Hoe zullen wolken reageren op de klimaatverandering?

De opwarming van de aarde is momenteel één van 's werelds meest dreigende problemen. Maar dit probleem zit vrij complex in elkaar en tot nu toe is het nog niet gelukt het volledig te snappen. Bepaalde aspecten zijn relatief eenvoudig en anderen zijn dan weer een stuk moeilijker. Aan de basis van het probleem ligt de verandering van de gemiddelde temperatuur op aarde. Wanneer de temperatuur op aarde gaat variëren dan heeft dit gevolgen voor onnoembaar veel zaken, waaronder het klimaat op aarde, het smelten van de gletsjers en nog vele andere, op de vele verschillende ecosystemen.

Het risico van ondergrondse opslag van CO2 voor het grondwater

De opwarming van de aarde en het veranderende klimaat vormt een grote potentiële bedreiging voor het leven van de mens op aarde. Men weet dat dit het gevolg van ons enorm gebruik van fossiele brandstoffen als leverancier van energie. Het is in ieders belang om maatregelen te gaan nemen om de opwarming van de aarde en de klimaatverandering te voorkomen. Maar dit is simpel gezegd maar het is niet direct zo simpel om dit dan ook te gaan doen. Dit komt doordat fossiele brandstoffen, afgezien van hun nadelige impact op mens en milieu, een zeer geschikte energiebron is voor de activiteiten van de mens. En dit heeft er dan ook voor gezorgd dat men in de loop van de geschiedenis een systeem van technologieën, infrastructuur, economie en dergelijke heeft opgebouwd rondom fossiele brandstoffen. Het is zover gekomen omdat het nadelig effect van fossiele brandstoffen op mens en milieu nog maar een relatief korte tijd gekend zijn of voldoende aandacht hebben gegeven, in vergelijking met de periode waarin men gebruik maakt ervan. En nu is dit systeem van deze zaken in heel sterke mate uitgebouwd waardoor het niet meer zomaar is weg te denken. En dus zal het waarschijnlijk nog meerdere decennia gaan duren vooraleer men een groot aandeel van de fossiele brandstoffen kan vervangen door een gelijkaardig alternatief die ongeveer dezelfde prijs heeft en die ook overvloedig beschikbaar is voor de mens.

Onzichtbare mantel komt dichter bij realiteit met nieuw metamateriaal

Een metamateriaal is een materiaal met een structuur met een negatieve brekingsindex. De structuur is periodiek zodanig dat de permeabiliteit én permittiviteit negatief zijn. De permeabiliteit van een materiaal is de eigenschap die beschrijft in welke mate een vaste stof een andere stof doorlaat. De permittiviteit is een fysische grootheid die beschrijft hoe een elektrisch veld een materiaal beïnvloedt en hoe het elektrische veld beïnvloedt wordt door een elektrisch veld. En doordat, bij metamaterialen, allebei deze grootheden negatief zijn hebben deze materialen opmerkelijke eigenschappen ten opzichte van normale materialen. Eén van deze eigenschappen is bijvoorbeeld dat deze materialen een invallend elektromagnetische straal op een verschillende manier doorgelaten of gebroken in vergelijking dan gewone materialen. Namelijk wanneer een elektromagnetische straling op een metamateriaal invalt dan wordt het van de normaal weg gebroken in plaats van naar de normaal toe. En dus is de brekingsindex van deze materialen negatief in plaats van positief. Dit en nog andere eigenschappen zijn verschillend bij deze materialen.

Een stap in de richting naar holografische videoconferenties

Holografie is een manier om een driedimensionale afbeelding van een object te maken, met gebruik van een plat vlak van een fotografische film, of een ingegraveerd structuur. Momenteel is het zo bij een hologram dan men de afbeelding uit verschillende hoeken moet bekijken om de indruk van een ruimtelijk driedimensionaal beeld te verkrijgen. Dit beeld bestaat uiteraard echter niet maar wordt gepresenteerd door plaatsen waar licht aanwezig is en door plaatsen waar geen licht aanwezig is. Het resultaat kan alleen vanuit een beperkte hoek worden waargenomen. Tot nu toe zijn hologrammen vrij primitief uitgewerkt, zo zijn er nagenoeg geen hologrammen waarvan het beeld kan veranderen. Dus eenmaal het beeld er op 'gedrukt' is dit permanent. Het zijn dus steeds afbeeldingen en nooit video's. Maar sinds recent is dit gaan veranderen en heeft men toch methode's gevonden om een film in driedimensionale beelden te gaan opnemen en weergeven. Maar ook hiervoor werden hologrammen veelvuldig gebruikt, voornamelijk om de echtheid van een object te waarborgen. Zo komen hologrammen voor op bankpasjes, banknbiljetten, softwareverpakkingen, etc. Deze methode wordt toegepast omdat het namaken van een hologram een moeilijke aangelegenheid is. Deze techniek bij deze hologrammen is al relatief oud, namelijk bedacht een Poolse natuurkundige Mieczyslaw Wolfke in 1920 een methode voor het opsplitsen van het beeldvormingsproces in twee afzonderlijke fasen. Later werd zijn idee dan nog verder uitgewerkt om met behulp van een speciaal soort licht een voorwerp in drie dimensies op een gevoelige plaat vast te leggen.

Het grootste wetenschappelijk project in de wereld moet gaan besparen

Velen zien kernfusie als de energiebron voor de toekomst en dus als dé vervanger voor de fossiele brandstoffen. De International Thermonuclear Experimental Reactor of kortweg de ITER is de naam van het internationaal samenwerkingsproject met als doel de wetenschappelijke en technische haalbaarheid te onderzoeken en aan te tonen van kernfusie als energiebron. De project wordt onder andere gefinancierd door de Europese Unie, Japan, Zuid-Korea, China, India, VS, en de Russische Federatie. De ITER samenwerking begon in 1985 op verzoek van Gorbatsjov, de Russische partijleider van de regerende partij op dat moment. Tijdens de top in Genève waarop onder andere ook de toenmalige Amerikaanse president Ronald Reagan aanwezig was, stelde Gorbatsjov voor om een internationaal onderzoeksproject op te starten om de mogelijkheden en de haalbaarheid van kernfusie te onderzoeken. Na de top in Genève richtten de Sovjet-Unie, de VS, Japan en de Europese Unie een samenwerkingsverband op onder de noemer IAEA. Later in 1999 trokken de Verenigde Staten zich terug uit dit samenwerkingsverband maar keerden dan later in het begin van 2003 terug. En samen met de terugkomst van de VS, sloten China en Zuid-Korea zich ook mee aan bij dit project. En als laatste sloot India zich ook nog aan bij deze groep in 2005. Dit project heeft dus wereldwijd wel heel wat belangstelling.

Gerobotiseerde protheses die in verbinden staan met de hersenen

De meeste van de robot armen die gebruikt worden is sommige protheses hebben maar beperkte mogelijkheden. Ze hebben namelijk slechts twee of drie vrijheidsgraden. Dit beperkt aantal vrijheidsgraden zorgt ervoor dat de gebruiker slechts één beweging op hetzelfde moment kan uitvoeren. En dit zorgt ervoor dat deze prothese een gelimiteerde bruikbaarheid heeft in vergelijking met de armen van de mens. Daarnaast om deze gerobotiseerde ledematen te bedienen moet dit gebeuren via een bewuste inspanning van de gebruiker. En dit zorgt ervoor dat de gebruiker niet veel anders kan doen op dat moment behalve dan het bedienen van het gerobotiseerde ledemaat. Dus er gaan een hele hoop ongemakkelijkheden gepaard met deze prothese en daarom zijn vele wetenschappers en onderzoekers op zoek om deze protheses verder te gaan ontwikkelen en optimaliseren om het gebruik ervan aangenamer en 'natuurlijker' te maken. Bij deze verdere ontwikkeling concentreert met zich vooral op de bedienen van deze gerobotiseerde protheses. Namelijk om de bediening ervan intuïtief te maken zodat de gebruiker zich niet meer concentreren op de bediening van de prothese om een beweging te laten uitvoeren.

Een verdubbeling van opslagcapaciteit van de lithium-ion batterij

De laatste decennia komen er steeds meer en meer toestellen op de markt waarbij er gebruik wordt gemaakt van een oplaadbare batterij. Het gaat hier niet meer alleen om kleine toestellen maar steeds grotere en grotere toestellen maken gebruik van batterijen als energievoorziening. En waarschijnlijkste één van de allergrootste toepassing voor de batterij is momenteel de elektrische wagen. Bij al deze nieuwe toepassingen is er steeds een batterij gewenst met een zo groot mogelijke opslagcapaciteit. De opslagcapaciteit bepaald op vele vlakken het gebruiksgemak van het toestel naar de gebruiker toe. Bijvoorbeeld het is niet aangenaam wanneer uw gsm elke dag opgeladen moet worden of wanneer uw laptop slechts een kwartier zou kunnen werken zonder dat de voeding aangesloten is. En voor elektrische wagens is de capaciteit van de batterij van nog een veel groter belang. De hoeveelheid energie die de batterij van een elektrische wagen kan opslaan legt vast hoeveel kilometers er kunnen gereden worden met de wagen vooraleer de batterij opnieuw moet opgeladen worden.

Aardgas omzetten in andere chemische producten

In de chemische industrie wordt er veel gebruikt gemaakt van methaan. De belangrijkste bron van methaan is via de ontginning van aardgas. Het methaan in het aardgas wordt dan voor allerlei verschillende toepassingen gebruikt. De bekendste toepassing van aardgas is uiteraard als brandstof. Zo wordt aardgas gebruikt voor elektriciteit op te wekken. Aardgas is uiteraard ook een fossiele brandstof, dus bij de verbranding ervan ontstaat er een bepaalde hoeveelheid CO2. Maar in vergelijking met de andere soorten fossiele brandstoffen die er bestaan, dan is aardgas de meest milieuvriendelijkste van allemaal. De hoeveelheid CO2 die ontstaat per hoeveelheid arbeid die er geleverd is het kleinst voor de verbranding van aardgas in vergelijking met de andere fossiele brandstoffen. Ook wordt er ook meer warmte per massa-eenheid geproduceerd wanneer men aardgas verbrandt dan dat men eender welke fossiele brandstof verbrandt. Aardgas kan onder andere gebruikt worden voor de verwarming van gebouwen of om te koken. Al deze toepassingen liggen voor de hand wanneer men de eigenschappen van methaan beschouwd.

CO2 op een nuttige manier gebruiken

Elk jaar zorgt de mens ervoor dat er zo'n 30 miljard ton CO2 in de atmosfeer terecht komt. Die CO2 is hoofdzakelijk afkomstig van verbrandingsprocessen zoals die van elektriciteitscentrales, auto's en andere toepassingen van fossiele brandstoffen. Wetenschappers willen het schadelijke effect van het CO2 op het klimaat beperken. Hiervoor zijn er al een aantal mogelijkheden onderzocht zoals bijvoorbeeld het gas te gaan opslaan diep onder de grond. Maar er zijn een aantal onzekerheden omtrent deze aanpak, namelijk over de betrouwbaarheid ervan. Daarnaast hangt er ook een serieus prijskaartje aan deze technologie. Deze zorgt dat de prijs van energie aanzienlijk zou stijgen.

Onderzoekers maken nieuw logica apparaat op basis van piëzo-elektrisch effect

Onderzoekers van Georgia Institute of Technology hebben een nieuw soort elektronisch logisch componenten ontwikkeld. In deze componenten wordt een elektrische stroom geschakeld door een elektrisch veld afkomstig van door het uitoefenen van een mechanische spanning op zink oxide nanodraden. Deze toestellen kunnen bijvoorbeeld transistors of diodes zijn en kunnen gebruikt worden als robots op nanoschaal, nano-elektromechanische systems (NEMS) en micro-elektromechanische systemen (MEMS). NEMS en MEMS zijn kleine systemen die uit een combinatie van elektronische, mechanische en eventueel chemische onderdelen bestaan. Bij deze nieuwe componenten kan de mechanische spanning afkomstig zijn van zeer simpele dingen zoals bijvoorbeeld het indrukken van een knop, of van een stroming van een fluïdum, of door het strekken van spieren en etc.

Een goedkopere en veiligere manier om aardgas te transporteren

Aardgas is momenteel een relatief veel gebruikte fossiele brandstof voor allerhande toepassingen zoals bijvoorbeeld om te koken, of als verwarming. Maar het kan ook op grote schaal gebruikt worden bijvoorbeeld in gascentrales voor de opwekking van elektriciteit. Daarnaast kent aardgas ook nog een aantal andere toepassingen zoals voor de productie van ammonia voor kunstmest of als grondstof bij de productie van waterstof. Ten opzichte van de andere fossiele brandstoffen zoals aardolie en steenkool is aardgas een relatief schone brandstof. Want er wordt bij de verbranding van aardgas minder CO2 uitgestoten per joule die er geleverd wordt in vergelijking met de andere fossiele brandstoffen. Aardgas ontstaat bij hetzelfde proces dat tot de vorming van aardolie leidt en vertegenwoordigt de lichtere fractie organische producten van het proces. Aardgas wordt daarom vaak samen met aardolie gevonden, hoewel soms het gas de kans ziet in andere aardlagen door te dringen dan de veel zwaardere olie en er zo een scheiding kan zijn ontstaan.

Nieuwe fabriek voor het verbeteren van de productie van biobrandstoffen

Een nieuwe proefproject is opgestart door de University of Sidney in de ontwikkeling van vloeibare biobrandstoffen. Het proefproject omvat de bouw van een nieuwe 'fabriek' speciaal voor onderzoekers om experimenten uit te voeren. Het project is dan vooral gericht op de productie van deze biobrandstoffen en de onderzoekers gaan op zoek naar manieren om het productieproces te verbeteren. Want hoe meer men het productieproces kan verbeteren, hoe beter de vloeibare biobrandstoffen gaan kunnen concurreren met andere vloeibare brandstoffen en wordt het één van de geschikte alternatieven voor sommige van de aardolieproducten zoals benzine en dergelijke. En het is niet alleen een geschikt alternatief, maar het het is ook een duurzaam alternatief die geen gigantisch grote veranderingen aan de infrastructuur vragen. De brandstoffen kunnen op deze manier getransporteerd worden aan de huidige aardolieproducten. Ook hoeven de installaties zoals, motoren en dergelijke, nagenoeg niet aangepast worden indien er overgeschakeld wordt op biobrandstoffen. Er zijn dus heel wat voordelen maar er zijn ook een aantal nadelen, namelijk met de grondstof voor de productie van de biobrandstof.

Speciale legeringen voor de opwekking van thermo-elektriciteit

Zonne-energie kan in de toekomst een belangrijke energiebron worden. Fotovoltaïsche cellen zijn interessant omdat het een hernieuwbare energiebron is en omdat het bouwen van de infrastructuur geen gigantisch grote investeringen vereist in vergelijking met de andere energiebronnen. Ook kan zonne-energie op nagenoeg alle plaatsen op de wereld ingezet worden. Er is wel nog een obstakel voor zonne-energie, namelijk de technologie is relatief duur in vergelijking met de andere energiebronnen. Hierdoor kan het enkel concurreren met de andere energiebronnen op plaatsen waar de zon veel en sterk schijnt zoals in woestijnen en dergelijke. Op de huidige energiemarkt is zonne-energie enkel commercieel interessant indien er maatregelen genomen zijn door de overheid zoals subsidies of dergelijke. Veel onderzoek wordt vandaag de dag uitgevoerd om de kostprijs van fotovoltaïsche cellen naar beneden te halen. Men kan dit doen op twee verschillende manieren, door andere fotovoltaïsche cellen te ontwikkelen waarvan de kostprijs lager is. Of door het rendement van de fotovoltaïsche cellen te vergroten zodat ze meer elektriciteit gaan produceren.

Onderzoekers ontdekken goedkope katalysator voor productie van waterstofgas

Op afgelegen locaties is de verbinding met het elektriciteitsnet niet direct vanzelfsprekend, als die er al is, heeft deze meestal niet onmiddellijk de meest betrouwbare. Daarom is zijn hernieuwbare energiebronnen die lokaal aanwezig zijn veelal een ideaal alternatief. Maar wanneer men volledig of voor een groot aandeel rekent op hernieuwbare energie heeft men waarschijnlijk een probleem met het feit dat de productie van hernieuwbare energiebronnen meestal variabel is en het is moeilijk om de productie van deze hernieuwbare energiebronnen af te stemmen op de vraag naar energie van de lokale bevolking en industrie. Dus op deze locaties zou een goedkope en efficiënte manier om energie op te slaan direct welkom zijn. Onderzoekers hebben aangekondigd dat ze een methode gevonden hebben gevonden waarmee het mogelijk is om de elektriciteit van bijvoorbeeld een zonnepaneel of een windmolen te gebruiken om water te doen opsplitsen in waterstofgas en in zuurstof. Het waterstofgas kan dan gebruikt worden om dan op een ander moment elektriciteit te gaan produceren in een brandstofcel of een generator.

De autobanden van de toekomst

Autobanden hebben een bepaalde invloed op het brandstofverbruik van de wagen. Een betere autoband zou dan ook het brandstofverbruik van de wagens aanzienlijk kunnen terugdringen. Prof. dr. ir. Jacques Noordermeer van aan Universiteit Twente, die een prestigieuze internationale onderscheiding, de George Whitby Award 2010 van de American Chemical Society, kreeg voor zijn werk is sterk bezig met de ontwikkeling van energiezuinige banden.

Goedkopere en betere zonnecellen die vol kleine kuiltjes zitten

Onderzoekers aan de U.S. Deparment of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL) hebben een nieuwe methode ontwikkeld om zonnecellen te produceren. Ze gebruiken een nieuwe, zeer goedkope ets methode waarmee er miljarden kleine kuiltjes gemaakt kunnen worden in een wafer van silicium die even groot is als een cd-rom. Een wafer is een dunne plak monokristallijn halfgeleidermateriaal, hier nu silicium, en wordt gebruikt in de microelektronica waarop geïntegreerde schakelingen geconstrueerd kunnen worden door middelen van dopering technieken van verschillende materialen. Tijdens deze dopering worden er dus andere materialen ofwel onzuiverheden ingebracht zodat er specifieke eigenschappen verkregen worden. Al deze kleine kuiltjes zorgen ervoor dat de wafer er donker grijs uitziet in plaats van dat deze mooi blinkt. De bijna zwarte kleur ontstaat doordat het materiaal nu in staat is om bijna alle invallende stralen van het licht te absorberen. Bij kamertemperatuur kan men deze zwarte wafer van silicium maken in slechts 3 minuten. Indien men de wafer opwarmt tot 40°C, kan men deze produceren in minder dan één minuut tijd. Deze doorbraak kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe, zeer goedkope zonnecellen, die ook nog eens een veel hoger rendement zouden hebben dan degene die ontwikkeld zijn met de huidige technologieën.

Hoe onderzoekers een nieuwe goedkope waterfilter maakten

Onderzoekers aan de Stanford University hebben een nieuwe methode ontwikkeld om water te zuiveren die 80.000 keer sneller verloopt dan met de huidige filters. Deze nieuwe technologie maakt gebruikt van een gewoon filtermateriaal (simpel katoen) die gecoat wordt met koolstoffen nanobuizen en zilveren nanodraadjes. Wanneer men dan een elektrische lading op deze coating aan te leggen wordt het water veel sneller gezuiverd. Deze filter heeft maar een heel klein vermogen en verbruikt dus maar weinig elektriciteit. Dit maakt het interessant om water te zuiveren in ontwikkelingslanden omdat het een simpele installatie is.

Zelf-vouwende robot die elke denkbare vorm kan aannemen

Door origami te combineren met elektrotechniek zijn onderzoekers van MIT en Harvard erin geslaagd om de ultieme robot te ontwikkelen die zich in werkelijk alles kan transformeren. De onderzoekers hebben algoritmes ontwikkeld die, wanneer er een drie-dimensionale vorm aan meegegeven wordt, de manier bepalen hoe deze vorm gereproduceerd kan worden door het plooien van een vel waarin een kenmerkend patroon van flexibele kreukels is aangebracht. Om hun theorie uit te testen hebben de onderzoekers een prototype gebouwd die in staat is om volledig automatisch de vorm van ofwel een papieren bootje of een papieren vliegtuigje aan te nemen wanneer het bepaalde elektrische signalen ontvangt. 'Programmeerbaar materiaal' is een onderwerp waar veel onderzoek naar gevoerd wordt. Het ultieme idee is om kleine uniforme robots te kunnen ontwikkelen die in staat zouden zijn om te transformeren in verschillende componenten van een grotere robot. Zodanig wanneer men dan al deze kleine robots samenbrengt en laat samenwerken verkrijgt men één grote robot. Deze kleine robots zijn dan eigenlijk een soort van intelligente Lego-blokjes.

Nieuwe technologie zorgt voor efficiëntere LCD-schermen

Een nieuw soort kleuren filter zou de energie efficiëntie van liquid-crystal displays ofwel LCD schermen sterk kunnen doen verbeteren. LCD schermen domineren momenteel de markt van televisie schermen tot gsm's. Liquid Crystal Display staat voor vloeibaar kristal scherm en dit zijn platte beeldschermen die een relatief laag energieverbruik hebben in vergelijking met andere beeldschermen. Dit relatief lage energieverbruik en hun platte vorm zorgen ervoor dat ze uiterst geschikt zijn om te gebruiken in platte elektronische apparatuur of in draagbare apparaten die een batterij met beperkte capaciteit hebben.

Elektriciteit uit de lucht kan de nieuwste alternatieve energiebron worden

Stel je voor dat toestellen elektriciteit zo maar uit de lucht kunnen halen - net zoals zonnecellen elektriciteit kunnen maken van zonlicht - en dat we die elektriciteit uit de lucht dan kunnen gebruiken voor verlichting of om elektrische wagens te gaan opladen. Hoe raar dit ook klinkt, onderzoekers zijn namelijk bezig met de ontwikkeling van in toestel die dit mogelijk zou kunnen maken. Deze toestellen zouden er uit zien als zonnepanelen die men plaatst op de daken van gebouwen en deze halen elektriciteit op dezelfde manier als dat de elektriciteit ontstaat bij een bliksem. Deze ontwikkeling komt er doordat men steeds beter en beter het mechanisme die bliksems veroorzaakt begint te verstaan. Dit zou er niet alleen kunnen voor zorgen dat men de slachtoffers en de schade die veroorzaakt wordt door bliksems zou kunnen voorkomen maar dat men ook de energie ervan zou kunnen gebruiken. Hiermee gaan ze de droom van de bekende wetenschapper Nikola Tesla achterna. Hij was een Servisch-Amerikaanse uitvinder, elektrotechnicus en natuurkundige die ervan droomde om elektriciteit vanuit de lucht te gaan gebruiken.