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.

Assessing the viability of power-supply systems: a tentative protocol

This Technical Report presents a tentative protocol used to assess the viability of powersupply systems. The viability of power-supply systems can be assessed by looking at the production factors (e.g. paid labor, power capacity, fossil-fuels) – needed for the system to operate and maintain itself – in relation to the internal constraints set by the energetic metabolism of societies. In fact, by using this protocol it becomes possible to link assessments of technical coefficients performed at the level of the power-supply systems with assessments of benchmark values performed at the societal level throughout the relevant different sectors. In particular, the example provided here in the case of France for the year 2009 makes it possible to see that in fact nuclear energy is not viable in terms of labor requirements (both direct and indirect inputs) as well as in terms of requirements of power capacity, especially when including reprocessing operations.

Recerca de producció de gravitons en escenaris amb dimensions extres al Tevatron amb el detector CDF

Les dimensions extres plantegen una solució al problema de la jerarquia de les forces i proposen una explicació a l’aparent feblesa de la força de la gravetat en front de les altres forces. Utilitzant dades simulades i dades proporcionades pel detector CDF situat en l’accelerador Tevatron a Fermilab (Chicago, EEUU), s’ha realitzat una recerca de dimensions extres i de producció de gravitons.

Recuperació i producció sostenible del formatge d'Estahon

Des de la perspectiva ambiental, el projecte s’ha enfocat vers la conservació de la biodiversitat, tant animal com vegetal, mitjançant unes pràctiques ramaderes que prioritzin l’aprofitament dels recursos sense una sobre-explotació d’aquests. D’aquesta manera es pot garantir el manteniment de la biodiversitat vegetal que s’ha aconseguit a través dels anys gràcies a la interacció planta-animal, és a dir, l’adaptació de les plantes al pasturatge per cabres i ovelles i l’adaptació animal a les espècies vegetals pel seu manteniment i creixement. A més a més, s’ha optat per unes races de bestiar autòctones que malgrat no ser les més productives quant a llet, si que són les que estan més adaptades a les condicions orogràfiques i climàtiques d’Estahon. El ramat serà tractat en condicions de pasturatge extensiu sota les bases de la ramaderia ecològica, la qual cosa ens permetrà aconseguir l’elaboració d’uns formatges també ecològics i de qualitat. Pel que fa a la sostenibilitat social, en els darrers temps s’està tendint cap a un món rural cada cop més despoblat i envellit, mentre que les ciutats són cada cop més extenses i densament poblades. És per això que s’hauria d’aconseguir un reequilibri territorial. Una manera de fixar població als petits pobles de muntanya és trobant alternatives que siguin viables econòmicament perquè s’hi pugui viure amb dignitat. Finalment, per assolir una sostenibilitat econòmica, s’ha intentat tancar el cicle productiu dins de l’explotació. D’aquesta manera, a part de reduir el consum pel transport d’aliments, s’aconsegueix no dependre de l’exterior per alimentar el bestiar. Així es redueixen molt els costos en la producció i alimentació del bestiar. Per fer l’anàlisi econòmica s’ha optat per no tenir en compte les subvencions provinents de la Generalitat de Catalunya, ja que aquestes no es mantindran per sempre (i per tant seria insostenible a mitjà termini), però tot i això es poden contemplar per tal d’iniciar l’explotació i tenir un període d’adaptació.

Novetats que afecten a la nutrició animal a Europa. Nou model europeu de producció animal

La nutrició animal a la Unió Europea (UE) ha estat afectada per vàries crisis, com la de les vaques boges (encefalopatia bovina espongiforme) (BSE), les hormones a la carn, la contaminació per les dioxines, els Organismes Genèticament Modificats (GMO) i l’ús d’antibiòtics com a promotors de creixement (AMGP). Des dels anys 70, la producció animal a la UE ha estat encaminada a buscar regulacions legals per a millorar la seva seguretat i eficàcia. Si més no, durant els últims cinc anys, casos com la BSE i d’altres han col·locat al sector en primera línia de les notícies, la qual cosa ha trencat la confiança dels consumidors en el consum de carn. Aquesta presentació intentarà explicar per què i com la UE està tractant aquests temes i què és el que el sector està fent per recobrar la confiança dels consumidors. La intenció és respondre a algunes qüestions que preocupen al sector, com per exemple: La producció animal europea, és menys segura que les altres? Per què les regulacions legals són més exigents per a nutrició animal que per als humans? El sector s’està preguntant si aquesta crisi pot produir un nou model europeu de producció animal. Finalment, l’actual sistema de ramaderia s’haurà de discutir: quantitat o qualitat.

Planta de producció d'àcid acètic

L’objectiu de treball a assolir en aquest projecte és el disseny en continu d’una planta química de producció d’àcid acètic a partir de la carbonilació del metanol amb monòxid de carboni. Es procedirà, alhora, a l’estudi de la viabilitat econòmica de la construcció i operació d’aquesta planta, tenint en compte les normatives urbanístiques i sectorials vigents. La planta tindrà una producció de 75.000 Tn/any d’àcid acètic.

Planta de producció d'àcid adípic

L’objectiu d’aquest projecte és el disseny d’una planta de producció d’àcid adípic a partir de la oxidació d’una mescla de ciclohexanol-ciclohexanona (KA oil) mitjançant àcid nítric. El projecte ha de complir la legislació vigent a part de ser viable tècnicament i econòmicament.

Planta de producció d'àcid acètic

L’objecte del treball consisteix en la realització d’un projecte per estudiar la viabilitat de la construcció i operació d’una planta de fabricació d’àcid acètic a partir de la carbonilació del metanol.

Planta de producció d'àcid acètic

L’objectiu d’aquest projecte és dissenyar una planta de producció d’àcid acètic en continu (75000 tones/any), mitjançant la carbonilació de metanol, a partir de metanol i monòxid de carboni. Per tal s’haurà d’escollir entre un dels tres processos: Procés Basf, Procés Monsanto, Procés Cativa. S’intentarà que el projecte sigui viable econòmicament, hi haurà de complir totes les normatives i legislacions vigents. Aquest projecte ha d’incloure la construcció i disseny de tots els equips, muntatge, posta en marxa i funcionament de la planta en estat estacionari.

Sistema de Informació i Gestió Integral de la Producció Pesquera Internacional (SIGIPPI)

Des de la ciència geogràfica combinada amb el coneixement biològic i comercial, aquest projecte pretén crear una eina basada en la biogeografia i les últimes tecnologies de la Informació Geogràfica, que permetrà a l’usuari disposar de informació actualitzada per cada espècie amb interès comercial. El projecte es basa en el desenvolupament d’una aplicació web de consulta, entrada i actualització de dades referents a la producció pesquera internacional. Les eines utilitzades són les bases de dades MySQL i PostgreSQL i programació web amb html, php i javacript. Aquesta aplicació està pensada per ser accessible des de qualsevol ordinador amb connexió a internet i es subdivideix en tres sub-aplicacions. La primera sub-aplicació es basa en l’entrada d’espècies a partir de l’estructura taxonòmica. Partint de l’arbre taxonòmic, l’usuari té la possibilitat d’entrar, eliminar o modificar qualsevol tàxon o espècie. La segona subaplicació és una eina de digitalització cartogràfica on-line on l’usuari podrà marcar, eliminar o modificar sobre un mapa les localitzacions de les espècies que estiguin entrades en la sub-aplicació anterior. Finalment, la tercera sub-aplicació és una eina d’entrada de dades quinzenals referent als comportaments pel que fa tan a les dimensions com a les disponibilitats de pesca per cada espècie i localització.

Una arqueometria del canvi tecnològic: producció i consum d'àmfores durant el canvi d'era en la zona nord de la costa catalana

L’objectiu de la recerca és definir un marc teòric i metodològic per a l’estudi del canvi tecnològic en Arqueologia. Aquest model posa èmfasi en caracteritzar els compromisos que configuren una tecnologia i avaluar-los en funció dels factors de situació —tècnics, econòmics, polítics, socials i ideològics. S’ha aplicat aquest model a un cas d’estudi concret: la producció d’àmfores romanes durant el canvi d’Era en la província Tarraconensis. L’estudi tecnològic dels envasos s’ha realitzat mitjançant diverses tècniques analítiques: Fluorescència de raigs X (FRX), Difracció de raigs X (DRX), Microscòpia òptica (MO) i Microscòpia electrònica de rastreig (MER). Les dades obtingudes permeten, a més, establir els grups de referència per a cada centre productor d’àmfores i, així, identificar la provinença dels individus recuperats en els centres consumidors. Donat que les àmfores en estudi són artefactes dissenyats específicament per a ser estibats en una nau i servir com a envàs de transport, l’estudi inclou la caracterització de les propietats mecàniques de resistència a la fractura i de tenacitat. En aquest sentit, i per primera vegada, s’ha aplicat l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF) per a conèixer el comportament dels diferents dissenys d’àmfora en ésser sotmesos a diverses forces d’ús. L’AEF permet simular per ordinador les activitats en què les àmfores haurien participat durant el seu ús i avaluar-ne el seu comportament tècnic. Els resultats mostren una gran adequació entre les formulacions teòriques i el programa analític implementat per a aquest estudi. Respecte el cas d’estudi, els resultats mostren una gran variabilitat en les eleccions tecnològiques preses pels ceramistes de diferents tallers, però també al llarg del període de funcionament d’un mateix taller. L’aplicació del model ha permès proposar una explicació al canvi de disseny de les àmfores romanes.