Científicos de la Facultad de Ingeniería de la UBA pondrán en funcionamiento un tren de reactores con el que lograrán abastecer, de manera permanente y con catalizadores económicos, una pila de 1 kW. En el mediano plazo, aspiran dar electricidad a viviendas particulares a partir del uso de agua y alcohol

Fuente: CTyS

Agencia CTyS (Emanuel Pujol) – El Investigador Principal del CONICET y director del proyecto, Miguel Laborde, abrió las puertas del Laboratorio de Procesos Catalíticos (LPC) a la Agencia CTyS y explicó de qué manera logran obtener hidrógeno a partir del alcohol, un recurso renovable, y sin emitir gases que generan el efecto invernadero.

Se estima que a fines de este año, el equipo conducido por el doctor Laborde pondrá en funcionamiento un tren de reactores que abastece de manera permanente una pila de combustible de baja temperatura de 1 kW (PEM). El siguiente objetivo es lograr suministrar hidrógeno a una pila de 5 kW, la energía suficiente para abastecer de luz a una vivienda.

Otra de las innovaciones realizadas en el LPC es la reducción del costo de los catalizadores que se utilizan en cada uno de los tres reactores que participan del proceso químico. “Para obtener hidrógeno con el alcohol que se compra en la farmacia y agua, se usan catalizadores a base de metales nobles, como el platino, que son efectivos, pero también caros. Por eso, nosotros nos abocamos a desarrollar catalizadores a base de niquel, aluminio, cobre y cerio, que son mucho más económicos, y ya lo hemos logrado a escala laboratorio�, valoró el científico.

“En dos años, si el financiamiento nos acompaña y se aceita la cuestión burocrática, estaríamos en condiciones de desarrollar un prototipo que pueda alimentar a una pila PEM de 5 kW, la cual produce la electricidad necesaria para abastecer a una casa. Para esto, también deberemos acondicionar los reactores a un formato comercial�, mencionó Laborde.

Hacia el hidrógeno verde
El hidrógeno se encuentra en grandes cantidades en el universo, pero no está libre en la naturaleza. Se lo puede extraer de hidrocarburos (hidrógeno negro), de agua (hidrógeno azul) o de la biomasa, como por ejemplo las plantas (hidrógeno verde).

Actualmente, el método más usado para hacer hidrógeno es a partir del gas natural, una materia prima fósil, no renovable, provocando la emisión de grandes proporciones de dióxido de carbono a la atmósfera, uno de los gases que provocarían el efecto invernadero.

Por esta razón, el objetivo del LPC tiene una arista ecológica. “Al reemplazar el gas natural por el alcohol, proponemos una materia prima renovable, porque proviene de la biomasa, por decir, de la caña de azúcar o de residuos�, comentó el doctor Miguel Laborde.

“Si se realiza un balance de dióxido de carbono en todo el ciclo completo se puede verificar que las emisiones son bajas, ya que la fotosíntesis necesaria para el crecimiento de las plantas a partir de las cuales se produce el alcohol funcionan como sumideros de dicho gas�, completó Joaquin Ubogui, uno de los estudiantes de Ingeniería Química que se desempeña en el LPC.

Esta forma novedosa de producir “hidrógeno verde� evita la emisión de metano y dióxido de carbono. De todas formas, Laborde propone que el uso de biomasa sea una alternativa al petróleo, pero no su reemplazante, porque ello también provocaría un desequilibrio climático.

Cerca del objetivo
El investigador del CONICET aseguró que “la aplicación mas inmediata es dar calor y electricidad a una casa�. Originalmente, el LPC proyectó hacer funcionar un vehículo, pero por la dimensión de los reactores, prefirieron abocarse a abastecer una fuente estacionaria.

A fines de 2011, el equipo compuesto por pasantes, tesistas de grado y de doctorado de la Facultad de Ingeniería de la UBA y encabezado por Miguel Laborde pondría a funcionar los tres reactores con catalizadores de bajo costo, y producir así un metro cúbico por hora de hidrógeno, lo suficiente para alimentar una pila PEM de 1 kW.

El director de la investigación señaló que el proyecto está financiado en partes iguales por ENARSA y el MINCYT, y destacó la participación del grupo del Dr. Pío Aguirre del Instituto de Desarrollo y Diseño (INGAR-CONICET), que tiene sede en la ciudad de Santa Fe y se especializa en el desarrollo de ingeniería de procesos químicos, reactores biológicos, tratamiento de efluentes, confiabilidad y sistemas de información.

El funcionamiento de los reactores
El sistema ubicado en la planta piloto de Ciudad Universitaria se compone por un evaporador y tres reactores. En el primer reactor ingresa el agua y el alcohol en estado gaseoso y del último de los reactores sale hidrógeno con menos de 20 partes por millón (ppm) de monóxido de carbono.

El proceso, paso a paso, es el siguiente: con el evaporador, se gasifica el agua y el etanol. Esta mezcla ingresa al primer reactor, donde se obtiene hidrógeno, óxidos de carbono y metano, a partir del uso de un catalizador a base de níquel, aluminio y magnesio.

Los siguientes dos reactores, que actúan con catalizadores de cobre y cerio, tienen como misión reducir el monóxido de carbono, para no afectar la vida útil de la pila PEM, y generar un hidrógeno adicional.

Fuente: CTyS

http://www.ctys.com.ar/index.php?idPage=20&idArticulo=853

La nueva tecnología, de 30 metros cúbicos de seis metros de altura y tres de diámetro, permitirá procesar todos los residuos para generar biogás y biofertilizantes reduciento la contaminación ambiental

Foto: INTA

Técnicos del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) presentaron en Salta el primer biodigestor argentino aplicado a la industria en un frigorífico municipal de La Candelaria.

Junto al gobernador provincial Juan Manuel Urtubey, fue inaugurado el primer biodigestor del país en un matadero municipal, aplicado a la industria, que permitirá procesar todos los residuos para generar biogás y biofertilizantes. De este modo, será posible intensificar la productividad, el asociativismo y reducir la contaminación ambiental.

La iniciativa fue hecha posible gracias al apoyo del INTA y la interacción público-privada con las empresas Constructora Norberto Odebrecht, IBS Córdoba y BTU. En la presentación, participaron el intendente comunal, Julio Romano; representantes de las empresas involucradas y el especialista Alejandro Saavedra, referente del proyecto de valor agregado en origen el INTA Justiniano Posse –Córdoba–, quien acompañó todo el desarrollo.

El biodigestor, de 30 metros cúbicos de seis metros de altura y tres de diámetro, permitirá aumentar la capacidad de faena y la producción mediante la transformación de los residuos en biogás, que será almacenado en un gasómetro de membrana para garantizar su disponibilidad al momento de utilizarse en el mismo establecimiento, principalmente para obtener agua caliente que se aplicará en el bienestar de los operarios y la limpieza de los animales.

“A partir de este proyecto –indicó el intendente comunal– podrían instalarse equipos de similares características en escuelas rurales de toda la región�, lo cual disminuiría “considerablemente el consumo de leña reduciendo los altísimos niveles de deforestación que existen en la región�. En la misma línea, el director del INTA Salta expresó: “Esta obra es un gran adelanto para toda la región y posicionará al frigorífico La Candelaria como un modelo eficiente de intensificación productiva, con una gestión adecuada de los residuos, clave en la cadena sustentable del agregado de valor�, dijo De Simone.

Por su parte, Saavedra destacó que “el biogás aparece como solución a un problema y se transforma en una oportunidad�. De hecho, al intensificar la producción de carne, cerdo y pollo, se incrementa la generación de efluentes. Si no están debidamente tratados, estancados en grandes piletas abiertas y colapsadas, estos desechos “generan olores muy desagradables y afectan a localidades cercanas�.

En ese sentido, el especialista del INTA Justiniano Posse puntualizó que esta tecnología significa una alternativa de solución al impacto ambiental de los efluentes y a la obtención de energía: “Está en el productor dejar de ver a los efluentes como un problema y comenzar a verlos como una gran oportunidad�.

Todo se transforma

Un biodigestor es un contenedor cerrado, hermético e impermeable. Mediante el almacenamiento de material orgánico –excrementos de animales, desechos y restos de alimento– se genera una fermentación anaeróbica que deriva en la producción de biogas y biofertilizantes.

La reutilización de los efluentes actualmente desechados es importante para recomponer el sistema productivo y amortiguar los costos. José María Méndez, técnico del proyecto de eficiencia de cosecha, postcosecha de granos y agroindustria en origen (Precop II) del INTA Totoras –Santa Fe–, señaló que el gas metano –gas obtenido mediante el tratamiento anaeróbico en la biodigestión– es una fuente de energía para calefaccionar y dar electricidad.

De acuerdo con Méndez, “esta tecnología es económica y todo productor puede implementarla�. En el caso de la producción de cerdos, en promedio, los costos de la implementación equivalen al 10% por madre.

El residuo orgánico que se descarga del biodigestor es un lodo-líquido con propiedades fertilizantes que contiene nitrógeno, potasio, fósforo y otros micronutrientes esenciales para las plantas. “Esto lo convierte en un valioso abono orgánico de fácil aplicación, prácticamente libre de olores y patógenos, que además favorece la capacidad de retención del agua�, expresó Méndez.

Fuente: DERF

http://www.derf.com.ar/despachos.asp?cod_des=427209&ID_Seccion=20&Titular=El

Foto: www.aeroespacio-boceto.com.ar

Fuente: Canal Encuentro
ARA202

La obtención de materia prima para la industria del ladrillo afecta en forma negativa al medio ambiente. Es por esto que investigadores desarrollaron una novedosa técnica que permite aprovechar residuos de la construcción y sedimentos de lagunas para producir ladrillos artesanales. El descubrimiento permitiría reemplazar los tradicionales ladrillos de adobe y, de esta manera, minimizar el impacto ambiental que provoca la minería de suelos

Foto: ecolosfera.com

Para la elaboración de los ladrillos tradicionales se utilizan los mismos suelos productivos que emplea la agricultura. La minería de suelos explota un recurso casi no renovable, ya que el tiempo de formación del suelo es de aproximadamente 10.000 años. A partir de una iniciativa interdisciplinaria, científicos platenses emplean residuos de construcción y demolición, como así también sedimentos fluviales extraídos de distintas lagunas y bañados de la región para fabricar ladrillos ecológicos.

Con el novedoso desarrollo, desde el CISAUA -Instituto de Geomorfología y Suelos de la facultad de Ciencias Naturales- se pretende minimizar el impacto ambiental negativo de la minería de suelos. En esta línea, el procedimiento consiste en retirar una cantidad controlada de sedimentos fluviales que permitirá el rejuvenecimiento de las lagunas y su conversión en cuerpos reguladores de las inundaciones. Además, se aprovechan los residuos de la construcción que se producen a expensas de las tareas de nivelación y limpieza del terreno, demolición de estructuras existentes y construcción de nuevo.

Desde que comenzaron con este estudio experimental, en 2008, lograron fabricar modelos de ladrillos en escala; es decir, no tienen el tamaño de un ladrillo común. Pero estas muestras fueron sometidas a ensayos de resistencia como los ladrillos normales, y los resultados fueron muy alentadores. “Se los somete a presión, corte, impregnación de agua, congelamiento y toda una serie de ensayos que marcan las normas internacionales. Y vamos por un buen camino�, explicó a InfoUniversidades el geólogo Martín Hurtado.

Problemática del uso de ladrillos tradicionales

A lo largo del tiempo, los diversos sistemas constructivos no han podido reemplazar a la industria del ladrillo. Esto se debe a su bajo costo en relación al beneficio desde el punto de vista económico, y a la identidad constructiva que implica desde el aspecto histórico y cultural. Así, el ladrillo es un elemento vital de la construcción de las ciudades latinoamericanas. Como sistema constructivo tradicional, su producción no demanda tecnología sofisticada ni mano de obra calificada.

La producción y los niveles de consumo se mantienen debido a que el costo ambiental no se tiene en cuenta. Aquí reside la importancia de buscar opciones viables para reemplazar al ladrillo o formas de manejo que reviertan la degradación. El proyecto permitirá disminuir los efectos indeseados en el medio social y natural, sin que por ello deje de ser el material económico de la construcción de los países latinoamericanos.

Múltiples disciplinas

Además de la facultad de Ciencias Naturales, también participan en la investigación la facultad de Arquitectura, que se encarga de analizar los residuos de la construcción y sus posibles usos, y se cuenta con el asesoramiento de la facultad de Ciencias Jurídicas, que se ocupa de investigar el tema dominial y de extracción de los sedimentos lacustres. A su vez, los profesionales de la facultad de Ciencias Económicas son los encargados de medir el valor real de los ladrillos tradicionales de adobe, teniendo en cuenta los gastos que implica el deterioro ambiental y, de esta manera, establecer si los ladrillos hechos por el CISAUA pueden competir en el mercado.

Los resultados de la investigación se traducirán en la conservación de los suelos de mayor productividad, sobre todo de aquellos ubicados en las áreas periurbanas, destinados a la producción hortícola intensiva. La minería de suelos explota estos lugares, pero cuando los espacios dejan de ser productivos y se pierde la renta inicial, las áreas periurbanas suelen ser abandonadas dando lugar a la aparición de las inevitables consecuencias ambientales (erosión, anegamiento, etc.). Así se convierten en lugares de riesgo ambiental, siendo transformados en basurales clandestinos, lagunas periurbanas y en un elemento paisajístico ejemplo de la degradación.

Hurtado consideró que con esta iniciativa se conseguirá reemplazar el suelo como materia prima para la fabricación de ladrillos, y agregó: “Desde ya, no se puede sacar una cantidad de sedimento sin control. Hay que hacer una extracción controlada para no estropear un recurso por mejorar otro. Nosotros, como naturalistas, tenemos que cuidar esos detalles�, concluyó.

En los últimos años, la minimización y valorización de estériles de canteras se transformó en un tema de interés prioritario y fueron desarrolladas nuevas tecnologías con el doble propósito de aumentar la rentabilidad de las inversiones y mejorar la gestión ambiental.

El desarrollo de este proyecto tendrá un alto impacto positivo a nivel local y regional, tanto en los aspectos ambientales, como económicos y sociales. La participación activa de la dirección provincial de Minería como organismo beneficiario principal, asegurará el acceso a los diferentes sitios, facilitando la relación con los distintos actores involucrados y la transferencia de resultados a las jurisdicciones.

Eduardo Spinola
[email protected]
Unidad de Prensa
Dirección General de Comunicación y Medios
Universidad Nacional de La Plata

Fuente : InfoUniversidades

http://infouniversidades.siu.edu.ar/noticia.php?titulo=ladrillos_artesanales_y_ecologicos&id=1315

Foto: www.electrosector.com

Cuando se comenzó, tenía el recipiente de presión más grande que cualquier central nuclear del planeta. El costo total se estimó originalmente en 1.600 millones de dólares, pero la paralización ha implicado una inversión total de 3.000 hasta 2007. El Banco de Inversión y Comercio Exterior (BICE) administrará dos fondos fiduciarios por 489 millones de dólares, que permitirán finalizar las obras de Atucha II. El agua pesada y los elementos combustible necesarios para la Central serán producidos en Argentina.

http://www.youtube.com/watch?v=3_ZnrqHn4ek&feature=related

Fuente : C5N

El CAREM fue pensado como reactor de baja y media potencia basado en conceptos innovadores que definen a los reactores de IV generación. Puede decirse que se trata de una evolución en los PWR Avanzados. Un CAREM es de diseño compacto, más simples que sus antecesores, con mecanismos de seguridad pasivos. Está pensado para dos versiones: con refrigeración por convección natural hasta 150MWe y con convección forzada hasta los 350MWe.

Fuente : CAREMComm

Es ideal para oasis energéticos, desalinización de agua o producción de hidrógeno. Fue inspirado en un viejo reactor para propulsión marina llamado Otto Han, pero el CAREM es un nuevo diseño hecho en la Argentina. Se caracteriza por usar muchos materiales y tecnología nuclear probados. Un primer prototipo de 27MWe (llamado CAREM-25) esta siendo construido, pensado luego para constituir un excelente producto de exportación a países en desarrollo. Emplea como combustible uranio enriquecido al 3.4% y 1.8%, y como moderador y refrigerante utiliza agua liviana.

Características técnicas

Origen

CAREM saca provecho de muchas ventajas comprobadas en la práctica de los PWR (Figura 1). Por ejemplo el trabajar a 120atm de presión permite manejar agua del primario a casi 400ºC en fase líquida y sin turbulencias, consiguiendo eficiencias del orden del 33%. El uso del agua es ventajoso dado que no es incendiaria y se conocen muy bien sus propiedades.

El uso de dos circuitos acoplados de refrigeración logra en los PWR que las turbinas trabajen con vapor limpio aunque haya una caída del rendimiento por culpa de esta doble etapa.

Un aspecto relacionado a la seguridad de los PWR es el confinamiento redundante de los combustibles de UO2 que se encuentran dentro de pastillas cerámicas, a su vez dentro de vainas de zircaloy, todo el núcleo dentro de un recipiente de presión (RP), seguido de la isla nuclear y un edificio de hormigón.

Este tipo de reactores funciona desde hace más de 4 décadas y la seguridad reposa con confianza en sistemas de barras de control y enclavamiento, inyección de boro o gadolinio, bombas auxiliares para los circuitos de refrigeración, además de poseer generadores de emergencia para las mismas y circuitos auxiliares para el caso de LOCA (accidente de pérdida de liquido refrigerante).

Reactor Integrado

CAREM busca integrar muchas partes de las recién mencionadas a favor de simplificaciones y mejoras en la seguridad (Figura 2).

Los casos concretos son la integración de los generadores de vapor dentro del RP, haciendo que el primario no cuente con cañerías de gran porte exteriores al RP, eliminación de un presurizador (que se integra en el domo del RP donde se presenta equilibrio bifásico) y de bombas en el primario para el diseño con circulación natural. Los mecanismos de control se integraron al recipiente de presión reformulados en sistemas hidráulicos.

Figura 1. Esquema del funcionamiento de un reactor clásico tipo PWR

Figura 2. Esquema del funcionamiento de un reactor integrado tipo CAREM
Las consecuencias son muy favorables y permiten denominar al CAREM como un reactor de IV Generación. Esta categoría conceptual de reactores tiene como metas fundamentales mejorar seguridad nuclear, aumentar resistencia de la proliferación, reducir al mínimo la utilización del recurso inútil y natural, y disminuir el coste a la estructura y dirección de tales plantas. Cabe señalar el incremento de la seguridad por depender principalmente de sistemas pasivos, los menores requisitos radiológicos por no haber caños del sistema primario emitiendo gammas dispersos por la planta y la autorregulación de la presión por la coexistencia de fases líquida y gaseosa del agua en el domo del RP. De esta manera el reactor se regula a sí mismo, es estable termo-hidráulicamente dada la inercia térmica que infiere el gran volumen de agua en movimiento, que regula pasivamente su caudal según las variaciones de potencia del núcleo. Esa misma cantidad importante de agua protege al material del RP (Figura 3) del daño por radiación neutrónica. El reactor se atendería sin asistencia de operarios ni provisión eléctrica externa las primeras 48hs posteriores a un incidente.

Un CAREM prototipo de 27MWe (100MWth) está pensado para funcionar a 122.5atm con un caudal nominal de 410Kg/s en el primario y una temperatura de 326ºC.

Figura 3. Recipiente de presión, un desafío mecánico

Núcleo

Posee un diámetro equivalente de 131cm y consiste en 61 elementos combustibles (EC) en una configuración hexagonal de 108 tubos de zircaloy cada uno (Figura 4). Es para destacar que usa 3,812.5 Kg de uranio enriquecido al 3.4% y 1.8%, y algunas barras poseen veneno quemable (gadolinio). Esto, que puede pensarse como un auto que viaja con el freno aplicado en cierta medida, conduce a tener un núcleo poco propenso a las “rampas de potencia� y conseguir mejores tasas de quemado que los combustibles de los HPWR. Los EC tienen una longitud activa de 1.4m y se recambian desde el centro del núcleo hacia el exterior, teniendo un ciclo donde se retiran el 50% de los elementos cada 330 días de operación a potencia plena. El reactor debe parar durante un mes cada año para estos recambios.

Existen 18 tubos guías para control, unos para instrumentación y varios para el sistema de enclavamiento.
Es un núcleo con baja pérdida de carga y puede apagarse en menos de un minuto, según afirman sus diseñadores.

Figura 4. Detalle de de un elemento combustible en el núcleo del reactor

Seguridad

CAREM fue concebido bajo la condición de diseño de falla sin riesgo, o sea que el reactor tiende a apagarse en caso de cualquier tipo de falla, por ej. tras la detección de una válvula que falla. Una filosofía que impregna al CAREM es la idea de defensa en profundidad, señalada cuando se hablaba de la redundante contención del combustible en los PWR sumado ahora a la integración del circuito principal de refrigeración al mismo RP. Esto reduce al mínimo las posibilidades de un LOCA. Todos los sistemas de seguridad están duplicados y actúan solos e inevitablemente ante un evento por sus características de funcionamiento pasivo. Se destaca la presencia de barras de extinción con cadmio y un mecanismo de emergencia para la inyección de boro.

Cuenta con circuitos de remoción de calor residual del núcleo (que también funcionan por convección natural), válvulas de alivio y supresión de presión y la posibilidad de inyectar agua de emergencia desde un depósito siempre a la misma presión que el RP.

Figura 5. Ejemplo de intercambiador de calor y la ubicación en el RP

Figura 6. Circuito secundario

Otros detalles

Cuenta con 12 módulos de generadores de vapor (GV), ubicados dentro del RP (Figura 5). El sistema secundario (Figura 6) recolecta el vapor trabajando a 47 atm y 290ºC. Los GV fueron los elementos que más variaron desde los primeros diseños del CAREM allá por la década de los 80. Los actuales responden a un diseño muy empleado en submarinos rusos. Constituyen un aspecto crítico de los CAREM.

El proyecto CAREM cuenta con ensayos realizados en el reactor RA-8 (Pilcaniyeu, Río Negro) (Figura 8) para medición de parámetros de criticidad, distribución de potencia y validación de cadena de cálculo. Se construyó un circuito de alta presión y convección natural para conocer detalles termo-hidráulicos y verificar que la convección natural puede imponerse. También se ensayaron los mecanismos hidráulicos de control.

Figura 7. Reactor RA-8 en Pilcaniyeu

Fuente : http://www.ciencia-tecnologia.com.ar/desarrollos_av/reactor_carem.htm