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.

Fossil resource depletion and climate change emissions: the role of physical constrictions

[spa] En lo que concierne al cambio climático, los pronósticos de cercanos picos de combustible fósiles parecen buenas noticias pues la mayoría de las emisiones proceden de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, esto podría resultar engañoso de confirmarse las enormes estimaciones de reservas de carbón pues puede divisarse un intercambio de combustible fósiles con baja concentración de carbono (petróleo y gas) por otros de mayor (carbón). Ciñéndonos a esta hipótesis desarrollamos escenarios donde tan pronto el petróleo y el gas natural alcanzan su cénit la extracción de carbón crece lo necesario para compensar el descenso de los primeros. Estimamos las emisiones que se deriva de tales supuestos y las comparamos con el peor escenario del IPCC. Si bien dicho escenario parece improbable concluimos que los picos de petróleo y gas no son suficientes para evitar peligrosas sendas de gases de efecto invernadero. Las concentraciones de CO2 halladas superan con creces las 450 ppm sin signos de remisión.

The fossil record and evolution of freshwater plants: A review

Palaeobotany applied to freshwater plants is an emerging field of palaeontology. Hydrophytic plants reveal evolutionary trends of their own, clearly distinct from those of the terrestrial and marine flora. During the Precambrian, two groups stand out in the fossil record of freshwater plants: the Cyanobacteria (stromatolites) in benthic environments and the prasinophytes (leiosphaeridian acritarchs) in transitional planktonic environments. During the Palaeozoic, green algae (Chlorococcales, Zygnematales, charophytes and some extinct groups) radiated and developed the widest range of morphostructural patterns known for these groups. Between the Permian and Early Cretaceous, charophytes dominated macrophytic associations, with the consequence that over tens of millions of years, freshwater flora bypassed the dominance of vascular plants on land. During the Early Cretaceous, global extension of the freshwater environments is associated with diversification of the flora, including new charophyte families and the appearance of aquatic angiosperms and ferns for the first time. Mesozoic planktonic assemblages retained their ancestral composition that was dominated by coenobial Chlorococcales, until the appearance of freshwater dinoflagellates in the Early Cretaceous. In the Late Cretaceous, freshwater angiosperms dominated almost all macrophytic communities worldwide. The Tertiary was characterised by the diversification of additional angiosperm and aquatic fern lineages, which resulted in the first differentiation of aquatic plant biogeoprovinces. Phytoplankton also diversified during the Eocene with the development of freshwater diatoms and chrysophytes. Diatoms, which were exclusively marine during tens of millions of years, were dominant over the Chlorococcales during Neogene and in later assemblages. During the Quaternary, aquatic plant communities suffered from the effects of eutrophication, paludification and acidification, which were the result of the combined impact of glaciation and anthropogenic disturbance.

Fossil resource depletion and climate change emissions: the role of physical constrictions

[spa] En lo que concierne al cambio climático, los pronósticos de cercanos picos de combustible fósiles parecen buenas noticias pues la mayoría de las emisiones proceden de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, esto podría resultar engañoso de confirmarse las enormes estimaciones de reservas de carbón pues puede divisarse un intercambio de combustible fósiles con baja concentración de carbono (petróleo y gas) por otros de mayor (carbón). Ciñéndonos a esta hipótesis desarrollamos escenarios donde tan pronto el petróleo y el gas natural alcanzan su cénit la extracción de carbón crece lo necesario para compensar el descenso de los primeros. Estimamos las emisiones que se deriva de tales supuestos y las comparamos con el peor escenario del IPCC. Si bien dicho escenario parece improbable concluimos que los picos de petróleo y gas no son suficientes para evitar peligrosas sendas de gases de efecto invernadero. Las concentraciones de CO2 halladas superan con creces las 450 ppm sin signos de remisión.

The fossil crown wasp Electrostephanus petiolatus Brues in Baltic Amber (Hymenoptera, Stephanidae): designation of a neotype, revised classification,and a key to amber Stephanidae.

The fossil crown wasp Electrostephanus petiolatus Brues comb. rev.(Stephanidae, Electrostephaninae) is re-described from a single male preserved in middle Eocene Baltic Amber. The holotype was lost or destroyed around the time of World War II and subsequent interpretations of its identity have been based solely on the brief descriptive comments provided by Brues in his original account. The new specimen matches the original description and illustration provided by Brues in every detail and we hereby consider them to be conspecific, selecting the specimen as a neotype for the purpose of stabilizing the nomenclature for this fossil species. This neotype exhibits a free first metasomal tergum and sternum, contrary to the assertion of previous workers who indicated these to be fused. Accordingly, this species does indeed belong to the genus Electrostephanus Brues rather than to Denaeostephanus Engel & Grimaldi (Stephaninae). Electrostephanus petiolatus is transferred to a new subgenus, Electrostephanodes n. subgen. , based on its elongate pseudo- petiole and slender gaster, but may eventually warrant generic status as the phylogenetic placement of these fossil lineages continues to be clarifi ed. A revised key to the Baltic amber crown wasps is provided.

Material flow accounting of Mexico (1970-2003)

This technical background paper describes the methods applied and data sources used in the compilation of the 1980-2003 data set for material flow accounts of the Mexican economy and presents the data set. It is organised in four parts: the first part gives an overview of the Material Flow Accounting (MFA) methodology. The second part presents the main material flows of the Mexican economy including biomass, fossil fuels, metal ores, industrial minerals and, construction minerals. The aim of this part is to explain the procedures and methods followed, the data sources used as well as providing a brief evaluation of the quality and reliability of the information used and the accounts established. Finally, some conclusions will be provided.

Recerca paleontològica als jaciments maastrichtians continentals de l'àrea de Fumanya (Alt Berguedà)

Memòria de la recerca realitzada a Vallcebre durant el 2006. S’ha estudiat el registre fòssil de l'àrea del sinclinal d’aquesta població de vertebrats i paleobotànic, concretament dels materials maastrichtians d'origen continental que hi afloren. S'han realitzat excavacions per recuperar restes òssies de vertebrats (per exemple dinosaures sauròpodes i cocodrils eosuquis) i cartografies d'icnites i rastres de titanosaure i de restes vegetals als megajaciments de Fumanya sud i Mina Esquirol. També s'ha avançat en l'estudi de postes de titanosaure excavades en campanyes d'anys anteriors. El treball realitzat està permeten acumular dades que seran de gran utilitat i rellevança científica per entendre com vivien els darrers dinosaures pirinencs.La recerca del projecte s'està realitzant en col•laboració amb l'Institut Català de Paleontologia, el Departament d'Estratigrafia de la Universitat Autònoma de Barcelona, el Departament d'Estratigrafia, Paleontologia i Geociències Marines de la Universitat de Barcelona i el Departament de Geociències de la Universitat de Rennes (França).

Disseny i aplicació del protocol d'instal·lació d'energia fotovoltaica en edificis aïllats de la xarxa elèctrica al PNAP

En el perímetre del parc es troben gran nombre d’edificacions amb mancances de subministrament elèctric per la gran dispersió de la població de la comarca. L’objectiu d’aquest estudi és desenvolupar un protocol per determinar la viabilitat de l’energia fotovoltaica en edificis aïllats i aplicar-la de forma pilot a dos edificis gestionats pels responsables del Parc Natural de l’Alt Pirineu: el Centre de Logística i Manteniment (CLM) i el Refugi del Fornet. Aquests han estat escollits per la seva representativitat com a edificis aïllats de la xarxa elèctrica convencional. S’ha elaborat una metodologia pròpia, el Protocol d’instal·lació d’energia fotovoltaica en edificis aïllats de la xarxa elèctrica. S’ha realitzat una anàlisi de sensibilitats del dimensionat fotovoltaic davant la modificació de diversos paràmetres rellevants. Això ha permès determinar les característiques òptimes de viabilitat per als dos edificis en estudi i el cost de la instal·lació fotovoltaica (17.183€ el CLM i 164.815 € el Refugi del Fornet). Els resultats obtinguts en els dos edificis pilot han mostrat el gran cost relatiu entre l’energia fotovoltaica i l’energia elèctrica produïda a partir de combustibles fòssils.

The biophysical perspective of a middle income economy: material flows in Mexico

We analyse natural resource use dynamics in the Mexican economy during the last three decades. Despite low and uneven economic growth, the extraction and use of materials in the Mexican economy has continuously increased during the last 30 years. In this period, population growth rather than economic growth was the main driving force for biophysical growth. In addition, fundamental changes have taken place in the primary sectors, in manufacturing, and in household consumption and these are reflected in an increasing emphasis on the use of fossil fuels and construction materials. Mexico’s economy has been strongly influenced by international trade since the country commenced competing in international markets. In the 1970s, Mexico mainly exported primary resources. This pattern has changed and manufactured goods now have a much greater importance due to a boom in assembling industries. In contrast with other Latin American countries, Mexico has achieved a diversification of production, moving towards technology-intensive products and a better mix in its export portfolio. However, crude oil exports still represent the single most important export good. Mexico’s material consumption is still well below the OECD average but is growing fast and the current resource use patterns may well present serious social and environmental problems to the medium and long term sustainability of Mexico’s economy and community. Information on natural resource use and resource productivity could provide valuable guidance for economic policy planning in Mexico.

Els agrocombustibles a Catalunya : mecanismes i efectes de l'europeïtzació en la política pública

En els darrers temps els agrocombustibles s’han promocionat com una alternativa als combustibles fòssils,adquirint un pes important en les agendes polítiques internacionals. Les dues grans potències econòmiques mundials, els Estats Units i la Unió Europea, han impulsat els agrocombustibles a través de diferents estratègies; plans, legislació, però també amb excempcions fiscals i obligacions de barreja amb combustibles fòssils. En aquest marc, Catalunya va ser de les comunitats autònomes de l’Estat espanyol pioneres en la potenciació d’experiències de producció i consum d’agrocombustibles. A partir de l’anàlisi de la política i el debat a Catalunya es pot destacar la gran influència de l’esfera europea a través de diversos mecanismes en el procés, el que s’ha anomenat en la literatura com europeïtzació. Darrerament Europa s’ha convertit en un important centre de producció de polítiques públiques, especialment en polítiques ambientals i agrícoles a partir dels anys 80. És per aquest motiu que resulta rellevant conèixer les dinàmiques europees en una política complexa com la dels agrocombustibles a Catalunya, que presenta components energètics, però també amb altres aspectes relacionats amb el món agràri i el medi ambient.

La variació de la mida i forma del crani al llarg de l'evoluació dels homínids: aplicació a les restes de Dmanisi (Geòrgia)

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. El treball que es presenta és un estudi sobre la mida i la forma del crani en diferents espècies d'homínids. El treball es va realitzar a la Facultat de Biologia de la Universitat de Barcelona, a la Unitat d Antropologia. L'estudi de la mida es va realitzar a partir de mesures craniomètriques utilitzades en antropologia física clàssica. L'estudi de la forma es va realitzar aplicant una tècnica novedosa en aquest camp, la morfometria geomètrica. Es van estudiar 52 cranis de 12 espècies diferents d'homínids des dels més antics, els Australopithecus, fins formes modernes d'Homo sapiens. L'estudi de les diferents espècies d'homínids va servir de base per intentar classificar uns individus trobats a Europa, al jaciment de Dmanisi. Aquests individus es troben immersos en una gran debat en quant a la seva assignació taxonòmica ja que són les restes més antigues trobades al continent europeu (1,8 milions d'anys). Els resultats de l'estudi indiquen que els individus de Dmanisi es troben entre les formes africanes i asiàtiques, podriem parlar doncs d'una espècie de transició.

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.

Fabricació i anàlisi del biodièsel

La producció de biodièsel a partir d'olis de cuina utilitzats, amb l'objectiu de transformar un residu en un producte amb valor comercial i ambiental, és més net que els combustibles fòssils i contribueix a disminuir el gran consum de petroli que estem fent. En una primera part teòrica s’ha realitzat un treball de recerca d' informació del biodièsel per saber si és un bon combustible i si podria ser un possible substitut dels combustibles fòssils. En quant a la part pràctica l'objectiu principal ha estat fabricar el biodièsel . Les matèries primeres són oli de gira-sol i oli de cuina utilitzat, per tal de comparar les seves qualitats. S’ha arribat a la conclusió que presenten característiques molt semblants. Després de fer les anàlisis físico-químics de qualitat vam fer una mescla dels dos biodièsels fabricats, i el vam provar en un motor Dièsel per comprovar si funciona correctament i fer una comparació dels gasos emesos pel nostre combustible amb els emesos pel gasoil comercial. El resultat va ser molt positiu ja que el motor va funcionar correctament, i la comparació de gasos va sortir tal i com esperàvem ja que les quantitats de diòxid i monòxid de carboni emeses eren menors que en el gasoil.

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.

Plan de gestión de energías renovables en el Monasterio Sakya Tashi Ling del Garraf

En el presente estudio se han analizado las posibilidades de reducción del impacto ambiental que genera el consumo de energía en el Monasterio budista Sakya Tashi Ling del Parque del Garraf, mediante la mejora de la eficiencia energética de los edificios y la producción de la energía consumida a partir de fuentes de energía renovables. Se ha realizado un inventario exhaustivo de los flujos energéticos de entrada del Monasterio: electricidad y combustibles fósiles, y el análisis de estos datos ha permitido observar que la mayor parte del consumo energético del Monasterio tiene como uso final la iluminación. El consumo total de energía se ha cuantificado en 138 kWh/m2/año y la emisiones de CO2 en 177 kg CO2/m2/año. A partir de estos datos se ha estudiado la posibilidad de reducir el consumo y abastecer la demanda energética del Monasterio a través de fuentes de energía renovable como las placas solares fotovoltaicas o las calderas de biomasa. Para alcanzar este objetivo se han propuesto tres escenarios posibles con costes económicos y resultados muy distintos. A diferencia de los escenarios “Edificio Energía Plus” y “Edificio Energía 0”, el tercer escenario propuesto, que trataba de alcanzar el triple objetivo del Plan 20/20/20 (producir a partir de fuentes renovables el 20% de la energía consumida, aumentar en una 20% la eficiencia energética y reducir en un 20% las emisiones de CO2 derivadas del uso de la energía) ha resultado ser muy viable económicamente: la inversión necesaria se amortizaría en tan sólo 5 años.