Nuevo catalizador de alta eficiencia para convertir CO2 en un gas útil para la industria química

Unos científicos han desarrollado un catalizador muy selectivo capaz de convertir, mediante un proceso electroquímico, el dióxido de carbono (CO2), muy conocido en los últimos tiempos por su papel como gas de efecto invernadero, en monóxido de carbono, con un 92 por ciento de eficiencia.

El monóxido de carbono, aunque es un gas contaminante y tóxico, puede usarse para elaborar sustancias químicas de interés comercial.

Debido a ello, esta mayor versatilidad en el procesamiento del dióxido de carbono puede contribuir a mitigar su liberación en la atmósfera, al dársele un mejor destino mediante su uso en productos fabricados por algunos sectores de la industria química.

El equipo de Feng Jiao, Qi Lu y Jonathan Rosen, de la Universidad de Delaware en Estados Unidos, comprobó que al usar un electrocatalizador de plata con poros de tamaño nanométrico, éste fue 3.000 veces más activo que cuando se empleaba un catalizador común de plata policristalina, utilizado habitualmente para transformar el dióxido de carbono en sustancias químicas de utilidad.


Para validar el alcance de estos resultados, los investigadores compararon el electrocatalizador de plata con poros de tamaño nanométrico desarrollado por la universidad, con otros electrocatalizadores potenciales para dióxido de carbono, incluyendo la plata policristalina y diversos catalizadores con otras clases de nanoestructuras de plata, como las nanopartículas y los nanocables.

Una vez evaluados bajo condiciones idénticas, se confirmaron las ventajas especiales del catalizador no poroso de plata con respecto a otros catalizadores de plata en ambientes acuosos.


http://noticiasdelaciencia.com/not/9897/nuevo_catalizador_de_alta_eficiencia_para_convertir_co2_en_un_gas_util_para_la_industria_quimica/

Científicos del LHC y Tevatron anuncian su primer resultado conjunto

Los científicos de los aceleradores de partículas más potentes del mundo, el ya extinto Tevatron (Fermilab, EE UU) y el LHC (CERN, Suiza), han unido sus fuerzas, combinado sus datos y producido su primer resultado conjunto. Los investigadores de los cuatro experimentos (ATLAS y CMS del LHC, CDF y DZero de Tevatron) anunciaron en el marco de la conferencia internacional de Moriond (Italia) el considerado mejor valor para la masa del quark top.

Los cuatro experimentos reunieron su poder de análisis de datos para llegar al mejor valor para la masa del quark top, estimada ahora en 173,34 ± 0,76 GeV/c2. Tevatron y LHC son los únicos experimentos en física de partículas del mundo capaces de producir el quark top, la más pesada de las partículas elementales. La enorme masa del quark top, más de 100 veces la del protón, lo convierte en una de las herramientas más importantes para los físicos en su búsqueda para entender la naturaleza del universo.


La nueva medida del valor de la masa del quark top permitirá a los científicos realizar más pruebas con el modelo matemático que describe las conexiones cuánticas entre el quark top, la partícula de Higgs y el portador de la fuerza electrodébil, el bosón W. Los físicos teóricos explorarán cómo este nuevo y más preciso valor cambiará las predicciones sobre la estabilidad del campo de Higgs y sus efectos en la evolución del universo. Además, permitirá a los científicos buscar incoherencias en el Modelo Estándar de Física de Partículas, así como buscar indicios de nueva física.

"El resultado combinado de los datos del CERN y Fermilab para alcanzar la masa más precisa del top quark es un gran ejemplo de la colaboración internacional que se realiza en nuestro campo", dijo el director de Fermilab, Nigel Lockyer. Por su parte, para el director general del CERN, Rolf Heuer, "la competencia entre colaboraciones experimentales y laboratorios nos estimula, pero una colaboración como esta apuntala el esfuerzo global de la física de partículas, y es esencial en el avance de nuestro conocimiento del universo en el que vivimos".

Más de seis mil científicos de más de 50 países participan en las cuatro colaboraciones internacionales, con una importante participación española en todas ellas que se coordina desde el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN). Los experimentos CDF y DZero descubrieron el quark top en 1995, y el Tevatron produjo alrededor de 300.000 quarks top en sus 25 años de vida, finalizada en 2011. Desde su puesta en marcha en 2009, el LHC ha producido cerca de 18 millones de quarks top, convirtiéndose en la mayor factoría del mundo en la producción de esta partícula.


http://noticiasdelaciencia.com/not/9890/cientificos_del_lhc_y_tevatron_anuncian_su_primer_resultado_conjunto/

Detectando ingredientes para la vida en el polvo cósmico

Aunque el origen exacto de la vida en la Tierra sigue envuelto en el misterio, los científicos están encontrando más y más pruebas de que material creado en el espacio y llevado a la Tierra por impactos de cometas y meteoritos podría haber sido el impulso definitivo que hizo surgir vida aquí. Algunos meteoritos proporcionan sustancias que pueden servir de "ladrillos" con los que se pueden formar ciertos tipos de moléculas, más grandes y complejas, que son fundamentales para la vida.

A lo largo de décadas, los escritores de Ciencia Ficción, los divulgadores científicos Freelance, y los periodistas de todo tipo de medios han especulado sobre si la vida pudo surgir primero en el espacio o si apareció aquí directamente. Mientras, la comunidad científica ha analizado meteoritos ricos en carbono (condritas carbonáceas) y ha encontrado aminoácidos, los "ladrillos" de los que están hechas las proteínas. Las proteínas figuran entre las moléculas más importantes de la vida, y sirven para producir estructuras como el pelo y la piel, y para acelerar o regular reacciones químicas. En los meteoritos también se han hallado a veces los componentes que permiten la formación de ADN, la sustancia que transporta las instrucciones de cómo crear y regular un organismo viviente, así como otras moléculas biológicamente importantes.


Sin embargo, estos meteoritos ricos en carbono son relativamente raros, representando menos del cinco por ciento de los meteoritos encontrados e identificados como tales, y estos últimos son a su vez una minúscula porción de todo el material extraterrestre que llega a la Tierra. Aparte de esto, las sustancias básicas para la vida encontradas en los meteoritos por lo general están presentes en bajas concentraciones, típicamente del orden de algunas partes por millón o incluso partes por mil millones. Esto plantea la cuestión de hasta qué punto los meteoritos pudieron hacer aportaciones decisivas de sustancias decisivas para la creación de vida. Sin embargo, la Tierra constantemente recibe otro tipo de material extraterrestre: polvo de cometas y asteroides.

A pesar de su reducido tamaño, estas partículas de polvo interplanetario pudieron proporcionar mayores cantidades y un suministro estable de material orgánico extraterrestre a la Tierra primitiva. Desafortunadamente, han sido poquísimos los estudios sobre su composición orgánica, especialmente con respecto a los compuestos biológicamente relevantes que pudieron contribuir al surgimiento de vida. El motivo de esta escasa actividad analítica ha sido esencialmente el minúsculo tamaño de las muestras.

Esto puede cambiar a partir de ahora. El equipo de Michael Callahan, del Laboratorio Analítico de Astrobiología, dependiente del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland, Estados Unidos, ha aplicado recientemente una tecnología avanzada para inspeccionar muestras de tamaño ínfimo de meteoritos, y determinar con gran detalle y fiabilidad si contienen o no ingredientes para la vida.

Esta imagen muestra una comparación del tamaño de una muestra típica usada en análisis de meteoritos (óvalo amarillo) con el tamaño de la muestra utilizada en el análisis mediante el nuevo sistema (círculo azul) en el citado laboratorio de astrobiología.

Estos científicos han encontrado aminoácidos en una muestra de 360 microgramos (millonésimas de gramo) del meteorito Murchison. Este tamaño de muestra es 1.000 veces más pequeño que el tamaño de muestra típico utilizado en los sistemas convencionales de análisis.

El meteorito Murchison tiene 4.600 millones de años de antigüedad y debe su nombre al de la ciudad australiana de Murchison, donde fue encontrado en 1969.

Este estudio es una demostración de la fiabilidad de la nueva técnica. El de Murchison es un meteorito que ha sido ampliamente analizado, y por eso ha servido para calibrar la precisión y fiabilidad de la nueva técnica. Callahan y sus colaboradores obtuvieron los mismos resultados examinando tanto un fragmento muy pequeño como uno mucho mayor del mismo meteorito.

Esta nueva técnica permitirá investigar con gran eficacia materiales extraterrestres como micrometeoritos, partículas de polvo interplanetario y partículas cometarias.


http://noticiasdelaciencia.com/not/9898/detectando_ingredientes_para_la_vida_en_el_polvo_cosmico/

Analizando la porción de espacio galáctico por la que viaja actualmente nuestro sistema solar

Tendemos a asumir que, dado que la Tierra está dentro del sistema solar, siempre estamos dentro de una misma porción del espacio. Pero no es así en absoluto, ya que el sistema solar viaja a una gran velocidad trazando una órbita alrededor del centro de la galaxia. Las estimaciones de velocidad del sistema solar alcanzan valores de varios cientos de miles de kilómetros por hora, y los cálculos sobre cuánto puede tardar en dar una vuelta completa en torno al centro galáctico sugieren que probablemente más de 200 millones de años. Por tanto, aunque no seamos conscientes de ello, cada día estamos surcando una porción del cosmos en la que nunca antes ha estado el Ser Humano.

Conocer las características detalladas de la región del espacio interestelar por la que viaja el sistema solar no es tarea fácil. El espacio interestelar empieza más allá de la heliosfera, la burbuja de partículas cargadas que rodea al Sol y que llega hasta mucho más allá de los planetas exteriores. La sonda espacial Voyager 1 ya cruzó esta frontera y actualmente vuela por el espacio interestelar, pero, a partir de mediciones en una sola dirección, es difícil obtener un conocimiento global y completo del medio interestelar por el que avanzamos.

Los datos obtenidos en los últimos cinco años por naves cerca de la Tierra, y las observaciones de rayos cósmicos, han brindado un conocimiento más claro y completo del sistema magnético que nos rodea, pero al mismo tiempo han planteado nuevos interrogantes. Unos científicos han aportado conclusiones al respecto que podrían poner en tela de juicio algunas nociones muy aceptadas sobre dicho sistema magnético.


La heliosfera está formada por el flujo constante de partículas (viento solar) que surge del Sol hacia todas direcciones y que se extiende hasta el punto en que dicho flujo se ralentiza y alcanza un equilibrio con la presión del viento interestelar. La única información recolectada directamente desde el corazón de esta compleja región fronteriza es la de la misión Voyager de la NASA. La Voyager 1 pasó varios años atravesando la región fronteriza hasta que por fin salió al espacio interestelar.

El IBEX, en órbita a la Tierra, estudia estas regiones. Este satélite astronómico detecta átomos neutros energéticos que son fruto de interacciones en los límites de la heliosfera, una región que contiene pistas importantes sobre lo que hay más allá. Estas interacciones están dominadas por fuerzas electromagnéticas. Las partículas que llegan desde la galaxia son esencialmente electrones (con carga negativa), átomos con carga positiva (iones), partículas neutras y polvo. Las partículas cargadas se ven obligadas a viajar por las líneas del campo magnético, las cuales serpentean a través del espacio. A veces, una partícula cargada choca con un átomo neutro en los bordes de la heliosfera y captura un electrón del átomo neutro. Después de robar el electrón, la partícula cargada se vuelve eléctricamente neutra y se aleja rápidamente en línea recta. Algunas de estas rápidas partículas neutras fluyen hacia la zona más interna del sistema solar, en la que está la Tierra, y llegan hasta los detectores del IBEX. En función de la velocidad y la dirección de esas partículas neutras, los científicos pueden obtener información sobre los átomos y las líneas del campo magnético implicados en la colisión inicial.

En 2009, científicos del IBEX presentaron los resultados de una línea de investigación que mostraban una distribución no uniforme de átomos neutros. Se comprobó que había una banda a lo largo de los límites heliosféricos de donde surgían la mayoría de átomos neutros que llegaban al IBEX.

Para ver si había una relación entre los datos del IBEX y las observaciones de rayos cósmicos, Schwadron usó datos del IBEX para construir un modelo digital que recrea cómo sería el campo magnético interplanetario alrededor de la heliosfera. Sin la heliosfera, las líneas del campo serían rectas y paralelas. Pero la presencia de la heliosfera hace algo parecido a lo que provoca un huevo colocado en un arroyo de agua: Las líneas del campo magnético tienen que torcerse alrededor de él.

Sobre la base de este modelo, se ejecutó una simulación de cómo la heliosfera afectaría a los rayos cósmicos. Se asumió que los rayos llegaban a la heliosfera uniformemente desde todas direcciones del espacio, pero se les permitió torcerse con arreglo a la geometría magnética local. Las simulaciones mostraron una distribución no uniforme de partículas de rayos cósmicos que concordaba bien con la irregularidad vista en las observaciones.

Todo apunta a que la heliopausa que separa el plasma solar del interestelar es muy larga, tal vez de unos 3 billones de kilómetros en la dirección del viento, y por tanto podría afectar al transporte de rayos cósmicos de alta energía hacia el sistema solar.

Desafortunadamente, esto no prueba que la heliosfera y el campo magnético interestelar sean los únicos responsables del misterio de los rayos cósmicos. Sin embargo, esta investigación muestra que la configuración magnética de nuestro vecindario interestelar puede ofrecer una posible respuesta.


http://noticiasdelaciencia.com/not/9896/analizando_la_porcion_de_espacio_galactico_por_la_que_viaja_actualmente_nuestro_sistema_solar/

Un análisis de sangre puede predecir el alzhéimer antes de que comience

Un simple análisis de sangre tiene el potencial de predecir si una persona sana desarrollará síntomas de alzhéimer dentro de dos o tres años. Así concluye un nuevo estudio publicado en la última edición de la revista Nature Medicine.

Según los autores, si estudios más ambiciosos confirman los resultados, la prueba podría llenar el vacío existente en las estrategias de lucha contra la degeneración del cerebro, una condición que muestra síntomas cuando ya es demasiado tarde para tratar de manera efectiva.

La prueba se describió tras un estudio preliminar que contaba con 525 personas mayores de 70 años. El trabajo identificó diez metabolitos de lípidos en el plasma sanguíneo que distinguían, con un 90% de precisión, entre las personas que permanecerían cognitivamente sanos y aquellas que mostrarían signos de deterioro cognitivo.

"Estos hallazgos son muy emocionantes", explica Simon Lovestone, neurocientífico de la Universidad de Oxford (Reino Unido). Pero como solo 28 participantes desarrollaron síntomas similares al alzhéimer, "los hallazgos deben ser confirmados en estudios más grandes e independientes".

A día de hoy no existe un buen tratamiento para la enfermedad de Alzheimer, que afecta a 35 millones de personas en todo el mundo. Varias terapias prometedoras han sido probadas en ensayos clínicos en los últimos años, pero todas han fracasado.

La diferencia es que estos ensayos incluyeron a personas que ya habían desarrollado síntomas. Muchos expertos temen que los beneficios de un tratamiento no se cumplirían en un estudio de este tipo, ya que puede ser imposible detener la enfermedad una vez que se ha manifestado.

"Necesitamos biomarcadores que permitan identificar a los pacientes –y reclutarlos para ensayos clínicos– antes del inicio de sus síntomas", afirma Lovestone.

El estudio actual, dirigido por Howard Federoff, investigador de la Universidad de Georgetown (EE UU), muestra las pruebas de las habilidades cognitivas y la memoria de los participantes, que facilitaron sangre alrededor de una vez al año durante cinco años.

Utilizaron espectrometría de masas para analizar el plasma sanguíneo de 53 participantes con deterioro cognitivo leve o enfermedad de Alzheimer, incluidos 18 que desarrollaron síntomas durante el estudio y 53 que permanecieron cognitivamente sanos.

Así, los expertos encontraron diez fosfolípidos que estaban presentes a niveles bajos en la sangre de la mayoría de la gente que tenía, o iba a desarrollar, deterioro cognitivo. El equipo validó los resultados en otros 41 participantes.

“No se sabe muy bien el origen de las diez moléculas, aunque sabemos que están generalmente presentes en las membranas celulares”, apunta Federoff. El experto propone que las concentraciones de los fosfolípidos podrían reflejar de algún modo la ruptura de las membranas de las células neuronales.

Federoff destaca que sus resultados tendrán que ser validados en laboratorios independientes y con estudios mucho más grandes: “También tenemos que mirar en diferentes grupos de edad y una mezcla racial más diversa, además de necesitar períodos de estudio más largos”.

Monique Breteler, directora de epidemiología del Centro Alemán para Enfermedades Neurodegenerativas, apunta que una prueba basada en los biomarcadores de Federoff tendría muchas ventajas, como la facilidad de acceder a las muestras de sangre.

“Algunos grupos están buscando moléculas presentes en el líquido cefalorraquídeo o biomarcadores basados ​​en imágenes del cerebro, procedimientos que no son prácticos para su uso a gran escala”, añade.

Otras investigaciones han encontrado diferencias en los patrones de otras moléculas entre la sangre de las personas con alzhéimer y controles sanos. Sin embargo, “este tipo de estudios de casos y controles no tienen en cuenta la variación normal entre individuos”, subraya  Breteler.


http://noticiasdelaciencia.com/not/9805/un_analisis_de_sangre_puede_predecir_el_alzheimer_antes_de_que_comience/

Desvelan la acción de un nuevo gen de la obesidad

Los estudios que indagan en las bases genéticas de la obesidad han señalado a un gen, llamado FTO, como uno de los grandes responsables genéticos de esta enfermedad. Ya se han identificado hasta 75 lugares del genoma implicados en el aumento de la masa corporal, pero un simple cambio de solo uno de los ladrillos básicos que componen el FTO se considera una de las mutaciones más relacionadas con la obesidad. 

Ahora, una colaboración internacional formada por universidades de EE UU, Canadá y España ha llegado a la conclusión de que hay otro gen ‘culpable’ que parece ser el verdadero gen de la obesidad funcional.

Dicho de manera técnica, han descubierto que ciertas mutaciones del FTO ligadas a la obesidad realmente no activan la expresión de este gen, sino la de otro situado a mil unidades de distancia, el IRX3.

“Nuestros datos sugieren que IRX3 controla la masa corporal y regula la composición del cuerpo”, declara el genetista Marcelo Nóbrega, de la Universidad de Chicago y uno de los autores del estudio; y añade: “Cualquier asociación entre FTO y la obesidad es fruto de la influencia de IRX3”.

Este trabajo multidisciplinar, que se publica en la revista Nature, también revela que los ratones con carencias en este gen son más delgados, con una reducción del 25% al 30% en el peso corporal, debido a la pérdida de grasa blanca y un aumento de la tasa metabólica.

Las regiones no codificantes de un gen, también llamadas intrones, son aquellas que no llevan información sobre la síntesis de proteínas. Algunos de estos intrones no se sabe para qué sirven, pero otros sí: regulan la manera en la que se expresan los genes.

Los científicos observaron en ratones que las mutaciones en los intrones de FTO que se relacionan con la obesidad no afectan a su expresión, sino a la del nuevo gen lejano. “En su lugar, encontramos que el promotor del gen IRX3, un gen a cientos de miles de pares de bases de distancia, estaba relacionado con estos intrones”, explica el chileno José Luis Gómez-Skarmeta, coautor del estudio y genetista en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (UPO-CSIC), en Sevilla.

Para asegurar que había interacción física entre las dos regiones, los investigadores utilizaron una técnica llamada captura de la conformación de la cromatina. Tras estudiar esta relación en ratones, encontraron un patrón similar de interacciones en humanos al analizar los datos del proyecto ENCODE, que se confirmaron con experimentos en células humanas.

Con los datos de 153 muestras cerebrales de personas de ascendencia europea corroboraron los resultados en roedores: el gen FTO en sí solo juega un papel regulador. "Los interruptores que controlan IRX3 están dentro del gen FTO" , dice Nóbrega.

En total, han corroborado que esta interacción ocurre en humanos, ratones y peces cebra, lo que sugiere que este mecanismo se ha conservado evolutivamente en el genoma.

El siguiente experimento para confirmar el papel de IRX3 en la obesidad consistió en crear ratones que no expresaban este gen para observar su anatomía. Aunque se les alimentara con una dieta alta en grasas, los ratones sin IRX3 mantenían su peso y niveles lipídicos, mientras que los ratones normales sometidos a esa misma dieta engordaban hasta duplicar su masa. "Además, tenían mejor capacidad para captar la glucosa y estaban más protegidos frente la diabetes”, indica Chin-Chung Hui, otro de los autores del estudio y genetista en la Universidad de Toronto.

Además, los investigadores descubrieron que aquellos ratones cuyo gen IRX3 alterado se expresaba en el hipotálamo, zona del cerebro conocida por regular el apetito y el gasto energético, estaban tan delgados como los ratones con deficiencia de IRX3.

Al parecer, la función hipotalámica de IRX3 controla la masa corporal en estos animales, lo que indica que la predisposición genética a la obesidad está, en parte, controlada por el cerebro.

El gen IRX3 está implicado en muchos procesos de regulación dentro de las células de todo el organismo, no solo del hipotálamo. Actualmente Nóbrega y su equipo investigan cómo IRX3 interactúa con los genes y moléculas que regula.

“IRX3 es probablemente un regulador importante dentro de los programas genéticos de las células”, dice Nóbrega. “Estamos interesados en identificar dónde y cómo actúa con el objetivo de identificar dianas de IRX3 que se conviertan en nuevos fármacos contra la obesidad y la diabetes”, concluye el líder del equipo.


http://noticiasdelaciencia.com/not/9829/desvelan_la_accion_de_un_nuevo_gen_de_la_obesidad/

Nuevo método ‘low cost’ para aprovechar el gas natural

El creciente suministro de gas natural mediante fracking o fracturación hidráulica del terreno ha incentivado la exploración de métodos más eficaces para convertir sus componentes en productos químicos de interés industrial.  

En esta línea, investigadores de The Scripps Research Institute (TSRI)  y la Universidad Brigham Young (BYU), ambos en EE UU, han redescubierto que materiales baratos bien conocidos, como las sales de talio y plomo, pueden transformar al gas natural de forma mucho más sencilla que hasta ahora. El estudio se publica en la revista Science.

El gas natural está constituido sobre todo por tres alcanos (el metano, el etano y el propano), formados, a su vez, por átomos de carbono e hidrógeno unidos por unos de los enlaces químicos más fuertes que se conocen. No son nada reactivos.

Por eso las tecnologías actuales para transformarlos son complejas y muy caras –se emplean catalizadores de platino y otros metales preciosos–, lo que supone una desventaja frente a los productos generados a partir del petróleo.

Pero la nueva metodología utiliza una química ‘inteligente’ que, tras revisar investigaciones de los años 90 sobre metales, recupera algunos de los más comunes y baratos para convertir el gas natural en alcoholes líquidos, a temperaturas bastante más bajas que las que se usan en los métodos convencionales.

"Hemos descubierto toda una nueva clase de metales baratos que permiten procesar el metano, el etano y el propano, a unos 180 ºC o  menos, en lugar de los más de 500 ºC que se emplean en los procesos actuales", recalca Roy Periana, investigador del TSRI. "Esto genera el potencial para producir combustibles y productos químicos con un coste extraordinariamente bajo".

Según los autores, este tipo de procesos podría competir con las tecnologías que se usan para fabricar productos químicos a partir del petróleo, y reducir así la dependencia de este combustible fósil.

"Esta es la pieza de una gran novela que abre el camino a la modernización del gas natural hacia productos químicos útiles a partir de materiales sencillos y condiciones moderadas", concluye Robert Crabtree, un profesor de química en la Universidad de Yale (EE UU) experto en el tema.


http://noticiasdelaciencia.com/not/9839/nuevo_metodo__lsquo_low_cost_rsquo__para_aprovechar_el_gas_natural/