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Obtener energía del dióxido de carbono para colonizar Marte

Científicos planean aprovechar el efecto Leidenfrost, que hace que el agua salte en las sartenes calientes


Investigadores de la Universidad de Northumbria (Inglaterra) han desarrollado una técnica para obtener energía del dióxido de carbono, que es un recurso natural abundante en Marte, por lo que podría utilizarse en su colonización. La técnica se basa en el efecto Leidenfrost, el que hace que el agua salte sobre las sartenes que están a una temperatura mayor que su punto de ebullición.




Motor Leidenfrost. Imagen:  Jonathan Sanderson. Fuente: Universidad de Northumbria.
Motor Leidenfrost. Imagen: Jonathan Sanderson. Fuente: Universidad de Northumbria.
Los colonos de Marte podrían utilizar una nueva técnica innovadora para obtener energía del dióxido de carbono gracias a una investigación pionera de la Universidad de Northumbria (Newcastle, Inglaterra), que se publica en Nature Communications.

La investigación propone un nuevo tipo de motor para la producción de energía basado en el efecto Leidenfrost -un fenómeno que ocurre cuando un líquido entra en contacto cercano con una superficie mucho más caliente que su punto de ebullición-.

Este efecto se ve comúnmente en cómo salta el agua en la superficie de una sartén caliente, pero también afecta al dióxido de carbono sólido, comúnmente conocido como hielo seco. Los bloques de hielo seco son capaces de levitar sobre superficies calientes protegidos por una barrera de vapor del gas. La investigación de Northumbria propone utilizar el vapor creado por este efecto para accionar un motor. Esta es la primera vez que el efecto Leidenfrost se adaptado para obtener energía.

La técnica tiene implicaciones interesantes para trabajar en ambientes extremos y exóticos, como el espacio exterior, en el que podría ser utilizado para hacer sostenibles la exploración y colonización a largo plazo mediante el dióxido de carbono sólido de origen natural como un recurso más que un producto de desecho. Si esto se pudiera llevar a la práctica, las futuras misiones a Marte, como las que han aparecido en las noticias recientemente, no tendrían por qué ser "unidireccionales" después de todo.

Abundante en Marte

Puede que el hielo seco no sea abundante en la Tierra, pero hay cada vez más indicios, obtenidos por la sonda Mars Orbiter de la NASA, de que puede ser un recurso natural en Marte: así lo indica la aparición estacional de barrancos en la superficie del Planeta Rojo. Utilizados en un motor basado en Leidenfrost, los depósitos de hielo seco podrían proporcionar los medios para crear futuras centrales eléctricas sobre la superficie de Marte.

Uno de los co-autores de la investigación de Northumbria, Rodrigo Ledesma Aguilar, explica en la nota de prensa de la institución: "El dióxido de carbono juega un papel similar en Marte al del agua en la Tierra. Es un recurso ampliamente disponible, que sufre cambios de fase cíclicos en virtud de las variaciones naturales de temperatura de Marte. Quizás futuras centrales eléctricas en Marte puedan explotar ese recurso para obtener energía, a medida que los bloques de hielo seco se evaporan, o canalizando la energía química extraída de otras fuentes a base de carbono, como el gas metano".

"Una cosa es cierta", reconoce: "Nuestro futuro en otros planetas depende de nuestra capacidad para adaptar nuestro conocimiento a las dificultades impuestas por mundos extraños, e idear formas creativas para explotar los recursos naturales que no se producen de forma natural en la Tierra."

El motor

El equipo de Northumbria cree uno de los mayores desafíos de la humanidad en este siglo será la búsqueda de nuevas formas de obtención de energía, sobre todo en ambientes extremos. Fue este desafío el que los llevó a desarrollar su propuesta de Motor Leidenfrost.

Gary Wells, co-autor del artículo, explica las propiedades únicas de un motor basado en este fenómeno: "El principio de funcionamiento de un motor basado en Leidenfrost es muy distinto al de las máquinas térmicas a base de vapor; la capa de vapor de alta presión crea rotores de rotación libre cuya energía se transforma sin la necesidad de un cojinete, lo que confiere al nuevo motor propiedades de baja fricción".

Además de que podría hacer más sostenible la exploración y la colonización espacial a largo plazo, la naturaleza única, de baja fricción, de este motor podría tener otras aplicaciones interesantes, según Glen McHale, decano ejecutivo de Ingeniería y Medio Ambiente, que también trabajó en la nueva investigación. "Este es el punto de partida de un camino emocionante de investigación en ingeniería de materiales inteligentes En el futuro, los dispositivos basados ​​en Leidenfrost podrían encontrar aplicaciones en amplio campos, que abarcan desde el transporte sin fricción a la exploración del espacio exterior".

Referencia bibliográfica:

Gary G. Wells, Rodrigo Ledesma-Aguilar, Glen McHale, Khellil Sefiane: A sublimation heat engine. Nature Communications (2015). DOI: 10.1038/ncomms7390

Viernes, 6 de Marzo 2015
Universidad de Northumbria/T21
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