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.

Going beyond energy intensity to understand the energy metabolism of nations: the case of Argentina

The link between energy consumption and economic growth has been widely studied in the economic literature. Understanding this relationship is important from both an environmental and a socio-economic point of view, as energy consumption is crucial to economic activity and human environmental impact. This relevance is even higher for developing countries, since energy consumption per unit of output varies through the phases of development, increasing from an agricultural stage to an industrial one and then decreasing for certain service based economies. In the Argentinean case, the relevance of energy consumption to economic development seems to be particularly important. While energy intensity seems to exhibit a U-Shaped curve from 1990 to 2003 decreasing slightly after that year, total energy consumption increases along the period of analysis. Why does this happen? How can we relate this result with the sustainability debate? All these questions are very important due to Argentinean hydrocarbons dependence and due to the recent reduction in oil and natural gas reserves, which can lead to a lack of security of supply. In this paper we study Argentinean energy consumption pattern for the period 1990-2007, to discuss current and future energy and economic sustainability. To this purpose, we developed a conventional analysis, studying energy intensity, and a non conventional analysis, using the Multi-Scale Integrated Analysis of Societal and Ecosystem Metabolism (MuSIASEM) accounting methodology. Both methodologies show that the development process followed by Argentina has not been good enough to assure sustainability in the long term. Instead of improving energy use, energy intensity has increased. The current composition of its energy mix, and the recent economic crisis in Argentina, as well as its development path, are some of the possible explanations.

Projectes d’autoaprenentatge de Biologia Cel·lular a la Llicenciatura de Medicina

Aquest projecte de MQD ha permès realitzar una sèrie d’experiències diverses i valuoses que han apuntat formes alternatives en la docència de la Biologia Cel·lular i l’aprenentatge de l'estudiant de la llicenciatura o del grau de medicina. En base a la valoració qualitativa del grau de satisfacció dels usuaris i en un estudi antitatiu de la seva opinió, considerem que ha estat experiències molt vàlides que afavoreixen que l’alumne participi de forma més activa en la seva formació. La principal dificultat observada ha estat o millor dit serà, l’aplicació de les experiències desenvolupades, de forma obligatòria i generalitzada, a tots els alumnes, sobretot als de 1er curs, donat que es tracta d’un grup molt nombrós (més de 300 alumnes). De totes maneres l’experiència adquirida ha estat molt favorable. Les activitats desenvolupades es continuen aplicant i es continuaran aplicant en el nou pla de medicina. Una aplicació perllongada en cursos successius afavorirà poder extreure’n conclusions de tipus més quantitatiu a més de les apreciacions qualitatives.

Inequality across countries in energy intensities: an analysis of the role of energy transformation and final energy consumption

This paper analyzes the role of the energy transformation index and of final energy consumption per GDP unit in the disparities in energy intensity across countries. In that vein, we use a Theil decomposition approach to analyze global primary energy intensity inequality as well as inequality across different regions of the world and inequality within these regions. The paper first demonstrates the pre-eminence of divergence in final energy consumption per GDP unit in explaining global primary energy intensity inequality and its evolution during the 1971-2006 period. Secondly, it shows the lower (albeit non negligible) impact of the transformation index in global primary energy inequality. Thirdly, the relevance of regions as unit of analysis in studying crosscountry energy intensity inequality and their explanatory factors is highlighted. And finally, how regions around the world differ as to the relevance of the energy transformation index in explaining primary energy intensity inequality.

The problem of the competitiveness of nuclear energy: a biophysical explanation

In this study I try to explain the systemic problem of the low economic competitiveness of nuclear energy for the production of electricity by carrying out a biophysical analysis of its production process. Given the fact that neither econometric approaches nor onedimensional methods of energy analyses are effective, I introduce the concept of biophysical explanation as a quantitative analysis capable of handling the inherent ambiguity associated with the concept of energy. In particular, the quantities of energy, considered as relevant for the assessment, can only be measured and aggregated after having agreed on a pre-analytical definition of a grammar characterizing a given set of finite transformations. Using this grammar it becomes possible to provide a biophysical explanation for the low economic competitiveness of nuclear energy in the production of electricity. When comparing the various unit operations of the process of production of electricity with nuclear energy to the analogous unit operations of the process of production of fossil energy, we see that the various phases of the process are the same. The only difference is related to characteristics of the process associated with the generation of heat which are completely different in the two systems. Since the cost of production of fossil energy provides the base line of economic competitiveness of electricity, the (lack of) economic competitiveness of the production of electricity from nuclear energy can be studied, by comparing the biophysical costs associated with the different unit operations taking place in nuclear and fossil power plants when generating process heat or net electricity. In particular, the analysis focuses on fossil-fuel requirements and labor requirements for those phases that both nuclear plants and fossil energy plants have in common: (i) mining; (ii) refining/enriching; (iii) generating heat/electricity; (iv) handling the pollution/radioactive wastes. By adopting this approach, it becomes possible to explain the systemic low economic competitiveness of nuclear energy in the production of electricity, because of: (i) its dependence on oil, limiting its possible role as a carbon-free alternative; (ii) the choices made in relation to its fuel cycle, especially whether it includes reprocessing operations or not; (iii) the unavoidable uncertainty in the definition of the characteristics of its process; (iv) its large inertia (lack of flexibility) due to issues of time scale; and (v) its low power level.

Biophysical requirements of power-supply systems: nuclear energy and fossil energy

The report presents a grammar capable of analyzing the process of production of electricity in modular elements for different power-supply systems, defined using semantic and formal categories. In this way it becomes possible to individuate similarities and differences in the process of production of electricity, and then measure and compare “apples” with “apples” and “oranges” with “oranges”. For instance, when comparing the various unit operations of the process of production of electricity with nuclear energy to the analogous unit operations of the process of production of fossil energy, we see that the various phases of the process are the same. The only difference is related to characteristics of the process associated with the generation of heat which are completely different in the two systems. As a matter of facts, the performance of the production of electricity from nuclear energy can be studied, by comparing the biophysical costs associated with the different unit operations taking place in nuclear and fossil power plants when generating process heat or net electricity. By adopting this approach, it becomes possible to compare the performance of the two power-supply systems by comparing their relative biophysical requirements for the phases that both nuclear energy power plants and fossil energy power plants have in common: (i) mining; (ii) refining/enriching; (iii) generating heat/electricity; (iv) handling the pollution/radioactive wastes. This report presents the evaluation of the biophysical requirements for the two powersupply systems: nuclear energy and fossil energy. In particular, the report focuses on the following requirements: (i) electricity; (ii) fossil-fuels, (iii) labor; and (iv) materials.

La millor comprensió del desenvolupament cardíac i el dany cel•lular en els miòcits ajudarà a definir dianes terapèutiques

En el cor embrional, la senyalització de mort cel•lular apoptòtica iniciada per receptors de mort i les caspases executores 3 i 7 exerceixen un paper important durant el desenvolupament cardíac no relacionat amb la mort cel•lular, i posteriorment són silenciats en l’adult, on les vies independents de caspases estan implicades en la mort cel•lular patològica. Resultats previs del nostre grup han contribuït a entendre com es regula i silencia en el cor l’expressió dels gens de la via apoptòtica depenent de caspases durant el desenvolupament; a més, resultats no publicats demostren que les caspases regulen el procés d’expressió de gens en el cor i, contràriament a la maquinària depenent de caspases, TatD, una nucleasa, ’expressa abundantment al cor postnatal. Es desconeixen les funcions de la senyalització apoptòtica durant el desenvolupament cardíac, tot i que són essencials per al desenvolupament, a més, la senyalització independent de caspases implicada al dany cel•lular en els miòcits només es coneix parcialment, el nostre objectiu és contribuir al coneixement d’ambdós fenòmens. Creiem que les caspases podrien processar proteïnes reguladores de l’expressió de gens musculars alterant la seva activitat, mentre que TatD té un paper rellevant en el dany cel•lular però també en la funció cardíaca normal. Volem caracteritzar la contribució de les caspases 3 i 7 en el desenvolupament cardíac, utilitzant models in vivo (estem finalitzant els creuaments necessaris per a disposar dels animals amb el genotip desitjat) i in vitro (pràcticament hem preparat tot el material i hem optimitzat els protocols per a tirar-ho endavant). També volem caracteritzar la funció de TatD durant el desenvolupament i fisiologia del cor i conèixer-ne la seva funció utilitzant models in vitro i in vivo.

Funcions de les molècules associades a la mielina i la proteïna priònica cel•lular (PrPc) en neurodegeneració (Malaltia d’Alzheimer) i neuroinflamació (Esclerosi Múltiple)

Les proteïnes associades a la mielina (MAIS), Nogo-A, MAG i OMgp, són molècules que presenten una capacitat inhibitòria molt important per el recreixement axonal i la neuroreparació després de lesió. No obstant des de fa anys les seves funcions han estat ampliades i s’han involucrat en diferents processos degeneratius del sistema nerviós o en processos neuroinflamatoris del sistema nerviós central i el perifèric com ara l'Escleresi Múltiple (MS). La base neurobiològica d’indicadors moleculars que són responsables del dany axonal en MS segueixen sense estar plenament descrits. Recentment s’ha publicat que el mecanisme de senyalització Nogo-A pot regir els primers canvis de la desmielinització immunomediada del sistema nerviós central en el model animal de MS, l’encefalomielitis autoimmune experimental (EAE). De la mateixa forma la proteïna priònica cel•lular és una proteïna que s’ha associat majoritàriament a malalties espongiformes, però que recentment s’ha vinculat (no sense controvèrsia) amb la seva possible relació amb la Malaltia d'Alzheimer (AD), ja que seria capaç de reclutar els oligòmers d’Aβ (ADDLs), els quals correlacionen millor amb el grau de demència, i amb els que interacciona directament, actuant així com un possible mediador de la fosforilació de tau en la malaltia. No obstant, les funcions de les MAIS i de la PrPc en aquests models de la malaltia no estan clarament definits i, per altra banda, es desconeixen els mecanismes de senyalització implicats, no descartant de forma clara el component neural i l’immune.

Estabilització del color de la fracció cel·lular de sang de porc deshidratada per atomització

L’ús de colorants alimentaris pot ser controvertit, ja que la seva presència s’associa amb problemes provocats pel seu consum a llarg termini, o perquè es tem que siguin emprats per dissimular deficiències en la qualitat del producte. Aquesta preocupació és una tendència creixent entre els consumidors i ha portat a moltes empreses del sector alimentari a revisar la formulació dels seus productes i substituir, sempre que sigui econòmica i tecnològicament possible, els colorants artificials per colorants naturals. L’hemoglobina procedent de la sang dels escorxadors industrials podria ser una font important de colorant vermell natural degut a les grans quantitats generades diàriament. A més, s' evitaria que anés a parar a les aigües residuals. El seu ús com a colorant vermell natural queda supeditada al fet de trobar alguna substància o sistema capaç de protegir-la de l’oxidació durant el procés de deshidratació i el posterior període d’emmagatzematge ja que l’hemoglobina és poc estable i es poden produir canvis en el seu color. Inicialment l’hemoglobina presenta un color vermell brillant. La seva desoxigenació comporta un canvi a color porpra. I l’oxidació del ferro confereix a la molècula un indesitjable color marró. En l’estudi que aquí es presenta es pretén estabilitzar el color de l’hemoglobina de sang porcina tant durant la seva deshidratació per atomització com durant l’emmagatzematge a temperatura ambient de la pols obtinguda afegint al concentrat d’hemoglobina, prèviament a la deshidratació, combinacions de diferents substàncies que puguin actuar de manera complementària en l’estabilització del ferro hèmic enfront la seva oxidació. L’objectiu d’aquest treball és determinar si la seva combinació amb agents antioxidants comporta una millora en l’estabilització de la forma reduïda de l’hemoglobina tant durant la deshidratació per atomització com durant l’emmagatzematge de la pols a temperatura ambient

Microdiàlisis cerebral aplicada a l'estudi del metabolisme energètic i a la resposta neuroinflamatòria dels pacients amb traumatisme cranioencefàlic

La tècnica de la microdiàlisis cerebral (MDC) és un instrument que proporciona informació rellevant en la monitorització del metabolisme cerebral en els pacients neurocrítics. El lactat i l’índex lactat-piruvat (ILP) són dos marcadors utilitzats per a la detecció de la hipòxia cerebral en pacients que han patit un traumatisme cranioencefàlic (TCE). Aquests dos marcadors poden estar anormalment elevats en circumstàncies que no cursen amb hipòxia tissular. Per una altra banda la recent aparició dels catèters de MDC amb porus de major mida denominats d’”alta resolució”, permet ampliar el rang de molècules que es poden detectar en el dialitzat. Objectius: 1) descriure les característiques del metabolisme energètic cerebral que s’observa en la fase aguda dels pacients que han patit un TCE en base als dos indicadors del metabolisme anaeròbic: lactat i ILP, i 2) determinar la recuperació relativa (RR) de les molècules implicades en la resposta neuroinflamatòria: de IL-1β, IL- 6, IL-8 i IL-10. Material i mètodes: Es van seleccionar 46 pacients d’una cohort de pacients amb TCE moderat o greu ingressats a la Unitat de Cures Intensives de l’Hospital Universitari de la Vall d’Hebron i monitoritzats amb MDC. Es van analitzar els nivells de lactat i ILP i es va correlacionar amb els nivells de PtiO2. Es van realitzar experiments in vitro per estudiar la recuperació de les membranes de 100 KDa per tal de poder interpretar posteriorment els nivells reals de les molècules estudiades en l’espai extracel•lular del teixit cerebral. Resultats: La concordança entre el lactat i l’índex LP per a determinar episodis de disfunció metabòlica va ser dèbil (índex de kappa = 0,36, IC 95%: 0,34-0,39). Més del 80% dels casos en què el lactat i l’índex LP es trobaven incrementats, els valors de la PtiO2 es van trobar dins els rangs de normalitat (PtiO2&15mmHg). La recuperació de les citoquines a través de la membrana de microdiàlisis va ser menor de l’esperat tenint en compte la mida dels porus de la membrana. Conclusions: el lactat i l’índex LP elevats va ser una troballa freqüent després d’un TCE i no es va relacionar, en la majoria de casos, amb episodis d’hipòxia tissular. Per un altra part la mida del porus de la membrana no és l’únic paràmetre indicador de la RR de macromolècules.

An energy preserving discontinouous Galerkin method for Vlasov-Poisson system

Vegeu el resum a l'inici del document de l'arxiu adjunt

New stakeholders, spaces and instruments of analysis in the context of energy relationships: Case studies from Kazakhstan and Turkmenistan

The disintegration of the USSR brought the emergence of a new geo-energy space in Central Asia. This space arose in the context of a global energy transition, which began in the late 1970s. Therefore, this new space in a changing energy world requires both new conceptual frameworks of analysis and the creation of new analytical tools. Taking into account this fact, our paper attempts to apply the theoretical framework of the Global Commodity Chain (GCC) to the case of natural resources in Central Asia. The aim of the paper is to check if there could be any Central Asia’s geo-energy space, assuming that this space would exist if natural resources were managed with regional criteria. The paper is divided into four sections. First an introduction that describes the new global energy context within natural resources of Central Asia would be integrated. Secondly, the paper justifies why the GCC methodology is suitable for the study of the value chains of energy products. Thirdly, we build up three cases studies (oil and uranium from Kazakhstan and gas from Turkmenistan) which reveal a high degree of uncertainty over the direction these chains will take. Finally, we present the conclusions of this study that state that the most plausible scenario would be the integration of energy resources of these countries in GCC where the core of the decision-making process will be far away from the region of Central Asia. Key words: Energy transition, geo-energy space, Global Commodity Chains, Central Asia

International regimes as knowledge syndicates? Energy and trends of global governance

El poder de l'Estat i la sobirania tradicional s'està deteriorant de manera constant, sobretot en termes de la provisió de certs béns públics fonamentals. Els Estats, en particular, són incapaços de manejar el coneixement i la informació que és essencial per mantenir la competitivitat i la sostenibilitat en una economia interdependent. Estructures fiables de la governança mundial i la cooperació internacional estan lluny de ser establertes. Energia com a problema a les agendes p dels governs, les empreses privades i la societat civil és un exemple manifest d'aquesta dinàmica.. L'actual sistema de governança mundial d'energia implica accions polítiques disperses per actors divers. L'Agència Internacional de l'Energia té un paper destacat, però està debilitat per la seva composició limitada i basada en el coneixement- epistèmic en lloc del material o executiu. Aquest treball sosté que ni la mida ni nombre de membres disponibles estan dificultant la governabilitat mundial d'energia. Més aviat, l'energia és una sèrie de béns públics que es troben als llimbs, on els estats no poden pagar la seva disposició, així com els diversos interessos impedir l'establiment d'una autoritat internacional. Després de la introducció de la teoria del règim internacional i el concepte de coneixement basats en les comunitats epistèmiques, l'article revisa l'estat actual de la governabilitat de l'energia mundia. A continuació es presenta una comparació d'aquesta estructura amb els règims de govern nacional i regional, d'una banda, i amb règims globals ambientals i de salut, de l'altra

Perspectives on the green construction of the new European Energy Policy

The EU has been one of the main actors involved in the construction process of an international climate change regime, adopting it as an identity sign in the international arena. This activism has reverted in the European political agenda and in the one of its Members States. Therefore, climate change has become a driver for the EU growing participation in energy policy and for its governance evolution. In this context, much attention has been paid to the climate and energy policies integration agreed after the 2007 spring European Council. Apparently, this decision meant a decisive step towards the incorporation of the environmental variable in the energy policy-making. Moreover, the Action Plan [2007-2009] “Energy Policy for Europe” outlined priority actions in a variety of energy-related areas, implying the new European Energy Policy commencement. Against this background, there is still much left to understand about its formulation and its further development. Rooted on the Environmental Policy Integration approach, this paper traces the increasing proximity between environment and energy policies in order to understand the green contribution to the European Energy Policy construction.

The EU ‘2020 Energy Initiative’: The post-Lisbon pattern of change in EU energy policy

El novembre de 2010, la Comissió Europea ha finalment donat a conèixer la seva "Energia 2020 Comunicació", un document estratègic en el marc més ampli del programa "Europa 2020". Una estratègia per al desenvolupament sostenible intel · ligent, i creixement inclusiu posa les bases d'un nou enfocament a la política d'energia a la UE. En el marc d'Europa 2020, la Iniciativa d'Energia recopila els resultats que ja s'han obtingut a través de la Estratègia de Lisboa 2000-2010, s'identifiquen les deficiències del passat i i introdueix nous objectius ambiciosos per a la UE en matèria de política energètica.