Nanotecnología

La tecnología avanza, y esto se puede observar en la nanotecnología:

Historia del cemento

Introducción

De todos los conglomerantes hidráulicos el cemento portland y sus derivados son los más empleados en la construcción debido a estar formados, básicamente, por mezclas de caliza, arcilla y yeso que son minerales muy abundantes en la naturaleza, ser su precio relativamente bajo en comparación con otros materiales y tener unas propiedades muy adecuadas para las metas que deben alcanzar.

Dentro de los conglomerantes hidráulicos entran también los cementos de horno alto, los puzolánicos y los mixtos, teniendo todos éstos un campo muy grande de empleo en hormigones para determinados medios, así como los cementos aluminosos "cementos de aluminato de calcio", que se aplican en casos especiales.

Los cementos se emplean para producir morteros y hormigones cuando se mezclan con agua y áridos, naturales o artificiales, obteniéndose con ellos elementos constructivos prefabricados o construidos "in situ".

Antecedentes

Hace 5.000 años aparecen al norte de Chile las primeras obras de piedra unidas por un conglomerante hidráulico procedente de la calcinación de algas, estas obras formaban las paredes de las chozas utilizadas por los indios.
Los egipcios emplearon morteros de yeso y de cal en sus construcciones monumentales.

En Troya y Micenas, dice la historia que, se emplearon piedras unidas por arcilla para construir muros, pero, realmente el hormigón confeccionado con un mínimo de técnica aparece en unas bóvedas construidas cien años antes de J.C.

Los romanos dieron un paso importante al descubrir un cemento que fabricaban mezclando cenizas volcánicas con cal viva. En Puteoli conocido hoy como Puzzuoli se encontraba un depósito de estas cenizas, de aquí que a este cemento se le llamase "cemento de puzolana".

Con hormigón construye Agripa en el año 27 antes de J.C. el Panteón en Roma, que sería destruido por un incendio y reconstruido posteriormente por Adriano en el año 120 de nuestra era y que, desde entonces, desafió el paso de tiempo sin sufrir daños hasta el año 609 se transformó en la iglesia de Santa María de los Mártires. Su cúpula de 44 metros de luz está construida en hormigón y no tiene mas huecos que un lucernario situado en la parte superior.


Portland

Hasta el siglo XVIII puede decirse que los únicos conglomerantes empleados en la construcción fueron los yesos y las cales hidráulicas, sin embargo, es durante este siglo cuando se despierta un interés notable por el conocimiento de los cementos. John Smeaton, ingeniero de Yorkshire (Inglaterra), al reconstruir en 1758 el faro de Eddystone en la costa de Cornish, se encuentra con que los morteros formados por la adición de una puzolana a una caliza con alta proporción de arcilla eran los que mejores resultados daban frente a la acción de las aguas marinas y que la presencia de arcilla en las cales, no sólo las perjudicaba sino que por el contrario, las mejoraba, haciendo que estas cales fraguasen bajo el agua y que una vez endurecidas fuesen insolubles en ella.

Puede decirse con acierto que el primer padre del cemento fue Vicat a él se debe el sistema de fabricación que se sigue empleando en la actualiad y que propuso en 1817. Vicat fue un gran investigador y divulgador de sus trabajos; en 1818 publicó su "Recherches experimentales" y en 1928 "Mortiers et ciments calcaires". En estos trabajos marca la pauta a seguir en la fabricación del cemento por medio de mezclas calizas y arcillas dosificadas en las proporciones convenientes y molidas conjuntamente. El sistema de fabricación que empleó Vicat fue el de vía húmeda y con él marcó el inicio del actual proceso de fabricación. Este gran científico en 1853 empieza a estudiar la acción destructiva del agua de mar sobre el mortero y hormigón.

En 1824, Joseph Aspdin, un constructor de Leeds en Inglaterra, daba el nombre de cemento portland y patentaba un material pulverulento que amasado con agua y con arena se endurecía formando un conglomerado de aspecto parecido a las calizas de la isla de Portland. Probablemente, el material patentado por Aspdin era una caliza hidráulica debido, entre otras cosas, a las bajas temperaturas empleadas en la cocción.

En 1838 Brunel emplea por primera vez un cemento procedente de la fábrica de Aspdin en el que se había logrado una parcial sinterización por elección de una temperatura adecuada de cocción. Este cemento se aplicó en la construcción de un túnel bajo el río Támesis en Londres.
Puede decirse que el prototipo del cemento moderno fue producido a escala industrial por Isaac Johnson quien en 1845 logra conseguir temperaturas suficientemente altas para clinkerizar a la mezcla de arcilla y caliza empleada como materia prima.

El intenso desarrollo de la construcción de ferrocarriles, puentes, puertos, diques, etc., en la segunda mitad del siglo XIX, da una importancia enorme al cemento y las fábricas de éste, especialmente las de cemento natural, empiezan a extenderse por doquier.

Es a partir de 1900 cuando los cementos portland se imponen en las obras de ingeniería y cuando empieza un descenso veloz del consumo de cementos naturales.

Actualmente, el cemento portland ha llegado a una gran perfección y es el material industrializado de construcción de mayor consumo Se puede decir que el cemento es el alma del hormigón, yendo destinada, prácticamente, toda su producción a en lazar piedras sueltas para crear el material pétreo que conocemos como hormigón.

Las investigaciones llevadas a cabo por los padres del cemento Michaelis y Le Chatelier, en 1870 y 1880, fueron fundamentales y muy meritorias para el desarrollo de este material.
En ellas se apoya toda la investigación actual que emplea técnicas de análisis muy sofisticadas y rápidas.

Experimento de Foucaultt

Galileo Galilei

Galileo nació el 15 de febrero de 1564, dedicando su vida al estudio de la Hidrostática, la Astronomía y al movimiento e equilibrio de los cuerpos; así mismo se le considera el fundador de las ciencias de la Dinámica y la Resistencia de Materiales. Se dice que fue el padre de la metodología de la Ciencia y por su forma de escribir se le considera uno de los mejores prosistas de la Italia del siglo XVII. Su ubicación histórica lo reconoce como un hombre mitad en el Renacimiento y mitad en la época científica moderna. Fue un ferviente seguidor de tomar la experiencia como piedra angular de la investigación de la naturaleza, aunque no fue un experimentador cuidadoso. Escribió varios libros, de los cuales del último, "Diálogos acerca de dos Nuevas Ciencias" se considera su obra maestra. Pudiera afirmarse que Galileo Galilei fue el protagonista del acto final de la lucha que durante 2000 años había librado la ciencia en formación contra las cosmologías sobrenaturales establecidas.
El objetivo de este trabajo es realizar un análisis de la jornada tercera de su libro "Dialogo de dos Nuevas Ciencias", en la cual se dedicó al estudio del movimiento naturalmente acelerado o también llamado movimiento en caída libre. En el transcurso de este análisis trataremos de matematizar el pensamiento Galileano, demostrando que no es una idea descabellada que el genio italiano dominaba o esbozaba conceptos matemáticos o relaciones matemáticas entre magnitudes físicas que fueron establecidas posterior a su muerte (8 de enero de 1642). De igual forma trataremos de demostrar cuan poderoso era su análisis sobre este tipo movimiento, pudiendo observar la invención de experimentos como forma de corroborar sus planteamientos, en fin dedicaremos este breve artículo a acercarnos y comprender la actualidad de este notable filósofo del siglo XVII y constatar la veracidad de una de sus propias afirmaciones al referirse a su último libro: "esta obra es apenas el comienzo, vías y medios por los cuales otras mentes más agudas que la mía exploraran los rincones más remotos de la naturaleza". 

Alexander Fleming

Alexander Fleming nació el 6 de agosto de 1881 en Lochfield, Gran Bretaña, en el seno de una familia campesina afincada en la vega escocesa. Fue el tercero de los cuatro hijos habidos en segundas nupcias por Hugh Fleming, el cual falleció cuando Alexander tenía siete años, dejando a su viuda al cuidado de la hacienda familiar con la ayuda del mayor de sus hijastros. Fleming recibió, hasta 1894, una educación bastante rudimentaria, obtenida con dificultad, de la que sin embargo parece haber extraído el gusto por la observación detallada y el talante sencillo que luego habrían de caracterizarle. Cumplidos los trece años, se trasladó a vivir a Londres con un hermanastro que ejercía allí como médico. Completó su educación con dos cursos realizados en el Polytechnic Institute de Regent Street, empleándose luego en las oficinas de una compañía naviera. En 1900 se alistó en el London Scottish Regiment con la intención de participar en la Guerra de los Boers, pero ésta terminó antes de que su unidad llegara a embarcarse. Sin embargo, su gusto por la vida militar le llevó a permanecer agregado a su regimiento, interviniendo en la Primera Guerra Mundial como oficial del Royal Army Medical Corps en Francia. 

A los veinte años, la herencia de un pequeño legado le llevó a estudiar medicina. Obtuvo una beca para el St. Mary's Hospital Medical School de Paddington, institución con la que, en 1901, inició una relación que había de durar toda su vida. En 1906 entró a formar parte del equipo del bacteriólogo sir Almroth Wright, con quien estuvo asociado durante cuarenta años. En 1908 se licenció, obteniendo la medalla de oro de la Universidad de Londres. Nombrado profesor de bacteriología, en 1928 pasó a ser catedrático, retirándose como emérito en 1948, aunque ocupó hasta 1954 la dirección del Wright-Fleming Institute of Microbiology, fundado en su honor y en el de su antiguo maestro y colega. 

La carrera profesional de Fleming estuvo dedicada a la investigación de las defensas del cuerpo humano contra las infecciones bacterianas. Su nombre está asociado a dos descubrimientos importantes: la lisozima y la penicilina. El segundo es, con mucho, el más famoso y también el más importante desde un punto de vista práctico: ambos están, con todo, relacionados entre sí, ya que el primero de ellos tuvo la virtud de centrar su atención en las substancias antibacterianas que pudieran tener alguna aplicación terapéutica. Fleming descubrió la lisozima en 1922, cuando puso de manifiesto que la secreción nasal poseía la facultad de disolver determinados tipos de bacterias. Probó después que dicha facultad dependía de una enzima activa, la lisozima, presente en muchos de los tejidos corporales, aunque de actividad restringida por lo que se refleja a los organismos patógenos causantes de las enfermedades. Pese a esta limitación, el hallazgo se reveló altamente interesante, puesto que demostraba la posibilidad de que existieran sustancias que, siendo inofensivas para las células del organismo, resultasen letales para las bacterias. A raíz de las investigaciones emprendidas por Paul Ehrlich treinta años antes, la medicina andaba ya tras un resultado de este tipo, aunque los éxitos obtenidos habían sido muy limitados.

El descubrimiento de la penicilina, una de las más importantes adquisiciones de la terapéutica moderna, tuvo su origen en una observación fortuita. En septiembre de 1928, Fleming, durante un estudio sobre las mutaciones de determinadas colonias de estafilococos, comprobó que uno de los cultivos había sido accidentalmente contaminado por un microorganismo procedente del aire exterior, un hongo posteriormente identificado como el Penicillium notatum. Su meticulosidad le llevó a observar el comportamiento del cultivo, comprobando que alrededor de la zona inicial de contaminación, los estafilococos se habían hecho transparentes, fenómeno que Fleming interpretó correctamente como efecto de una substancia antibacteriana segregada por el hongo. Una vez aislado éste, Fleming supo sacar partido de los limitados recursos a su disposición para poner de manifiesto las propiedades de dicha substancia. Así, comprobó que un caldo de cultivo puro del hongo adquiría, en pocos días, un considerable nivel de actividad antibacteriana. Realizó diversas experiencias destinadas a establecer el grado de susceptibilidad al caldo de una amplia gama de bacterias patógenas, observando que muchas de ellas resultaban rápidamente destruidas; inyectando el cultivo en conejos y ratones, demostró que era inocuo para los leucocitos, lo que constituía un índice fiable de que debía resultar inofensivo para las células animales. 

Ocho meses después de sus primeras observaciones, Fleming publicó los resultados obtenidos en una memoria que hoy se considera un clásico en la materia, pero que por entonces no tuvo demasiada resonancia. Pese a que Fleming comprendió desde un principio la importancia del fenómeno de antibiosis que había descubierto (incluso muy diluida, la substancia poseía un poder antibacteriano muy superior al de antisépticos tan potentes como el ácido fénico), la penicilina tardó todavía unos quince años en convertirse en el agente terapéutico de uso universal que había de llegar a ser. Las razones para este aplazamiento son diversas, pero uno de los factores más importantes que lo determinaron fue la inestabilidad de la penicilina, que convertía su purificación en un proceso excesivamente difícil para las técnicas químicas disponibles. La solución del problema llegó con las investigaciones desarrolladas en Oxford por el equipo que dirigieron el patólogo australiano H. W. Florey y el químico alemán E. B. Chain, refugiado en Inglaterra, quienes, en 1939, obtuvieron una importante subvención para el estudio sistemático de las substancias antimicrobianas segregadas por los microorganismos. En 1941 se obtuvieron los primeros resultados satisfactorios con pacientes humanos. La situación de guerra determinó que se destinaran al desarrollo del producto recursos lo suficientemente importantes como para que, ya en 1944, todos los heridos graves de la batalla de Normandía pudiesen ser tratados con penicilina.

Con un cierto retraso, la fama alcanzó por fin a Fleming, quien fue elegido miembro de la Royal Society en 1942, recibió el título de sir dos años más tarde y, por fin, en 1945, compartió con Florey y Chain el premio Nobel. Falleció en Londres el 11 de marzo de 1955.  

Experimento del efecto perjudicial del WiFi

Cada día usamos los teléfonos móviles, el microondas, el WiFi… Miles de gadgets inalámbricos que facilitan nuestra vida. Pero, ¿tiene esto un precio que paga nuestra salud? La pregunta siempre ha quedado en el aire y nunca se ha dado una respuesta definitiva.

Unos estudiantes daneses han realizado recientemente un experimento para responder esta duda de una vez por todas. Los jóvenes compraron semillas de lechuga y las separaron en dos grupos. El primero fue cultivado en una habitación sin ningún tipo de onda electromagnética. El otro, en una habitación con ondas WiFi. 

El resultado fue del todo concluyente: las semillas del primer grupo crecieron de forma natural, mientras que las otras no consiguieron hacerlo de la misma forma. 

Método innovador para limpiar los vertidos de petróleo

Los vertidos de petróleo en el mar suponen un problema ambiental muy importante. Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts ha desarrollado un método para separar el agua del aceite empleando imanes. Esta técnica permitiría que el petróleo fuera después reutilizado, de forma que se compensarían los costes de la limpieza.
El método propuesto consiste en añadir a la mezcla nanopartículas con hierro para después separar el aceite usando un imán. Los investigadores indican que se trata de una maniobra muy sencilla pero que deberá, sin embargo, realizarse en un buque para que las nanopartículas no contaminen el océano. En otros trabajos se han propuesto métodos similares pero que tenían el inconveniente de que era necesario conocer de antemano la concentración de agua y aceite en la mezcla. La técnica propuesta, al colocar los imanes dentro de la corriente, y no fuera de ella, como en los métodos anteriores, se puede aplicar siempre con buenos resultados, sin importar la concentración de cada componente en la mezcla.
"Aún no se ha tratado lo suficiente el problema de los vertidos de petróleo", opina Ronald Rosensweig, un ex investigador de la empresa Exxon y un pionero en el estudio de ferrofluidos. "Se podría pensar en separar el aceite del agua por centrifugación, pero muchas veces la densidad de ambos fluidos es la misma y esto no es posible. El gancho magnético permitiría hacer una separación más rápida y efectiva".

¿El tabaco como biocombustible?

El tabaco podría ser el biocombustible del futuro y generar energía en vez de humo… Los científicos tratan de modificar genéticamente la planta del tabaco para producir combustible con el fin de reducir costes. Los experimentos acaban de empezar. 

Anastasios Melis, es biólogo en la Universidad de Berkeley :“Este es el extracto lipofílico de las hojas del tabaco. Hemos modificado las hojas de modo que se acumulen aceites en los espacios de aire dentro de la misma. Como parte del protocolo que hemos desarrollado, estamos eliminando todos los productos lipofílicos incluida la clorofila y otros compuestos de la clorofila y eso es lo que estamos viendo ahora.”

En este laboratorio de la Universidad de Berkeley, California, los investigadores incorporan en la planta características genéticas de las algas para la biosíntesis de hidrocarburos, de este modo la planta optimiza la luz y su absorción del carbono. Con una fotosíntesis más eficaz, se produce más biocombustible. Pero además el tabaco transgénico presenta otras ventajas sobre la soja, el maíz o la caña de azúcar, que plantean la controversia del aumento de precios sobre estos alimentos.

La investigadora Peggy Lemaux trabaja en el departamento de Biología Microbiana de plantas en la Universidad de Berkeley : “El tabaco era perfecto para nosotros porque no se come. Sólo se necesita una infraestructura para su cultivo y producción. Y es por eso una excelente opción para hacer combustible.”

Hoy en día la producción de biocombustibles supera los 100 millones de litros en todo el mundo, lo que representa casi un 3% del combustible para el transporte en carretera.

La Agencia Internacional de la Energía tiene como objetivo que una cuarta parte de la demanda mundial de combustibles sea de orígen biológico de aquí al año 2050.