viernes, 29 de noviembre de 2013

Justificación de la aplicación del grafeno: Plantas desalinizadoras

España está rodeado por dos mares y un océano, los mares Mediterráneo y Cantábrico, y el océano Atlántico, de los cuáles, los más salados son el mar Mediterráneo con una salinidad de 31500 ppm y el océano Atlántico de 39400 ppm. Por tanto, lo más rentable sería localizar nuestra planta en una costa bañada por una de estas aguas.  Puesto que España tiene dispuestas plantas desalinizadoras por varias costas, y atendiendo a los datos de éstas, la costa que más sal nos proporciona es la de la cuenca hidrográfica del Segura, con una cantidad de 266 hm3 cada año. Por lo que probablemente nuestra planta se localizará allí. Además, existen cantidades de agua no potable interior, y no son aptas para el riego, por lo que no se les aporta ningún tipo de utilización. Hemos pensado colocar una planta que aproveche este agua para convertirla en potable o apta para el riego, y posteriormente vendérsela a todos los agricultores o interesados de la zona. El agua en cuestión se encuentra en Huelva, en la presa Alcolea, por lo que la construcción de nuestra planta estaría sumamente facilitada.

Se debe tener en cuenta que nuestra planta desalinizadora que emplea grafeno sería dos o tres veces más rentable que cualquier otra desaladora del mundo. Nuestra planta para realizar sus funciones únicamente dispondría de:

- Zona de captación de agua.
- Pretratamientos del agua.
- Módulo de ósmosis inversa.
- Sistema de recuperación de energía.
-Sistema de desplazamiento y limpieza.
- Postratamientos.

Jusitificación de la aplicación de grafeno fotovoltaico

La idea de conseguir una sustancia fotovoltaica con la que pintar las fachadas de los edificios, y que sea capaz de producir electricidad para el funcionamiento de los electrodomésticos, sigue estando presente en algunos laboratorios científicos. La noticia llega ahora de la Universidad de Manchester, y está relacionada también con el grafeno, ya que están investigando en la creación de superficies formadas por finas capas flexibles, capaces de absorber luz solar y producir electricidad suficiente para competir con los paneles solares convencionales.
El nuevo material está formado por varias capas de materiales, con el que podría llegar a fabricarse una pintura solar (muy eficiente) que incluso tendría la capacidad de cambiar de color. Por sus propiedades, estos sandwiches de materiales pueden llegar a tener diferentes funciones.

Imaginemos que pudiéramos pintar nuestro vehículo o nuestra casa con una pintura capaz de cambiar de color a nuestra orden. Imaginemos también que esa pintura es capaz de absorber la luz solar para convertirla en energía eléctrica como lo haría una célula fotovoltaica.

Para aislar este grafeno fotovoltaico lo recubririamos de una capa de barniz extreresistente V33. Así lo protegeriamos de organismos que lo ataquen o de las condiciones atmosféricas.


Este grafeno barnizado podria ser aplicado a cualquier tejado de cualquier casa o cualquier coche.

Justificación de la aplicacion de grafeno a la medicina

La Comisión Europea ha revelado hoy las dos iniciativas que liderarán el programa FET FLAGSHIP, un potente esquema de ayudas económicas para revitalizar la innovación en sectores clave, con una inversión de mil millones de euros por programa, a distribuir durante los diez próximos años.
El primero de ellos se centra en el estudio del cerebro humano y el segundo en desarrollar aplicaciones para el grafeno. Tanto uno como en otro cuentan con participación española, en concreto.

Tejidos humanos basados en grafeno

Otro de los avances en los que podría utilizarse el grafeno es en el desarrollo de implantes artificiales. En particular, la adaptabilidad de este material, unido a su resistencia y estabilidad, permitirían que fuera utilizado en la creación de implantes para tejidos neuronales.
Neurons-red
Los resultados de este tipo de trabajo (en particular el equipo de la Universidad Técnica de Múnich realizó pruebas en células ganglionares de la retina) serían una clara muestra de que el grafeno también puede ser usado en medicina con un alto porcentaje de éxito. 
Recientes investigaciones determinan que el grafeno podrá emplearse para mejorar los tratamientos contra el cáncer. El tratamiento de esta enfermedad tiene como objetivo, de manera general, la destrucción de las células enfermas intentando afectar lo menos posibles a las células sanas. 
La búsqueda incesante de un método que permita dirigir el tratamiento contra una zona concreta del organismo sin afectar a las demás podría encontrar respuesta en el grafeno, ya que diversos estudios han puesto de manifiesto que combinando este material con diversos fármacos es posible aumentar la carga de medicación que llega a las células cancerígenas, incrementando las posibilidades de éxito del tratamiento.
Por otro lado, es posible crear moléculas con una elevada afinidad por las células cancerígenas en las que el grafeno forma parte de sus componentes. Una vez administradas, mediante un proceso de fototerapia térmica, que consiste en someter al cuerpo a una determinada longitud de onda que sea inocua para las células sanas, pero que afecte al grafeno, de modo que solo las células cancerígenas previamente marcadas sufrirán un proceso de destrucción celular.
Otra de sus aplicaciones en el ámbito de la biomedicina podría ser la creación de implantes neuronales que sustituyan a los tejidos orgánicos dañados. 
Las células nerviosas funcionan básicamente por medio de una corriente eléctrica. Las propiedades del grafeno lo hacen un candidato idóneo para la creación de este tipo de implantes, pudiendo ser un reemplazo para circuitos nerviosos lesionados o incluso creando implantes de retina que contribuyan a devolver la vista a los pacientes que la han perdido.
Pero su uso no solo se limita a la regeneración del tejido nervioso, sino que ya se especula con la posibilidad de crear implantes musculares y de huesos a partir de este material, cuyas propiedades superan las de los materiales actuales. De hecho, como si de una película de ciencia ficción se tratara, ya se habla incluso de la creación de implantes que realicen chequeos periódicos del estado del ADN y del organismo en general.
Por sus propiedades antimicrobianas, científicos chinos decidieron hace unos meses desarrollar una forma de grafeno en forma de hoja de papel qué tiene sus aplicaciones en el ámbito sanitario como, por ejemplo, recubrimiento para vendajes y apósitos, facilitando la cura de heridas disminuyendo la posibilidad de que se produzcan infecciones.

Costo del grafeno

El precio varía según los tamaños y las propiedades. En los últimos años ha caído ya a la mitad. Una lámina de grafeno cuesta entre 300 y 1.000 euros, una cifra muy asequible para el consumo de investigación pero elevada para otros usos. De la Fuente explica que esperan que el precio siga descendiendo progresivamente y, "a medio plazo (unos cinco años), sea más barato que el silicio, que en la actualidad cuesta alrededor de 50 euros". "A medida que el mercado vaya avanzando el precio irá bajando. Prácticamente cuesta lo mismo producir una lámina que 100.000", afirma.

viernes, 22 de noviembre de 2013

El grafeno contra el cáncer

Cáncer es un término que se usa para enfermedades en las que células anormales se dividen sin control y pueden invadir otros tejidos. Las células cancerosas pueden diseminarse a otras partes del cuerpo por el sistema sanguíneo y por el sistema linfático.

El cáncer no es solo una enfermedad sino muchas enfermedades. Hay más de 100 diferentes tipos de cáncer. La mayoría de los cánceres toman el nombre del órgano o de las células en donde empiezan; por ejemplo, el cáncer que empieza en el colon se llama cáncer de colon; el cáncer que empieza en las células basales de la piel se llama carcinoma de células basales.

El grafeno ha llegado a nuestros oídos como una gran promesa. Dotado de propiedades inéditas hasta ahora en la naturaleza, es un material destinado a hacer grandes cosas por los seres humanos. Una de las que más ocupan el interés de los investigadores es conseguir que los tratamientos del cáncer sean menos lesivos para los enfermos, mediante un sistema que permita eliminar células dañadas de forma selectiva.
Concretamente, en el campo de la Física Médica se intenta desarrollar un método basado en inyectar al paciente partículas de grafeno, modificadas químicamente para que se adhieran a las células cancerosas. Aprovechando la propiedad que tiene este material para absorber la luz infrarroja, las irradiaciones con las que se trata el tumor actuarían directamente sobre las células dañadas, sin afectar al resto del cuerpo. Se trata de un área de investigación todavía incipiente, pero que mejoraría notablemente la eficiencia de los tratamientos radiológicos.
Ésta es una de las aplicaciones futuras del grafeno de las que habló ayer en Valencia el investigador del Departamento de Física de Massachussetts Institute of Technology (MIT) Pablo Jarillo. Este joven científico, galardonado con el Premio PACASE que concede el presidente Obama, participa estos días en la 34 Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física, que acoge la Universitat de València.
Ésta es una de las aplicaciones futuras del grafeno de las que habló ayer en Valencia el investigador del Departamento de Física de Massachussetts Institute of Technology (MIT) Pablo Jarillo. Este joven científico, galardonado con el Premio PACASE que concede el presidente Obama, participa estos días en la 34 Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física, que acoge la Universitat de València.
Jarillo (Valencia, 1976) celebra la fuerte inversión que ha realizado Europa para apoyar el estudio de materiales bidimensionales como el grafeno. Una decisión justificada por sus potenciales aplicaciones en la industria. España también tiene intereses en este campo, puesto que es uno de los principales exportadores de grafeno obtenido por síntesis química. 
   

El grafeno en las células fotovoltaicas

Una célula fotoeléctrica, también llamada célula, fotocélula o célula fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía lumínica (fotones) en energía eléctrica (flujo de electrones libres) mediante el efecto fotoeléctrico, generando energía solar fotovoltaica. Compuesto de un material que presenta efecto fotoeléctrico: absorben fotones de luz y emiten electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.


Las superficies creadas son delgadas y flexibles, capaces de absorber luz solar y generar electricidad a un ritmo similar al de los paneles solares existentes. El material podría utilizarse como pintura para recubrir edificios, y generar energía para ser utilizada por los mismos. Además el material tendría otras funciones, como la posibilidad de cambiar de color - interesante para una casa.
Además del desarrollo de pintura, los científicos señalan que el descubrimiento podría permitir la creación de gadgets superdelgados que obtuvieran energía del sol. "Lo que hemos estado haciendo es poner diferentes capas de materiales, una sobre la otra, y lo que obtienes es un nuevo tipo de material con un grupo único de propiedades", explicó uno de los descubridores del grafeno y ganador del Nobel, Kostya Novoselov.
"Hemos demostrado que podemos producir un dispositivo fotovoltáico muy eficiente. El hecho de que sea flexible posiblemente lo hará más fácil de usar", agregó Novoselov, que encabeza el estudio.



Al someter una lámina de Grafeno a la luz de un láser, aparecieron dos regiones en el material con diferentes propiedades eléctricas que, además, provocó una diferencia de temperatura entre ambas zonas de material que, a su vez, hizo que se generase una corriente eléctrica.


El grafeno en la desalinización

Las hojas de grafeno con poros de dimensiones controladas con precisión ofrecen la posibilidad de purificar el agua más eficazmente que con los métodos existentes.

La disponibilidad de agua dulce está disminuyendo en muchas partes del mundo, un problema que se teme que crezca junto con la población mundial. Una fuente prometedora de agua potable es el suministro virtualmente ilimitado de agua de mar, pero hasta ahora la tecnología de la desalinización ha sido demasiado cara para que se extienda su uso de forma generalizada.

Ahora, unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, han dado con un nuevo método, basado en un tipo diferente de material para el filtrado: hojas de grafeno.

El grafeno consiste en una capa carbono de un átomo de espesor. Los átomos, distribuidos por tanto sólo horizontalmente, forman una celosía hexagonal, similar a la de un panal de miel.

El nuevo método de desalinización promete ser más eficiente y posiblemente menos caro que los sistemas de desalinización existentes.

El equipo de Jeffrey Grossman y David Cohen-Tanugi se propuso controlar las propiedades del material a escala atómica, produciendo una hoja de grafeno perforada con agujeros de dimensiones muy precisas. Los investigadores también agregaron otros elementos al material, logrando que los bordes de estas minúsculas aberturas interactuaran químicamente con las moléculas de agua, repeliéndolas o atrayéndolas.

















Los científicos quedaron muy agradablemente sorprendidos por lo bien que funcionó el grafeno en las simulaciones digitales, comparado con los sistemas existentes.

Un método común de desalinización, llamado ósmosis inversa, usa membranas para filtrar la sal del agua. Pero estos sistemas requieren una presión sumamente alta, y por tanto también un consumo alto de energía, para forzar el agua a través de gruesas membranas, que son aproximadamente mil veces más gruesas que el grafeno.

El nuevo sistema con grafeno opera a una presión mucho más baja, y gracias a ello debería ser capaz de purificar el agua a un costo mucho más bajo.

El nuevo sistema basado en el grafeno es capaz de hacer su trabajo cientos de veces más rápido que las técnicas actuales, con la misma presión que éstas. O, alternativamente, el sistema puede funcionar con una velocidad similar a la de los sistemas actuales, aunque con presiones más bajas que las de estos.

Decisión

La decisión, teniendo en cuenta las propiedades y aplicaciones del grafeno, ha sido fundamentar nuestra empresa: Grafistro en el estudio dell grafeno aplicado a la curación del cáncer, la desalinización de las aguas y la captación de energía fotovoltaica.

viernes, 15 de noviembre de 2013

Aplicaciones del grafeno: sistemas fotovoltaicos

La investigación se baso en someter una lámina de Grafeno a la luz de un láser, de donde aparecieron dos regiones en el material con diferentes propiedades eléctricas que, además, provocó una diferencia de temperatura entre ambas zonas de material que, a su vez, hizo que se generase una corriente eléctrica. De ahí se observó que el Grafeno, al ser iluminado con el láser, los electrones de su estructura (que eran calentados por la luz) circulaban en la corriente generada pero el núcleo de carbono de la estructura del material permanecía frío e inalterado.
Por otra parte, estos resultados ya se había podido observar pero en unos escenarios totalmente distintos, por ejemplo: ante temperaturas extremadamente bajas o cuando se bombardean intensamente con un láser de alta potencia. Sin embargo, en este caso el fenómeno apareció a temperatura ambiente y con una luz que no era más intensa que la luz del sol.
Por lo que este hecho fue descubierto cuando el grafeno tras ser expuesto a una fuente lumínica empezó a producir corriente eléctrica de manera inusual. Aunque este acontecimiento ya había sido observado con anterioridad, los investigadores asumieron que se debía a un efecto fotovoltaico y lo despreciaron. Pero, este descubrimiento podría conllevar mejoras en los dispositivos fotodetectores, y lo que es más importante, podría traer una nueva generación de placas solares.

Aplicaciones del grafeno: contra el cancer

Recientes investigaciones determinan que el grafeno podrá emplearse para mejorar los tratamientos contra el cáncer. El tratamiento de esta enfermedad tiene como objetivo, de manera general, la destrucción de las células enfermas intentando afectar lo menos posibles a las células sanas. 
La búsqueda incesante de un método que permita dirigir el tratamiento contra una zona concreta del organismo sin afectar a las demás podría encontrar respuesta en el grafeno, ya que diversos estudios han puesto de manifiesto que combinando este material con diversos fármacos es posible aumentar la carga de medicación que llega a las células cancerígenas, incrementando las posibilidades de éxito del tratamiento.
Por otro lado, es posible crear moléculas con una elevada afinidad por las células cancerígenas en las que el grafeno forma parte de sus componentes. Una vez administradas, mediante un proceso de fototerapia térmica, que consiste en someter al cuerpo a una determinada longitud de onda que sea inocua para las células sanas, pero que afecte al grafeno, de modo que solo las células cancerígenas previamente marcadas sufrirán un proceso de destrucción celular.
Otra de sus aplicaciones en el ámbito de la biomedicina podría ser la creación de implantes neuronales que sustituyan a los tejidos orgánicos dañados. 
Las células nerviosas funcionan básicamente por medio de una corriente eléctrica. Las propiedades del grafeno lo hacen un candidato idóneo para la creación de este tipo de implantes, pudiendo ser un reemplazo para circuitos nerviosos lesionados o incluso creando implantes de retina que contribuyan a devolver la vista a los pacientes que la han perdido.
Pero su uso no solo se limita a la regeneración del tejido nervioso, sino que ya se especula con la posibilidad de crear implantes musculares y de huesos a partir de este material, cuyas propiedades superan las de los materiales actuales. De hecho, como si de una película de ciencia ficción se tratara, ya se habla incluso de la creación de implantes que realicen chequeos periódicos del estado del ADN y del organismo en general.
Por sus propiedades antimicrobianas, científicos chinos decidieron hace unos meses desarrollar una forma de grafeno en forma de hoja de papel qué tiene sus aplicaciones en el ámbito sanitario como, por ejemplo, recubrimiento para vendajes y apósitos, facilitando la cura de heridas disminuyendo la posibilidad de que se produzcan infecciones.