jueves, 18 de mayo de 2023

Crean cuero natural a partir de borra de café y almidón de yuca

 Un producto que suele ser arrojado a la caneca de la basura o a las plantas para que sirva de abono, como la borra o cuncho del café, se convierte en materia prima, junto con el almidón de yuca, para elaborar un biocuero, o cuero natural, en aras de reemplazar el cuero animal, tradicionalmente utilizado en la industria textil. Con el material obtenido se podrían hacer pretinas de correas, capelladas de sandalias y bolsos.

La propuesta de cinco estudiantes de Ingeniería Biológica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede de La Paz busca suplir la necesidad excesiva de obtener cuero animal, que deja una huella ecológica significativa por sus contaminantes, además de que utiliza grandes cantidades de agua para su elaboración.

“Todos conocemos el cuero como un material fuerte, duradero y versátil, ¿pero alguna vez nos hemos detenido a pensar en el proceso necesario para convertir la piel de animales en zapatos, bolsos u otros elementos de cuero?”, señala el ingeniero físico Jaime Pérez Taborda, docente y director Académico de la UNAL Sede de La Paz.

Agrega que, “aunque la fabricación de cuero tiene una tradición de más de 7.000 años, en su forma actual es una práctica insostenible debido a sus elevados costos ambientales en el proceso de curtiembre, es decir en transformar en cuerola piel de un animal muerto”.

Aunque la mayoría de las personas creen que el cuero es un subproducto de la industria cárnica, según la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial, el 99 % del cuero proviene de animales criados para la producción de carne o lácteos.

Al hablar del impacto ambiental del cuero no se pueden ignorar los efectos que la ganadería intensiva genera en el planeta: deforestación, uso excesivo y tenencia desigual de la tierra, además del consumo de agua y las emisiones de gases de efecto invernadero que se suman al calentamiento global.

Investigadores de la Universidad Tecnológica Nacional de Taipéi (China) señalan en un estudio –cuyos resultados se publicaron este año– que la huella de carbono del cuero bovino oscila entre 65 y 150 kg de CO2 por metro cuadrado. Teniendo en cuenta que cada año se producen más de 2.000 millones de m2 de cuero, este es un pasivo ambiental enorme. 

En este escenario los biotextiles son una propuesta viable como material sustituto del cuero, máxime si se piensa con un enfoque biodegradable y de economía circular. 

“La idea es reemplazar el cuero animal por este material 100 % biodegradable. Sin embargo, la elaboración de prototipos de biocuero aún se encuentra en estudios e investigaciones”, explica Daneila Guevara Pimienta, una de las creadoras de este proyecto.

Los estudiantes de Ingeniería Biológica pensaron en algo que fuera natural, con material orgánico de origen vegetal y que estéticamente fuera agradable a la vista, y también comercial. Como primera muestra hicieron un bolso pequeño decorado con detalles en croché, para confirmar que fuera útil.

El cuero natural que utilizaron está conformado por: 84 % de almidón de yuca (que actúa como aglutinante, goma o compactador), 11 % de borra de café, 4,99 % de glicerina y 0,01 % de cloruro de calcio.

Oportunidad sostenible y económica para la región

Con más de 1,5 millones de cabezas de ganado, Cesar es reconocido en Colombia como uno de los principales hatos ganaderos del país. 

“Pensar en emprendimientos de biotextiles en la región nos permite aprovechar esta oportunidad de darle un valor agregado al sector del cuero, ofreciéndole al mercado internacional productos social y ambientalmente responsables”. 

“Además, dado que en el Cesar se cultiva café y yuca, vimos que era fácil disponer de estos elementos para este proyecto, que ha sido la oportunidad de implementar lo aprendido en la clase de Operaciones de Transferencia de Calor y Movimiento”, indica la estudiante Guevara.

Por su parte, Lorens Melissa Castilla Calderón, también integrante del grupo, asevera que “queremos ofrecer un producto que cuente con buena resistencia mecánica y sea a bajos precios”.

Además de las estudiantes Guevara y Castilla, en el proyecto participaron Dariens Isaac Pérez Díaz, Sara Elena Vizcaíno Corrales y Yeimi Hernández, quienes mencionan que es posible utilizar este material para pretinas de correas, capelladas de sandalias y bolsos.

Proyecciones

El profesor Pérez menciona que “estos proyectos dentro del aula reflejan cómo pasamos del aula convencional y del laboratorio demostrativo al aula-laboratorio territorial extendido de aprendizaje, en el que la creación, innovación, apropiación y transferencia de conocimiento aportan a la transición productiva de la región”.

El prototipo de biocuero ha inspirado nuevas ideas, entre ellas la de utilizar el material como una matriz contenedora de semillas en forma de envases de un solo uso o bioplásticos degradables que permitan aportar al proceso de restauración del bosque seco tropical, o reforzar el biocuero con fibras naturales de frutas de la región como corozo y mango de hilacha y fique.






jueves, 11 de mayo de 2023

Novedoso sistema le saca provecho hasta el último vatio que producen los paneles solares

 Hoy en el mundo se promueve cada vez más el uso de energías renovables, entre las cuales la solar es una de las de mayor proyección en países como Colombia. Con esta tecnología, los paneles solares toman la energía proveniente del Sol y la convierten en electricidad, pero de esta solo se usa alrededor del 15 %. Un sistema de conversión de energía eléctrica diseñado en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales mejoraría su eficiencia.

Elkin Edilberto Henao Bravo, doctor en Ingeniería (Línea de Investigación en Automática) de la UNAL Sede Manizales, explica que “mejorar la eficiencia de los paneles solares permite disminuir las pérdidas en el sistema eléctrico y así tener mayor disponibilidad de energía proveniente de estos dispositivos para su disposición final”.

Los sistemas de conversión de energía eléctrica –conocidos como circuito convertidor– son una conexión de componentes eléctricos como capacitores, inductores, fuentes o almacenadores, por donde pasa la energía proveniente del panel solar para convertirse en corriente eléctrica alterna o continua y así cumplir con el abastecimiento de energía.

Los paneles solares estudiados son los más pequeños o individuales y se ubican en espacios abiertos como terrazas, tejados o patios de una vivienda.

Estos se utilizan de manera conjunta con baterías, para encender o cargar dispositivos electrónicos o iluminar automáticamente las casas durante la noche, es decir que no requieren de una alimentación por cable a otra fuente eléctrica.

Por lo general los paneles solares se fabrican para entregar una potencia que va desde 45hasta más de 800 vatios según su tamaño, aunque la mayoría entregan entre 12 y 35 voltios, suficientes para cargar o encender dispositivos electrónicos como celulares, computadores o bombillas.

“Este es un problema que se puede solucionar localmente, pero que impacta nacional e incluso internacionalmente. Por eso se busca que estas energías eléctricas renovables ofrezcan soluciones aisladas durante un episodio de mayor impacto como apagones o tormentas”, señala el experto.

Buscando más eficacia

Estos se utilizan de manera conjunta con baterías, para encender o cargar dispositivos electrónicos o iluminar automáticamente las casas durante la noche, es decir que no requieren de una alimentación por cable a otra fuente eléctrica.

Por lo general los paneles solares se fabrican para entregar una potencia que va desde 45hasta más de 800 vatios según su tamaño, aunque la mayoría entregan entre 12 y 35 voltios, suficientes para cargar o encender dispositivos electrónicos como celulares, computadores o bombillas.

“Este es un problema que se puede solucionar localmente, pero que impacta nacional e incluso internacionalmente. Por eso se busca que estas energías eléctricas renovables ofrezcan soluciones aisladas durante un episodio de mayor impacto como apagones o tormentas”, señala el experto.

Buscando más eficacia

Después de aplicar una serie de ecuaciones y variables, el ingeniero determinó que la solución al suministro de energía eléctrica se da especialmente en los convertidores, para lo cual utilizó un convertidor de potencia (DAB) que mantiene una salida de tensión de corriente continua, más alta que su entrada, para manipular la energía generada por el panel solar.

“Es común que para aumentar el voltaje los paneles solares se conecten en serie (uno seguido del otro), y para aumentar la potencia energética se pongan en paralelo (uno frente al otro); sin embargo, estas conexiones pueden presentar problemas como mismatching (desajuste), es decir que no se tiene una irradiación y temperatura igual para todos los paneles, lo cual puede generar daños entre ellos, algo similar a lo que ocurre cuando se empiezan a dañar las luces navideñas”, explica.

Por eso propone una conexión de paneles en estructura distribuida (MPPT), que hace referencia al circuito que permite extraer la máxima cantidad de energía de cada panel, un potencial que se puede almacenar en bancos de baterías de plomo-ácido –como las de los carros– o de ion de litio para garantizar la estabilidad de la red eléctrica.

Como es necesario usar baterías, también propone usar un cargador/descargador basado en un circuito Zeta/Sepic, el cual permite guardar en las baterías la energía que sobra y entregarla cuando se vaya agotando la de los paneles. Así se puede garantizar una red eléctrica estable que permita el uso final de la energía en todo momento.

El experto indica que “en la fase de almacenamiento de energía, el circuito Zeta/Sepic se debe controlar para que las baterías entreguen o reciban energía en el momento que se requiera”.

“También debe permitir la operación stand-by,es decir cuando las baterías ni se cargan ni se descargan,lo que ocurre cuando no hay dispositivos conectados pidiendo energía y los paneles no producen energía, como puede pasar en las noches”.

La simulación de los circuitos y sus controladores se desarrolló bajo un programa de licencia paga para el análisis de circuitos eléctricos de potencia que incluye paneles solares y baterías; los experimentos se realizaron en el Laboratorio de Electrónica y Energías Renovables de la Institución Universitaria de Alta Calidad ITM de Medellín.

La investigación forma parte del proyecto “Dimensionamiento, planeación y control de sistemas eléctricos basados en fuentes renovables no convencionales, sistemas de almacenamiento y pilas de combustible para incrementar el acceso y la seguridad energética de poblaciones colombianas”, adscrito al programa “Estrategias para el desarrollo de sistemas energéticos sostenibles, confiables, eficientes y asequibles para el futuro de Colombia”, financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación, el ITM, la Universidad del Valle y la UNAL.







viernes, 5 de mayo de 2023

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