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    1. Autor: Ana Iglesias Juez. Instituto de Catálisis y Petroleoquímica. CSIC

      En las últimas décadas, el aumento de la resistencia a los antibióticos convencionales ha derivado en un desarrollo importante de la investigación de estrategias alternativas para prevenir la diseminación de patógenos (destruir o suprimir la propagación de bacterias, virus y hongos).

      Las superficies antimicrobianas, que contienen agentes biocidas, inhiben o reducen la capacidad de crecimiento de microorganismos en la superficie de los materiales. Son aplicables en el ámbito hospitalario y en la industria alimentaria para evitar infecciones pero también se pueden extender a todos aquellos entornos con gran tránsito de personas como guarderías y colegios, aeropuertos, instalaciones deportivas, restaurantes, hoteles, oficinas, estaciones de transporte masivo, aéreas residenciales… cuyas superficies de contacto se convierten en focos de propagación de infecciones y enfermedades, por las condiciones de aglomeración, calor y humedad.

      Los recubrimientos basados en óxidos semiconductores fotoactivos tales como TiO2 y ZnO han recabado gran interés por su capacidad de desactivar una amplia variedad de microorganismos, previniendo problemas de infección y trasmisión. Además, confieren otras características adicionales a los materiales como pueden ser propiedades autolimpiantes o aumento de durabilidad y de resistencia. Los materiales fotocatalíticos promueven procesos químicos en la superficie del catalizador cuando éste es iluminado mediante una fuente de energía externa de luz UV o visible. Al iluminar el óxido semiconductor con luz de energía adecuada es posible excitar un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción generando pares electrón-hueco que pueden dar lugar a reacciones químicas en la superficie generando radicales altamente oxidantes. Esto les confiere una gran actividad bactericida. Pero los pares electrón-hueco también pueden recombinarse liberando calor y, por tanto, sin producir ningún efecto desinfectante. Es crucial evitar los procesos de recombinación ya que compiten con los procesos químicos.

      Entre los sistemas más prometedores se encuentran los basados en ZnO (bajo coste, alta actividad y estabilidad…), que presenta mejores actividades que el TiO2. Además es más seguro y su compatibilidad con la piel humana hacen que sea un aditivo adecuado para los materiales textiles y las superficies que entran en contacto con el cuerpo. Sin embargo, la mejora de la eficiencia fotocatalítica de ZnO para cumplir los requisitos de aplicación práctica sigue suponiendo un desafío, debido a la necesidad de reducir la recombinación de los pares electrón-hueco fotogenerados, que conduce a rendimientos pobres.

      Recientemente, en el Instituto de Catálisis del CSIC en colaboración con la Universidad de Alcalá hemos desarrollado recubrimientos mejorados altamente eficientes combinando el ZnO con óxido de grafeno reducido (OGr). El grafeno (u OGr), posee una estructura de capa bidimensional de átomos de carbono que le confiere gran área superficial, alta conductividad eléctrica, propiedades mecánicas superiores. Además es biocompatible. Estas propiedades únicas hacen del grafeno un excelente material de transporte de electrones, que reduce la recombinación de cargas. El objetivo de este trabajo fue combinar las notables propiedades eléctricas y mecánicas que ofrece el OGr con el alto rendimiento antibacteriano de las nanopartículas de ZnO para preparar superficies fotoactivas bactericidas mejoradas.

      Los materiales preparados mostraron excelentes propiedades de fotodesinfección debido a las especies oxidantes fotogeneradas que dañan la membrana celular de las bacterias y aumentan el nivel de estrés oxidativo intracelular. Las superficies recubiertas con ZnO-OGr permanecen esencialmente libres de colonización bacteriana y de formación de biopelículas.

      La mejora del rendimiento fotocatalítico del ZnO tras la incorporación de OGr se debe a una mayor generación de los radicales oxidantes, atribuidos a la reducción de la recombinación de las cargas por interacción con el OGr. Paralelamente, el contacto íntimo entre ambos componentes confiere mayor estabilidad al recubrimiento al evitar la pérdida de zinc por lixiviación.

      La alta actividad antibacteriana y la estabilidad de las superficies funcionalizadas con ZnO-OGr muestran un gran potencial para su uso como recubrimientos antimicrobianos eficientes.

      Artículo de referencia

      1. L. Valenzuela, A. Iglesias-Juez, B. Bachiller-Baeza, M. Faraldos, A. Bahamonde, R. Rosal. Enhanced antimicrobial surfaces based on zinc oxide-reduced graphene oxide photocatalytic coatings. Applied Catalysis B. (2020) enviado, Ref. No.:  APCATB-D-20-01473.

      Contacto

      Ana Iglesias Juez, Investigadora del Grupo FCF del Programa FotoArt-CM, ana.iglesias@icp.csic.es

      Coordina FotoArt-CM: Víctor A. de la Peña O´Shea, Instituto IMDEA Energía.

      Viernes, Abril 17, 2020 - 07:57
    2. FUENTE: FAO News
      FAO Director-General QU Dongyu has welcomed a $10 million donation from Mastercard Foundation to step up the fight against the Desert Locust outbreak in East Africa amid concern about an imminent upsurge in numbers.
      Jueves, Abril 16, 2020 - 18:00
    3. FUENTE: FAO News
      The Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), the African Union (AU) and international partners today described the food and agriculture system as “an essential service that must continue to operate during periods of lockdown, emergency, curfew and other containment measures”.
      Miércoles, Abril 15, 2020 - 18:00
    4. FUENTE: FAO News
      In this interview, Berhe Tekola, FAO’s Director for Animal Health and Production, sets the record straight about COVID-19 when it comes to animals – be that pets or livestock, and eating foods of animal origin. He also explains what the Organization has been doing to create better understanding and awareness, mitigating COVID-19’s impacts on people, animals and the environment.
      Jueves, Abril 9, 2020 - 18:00
    5. FUENTE: FAO News
      The UN Food and Agricultural Organization is continuing efforts to contain the Desert Locust upsurge in East Africa despite the challenges and constraints imposed by the COVID-19 pandemic.
      Jueves, Abril 9, 2020 - 06:00
    6. FUENTE: FAO News
      Imagine a virtual space where to search and find what decision makers are doing in their countries worldwide to respond to and mitigate the impact of the COVID-19 pandemic. A global library that provides detailed information on how different countries, with different social and fiscal landscapes and diverse agricultural endowments, are trying to keep their supply chains moving amid the disruptions caused by travel and other health restrictions.
      Miércoles, Abril 8, 2020 - 04:00
    7. FUENTE: FAO News
      The Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) and the Jiangsu Academy of Agricultural Sciences (JAAS) have signed a partnership agreement which foresees joint efforts to support smallholder farmers through technological innovation.
      Martes, Abril 7, 2020 - 04:00
    8. FUENTE: FAO News
      In this interview, Dominique Burgeon, Director of FAO’s Emergency and Resilience Division, explains the particular challenges COVID-19 poses in vulnerable communities already coping with high levels of hunger due to pre-existing crises -- and how the Organization is gearing up to help.
      Domingo, Abril 5, 2020 - 18:00
    9. Autores:

      • Rubén Abbas, Javier Muñoz-Antón, Luis F. González-Portillo, Andrés Sebastián, José Mª Martínez-Val, Universidad Politécnica de Madrid
      • Javier Cano Nogueras, Fundación para el Fomento de la Innovación Industrial
      • Antonio Rovira, María J. Montes, Universidad Nacional de Educación a Distancia

      La descarbonización de la economía mundial requiere no solo esfuerzos en la penetración de las fuentes renovables en la generación eléctrica y en el transporte, sino también esfuerzos hacia fuentes renovables en el sector industrial. En este sentido, Unión Europea ha sido líder en el uso de calor solar para procesos industriales (SHIP)1, pero siempre con temperaturas inferiores a 150ºC. Sin embargo, una gran parte de la demanda térmico del sector industrial es a temperaturas bien superiores a los 150ºC, como se muestra en la Fig. 1.

      Figura 1: Diferentes tecnologías SHIP para diferentes aplicaciones industriales en función del rango de temperaturas requerido.

      Se puede observar que, si bien los colectores estacionarios son válidos para temperaturas inferiores de 100ºC, demandas energéticas a partir de 150ºC requiere de concentradores con seguimiento, principalmente lineales. La experiencia adquirida durante el desarrollo de la Electricidad Termo-solar de Concentración ha hecho que en los pocos proyectos existentes de SHIP se hayan usado concentradores muy similares. Sin embargo, para rangos de temperatura de entre 150ºC y 300ºC no es necesario el uso de tecnologías que son capaces de concentrar más de 60 soles. Por ello se ha llevado a cabo el diseño de un concentrador lineal basado en el reflector lineal Fresnel, con el objetivo de minimizar costes para las características térmicas solicitadas: el SunDIAL.

      Diseño de SunDIAL

      SunDIAL es una tecnología basada en varias patentes españolas (ES2596294B2, ES2345427B2 y ES2537607B2). Su concepto consiste en un concentrador lineal Fresnel de espejos fijos instalado sobre una plataforma rotativa, que sigue al sol de forma que esta que este se mantiene siempre en el plano de simetría del concentrador, ver Fig. 2. De esta forma, no es necesario un seguimiento individualizado de cada uno de los espejos y se simplifica la estructura del concentrador Fresnel.

      Figura 2: Principio de funcionamiento de SunDIAL.

      Un pequeño prototipo de este concepto ha sido construido en TecnoGETAFE para su demostración óptica. En dicho prototipo el concentrador descansa sobre una plataforma construida originalmente para un ring rotatorio de artes marciales, que disponía de un cojinete axial central. A este sistema se le añadieron dos filas de ruedas de nylon, estando dos de estas ruedas actuadas por dos motores eléctricos con reductoras 1600 a 1. De cara a la minimización del coste del prototipo, el seguimiento del sol se realizada mediante dos fotodiodos una placa situada en el plano de simetría, de forma que la plataforma se pone en movimiento cuando uno de los fotodiodos se encuentra a la sombra.

      En cuanto a la superficie reflectante, anteriores estudios han demostrado que el uso de espejos curvos es necesario de cara a obtener rendimientos ópticos concentraciones relativamente altos con un número limitado de espejos3. Sin embargo, la adquisición de espejos curvos con curvaturas específicas conlleva un alto coste. Por ello, se ha ideado un mecanismo para instalación de espejos curvos a partir de espejos planos finos. Esto consiste en la aplicación de un par igual y de sentido contrario en los extremos laterales de un espejo, lo que le dota de una forma parabólica si el efecto de dicho par es significativamente mayor al efecto de la gravedad. En la imagen derecha de la Fig. 3 se puede observar cómo un espejo de 1 m de anchura es capaz de concentrar sobre una línea fina, lo que demuestra el óptimo funcionamiento del sistema. Obsérvese que la parte final de la imagen reflejada no está concentrada, pues las últimas pinzas se dejaron sueltas de cara a comprobar su efecto. 

      Figura 3: Sistema de doblado de espejos (izquierda) y ensayo de comprobación visual de la concentración obtenida mediante el procedimiento patentado (derecha).

      ASTEP: un proyecto europeo para el desarrollo de la tecnología

      El sistema desarrollado hasta ahora se encuentra en un TRL3 en la actualidad. Sin embargo, en mayo comenzará un proyecto H2020 basado en el presente concepto que tiene como objetivo el desarrollo de la tecnología hasta un TRL5. Para ello, se construirán dos prototipos que serán instalados en dos industrias muy diferentes a latitudes diferentes: una fábrica de productos lácteos en Grecia y una fábrica de tubos de acero de ArcelorMittal en Rumanía.

      Referencias

      1 https://www.nrel.gov/docs/fy16osti/64709.pdf

      2 P. F. I. Horta, “Technical Report A.1.3: Process Heat Collectors: State of the Art and available medium temperature collectors,” 2015.

      3 Abbas, R; Muñoz-Antón, J; Valdés, M; Martínez-Val, JM; High concentration linear Fresnel reflectors, Energy Conversion and Management,72,60-68,2013, Pergamon

      Contacto

      Rubén Abbas, Investigador del Grupo UPM-GIT del Programa ACES2030-CM, rubenabbas@etsii.upm.es

      Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía

      Viernes, Abril 3, 2020 - 05:52
    10. FUENTE: FAO News
      World food prices declined sharply in March, driven by demand-side contractions linked to the effects of the COVID-19 pandemic and the drop in global oil prices due mostly to expectations of economic slowdown. The FAO Food Price Index declined 4.3 percent from February.
      Jueves, Abril 2, 2020 - 05:00

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