Znajdź zawartość

Na współczesnym polu bitwy wykorzystywanych jest wiele nowoczesnych urządzeń: od noktowizorów po laserowe celowniki, od zaawansowanych systemów radiowych po notebooki. Wszystkie te urządzenia potrzebują źródła energii i tu właśnie pojawia się problem. Obecnie pluton amerykańskiej armii (40 osób), który wyrusza w samodzielną pięciodniową misję, musi zabierać ze sobą niemal 900 baterii siedmiu różnych typów. To spore obciążenie dla oddziału, tym bardziej, że baterie nie wystarczają na długo i może się zdarzyć, iż trzeba je wymieniać w czasie walki. Naukowcy pracujący na potrzeby wojska szukają sposobu na zdjęcie z żołnierzy obowiązku noszenia olbrzymiej liczby baterii, a jednocześnie zapewnienia jednostce odpowiedniej ilości energii. Firma Hills skonstruowała maszynę, która jest w stanie wytwarzać niezwykłą tkaninę. Można z niej będzie szyć mundury, które będą jednocześnie generatorami i akumulatorami energii. Maszyna firmy Hills potrafi tak ułożyć włókna, iż tkanina działa jak bateria, którą można doładowywać. Tkaninę można skonstruować też tak, iż możliwe będzie wszycie w nią elektrod oraz elektrolitu. Każdy żołnierz ubrany w taki mundur byłby więc ruchomą elektrownią. Może on działać jak ogniwo fotowoltaiczne lub ogniwo paliwowe. Urządzenie Hillsa to zmodyfikowana maszyna do produkcji włókien polimerowych. Jest ono w stanie tworzyć tkaninę z trzech różnych materiałów, dzięki precyzyjnej kontroli temperatury pracy z każdym z nich. Co więcej, urządzenie może pracować nie tylko z polimerami. Tworzy również tkaniny z metali i całego szeregu materiałów nieorganicznych. Najważniejszym jego ograniczeniem jest temperatura. Najwyższa, z jaką może pracować, wynosi 350 stopni Celsjusza, więc metale z których powstają tkaniny musza mieć niską temperaturę topnienia. Naukowcy informują, że maszyna Hillsa można pracować też z.... odpowiednio zmodyfikowanym wirusami. Profesor Angela Belcher z Massachusetts Institute of Technology stworzyła wirusy, które potrafią łączyć ze sobą materię nieorganiczną. Pani profesor wykazała, że jej wirusy mogą być przydatne przy produkcji elektrod i włókien. W przyszłym roku wspomniana maszyna trafi do Inżynieryjnego Centrum Badawczo-Rozwojowego Armii USA w Natick (U.S. Army Natick Soldier Research Development and Engineering Center), gdzie zostanie wykorzystana do stworzenia wielofunkcyjnych mundurów polowych.

Dwóch studentów z Wydziału Architektury i Planowania Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowało nową technologię, dzięki której będzie można przetworzyć energię mechaniczną poruszających się w zatłoczonych miejscach ludzi na energię elektryczną. Mechanizm Crowd Farm (Zatłoczonej Farmy) można by umieścić pod podłogą stacji metra. Pod naciskiem kroków tworzące go bloczki lekko by się obniżały. Ocierając się o siebie, generowałyby impuls elektryczny, tak jak dzieje się to w przypadku dynama w rowerze. Pomysłodawcy urządzenia uważają, że powstający prąd warto wykorzystać do podświetlania znaków informujących o ilości energii wytwarzanej przez przepływający tłum. Chcemy, by ludzie zrozumieli bezpośredni związek między własnym ruchem a wytwarzaniem energii – wyjaśnia Thaddeus Jusczyk. Crowd Farm nie zadziała w domu, ponieważ pojedynczy ludzki krok daje tylko tyle energii, by na moment rozświetlić 60-watową żarówkę. Cały tłum to jednak suma wielu takich kroków, a więc o wiele większa siła. Wykorzystując energię np. 28.527 kroków można zasilać przez sekundę cały pociąg. Z Zatłoczonej Farmy skorzystaliby również miłośnicy koncertów. W jaki sposób? Zwiększając natężenie ruchów, mogliby zwiększyć głośność muzyki. Urządzenie przetestowano m.in. na stacji kolejowej i na otwartej przestrzeni w Turynie. Prototyp zamontowano w krzesełku. Ciężar ciała wprawiał w ruch koło zamachowe, co z kolei uruchamiało dynamo i powodowało zapalenie się diod LED. Graham wspomina entuzjastyczne reakcje ludzi, którzy po pierwszym zaskoczeniu kilkakrotnie siadali i wstawali, by obserwować zachodzące zmiany. W przeszłości konstruowano już powierzchnie piezoelektryczne, ale Crowd Farm ma w zamierzeniu przedefiniować przestrzeń miejską. Wrażenie płynności, zmienności powinno zachęcać ludzi do aktywowania swojego otoczenia przez ruch. Dzięki swojemu pomysłowi James Graham i Thaddeus Jusczyk wygrali już w tym roku jeden konkurs. Zdobyli bowiem pierwszą nagrodę w zawodach Zrównoważone Konstrukcje (Sustainable Construction) japońskiej fundacji Holcim.

Jeśli chcemy, by robot poruszał się jak najbardziej naturalnie, powinien przy tym zużywać jak najmniej energii. "Leniwa" maszyna przypomina wtedy nas, ludzi. Do takiego wniosku doszedł Oussama Khatib z Uniwersytetu Stanforda, który bada przyszłe kontakty człowieka i robotów. Na pewno ulegną one wtedy zacieśnieniu, a użytkownicy będą oczekiwać, że R2D2, powiedzmy, 2120 roku będzie wyglądał i zachowywał się jak my. Modelując sposób poruszania się ludzi, Khatib odkrył, że naturalnie minimalizujemy energię zużywaną przez mięśnie. Ludzie są w pewnym sensie leniwi. To dlatego pijemy kawę, trzymając rękę ustawioną pod kątem 30-45 stopni w stosunku do ciała i nie podnosimy wyżej łokcia ani nie zwiększamy kąta, pod jakim kończyna jest odsunięta od tułowia. Następnie naukowiec zastosował dokładnie te same kryteria w odniesieniu do kontrolowanego komputerowo chodu robota. W ten sposób możemy uzyskać ruchy, które w wykonaniu maszyny wyglądają bardzo naturalnie.

Psycholodzy badali zjawisko ziewania i stwierdzili, że nie robimy tego, ponieważ musimy się dotlenić, ale po to, by ochłodzić mózg. Manipulowano stężeniem tlenu i dwutlenku węgla we krwi, ale nie udało się w ten sposób spowodować ziewania. Wiadomo natomiast, że mózg zużywa jedną trzecią dostarczanej organizmowi energii, a podczas spalania kalorii powstaje ciepło. Ogrzany narząd trzeba więc jakoś ostudzić. Andrew i Gordon Gallup z Uniwersytetu w Albany podkreślają, że ludzki mózg pracuje wydajniej, gdy jego temperatura jest niższa. Ziewanie usprawnia przepływ krwi i doprowadzanie chłodnego powietrza. Aby potwierdzić lub obalić teorię, że ziewanie pojawiło się w toku ewolucji jako mechanizm chłodzenia mózgu, psycholodzy odtwarzali studentom college'u taśmy z nagraniami ziewających osób. Sami sumowali w tym czasie, ile razy widzowie zarazili się ziewaniem od osoby uwiecznionej na taśmie. W jednym eksperymencie ziewało 50% osób poinstruowanych, by oddychać normalnie lub przez usta. Ludzie, którym kazano oddychać tylko przez nos, nie ziewali natomiast wcale. W drugim eksperymencie wolontariusze robili sobie na czole okłady. Miały one różną temperaturę. Były chłodne, gorące lub w temperaturze otoczenia. Osoby z zimnym okładem nie ziewały, podczas gdy ludzie z ciepłymi kompresami tak. Naczynia krwionośne jamy nosowej i twarzy doprowadzają do mózgu chłodną bądź ciepłą krew. Gdy ochłodzimy więc czoło albo będziemy oddychać nosem, oziębimy krew, co wyeliminuje, a przynajmniej zmniejszy chęć ziewania. Ostatnie badania powiązały stwardnienie rozsiane (SD) z dysfunkcją układu termoregulacji. Nadmierne ziewanie jest jednym z objawów tej choroby, a niektórzy pacjenci wspominają o czasowym zniesieniu symptomów po ziewnięciu. Naukowcy z Albany twierdzą, że ziewanie nie doprowadza ani nie poprzedza snu, ale odracza go w czasie, ma bowiem pobudzić mózg do lepszego działania. Zarażanie się ziewaniem od innych członków grupy miało prawdopodobnie w przeszłości wzmagać czujność, aby nie dać się zaskoczyć niebezpieczeństwu.

O środowisko starają się dziś dbać niemal wszyscy, a przemysł winiarski również nie chce pozostawać za innymi w tyle. Różni producenci starają się "zazielenić" swoje zakłady na własny sposób. Jedni używają tylko korków z regionów zaaprobowanych przez Forest Stewardship Council, inni starają się ograniczyć emisję dwutlenku węgla. Winnica Roberta Keenana (Robert Keenan Winery) ze Spring Mountain w kalifornijskiej Napa Valley wypuściła właśnie na rynek zeszłoroczną letnią mieszankę chardonnay, opatrzoną etykietą "wyprodukowane dzięki energii słonecznej i uprawie ekologicznej". Zakład Amerykanina całą potrzebną energię czerpie bowiem z układu 29 ogniw słonecznych, zaprojektowanego przez firmę Sunlight Electric z San Francisco. Umieszczono je na szczycie wzgórza, tuż ponad krzewami winnymi. Dzięki temu do atmosfery dostaje się rocznie o 37 ton mniej CO2. Winnica powstała w 1974 roku. Założył ją Robert Keenan, który przekazał w zeszłym roku interes swojemu synowi Michaelowi. Przed wdrożeniem nowego sposobu zasilania zakładu podobne rozwiązanie wprowadzono w rodzinnym domu przedsiębiorców. Za butelkę Summer Blend Chardonnay 2006 trzeba zapłacić ok. 22 dol. Oprócz chardonnay, w skład wina wchodzą niewielkie ilości alkoholu ze szczepów viognier oraz marsanne. Wyczuwa się w nim aromaty ananasa i cytrynowej brzoskwini, a także orzeźwiający posmak drewna dębowego beczek, w których je leżakowano. Obecnie winnica produkuje ok. 11 tys. skrzynek chardonnay, cabernet sauvignon i merlota. Na miłośników win czysto ekologicznych czeka zaś 500 skrzynek Summer Blend Chardonnay.

Australijscy naukowcy z Uniwersytetu w Queensland i browar Foster's nawiązali współpracę, której efektem jest wyprodukowanie czystej energii z pozostałej po warzeniu piwa zanieczyszczonej wody. Aby się to udało, do pracy zaprzęgnięto wykorzystujące cukier bakterie. Premiera nowej technologii miała miejsce w środę (2 maja). Akademicy otrzymali od stanowego rządu dotację w wysokości 115 tysięcy dolarów. Dzięki temu będą mogli zainstalować bakteryjne ogniwo paliwowe w browarze Grupy Foster's niedaleko Brisbane. Nowatorskie ogniwo paliwowe jest zasadniczo baterią, w której bakterie rozkładają rozpuszczalne w wodzie odpady pozostające po produkcji piwa, np. cukier, skrobię oraz alkohol. Bateria wytwarza energię elektryczną oraz czystą wodę – tłumaczy profesor Jurg Keller, specjalista ds. oczyszczania ścieków. Energia chemiczna wytwarzana przez bakterie jest przekształcana w energię elektryczną. Prawdziwa bateria będzie 250 razy większa od prototypu, który przeszedł 3-miesięczne testy w uniwersyteckim laboratorium. Dlaczego wybrano ścieki właśnie z browaru? Profesor Keller podkreśla, że są w dużym stopniu biodegradowalne i skoncentrowane, a to pomaga w prawidłowym funkcjonowaniu urządzenia.Naukowiec wyjaśnia, że ogniwo wytwarza ok. 2 kilowatów mocy, co wystarcza do zasilania domowych sprzętów. Bateria w browarze w Brisbane zostanie uruchomiona we wrześniu. Być może podobne urządzenia znajdą zastosowanie w innych winiarniach i browarach Grupy Foster's.

Naukowcom udało się opracował nową metodę uzyskiwania energii elektrycznej. Wyprodukowali ją z ciepła, dzięki umieszczeniu molekuł organicznych pomiędzy nanocząsteczki metalu. W przyszłości technologia taka może przyczynić się do opracowania bardziej wydajnych systemów produkcji energii. Obecnie około 90% elektryczności świat wytwarza z paliw kopalnych. W procesie produkcji energii wytwarzana jest para, która napędza turbiny generatora, z którego uzyskujemy prąd. Jest to metoda bardzo energochłonna. Do wyprodukowania 1 wata mocy potrzebujemy około 3 watów ciepła. Tak więc 2 waty są marnowane i uciekają w postaci ciepła – mówi Arunava Majumdar z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Naukowcy od lat starają się w jakiś sposób czerpać energię z uciekającego ciepła. Gdyby udało się w tani sposób odzyskać choć jej cząstkę oznaczałoby to olbrzymie oszczędności paliw kopalnych i znacznie zmniejszenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery. Do odzyskania tej uciekającej energii nie można jednak wykorzystać tradycyjnych metod, gdyż uwalniania temperatura jest zbyt niska. Naukowcy próbują więc opracować konwerter termoelektryczny, który uzyskiwałby energię elektryczną bezpośrednio z ciepła, a nie za pomocą generatora. Takie konwertery udało się już opracować. Korzystają one ze zjawiska Seebecka, które polega na tym, że na styku dwóch metali o różnych temperaturach wytwarzana jest energia elektryczna. Niestety do budowy konwerterów używa się rzadkich, drogich metali, a uzyskuje za ich pomocą niewielkie ilości energii. Cały system jest nieopłacalny. Majumdar i jego koledzy pokryli złotą elektrodę trzema różnymi molekułami organicznymi. Okazało się, że powstało napięcie – po raz pierwszy efekt Seebecka zaobserwowano w przypadku molekuł organicznych. Metoda taka jest od wcześniej wspomnianej, gdyż molekuły organiczne są łatwo dostępne i tanie, a użyte złoto najprawdopodobniej uda się zastąpić żelazem lub krzemem. Badania akademików z Berkeley dają nadzieję na stworzenie tanich materiałów termoelektrycznych.

Ludzie, którzy jedzą mniej, skuteczniej przetwarzają pokarm na energię, co może się przyczyniać do wydłużenia życia. Naukowcy z Pennington Biomedical Research Center w Baton Rouge przez pół roku badali 36 osób z nadwagą. Opracowano dla nich 3 różne schematy postępowania. Pierwszej grupie dostarczano liczbę kalorii zgodną z dziennym zapotrzebowaniem energetycznym. Drugiej obniżono ją o 25%, w trzeciej o 12,5%, wprowadzając dodatkowo ćwiczenia fizyczne, aby "cięcia" również sięgnęły 25%. Badacze zaobserwowali, że dieta z lub bez gimnastyki usprawniała pracę mitochondriów, nazywanych centrami energetycznymi komórek. Wytwarzały one mniej wolnych rodników, rzadziej dochodziło więc do odpowiedzialnych za starzenie się organizmu uszkodzeń DNA oraz białek. W naszym mniemaniu studium dostarcza dowodów na potwierdzenie tezy, że 25-procentowy deficyt kalorii obniża dobowe wydatkowanie energii i usprawnia działanie mitochondriów — wyjaśniają naukowcy w artykule opublikowanym na łamach pisma Public Library of Science's. Trzeba przeprowadzić dalsze badania, by stwierdzić, czy rezultaty zaobserwowane po półrocznej diecie utrzymują się dłużej. Wcześniejsze eksperymenty na gryzoniach wykazały, że niskokaloryczne menu wydłuża życie i opóźnia wiek wystąpienia pierwszych objawów chorób związanych ze starzeniem się, czyli nowotworów i chorób serca.

Wysokie dawki związku występującego w naturze w skórkach winogron oraz w winie zwiększają wytrzymałość mysich mięśni. W dodatku ten sam składnik pomaga im zachować szczupłą sylwetkę. Efekt wywierany przez rezweratrol, bo o nim mowa, jest tak duży, że niektórzy eksperci spekulują, że w przyszłości sportowcy będą go stosować zamiast niedozwolonych środków dopingujących. Johan Auwerx i zespół z Institute of Genetics and Molecular and Cell Biology w Illkirch zaordynowali myszom dietę wysokotłuszczową. Połowie gryzoni podawano w ciągu doby do 400 miligramów rezweratrolu na kilogram masy ciała. Człowiek musiałby w jeden dzień wypić ok. 100 kieliszków wina, by dostarczyć swojemu organizmowi podobną dawkę rezweratrolu — oblicza Auwerx. Po upływie 3 tygodni myszy z grupy rezweratrolowej ważyły tylko o 20% więcej niż gryzonie na diecie standardowej. Myszy karmione pokarmami z wysoką zawartością tłuszczu, które nie dostawały suplementu, ważyły o 60% więcej niż myszy z grupy kontrolnej. Rezweratrol poprawiał wytrzymałość myszy podczas testów kondycyjnych, nie odkryto też żadnych skutków ubocznych jego zażywania. Zwierzęta, którym aplikowano suplement, potrafiły pokonać w kołowrotku dwa razy dłuższy dystans niż przeciwniczki niedostające rezweratrolu (po uwzględnieniu różnic w wadze). Rezweratrol wspomaga wytrzymałość mięśni poprzez nasilenie procesu wytwarzania energii w mitochondriach komórek mięśniowych. Bardzo niskie dawki nie są w stanie uruchomić maszynerii komórkowej — wyjaśnia Auwerx, obalając teorię, jakoby pojedynczy kieliszek wina mógł zwiększyć wydolność sportowca. Rezweratrol można także podawać starszym osobom, by zapobiec degeneracji i utracie masy mięśniowej — uważa David Sinclair z Harvard Medical School. Wcześniejsze badania wykazały, że związek ten wydłuża życie myszy do ok. 15%. Obecnie prowadzone są próby kliniczne rezweratrolu z udziałem ludzi chorych na cukrzycę.