Studying the non-thermal lobes of IRAS 16547-4247 through a multi-wavelength approach

In recent years, massive protostars have turned out to be a possible population of high-energy emitters. Among the best candidates is IRAS 16547-4247, a protostar that presents a powerful outflow with clear signatures of interaction with its environment. This source has been revealed to be a potential high-energy source because it displays non-thermal radio emission of synchrotron origin, which is evidence of relativistic particles. To improve our understanding of IRAS 16547-4247 as a high-energy source, we analyzed XMM-Newton archival data and found that IRAS 16547-4247 is a hard X-ray source. We discuss these results in the context of a refined one-zone model and previous radio observations. From our study we find that it may be difficult to explain the X-ray emission as non-thermal radiation coming from the interaction region, but it might be produced by thermal Bremsstrahlung (plus photo-electric absorption) by a fast shock at the jet end. In the high-energy range, the source might be detectable by the present generation of Cherenkov telescopes, and may eventually be detected by Fermi in the GeV range.

Anàlisi ambiental de La Pleta: oficina tècnica del Parc del Garraf

En aquest projecte s’ha analitzat la viabilitat de l’autosuficiència de la Pleta, l’oficina tècnica del Parc del Garraf, a partir de diferents recursos renovables. S’ha realitzat un estudi del consum hídric i energètic i de la generació de residus per tal d’avaluar les deficiències de cada sistema, per poder-hi aplicar les mesures pertinents. Els resultats obtinguts mostren que un 40% de l’aigua que es consumeix a l’edifici prové dels camions cisterna que la subministren. Per tant, la principal proposta de millora va encaminada a reduir aquest volum d’aigua i per aconseguir-ho, es proposa augmentar la superfície de recollida d’aigua de pluja aprofitant la zona pavimentada del pati de magatzems. Les altres propostes intentaran reduir el volum total d’aigua consumida, com per exemple canviar el filtre actual de les aixetes per airejadors que permeten estalviar fins a un 50% d’aigua, instal·lar cisternes de volum inferior o posar en funcionament el reg per degoteig instal·lat actualment a la Pleta però que no es troba en funcionament. Pel que fa a l’energia hi ha dues fonts, el gasoil i les plaques FV. En quant al gasoil cal diferenciar entre el consum del generador per produir electricitat i el consum de la caldera per la calefacció. Un cop estudiat el sistema s’ha obtingut que les plaques solars FV aconsegueixen produir el 73% de l’electricitat demandada a la Pleta, la resta de l’electricitat la proporciona el generador. El principal problema, però és el gran consum de gasoil per la calefacció. Les millores proposades per a solucionar aquesta problemàtica pretenen millorar l’eficiència de la instal·lació de plaques solars FV col·locant més panells solars i disminuir el consum de gasoil per part de la calefacció, ja sigui millorant l’eficiència energètica i/o canviant la font d’energia per biomassa. En el cas de residus s’ha observat que es produeixen 3.283 kg/any, sent el rebuig la fracció més important. Per tal de reduir el volum de residus generats, es pretén fomentar la utilització d’estris reutlilitzables i el correcte reciclatge, substituint les papereres actuals dels despatxos per les de paper i posant cartells informatius o indicatiu en els llocs adients.

Deep GMRT radio observations and a multi-wavelength study of the region around HESS J1858+020

Context. There are a number of very high energy sources in the Galaxy that remain unidentified. Multi-wavelength and variability studies, and catalogue searches, are powerful tools to identify the physical counterpart, given the uncertainty in the source location and extension. Aims. This work carries out a thorough multi-wavelength study of the unidentified, very high energy source HESS J1858+020 and its environs. Methods. We have performed Giant Metrewave Radio Telescope observations at 610 MHz and 1.4 GHz to obtain a deep, low-frequency radio image of the region surrounding HESS J1858+020. We analysed archival radio, infrared, and X-ray data as well. This observational information, combined with molecular data, catalogue sources, and a nearby Fermi gamma-ray detection of unidentified origin, are combined to explore possible counterparts to the very high energy source. Results. We provide with a deep radio image of a supernova remnant that might be related to the GeV and TeV emission in the region. We confirm the presence of an H ii region next to the supernova remnant and coincident with molecular emission. A potential region of star formation is also identified. We identify several radio and X-ray sources in the surroundings. Some of these sources are known planetary nebulae, whereas others may be non-thermal extended emitters and embedded young stellar objects. Three old, background Galactic pulsars also neighbour HESS J1858+020 along the line of sight. Conclusions. The region surrounding HESS J1858+020 is rich in molecular structures and non-thermal objects that may potentially be linked to this unidentified very high energy source. In particular, a supernova remnant interacting with nearby molecular clouds may be a good candidate, but a star forming region, or a non-thermal radio source of yet unclear nature, may also be behind the gamma-ray source. The neighbouring pulsars, despite being old and distant, cannot be discarded as candidates. Further observational studies are needed, however, to narrow the search for a counterpart to the HESS source.

Gamma-ray emission from massive young stellar objects

Context.Massive stars form in dense and massive molecular cores. The exact formation mechanism is unclear, but it is possible that some massive stars are formed by processes similar to those that produce the low-mass stars, with accretion/ejection phenomena occurring at some point of the evolution of the protostar. This picture seems to be supported by the detection of a collimated stellar wind emanating from the massive protostar IRAS 16547-4247. A triple radio source is associated with the protostar: a compact core and two radio lobes. The emission of the southern lobe is clearly non-thermal. Such emission is interpreted as synchrotron radiation produced by relativistic electrons locally accelerated at the termination point of a thermal jet. Since the ambient medium is determined by the properties of the molecular cloud in which the whole system is embedded, we can expect high densities of particles and infrared photons. Because of the confirmed presence of relativistic electrons, inverse Compton and relativistic Bremsstrahlung interactions are unavoidable. Aims.We aim to make quantitative predictions of the spectral energy distribution of the non-thermal spots generated by massive young stellar objects, with emphasis on the particular case of IRAS 16547-4247. Methods.We study the high-energy emission generated by the relativistic electrons which produce the non-thermal radio source in IRAS 16547-4247. We also study the result of proton acceleration at the terminal shock of the thermal jet and make estimates of the secondary gamma rays and electron-positron pairs produced by pion decay. Results.We present spectral energy distributions for the southern lobe of IRAS 16547-4247, for a variety of conditions. We show that high-energy emission might be detectable from this object in the gamma-ray domain. The source may also be detectable in X-rays through long exposures with current X-ray instruments. Conclusions.Gamma-ray telescopes such as GLAST, and even ground-based Cherenkov arrays of new generation can be used to study non-thermal processes occurring during the formation of massive stars.

Avaluació de l'aplicació de la biomassa produïda a la Vall d'Alinyà per la producció d'energia calorífica

L’estudi analitza detalladament les energies que s’utilitzen actualment a la població d’Alinyà (Lleida, Catalunya, Espanya). Les energies més utilitzades amb fins calorífics provenen d’energies fòssils (95,3%). Aquest tipus d’energia, des de un punt de vista econòmic, és inviable donat l’augment continuat dels preus d’aquest tipus de combustibles. A més a més el petroli ha arribat al peak oil. Tenint en compte la delicada situació que viuen actualment els combustibles fòssils, en particular el petroli, fa pensar que el futur està encaminat a produir energia a partir d’altres fonts. Una bona opció és començar a utilitzar biomassa com a font energètica. La zona d’estudi presenta un stock de biomassa 8,4 vegades superior a la que es necessitaria a Alinyà per produir calor i ACS a totes les llars. Per això, en aquest estudi, s’estimen possibles escenaris on es podria aplicar la biomassa que es produeix a la Vall d’Alinyà. S’estima que les calderes individuals serien l’escenari més viable, ja que tècnicament són eficients i s’adeqüen a les característiques de les llars d’aquesta població. Posteriorment, es realitza un estudi de les emissions de CO2 i s’observa que, si s’utilitzés biomassa com a font energètica a Alinyà ,es reduirien 11,3 vegades (91,11%) les emissions de CO2.

Autosuficiència energètica. Estudi pilot a Alinyà (Alt Urgell)

A aquest estudi s'ha analitzat si és viable l'autosuficiència energètica en base a un estudi pilot al nucli rural d'Alinyà aprofitant els recursos naturals de la zona. S'ha realitzat un estudi del consum energètic de la població i s'ha comparat amb el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals incloent energia provinent de la biomassa i aprofitada en calderes individuals per a cada habitatge, energia solar en teulades i energia hidroelèctrica a partir de centrals minihidràuliques restaurades ja existents. També s’ha realitzat un anàlisi per detectar possibles factors d’ineficiència energètica i a partir d’aquí, proposar una sèrie de mesures per corregir aquesta. S'han comptabilitzat les emissions de CO2 derivades del consum energètic i les proporcions que representa cada tipus de font energètica sobre el total del nucli. També s'ha establert una comparativa del consum mitjà per habitant i any entre la població i Catalunya; el consum a Alinyà és d'1,46 Tep's, mentre que el de Catalunya és d'1,7 Tep's, el nostre estudi no contempla la mobilitat, si se li resta aquest vector a la mitjana de Catalunya veiem que és de 0,9 Tep's, per tant, hi observem un major consum energètic. El 76% del consum d'Alinyà prové dels combustibles fòssils, concretament del gasoil, el nucli té una forta dependència respecte a aquesta energia, que a més a més representa el 86% (56T CO2 eq.) de les emissions totals de CO2. Per finalitzar, s'ha demostrat que és possible assolir l'autosuficiència energètica mitjançant l'implantació d'una combinació d'estratègies, viables en tots els aspectes; tant tècnics com socioeconòmics. Abastint el poble d'energia a un menor cost econòmic i amb un estil de vida més respectuós amb el medi ambient.

The emergence of biofuels and the co-movement between crude oil and agricultural prices

Biofuels are becoming an alternative to non-renewable energy sources but we know little about the economic mechanisms influencing their prices. This paper studies the interrelationships between the spot prices of oil and those of agricultural commodities used as biofuel feedstocks. Using daily data since 1988, we identify a co-movement after 2005 that does not appear for other food-related commodities and is not due to general economic variables. We also find traces of the co-movement in the prices of a large biofuel stock. The results amount to the first systematic piece of empirical evidence linking spot oil and agricultural markets via the emergence of biofuels.

Empirics of the international inequality in CO2 emissions intensity: explanatory factors according to complementary decomposition methodologies

This paper analyses the international inequalities in CO2 emissions intensity for the period 1971–2009 and assesses explanatory factors. Multiplicative, group and additive methodologies of inequality decomposition are employed. The first allows us to clarify the separated role of the carbonisation index and the energy intensity in the pattern observed for inequalities in CO2 intensities; the second allows us to understand the role of regional groups; and the third allows us to investigate the role of different fossil energy sources (coal, oil and gas). The results show that, first, the reduction in global emissions intensity has coincided with a significant reduction in international inequality. Second, the bulk of this inequality and its reduction are attributed to differences between the groups of countries considered. Third, coal is the main energy source explaining these inequalities, although the growth in the relative contribution of gas is also remarkable. Fourth, the bulk of inequalities between countries and its decline are explained by differences in energy intensities, although there are significant differences in the patterns demonstrated by different groups of countries. JEL codes: D39; Q43; Q56. Key words: CO2 international distribution, inequality decomposition, CO2 emissions intensity

Estudi de la viabilitat econòmica de la implantació d'una planta de piròlisi per a la producció de biochar en un context local i comarcal

En aquest document es pretén estudiar de la viabilitat econòmica de la implantació d’una planta de piròlisi per a la producció de biochar o char en un context local i comarcal. La biomassa és una font d’energia que genera uns rendiments energètics prou interesants i d’una manera respectuosa amb el medi ambient. Així doncs, la teòrica planta utilitzarà biomassa que, a traves del tractament termoquímic de la piròlisi, ens generarà uns productes que són d’utilitat per l’obtenció d’energia d’una manera respectuosa amb el medi ambient. Abans de fer l’anàlisi econòmic, hi ha una explicació extensa dels processos termoquímics, com són la piròlisi, la gasificació i la torrefacció. Posteriorment, es du a terme una revisió de l’estat actual de les tecnologies de conversió de biomassa a Catalunya i finalment es realitza un inventari i anàlisi dels usos de la biomassa a Catalunya, en el qual es parla principalment de l’estella el pèl·let, així com també de la seva producció, consum i exportació. El nostre anàlisi econòmic de la planta de processament de biomassa es durà a terme a nivell local, és a dir en un municipi, i també a nivell comarcal a Catalunya. A partir del processament de biomassa per mitja de la piròlisi, obtindrem uns productes, entre els quals el biochar, que serà un dels productes finals per poder vendre. L’altre producte serà el pèl·let de biochar, que l’obtindrem a través del procés de pel·letització. Aquest procés ens permetrà densificar el mateix biochar i obtenir-ne pèl·lets amb un poder calorífic superior, com també el seu possible preu de venda final. En aquest anàlisi econòmic plantejarem diferents escenaris tant a nivell local com comarcal, és a dir, farem variar diferents paràmetres de la planta, com poden ser els dies, les hores de treball, el sou dels treballadors, l’existència de procés de pel·letització...per veure la viabilitat del nostre projecte. Aquesta viabilitat la mesurarem amb diferents Índexs, entre els quals hi ha l’Índex de Rendibilitat, que ens determinarà si el projecte és possible si el seu valor és més gran a 1.

Empirics of the international inequality in CO2 emissions intensity: explanatory factors according to complementary decomposition methodologies

This paper analyses the international inequalities in CO2 emissions intensity for the period 1971- 2009 and assesses explanatory factors. Multiplicative, group and additive methodologies of inequality decomposition are employed. The first allows us to clarify the separated role of the carbonisation index and the energy intensity in the pattern observed for inequalities in CO2 intensities; the second allows us to understand the role of regional groups; and the third allows us to investigate the role of different fossil energy sources (coal, oil and gas). The results show that, first, the reduction in global emissions intensity has coincided with a significant reduction in international inequality. Second, the bulk of this inequality and its reduction are attributed to differences between the groups of countries considered. Third, coal is the main energy source explaining these inequalities, although the growth in the relative contribution of gas is also remarkable. Fourth, the bulk of inequalities between countries and its decline are explained by differences in energy intensities, although there are significant differences in the patterns demonstrated by different groups of countries.

INTEGRAL and XMM-Newton observations towards the unidentified MeV source GRO J1411-64.

The COMPTEL unidentified source GRO J1411-64 was observed by INTEGRAL, and its central part, also by XMM-Newton. The data analysis shows no hint for new detections at hard X-rays. The upper limits in flux herein presented constrain the energy spectrum of whatever was producing GRO J1411-64, imposing, in the framework of earlier COMPTEL observations, the existence of a peak in power output located somewhere between 300-700 keV for the so-called low state. The Circinus Galaxy is the only source detected within the 4$\sigma$ location error of GRO J1411-64, but can be safely excluded as the possible counterpart: the extrapolation of the energy spectrum is well below the one for GRO J1411-64 at MeV energies. 22 significant sources (likelihood $> 10$) were extracted and analyzed from XMM-Newton data. Only one of these sources, XMMU J141255.6-635932, is spectrally compatible with GRO J1411-64 although the fact the soft X-ray observations do not cover the full extent of the COMPTEL source position uncertainty make an association hard to quantify and thus risky. The unique peak of the power output at high energies (hard X-rays and gamma-rays) resembles that found in the SED seen in blazars or microquasars. However, an analysis using a microquasar model consisting on a magnetized conical jet filled with relativistic electrons which radiate through synchrotron and inverse Compton scattering with star, disk, corona and synchrotron photons shows that it is hard to comply with all observational constrains. This and the non-detection at hard X-rays introduce an a-posteriori question mark upon the physical reality of this source, which is discussed in some detail.

Energy transduction in periodically driven non-hermitian systems

We show a new mechanism to extract energy from nonequilibrium fluctuations typical of periodically driven non-Hermitian systems. The transduction of energy between the driving force and the system is revealed by an anomalous behavior of the susceptibility, leading to a diminution of the dissipated power and consequently to an improvement of the transport properties. The general framework is illustrated by the analysis of some relevant cases.

Fabricació de Lents Zonals de Fresnel per aplicació als raigs X tous

Estudi elaborat a partir d’una estada al Paul Scherrer Institut del Maig a l’Octubre del 2006 amb l’ajuda i supervisió dels Dr. Konstantins Jefimovs i Dr. Christian David. Focalitzar raigs X tous és una necessitat essencial per al microanàlisis, la microscopia, i fer imatges en moltes Instal·lacions de Radiació Sincrotró. Les Lents Zonals de Fresnel (FZP, de la denominació anglesa “Fresnel Zone Plates”) han demostrat donar uns punts focals amb una resolució espacial destacada i una baixa il·luminació de fons. Tanmateix, la fabricació de FZP és complexa i no totalment reproduïble. A més a més, el temps de vida de les FZP és força curt, ja que estant situades sobre membranes de nitrur de silici molt fines i altament absorbents. Per tant, hem fet esforços per implementar FZP de silici, que s’espera que siguin més resistents. L’element està fet d’una oblia de cristall de silici poc absorbent, i no presenta cap interfase entre materials. Així doncs, aquestes lents són especialment adequades per a aguantar les extremes càrregues de radiació de les fonts de raigs X més brillants. Particularment, això és molt important per a les aplicacions a les pròximes generacions de fonts de raigs X, com els Làsers d’Electrons Lliures (FEL, de la denominació anglesa “Free Electron Laser”). El silici també garanteix que no hi hagi cap banda d’absorció en el rang d’energies de la finestra de l’aigua (200-520 eV), fent aquestes lents ideals per a fer imatges de mostres biològiques. En aquest informe, hi ha una descripció detallada de tots els passos involucrats en la fabricació de les Lents Zonals de Fresnel de silici. En resum, les estructures de FZP es modelen sobre una resina utilitzant litografia per feix d’electrons i llavors el patró es transmet al silici mitjançant un gravat d’ions reactius (RIE, de la denominació anglesa ‘Reactive Ion Etching’) utilitzant una fina (20 nm) màscara de Crintermitja. Les membranes de silici es poden aprimar després de la fabricació de les estructures per a garantir una transmissió suficient fins i tot a baixes energies. Aquest informe també inclou l’anàlisi i la discussió d’alguns experiments preliminars per avaluar el rendiment de les Si FZPs fets a la línia de llum PolLux del Swiss Ligth Source amb l’ajuda dels Dr. Jörg Raabe i Dr. George Tzvetkov.

Study of the influence of grain size and precipitates on the electromagnetic losses in different grades of non-oriented fully processed electrical steel

The study was performed in the installations of OCAS, a Steel Research Centre of ArcelorMittal. Taking M32 steel (3.25%Si+0.9%Al) as the basis chemical composition and three different thicknesses (0.35, 0.5 and 0.65mm), different annealing conditions (temperature and time) have been applied in the laboratory simulator at St. Chély, France. The aim was to link annealing parameters, grain size and energy loss. It was determined the optimum annealing parameters to reach the lowest power losses for three different grades of non-oriented fully processed electrical steel. In addition, M250-50 samples having different magnetic behaviour (high and low losses) but the same grain size and texture, have been analyzed in terms of TEM observations of their precipitates, in the University of Marseille. The results reveal that a high amount of medium and big precipitates (&10 nm) worsen the magnetic properties of the material. The small precipitates (&10nm) do not have a strong influence on the magnetic properties. The presence of precipitates can have a great influence on the power losses and further work is clearly necessary.

Modelització i control d'un reactor de producció d'hidrogen per a l'alimentació de piles de combustible

Les piles de combustible permeten la transformació eficient de l’energia química de certs combustibles a energia elèctrica a través d’un procés electroquímic. De les diferents tecnologies de piles de combustible, les piles de combustible de tipus PEM són les més competitives i tenen una gran varietat d’aplicacions. No obstant, han de ser alimentades únicament per hidrogen. Per altra banda, l’etanol, un combustible interessant en el marc dels combustibles renovables, és una possible font d’hidrogen. Aquest treball estudia la reformació d’etanol per a l’obtenció d’hidrogen per a alimentar piles de combustible PEM. Només existeixen algunes publicacions que tractin l’obtenció d’hidrogen a partir d’etanol, i aquestes no inclouen l’estudi dinàmic del sistema. Els objectius del treball són el modelat i l’estudi dinàmic de reformadors d’etanol de baixa temperatura. Concretament, proposa un model dinàmic d’un reformador catalític d’etanol amb vapor basat en un catalitzador de cobalt. Aquesta reformació permet obtenir valors alts d’eficiència i valors òptims de monòxid de carboni que evitaran l’enverinament d’una la pila de combustible de tipus PEM. El model, no lineal, es basa en la cinètica obtinguda de diferents assaigs de laboratori. El reformador modelat opera en tres etapes: deshidrogenació d’etanol a acetaldehid i hidrogen, reformat amb vapor d’acetaldehid, i la reacció WGS (Water Gas Shift). El treball també estudia la sensibilitat i controlabilitat del sistema, caracteritzant així el sistema que caldrà controlar. L’anàlisi de controlabilitat es realitza sobre la resposta de dinàmica ràpida obtinguda del balanç de massa del reformador. El model no lineal és linealitzat amb la finalitat d’aplicar eines d’anàlisi com RGA, CN i MRI. El treball ofereix la informació necessària per a avaluar la possible implementació en un laboratori de piles de combustibles PEM alimentades per hidrogen provinent d’un reformador d’etanol.