Rat splanchnic net oxygen consumption. Energetic implications

1. The blood flow, PO2, pH and PCO2 have been estimated in portal and suprahepatic veins as well as in hepatic artery of fed and overnight starved rats given an oral glucose load. From these data the net intestinal, hepatic and splanchnic balances for oxygen and bicarbonate were calculated. The oxygen consumption of the intact animal has also been measured under comparable conditions. 2. The direct utilization of oxygen balances as energy equivalents when establishing the contribution of energy metabolism of liver and intestine to the overall energy expenses of the rat, has been found to be incorrect, since it incorporates the intrinsic error of interorgan proton transfer through bicarbonate. Liver and intestine produced high net bicarbonate balances in all situations tested, implying the elimination (by means of oxidative pathways, i.e. consuming additional oxygen) of high amounts of H+ generated with bicarbonate. The equivalence in energy output of the oxygen balances was then corrected for bicarbonate production to 11-54% lower values. 3. Intestine and liver consume a high proportion of available oxygen, about one-half in basal (fed or starved) conditions and about one-third after gavage, the intestine consumption being about 15% in all situations tested and the liver decreasing its oxygen consumption with gavage.

Rat splanchnic net oxygen consumption. Energetic implications

1. The blood flow, PO2, pH and PCO2 have been estimated in portal and suprahepatic veins as well as in hepatic artery of fed and overnight starved rats given an oral glucose load. From these data the net intestinal, hepatic and splanchnic balances for oxygen and bicarbonate were calculated. The oxygen consumption of the intact animal has also been measured under comparable conditions. 2. The direct utilization of oxygen balances as energy equivalents when establishing the contribution of energy metabolism of liver and intestine to the overall energy expenses of the rat, has been found to be incorrect, since it incorporates the intrinsic error of interorgan proton transfer through bicarbonate. Liver and intestine produced high net bicarbonate balances in all situations tested, implying the elimination (by means of oxidative pathways, i.e. consuming additional oxygen) of high amounts of H+ generated with bicarbonate. The equivalence in energy output of the oxygen balances was then corrected for bicarbonate production to 11-54% lower values. 3. Intestine and liver consume a high proportion of available oxygen, about one-half in basal (fed or starved) conditions and about one-third after gavage, the intestine consumption being about 15% in all situations tested and the liver decreasing its oxygen consumption with gavage.

Forecasting the Earth"s radiation belts and modeling solar energetic particle events: Recent results from SPACECAST

High-energy charged particles in the van Allen radiation belts and in solar energetic particle events can damage satellites on orbit leading to malfunctions and loss of satellite service. Here we describe some recent results from the SPACECAST project on modelling and forecasting the radiation belts, and modelling solar energetic particle events. We describe the SPACECAST forecasting system that uses physical models that include wave-particle interactions to forecast the electron radiation belts up to 3 h ahead. We show that the forecasts were able to reproduce the >2 MeV electron flux at GOES 13 during the moderate storm of 7-8 October 2012, and the period following a fast solar wind stream on 25-26 October 2012 to within a factor of 5 or so. At lower energies of 10- a few 100 keV we show that the electron flux at geostationary orbit depends sensitively on the high-energy tail of the source distribution near 10 RE on the nightside of the Earth, and that the source is best represented by a kappa distribution. We present a new model of whistler mode chorus determined from multiple satellite measurements which shows that the effects of wave-particle interactions beyond geostationary orbit are likely to be very significant. We also present radial diffusion coefficients calculated from satellite data at geostationary orbit which vary with Kp by over four orders of magnitude. We describe a new automated method to determine the position at the shock that is magnetically connected to the Earth for modelling solar energetic particle events and which takes into account entropy, and predict the form of the mean free path in the foreshock, and particle injection efficiency at the shock from analytical theory which can be tested in simulations.

Forecasting the Earth"s radiation belts and modeling solar energetic particle events: Recent results from SPACECAST

High-energy charged particles in the van Allen radiation belts and in solar energetic particle events can damage satellites on orbit leading to malfunctions and loss of satellite service. Here we describe some recent results from the SPACECAST project on modelling and forecasting the radiation belts, and modelling solar energetic particle events. We describe the SPACECAST forecasting system that uses physical models that include wave-particle interactions to forecast the electron radiation belts up to 3 h ahead. We show that the forecasts were able to reproduce the >2 MeV electron flux at GOES 13 during the moderate storm of 7-8 October 2012, and the period following a fast solar wind stream on 25-26 October 2012 to within a factor of 5 or so. At lower energies of 10- a few 100 keV we show that the electron flux at geostationary orbit depends sensitively on the high-energy tail of the source distribution near 10 RE on the nightside of the Earth, and that the source is best represented by a kappa distribution. We present a new model of whistler mode chorus determined from multiple satellite measurements which shows that the effects of wave-particle interactions beyond geostationary orbit are likely to be very significant. We also present radial diffusion coefficients calculated from satellite data at geostationary orbit which vary with Kp by over four orders of magnitude. We describe a new automated method to determine the position at the shock that is magnetically connected to the Earth for modelling solar energetic particle events and which takes into account entropy, and predict the form of the mean free path in the foreshock, and particle injection efficiency at the shock from analytical theory which can be tested in simulations.

Defensive Metabolites from Antarctic Invertebrates: Does Energetic Content Interfere with Feeding Repellence?

Many bioactive products from benthic invertebrates mediating ecological interactions have proved to reduce predation, but their mechanisms of action, and their molecular identities, are usually unknown. It was suggested, yet scarcely investigated, that nutritional quality interferes with defensive metabolites. This means that antifeedants would be less effective when combined with energetically rich prey, and that higher amounts of defensive compounds would be needed for predator avoidance. We evaluated the effects of five types of repellents obtained from Antarctic invertebrates, in combination with diets of different energetic values. The compounds came from soft corals, ascidians and hexactinellid sponges; they included wax esters, alkaloids, a meroterpenoid, a steroid, and the recently described organic acid, glassponsine. Feeding repellency was tested through preference assays by preparing diets (alginate pearls) combining different energetic content and inorganic material. Experimental diets contained various concentrations of each repellent product, and were offered along with control compound-free pearls, to the Antarctic omnivore amphipod Cheirimedon femoratus. Meridianin alkaloids were the most active repellents, and wax esters were the least active when combined with foods of distinct energetic content. Our data show that levels of repellency vary for each compound, and that they perform differently when mixed with distinct assay foods. The natural products that interacted the most with energetic content were those occurring in nature at higher concentrations. The bioactivity of the remaining metabolites tested was found to depend on a threshold concentration, enough to elicit feeding repellence, independently from nutritional quality.

Circumsolar energetic particle distribution on 2011 November 3

Late on 2011 November 3, STEREO-A, STEREO-B, MESSENGER, and near-Earth spacecraft observed an energetic particle flux enhancement. Based on the analysis of in situ plasma and particle observations, their correlation with remote sensing observations, and an interplanetary transport model, we conclude that the particle increases observed at multiple locations had a common single source active region and the energetic particles filled a very broad region around the Sun. The active region was located at the solar backside (as seen from Earth) and was the source of a large flare, a fast and wide coronal mass ejection, and an EIT wave, accompanied by type II and type III radio-emission. In contrast to previous solar energetic particle events showing broad longitudinal spread, this event showed clear particle anisotropies at three widely separated observation points at 1AU, suggesting direct particle injection close to the magnetic footpoint of each spacecraft, lasting for several hours.We discuss these observations and the possible scenarios explaining the extremely broad particle spread for this event.

Characterisation of neutron spectra in mixed high energy fields in lineal accelerators: response functions validation

Actualment, la resposta de la majoria d’instrumentació operacional i dels dosímetres personals utilitzats en radioprotecció per a la dosimetria neutrònica és altament dependent de l’energia dels espectres neutrònics a analitzar, especialment amb camps neutrònics amb una important component intermitja. En conseqüència, la interpretació de les lectures d’aquests aparells es complicada si no es té un coneixement previ de la distribució espectral de la fluència neutrònica en els punts d’interès. El Grup de Física de les Radiacions de la Universitat Autònoma de Barcelona (GFR-UAB) ha desenvolupat en els últims anys un espectròmetre de neutrons basat en un Sistema d’Esferes Bonner (BSS) amb un contador proporcional d’3He com a detector actiu. Els principals avantatges dels espectròmetres de neutrons per BSS són: la seva resposta isotròpica, la possibilitat de discriminar la component neutrònica de la gamma en camps mixtos, i la seva alta sensibilitat neutrònica als nivells de dosi analitzats. Amb aquestes característiques, els espectròmetres neutrònics per BSS compleixen amb els estándards de les últimes recomanacions de la ICRP i poden ser utilitzats també en el camp de la dosimetria neutrònica per a la mesura de dosis en el rang d’energia que va dels tèrmics fins als 20 MeV, en nou ordres de magnitud. En el marc de la col•laboració entre el GFR - UAB i el Laboratorio Nazionale di Frascati – Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (LNF-INFN), ha tingut lloc una experiència comparativa d’espectrometria per BSS amb els feixos quasi monoenergètics de 2.5 MeV i 14 MeV del Fast Neutron Generator de l’ENEA. En l’exercici s’ha determinat l’espectre neutrònic a diferents distàncies del blanc de l’accelerador, aprofitant el codi FRUIT recentment desenvolupat pel grup LNF. Els resultats obtinguts mostren una bona coherència entre els dos espectròmetres i les dades mesurades i simulades.

Avaluació de l'aprofitament de biomassa disponible per a la producció d'energia calorífica al Parc Natural de l'Alt Pirineu

En aquest article es resumeixen els resultats més destacats del projecte dut a terme pel grup Projecte Biomassa. Aquest estudi té per objectiu l’avaluació de la viabilitat energètica, econòmica i ambiental de l’aprofitament de la biomassa forestal com a recurs energètic a les forests d’Arestui, Baiasca, Montenartró i Virós situades dins el Parc Natural de l’Alt Pirineu (PNAP). En el projecte s’ha fet una revisió dels Plans d’Ordenació Forestal (POF’s) de les esmentades forests per tal d’adequar-les als requeriments del PNAP i així obtenir resultats sobre el potencial de biomassa sosteniblement extraïble, sobre el seu potencial energètic i plantejar un escenari d’aprofitament a mode de cas pràctic. A més a més, s’han realitzat també un balanç socioeconòmic, un balanç d’emissions de CO2 i una avaluació d’impacte ambiental per tal de determinar la viabilitat de l’ús de biomassa al PNAP com a recurs energètic. Com a resultat final s’ha obtingut que el procés d’aprofitament de la biomassa per a la producció d’energia calorífica esdevé una opció de futur viable i positiva ja que la implantació del nou procés comporta beneficis a nivell social, econòmic i ambiental.

La revolución energética cubana en la UCLV: ¿un paso en el camino hacia la sostenibilidad?. Parte I: Análisis de los impactos ambientales

La Revolución Energética Cubana (REC) surge de las necesidades de resolver la situación social y económica de Cuba, sumergida en una crisis energética con constantes apagones que limitaban por completo todo desarrollo del país. La REC (2006) se basa en los principios de la autosuficiencia energética, el ahorro y uso racional de la energía, y el incremento de la eficiencia en todos los aspectos. En el presente trabajo se realiza el análisis de la sostenibilidad socio-ambiental de la REC en la Universidad Central Marta Abreu de Las Villas (UCLV), ubicada en Santa Clara (Cuba). La valoración se ha efectuado mediante el análisis de los impactos ambientales y sociales en dos estudios paralelos que se complementan aplicando la técnica de conmensurabilidad débil. El conjunto de los programas de la REC han propiciado mejoras en el suministro eléctrico y en el ahorro energético, disminuyendo en un 44% las emisiones de CO2, a pesar del incremento en la actividad docente y en la flota de equipos. Las medidas adoptadas han incidido en la calidad de la docencia, las condiciones de vida, la concienciación y la participación de la población, dando lugar a un impacto social positivo. De esta manera, el balance global de la REC es positivo ya que ha permitido el desarrollo de la UCLV sin incrementar los impactos ambientales, por lo que se puede considerar un paso en el camino hacia la sostenibilidad socio-ambiental.

La revolución energética cubana en la UCLV: ¿un paso en el camino hacia la sostenibilidad?. Parte II: Análisis de los impactos sociales

La Revolución Energética Cubana (REC) surge de las necesidades de resolver la situación social y económica de Cuba, sumergida en una crisis energética con constantes apagones que limitaban por completo el desarrollo del país. La REC (2006) es un conjunto de medidas basadas en los principios de la autosuficiencia energética, el ahorro y uso racional de la energía, y el incremento de la eficiencia en todos los aspectos. En el presente trabajo se realiza el análisis de la sostenibilidad socio-ambiental de la REC en la Universidad Central Marta Abreu de las Villas (UCLV), ubicada en Santa Clara (Cuba). La valoración se ha efectuado mediante el análisis de los impactos ambientales y sociales en dos estudios paralelos que se complementan aplicando la técnica de conmensurabilidad débil. El conjunto de los programas de la REC han propiciado mejoras en el suministro eléctrico y en el ahorro energético, disminuyendo en un 30% las emisiones de CO2, a pesar del incremento en la actividad docente y en la flota de equipos, en la universidad. Las medidas adoptadas han incidido en la calidad de la docencia, las condiciones de vida, la concienciación y la participación de la población, dando lugar a un impacto social positivo. De esta manera, el balance global de la REC se califica de positivo ya que ha permitido el desarrollo de la UCLV sin incrementar los impactos ambientales, por lo que se puede considerar un paso en el camino hacia la sostenibilidad socio-ambiental.

Autosuficiència energètica en nuclis de muntanya: experiència a Araós

A aquest estudi s’ha analitzat si és viable l’autosuficiència energètica en base a un estudi pilot al nucli d’Araós a partir dels recursos renovables locals. S’ha realitzat un anàlisi del consum energètic del nucli d’Araós i s’ha comparat amb el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals, incloent energia provinent de la biomassa forestal dels boscos de què disposa el municipi d’Alins i energia solar. Igualment s’han analitzat les emissions de CO2 derivades del consum energètic del poble. S’ha comprovat així que la mitjana de consum per habitant i any d’Araós supera en 1Tep a la mitjana de Catalunya. El 38% del consum d’Araós però, prové de biomassa forestal local, que compta amb unes emissions de CO2 associades pràcticament nul·les. Finalment s’ha detectat que és possible assolir l’autosuficiència energètica d’Araós, mitjançant diferents estratègies d’implantació d’energies renovables. S’han considerat dues estratègies que cobreixen de 3 a 5 vegades el consum energètic: estratègia individual amb instal·lació d’energia solar en teulada i, calefacció i ACS a partir de calderes de biomassa; estratègia col·lectiva mitjançant una central de biomassa forestal. Ambdues representen beneficis energètics, econòmics i fins un 92% de reducció d’emissions de CO2.

Muntatge i caracterització d'una placa DSSC: Buscant potència

Treball de recerca realitzat per alumnes d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Els objectius inicials foren la construcció d una 'Cèl•lula Solar Sensibilitzada mitjançant un Colorant’ (DSSC) amb el tint d una col llombarda i posterior caracterització segons el dossier 'Nanocrystalline Solar Cell Kit: Recreating Photosynthesis’. Les DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) són un tipus de cèl•lules que imiten els principis que la fotosíntesis ha fet servir exitosament durant més de 3,5 bilions d anys. S’han construït algunes DSSC i se n’ha provat la seva eficiència. El seu funcionament es basa en l’energia d’un fotó que excita un electró i el fa saltar de nivell energètic fins que es desprèn de l’àtom de colorant, deixant un forat en la molècula. Aquest electró lliure passa a través de la capa de TiO2 fins arribar a la càrrega on es genera el corrent elèctric. Tot seguit, l’electró arriba al contra-elèctrode i és aquí on entra en contacte amb l’electròlit, el mediador iode/triiode. Aquest regenera l’electró, que anteriorment ha saltat del colorant, oxidant-se ell mateix.

El bosc dels fartets o la història d'una depuradora ecològica

Treball de recerca realitzat per una alumna d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Aquest treball té per objectiu plantejar el disseny d’una depuradora ecològica i un petit bosc de ribera amb la finalitat de divulgar i reivindicar el paper crucial que juguen les zones humides en el gran ecosistema de la Terra. Davant l’imminent esgotament de les principals energies fòssils i la manca de recursos tant bàsics com l’aigua, es pretén insistir en els molts avantatges d’importar la capacitat depuradora de les zones humides com a tecnologia alternativa per tractar aigües residuals industrials, agrícoles i urbanes, amb una despesa energètica pràcticament nul•la i uns beneficis ecològics, econòmics i de cost de la oportunitat més que evidents. El reciclatge d’aigües residuals es presenta com un dels reptes més importants de les societats actuals. La denominada fitodepuració aprofita el poder refinador de la vegetació present en les zones humides per reduir o eliminar contaminants de l’aigua mitjançant una sèrie de complexos processos biològics i fisicoquímics que la natura, en la seva dinàmica perfecte, ha dissenyat durant 4500 milions d anys. I és en base a aquestes qualitats depuradores d’aquests ecosistemes aquàtics que sorgeix la figura de l’aiguamoll artificial.

Assessing the quality of alternative energy sources: Energy Return On the Investment (EROI), the metabolic pattern of societies and energy statistics

This paper presents an initial challenge to tackle the every so "tricky" points encountered when dealing with energy accounting, and thereafter illustrates how such a system of accounting can be used when assessing for the metabolic changes in societies. The paper is divided in four main sections. The first three, present a general discussion on the main issues encountered when conducting energy analyses. The last section, subsequently, combines this heuristic approach to the actual formalization of it, in quantitative terms, for the analysis of possible energy scenarios. Section one covers the broader issue of how to account for the relevant categories used when accounting for Joules of energy; emphasizing on the clear distinction between Primary Energy Sources (PES) (which are the physical exploited entities that are used to derive useable energy forms (energy carriers)) and Energy Carriers (EC) (the actual useful energy that is transmitted for the appropriate end uses within a society). Section two sheds light on the concept of Energy Return on Investment (EROI). Here, it is emphasized that, there must already be a certain amount of energy carriers available to be able to extract/exploit Primary Energy Sources to thereafter generate a net supply of energy carriers. It is pointed out that this current trend of intense energy supply has only been possible to the great use and dependence on fossil energy. Section three follows up on the discussion of EROI, indicating that a single numeric indicator such as an output/input ratio is not sufficient in assessing for the performance of energetic systems. Rather an integrated approach that incorporates (i) how big the net supply of Joules of EC can be, given an amount of extracted PES (the external constraints); (ii) how much EC needs to be invested to extract an amount of PES; and (iii) the power level that it takes for both processes to succeed, is underlined. Section four, ultimately, puts the theoretical concepts at play, assessing for how the metabolic performances of societies can be accounted for within this analytical framework.

Impactes de l'ús dels iots al Port Esportiu d'Aiguadolç

L’ús d’embarcacions d’esbarjo és una activitat molt extesa a la zona costanera del Garraf. Aquesta activitat origina fluxos energètics i materials els quals, a la vegada, són els productors d’impactes sobre el medi natural i l’entorn portuari. En aquest article es realitza una avaluació d’aquests fluxos (energia, aigua i residus) al Port Esportiu d’Aiguadolç mitjançant indicadors escollits especialment per aquesta finalitat, els quals s’han utilitzat posteriorment per analitzar els impactes que es produeixen al port. D’aquesta manera, a partir dels resultats obtinguts s’han exposat diverses propostes de millora amb l’objectiu de disminuir els impactes generats de l’ús i gaudiment dels iots, emfatitzant especialment en els impactes generats quan aquests es troben amarrats al port. Tenint en compte que no existeixen estudis previs publicats sobre aquesta temàtica, aquest article deixa la porta oberta a l’hora de continuar estudiant la incidència sobre el medi que te l’ús d’embarcacions.