora el viento gira alrededor de la malla, no a través de ella, y dejas de recoger agua ". Pero si los agujeros son demasiado grandes, ellos no atraparán el agua.

Los científicos han estado tratando de resolver este problema con la química, agregando recubrimientos a los materiales de la malla, pero Boreyko dice que los recubrimientos no son duraderos. Tienden a desgastarse de la malla cuando se exponen a los elementos. El laboratorio de Boreyko, en colaboración con el profesor de diseño industrial de Virginia Tech, Brook S. Kennedy, ha adoptado una estrategia diferente al rediseñar los dispositivos de recolección de niebla, que no requieren recubrimientos. Al igual que muchos en el campo de la recolección de niebla, Boreyko y Kennedy encontraron inspiración en las plantas, que no pueden moverse para recolectar el agua que necesitan y, por lo tanto, han desarrollado formas inteligentes para hidratarse.

Específicamente, los investigadores notaron cómo los árboles gigantes de secuoya recolectan agua de la niebla en sus agujas. Estas agujas son paralelas entre sí, por lo que el agua se acumula sobre las agujas, rueda hacia abajo y luego gotea en el suelo para nutrir las raíces del árbol. Boreyko y Kennedy razonaron que podían lograr el mismo efecto creando un aparato de recolección de niebla hecho de alambres verticales paralelos, un arpa de niebla (ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, DOI: 10.1021 / acsami.7b17488).

"Si solo tiene los cables verticales, no hay cables horizontales en el camino de las gotitas", explica Boreyko, y no se pueden obstruir. Las arpas pequeñas a escala de laboratorio pueden cosechar tres veces más agua que las mallas de tamaño similar. Al buscar agrandar el avance, los investigadores han hecho un arpa a escala de metro de aluminio y están estudiando métodos para hacer granjas de arpa de niebla.

Credit: Courtesy of Jas Pal Badyal. Baldosas de inspiración biológica diseñadas por el grupo de Jas Pal Badyal canalizan el agua en una sola corriente.

La durabilidad es un desafío importante en el desarrollo de superficies prácticas de recolección de niebla, dice Jas Pal Badyal, quien estudia la morfología superficial y química superficial en la Universidad de Durham. El otro gran desafío, dice, es el costo. "Esa ha sido nuestra principal motivación", explica Badyal. "Para encontrar formas en que el agua pueda recolectarse en una escala razonablemente grande pero a bajo costo".

Las plantas también han inspirado al grupo de Badyal. "En los países en desarrollo, hemos estado observando cómo las plantas locales recolectan humedad o agua, y hemos estado tratando de replicar esos sistemas mediante la combinación de la arquitectura superficial y la química superficial". Por ejemplo, los diminutos pelos de la planta Salsola crassa, un pequeño arbusto que crece en climas áridos, recolecta niebla y la convierte en gotas de agua que gotean a lo largo de las hojas de la planta y sobre el suelo para proporcionar hidratación. Los científicos del equipo de Badyal descubrieron que podían imitar este comportamiento aplicando un revestimiento hidrofílico a telas no tejidas de bajo costo, que tienen una estructura fibrosa y se usan para hacer máscaras contra el polvo (Colloids Surf. A 2017, DOI: 10.1016 / j.colsurfa.2017.05.071) ).

Para recolectar la niebla de los tejados, Badyal y sus compañeros de trabajo planean combinar este material con un enfoque bioinspirado diferente que desarrollaron para recolectar agua durante una fuerte lluvia. Ellos crearon baldosas que se asemejan a las ramitas de la conífera Thuja plicata, que crece en el noroeste del Pacífico. Al obtener el tamaño de los poros, el ángulo de la baldosa y las capas de la estructura de forma correcta, pueden dirigir gran cantidad de agua en una sola corriente para su recolección (Sci. Rep. 2015, DOI: 10.1038 / srep16798). Han hecho prototipos plásticos, pero Badyal dice que también podrían crear baldosas similares perforando agujeros en materiales no tejidos que luego podrían recolectar y canalizar el agua de la niebla.

Los avances en química y materiales pueden mejorar todos los sistemas de recolección de agua, dice Tak-Sing Wong, profesor de ingeniería en la Universidad Estatal de Pennsylvania. El laboratorio de Wong, en colaboración con el grupo de Xianming (Simon) Dai en la Universidad de Texas, Dallas, también ha desarrollado una superficie bioinspirada para recolectar y dirigir gotas de agua.

La inspiración de Wong y Dai: las hojas de las plantas de arroz poseen surcos paralelos, que dirigen el agua a sus raíces, y las plantas carnívoras de jarrón tienen un lubricante resbaladizo en su superficie para mover el agua y las presas de insectos hacia una trampa. Los científicos combinaron estos dos aspectos haciendo una superficie grabada con microsurcos paralelos a los que aplicaron una capa delgada de lubricante hidrófilo poli (dimetilsiloxano) hidroxi terminado (Sci. Adv. 2018, DOI: 10.1126 / sciadv.aaq0919). La textura a nanoescala dentro de los surcos mantiene el lubricante en su lugar. La superficie recolecta rápidamente gotas de agua en niebla simulada y luego las canaliza para su recolección, superando a las superficies lisas con recubrimientos resbaladizos similares.

Crédito: Cortesía de Simon Dai. Esta superficie, desarrollada por Tak-Sing Wong y Simon Dai, acumula niebla con surcos de 50 μm de ancho y un revestimiento hidrófilo.
Aun cuando los investigadores han construido la superficie sobre la escala de un metro cuadrado, dicen que el mayor desafío para comercializarla es la durabilidad del lubricante. Dura aproximadamente dos semanas, lo que no es lo suficientemente largo para aplicaciones prácticas. "Estamos tratando de seleccionar un mejor lubricante que dure más tiempo o encontrar una manera de reponer el lubricante", dice Dai.

Soluciones interesantes
La recolección de agua mediante la recolección de niebla es atractiva, dicen los investigadores, porque no requiere una fuente de energía. Pero también tiene sus límites. Las cantidades de agua recolectadas pueden ser pequeñas, y la tecnología funciona mejor en regiones de alta humedad, donde la niebla es abundante. Pero la escasez de agua es una amenaza mayor en las zonas áridas del mundo

"En EUA, la disponibilidad de agua no es un problema demasiado grande, y el agua tiene un costo muy bajo", dice Wong. "Pero en muchas otras regiones del mundo, el agua no es tan accesible, especialmente para aquellas que están lejos del océano" y, por lo tanto, no tienen fácil acceso al agua desalinizada. Las tecnologías de agua del aire, dice, no dependen de la recolección y limpieza del agua en una ubicación centralizada y luego la distribuyen, por lo que tienen el potencial de suministrar agua potable en casi cualquier lugar de la Tierra.

Aunque no hay un líder claro en el mercado, varias compañías actualmente venden máquinas de agua del aire. Drinkable Air, por ejemplo, ha estado en el negocio durante ocho años. Los productos de la empresa van desde pequeñas unidades diseñadas para uso en el hogar hasta una instalación del tamaño de un remolque que podría proporcionar suficiente agua para un hotel grande, aproximadamente 150,000 litros/día. Como la mayoría de los dispositivos comerciales de agua desde el aire, recolecta vapor de agua en el aire usando un sistema de enfriamiento.

"Es un deshumidificador sobre esteroides", explica Michael Bourgon, director de desarrollo de negocios internacionales de Drinkable Air. La máquina extrae aire a través de un filtro electrostático, que elimina el polvo y otras partículas. Luego, el aire pasa sobre la superficie fría de un condensador, que está cubierto con un lubricante que es seguro para consumir. El vapor se acumula en la superficie del condensador como agua líquida, que cae en un tanque de recolección. El sistema patentado de purificación de ozono de Drinkable Air limpia el agua aún más. Antes de que esté listo para beber, el agua viaja a través de un filtro de carbón y un cartucho de mineral, que agrega calcio, magnesio y sulfatos para hacer que el agua sea más alcalina y mejorar su sabor.

Actualmente, dice Bourgon, el costo de la tecnología es de aproximadamente $ 0.06/litro de agua. Eso es aproximadamente seis veces el costo de un litro de agua desalinizada, pero es mucho menos que el agua embotellada, que varía de $0.21/litro en Turquía a $ 1.25/litro en Dinamarca.

Roland V. Wahlgren, director de Atmoswater Research y presidente de Canadian Dew Technologies, que desarrolla sistemas de agua desde el aire, dice que al parecer algunas ciudades que se enfrentan a la escasez de agua dependen de la importación de agua embotellada para compensar las fallas en el suministro de agua. "Pero eso probablemente no sea sostenible o asequible a largo plazo", dice.

En última instancia, esto se reduce al costo, dice Wahlgren. "Incluso si tuviera una fuente de agua líquida sucia y contaminada, sería más económico limpiar eso con métodos convencionales de tratamiento de agua que usar una máquina de agua desde el aire para proporcionar el mismo volumen de agua por día" cuando se toman en cuenta los costos de equipos y energía, explica.

"Las máquinas de agua desde el aire entran en juego si hay una escasez real de suministros de agua líquida", dice Wahlgren, como los lugares que están lejos del océano donde se ha agotado toda el agua subterránea. Señala que muchas ciudades, como la ciudad de México; Beijing y Bangalore, India, se enfrentan a la escasez de agua en las próximas décadas. "El agua del aire puede ser la única solución para proporcionar suficiente agua potable para todos", dice.

Aun así, Wahlgren piensa que el movimiento hacia la recolección de agua podría ser demasiado lento para estas ciudades. "Quizás algunas compañías de agua desde el aire fracasarán porque no podrán permanecer en el negocio el tiempo suficiente hasta que la demanda haga que esas empresas sean viables", dice.

Secando el aire con desecantes
Jonas Wamstad, CEO de la compañía de recolección de agua Drupps, espera que su compañía, que se separó de la compañía de control de humedad Airwatergreen en 2017, se destaque de la competencia, gracias a un tipo diferente de tecnología de recolección de agua. En el Medio Oriente, señala, las tecnologías de recolección de agua basadas en el enfriamiento tienden a no funcionar bien porque la humedad relativa es baja durante el día, por lo que hay menos agua para recolectar. La humedad es mayor después del anochecer, pero las bajas temperaturas nocturnas hacen que los sistemas de enfriamiento sean ineficientes porque tiene que enfriar los condensadores a temperaturas más bajas.

Wamstad explica que la tecnología de Drupps no usa enfriamiento, sino que se basa en un desecante líquido para extraer la humedad del aire. Asentado en un módulo del dispositivo que es aproximadamente del tamaño de un contenedor de transporte, esta suspensión patentada absorbe la humedad del aire. El desecante cargado de agua luego se mueve a un segundo módulo, donde el agua se evapora, se enfría y se recoge. Ya sin el agua, el desecante líquido regresa al primer módulo para repetir el proceso.

"Dependiendo del clima y la cantidad de módulos, podemos tener un sistema que produzca hasta 700,000 litros de agua al día", dice Wamstad. Dice que la tecnología funciona en la mayoría de los lugares de la Tierra, excepto en el desierto más seco, y cuesta alrededor de 2 centavos por litro de agua. La tecnología de Drupps, al igual que los condensadores, sigue siendo un sistema que consume mucha energía. Pero se puede alimentar con energía térmica (quemando basura, por ejemplo) en lugar de electricidad, lo que significa que se puede usar en lugares que no tienen acceso a la red eléctrica. "Nuestro principal objetivo es hacer que el agua atmosférica sea lo suficientemente barata para que todos la utilicen", dice Wamstad.

Crédito: Evelyn Wang / MIT. El laboratorio de Evelyn Wang desarrolló este prototipo de dispositivo agua del aire, que puede recolectar agua incluso en el desierto.
Evelyn Wang, profesora de ingeniería del Instituto de Tecnología de Massachusetts, también desarrolló recientemente un sistema de recolección de agua que utiliza un desecante para extraer el agua del aire. El desecante, desarrollado por el grupo de Omar Yaghi en la Universidad de California en Berkeley, consiste en cristales del tamaño de polvo de un marco de metal orgánico conocido como MOF-801. Los cristales están incrustados en una capa porosa donde la parte superior está recubierta de negro y sirve como absorbente solar. Estos cristales están dentro de una cámara que está abierta al aire. A medida que el aire fluye a través de la cámara, el agua se adhiere al MOF. Luego, la luz del sol calienta el MOF, conduciendo el agua hacia un condensador, donde se enfría y gotea en un colector (Science 2017, DOI: 10.1126 / science.aam8743).

El dispositivo está diseñado para que la humedad relativa en la cámara sea casi del 100% "para que se pueda condensar el agua cerca de las condiciones ambientales", explica Wang. Eso significa que el dispositivo no requiere ningún enfriamiento activo para que el agua se condense, lo que lo hace significativamente más eficiente en términos de energía.

El dispositivo puede recolectar agua incluso cuando la humedad relativa del aire es tan baja como el 20%, un nivel que es más bajo de lo que encontraría en el desierto del Sahara. A principios de este año, el laboratorio de Wang probó el dispositivo en Tempe, Arizona, donde la humedad relativa oscila entre el 10 y el 40%. El prototipo fue capaz de recolectar 0.25 litros de agua cada día por cada kilogramo de MOF-801 que contenía (Nat. Commun. 2018, DOI: 10.1038 / s41467-018-03162-7).

El mayor desafío para ampliar este prototipo es la disponibilidad del MOF-801. "Es difícil hacer el material a una escala lo suficientemente grande, lo que también lo hace caro", dice Wang.

Con el objetivo de reducir el costo de los sistemas de agua desde el aire, el Water Abundance XPrize ofrece una bolsa de $ 1.75 millones a cualquier persona que pueda crear un dispositivo de recolección de agua en la atmósfera que pueda entregar 2,000 L de agua/día a un costo de $ 0.02/litro usando solo energía renovable.

Zenia Tata, la directora de impacto de XPrize, reconoce que ya hay dispositivos de agua desde el aire en el mercado. Pero, dice ella, "usan grandes cantidades de energía y generalmente son grandes y costosos de operar".

La inscripción para el concurso se abrió en octubre de 2016 y, en mayo de 2017, habían entrado 98 equipos de 25 países. En marzo, XPrize anunció cinco finalistas, cuyas tecnologías se están evaluando en una ronda final de pruebas. El ganador del gran premio será anunciado en unas pocas semanas, dice Tata.

Entonces, ¿las tecnologías de agua desde el aire ayudarán a calmar la sed del mundo? Es probable que formen parte de un enfoque multifacético para abordar la escasez de agua, dicen los expertos, pero ninguno será una solución independiente. También se necesitarán otras tecnologías, así como sistemas mejorados de conservación y distribución de agua. Aun así, los dispositivos que sacan el agua del aire son prometedores y con una innovación continua podrían hacer que las partes más sedientas del mundo estén un poco menos resecas.

Bethany Halford
Chemical Engineering News
Volumen 96, Revista 41
14 Octubre 2018 |

15 de octubre de 2018

El pensamiento iluso (wishful thinking) es recompensado

Hacemos juicios bastante racionales o "por el instinto". No solo la experiencia y la información relevante juegan un papel importante, sino también nuestras preferencias. Un estudio realizado por el Instituto Max Planck para la Investigación del Metabolismo en Colonia muestra cómo el sistema de recompensa en el cerebro transmite los juicios afectados por nuestros propios pensamientos ilusos.

"En situaciones complejas y confusas, corremos el riesgo de hacer un juicio sesgado tan pronto como preferimos una conclusión sobre otra", explica la Dra. Bojana Kuzmanovic, científica del Instituto Max Planck para la Investigación del Metabolismo en Colonia. En su trabajo, ella investigó cómo el pensamiento de las personas está influenciado por sus pensamientos ilusos.

En el estudio, se pidió a los voluntarios que estimaran el riesgo promedio y personal de diferentes eventos negativos. Ellos luego aprendieron el riesgo promedio real y pudieron ajustar en concordancia sus propias estimaciones de riesgo. Si los riesgos promedio reales fueron deseables (es decir, más bajos que los estimados inicialmente por los encuestados), se consideraron más que estadísticas indeseables.

Usando un ejemplo, Kuzmanovic explica el fenómeno de la siguiente manera: "Al ignorar información desagradable, evitamos sacar conclusiones amenazantes. Por ejemplo, podemos descuidar las estadísticas federales, que indican un mayor riesgo de ataque cardíaco, porque creemos que tenemos un estilo de vida particularmente saludable.

Mientras los participantes del estudio realizaron la encuesta, los científicos registraron su actividad cerebral utilizando la tomografía de resonancia magnética. Ellos descubrieron que los juicios preferidos activan regiones cerebrales que, de otra manera, reaccionan de manera particularmente fuerte ante recompensas como alimentos o dinero. Además, los científicos pudieron demostrar por primera vez que el sistema de recompensa a su vez influyó en otras regiones del cerebro que están involucradas en los procesos de conclusión. Cuanto más fuerte fue esta influencia neuronal, más fuertes fueron los juicios de los participantes del estudio determinados según sus deseos.

Por lo tanto, nuestros deseos y preferencias influyen en nuestro juicio sin que nos demos cuenta conscientemente. Los mismos sistemas cerebrales que refuerzan nuestros esfuerzos para maximizar las recompensas, como alimentación y dinero, también refuerzan las estrategias específicas para elaborar juicios. El Dr. Marc Tittgemeyer, quien dirigió el estudio, agrega: "La influencia de las preferencias es independiente de la experiencia. Podemos beneficiarnos de este agradable efecto de auto fortalecimiento siempre que nuestros juicios no tengan consecuencias serias. Sin embargo, al tomar decisiones importantes, deberíamos ser conscientes de nuestra tendencia a distorsionar el juicio y aplicar estrategias para aumentar la objetividad".

A continuación, los investigadores determinarán si estos y otros comportamientos que dependen de la recompensa son diferentes en pacientes con enfermedades metabólicas que en individuos sanos. Los circuitos cerebrales dependientes de la recompensa están estrechamente relacionados con los circuitos homeostáticos que regulan la demanda de energía y el metabolismo según las señales de saturación y hambre. Por lo tanto, si las redes homeostáticas están alteradas por la enfermedad, esto también podría afectar las áreas del cerebro que dependen de la recompensa y conducir a un comportamiento más impulsivo, por ejemplo.

Información bibliográfica completa.
Bojana Kuzmanovic, Lionel Rigoux, Marc Tittgemeyer: Influence of vmPFC on dmPFC Predicts Valence-Guided Belief Formation. The Journal of Neuroscience, 2018; 0266-18

¿Están nuestros juicios influenciados por nuestros deseos? (imagen: gettyimages)

The Max Planck Institute for Biology of Ageing/ Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns
12 Octubre 2018