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Sustainable electricity generation is one of the major current challenges for our society. In this context, the evolution of nanomaterials and nanotechnologies has enabled the fabrication of microscopic devices to produce clean energy from a great variety of renewable sources. To expand the possibilities of energy generation, we have designed and fabricated bioinorganic generators capable to produce electricity by conversion of chemical energy from renewable fuel sources. Unlike traditional generators, the systems described herein produce mechanical energy through enzyme-driven gas production which generates vibration and pressure that are thus converted into electricity by the action of a piezoelectric component properly integrated into the device. Our generators are able to produce an electric ernergy from different renewable sources like glucose, ethanol, and amino acids, attaining energy outputs around 250 nJ cm–2 and reaching maximum open-circuit voltages of up to 1 V. In addition, the produced energy can be easily regulated by adjusting both enzyme and fuel concentration which can tune the electrical output according to the application. The systems described herein propose a new concept for self-sufficient energy harvesting that bridges biocatalysis and piezoelectricity, where the energy production is based on the piezoelectric effect triggered by enzymatic action rather than on the enzyme-driven electron transfer that governs biofuel cells. Although the electric output is too low yet to be considered an alternative for energy production, this technology opens the door to power small devices. We envision the utilization of this technology in such remote locations where mechanical energy is lacking but there are chemical energy reservoirs. We would like to acknowledge Marie-Curie Actions (NANOBIENER project), IKERBASQUE foundation for funding F.L.-G., and the support of COST Action CM1303 Systems Biocatalysis. We also acknowledge HERGAR foundation for the funding. Peer reviewed

The energy considered as waste heat in industrial furnaces owing to inefficiencies represents a substantial opportunity for recovery by means of thermal energy storage (TES) implementation. Although conventional systems based on sensible heat are used extensively, these systems involve technical limitations. Latent heat storage based on phase change materials (PCMs) results in a promising alternative for storing and recovering waste heat. Within this scope, the proposed PCM-TES allows for demonstrating its implementation feasibility in energy-intensive industries at high temperature range. The stored energy is meant to preheat the air temperature entering the furnace by using a PCM whose melting point is 885 °C. In this sense, a heat transfer model simulation is established to determine an appropriate design based on mass and energy conservation equations. The thermal performance is analysed for the melting and solidification processes, the phase transition and its influence on heat transference. Moreover, the temperature profile is illustrated for the PCM and combustion air stream. The obtained results prove the achievability of very high temperature levels (from 700 to 865 °C) in the combustion air preheating in a ceramic furnace; so corroborating an energy and environmental efficiency enhancement, compared to the initial condition presenting an air outlet at 650 °C.

El proyecto REVen “Rehabilitación energética de viviendas sociales, aplicando productos innovadores de ventana con marcado CE” (BIA2014-56650-JIN), tiene como objetivo realizar un análisis integral del impacto de la ventana en los aspectos relativos a eficiencia energética y calidad ambiental. Para caracterizar los flujos de energía y las condiciones ambientales internas se ha construido el Laboratorio REVen. Este artículo describe la construcción y la monitorización de este laboratorio analizando los datos de su primer año de funcionamiento. Los resultados permiten afirmar que se logra una mejora significativa del confort térmico obteniendo un ahorro de energía anual del 25 %.

Considering recent environmental regulations, the need to adapt domestic biomass combustion systems to models that generate less emissions has gained relative importance. The present research proposes an analysis of the bed cooling effects on emission patterns, specifically focusing on the concentration, typology and morphological aspects of the released particles. The study was carried out by comparing the behaviour of a small-scale pilot plant with air stratification, with and without bed cooling. The results revealed an optimal behaviour of the facility with distributions of 30% primary-70% secondary air, accompanied by a significant decrease in emissions due to the reduction in the operating temperatures. More than 75% of the particles were retained in the bed on the cooled surfaces due to the effect of the prominent temperature gradient that was produced. Among the types of emitted particles (mostly with sizes below 0.1 μm), the presence of partial biomass degradation remnants was observed, representing three-quarters of the total collected matter. To a lesser extent, the presence of carbonaceous agglomerates was detected and usually in very compact clusters; however, in cases of high primary air supply, large amounts of immature soot were observed. Agencia Estatal de Investigación | Ref. RTI2018-100765-B-I00

AbstractEuropean climate is associated with variability and changes in the mid-latitude atmospheric circulation. In this study, we aim to investigate potential future change in circulation over Europe by using the EURO-CORDEX regional climate projections at 0.11° grid mesh. In particular, we analyze future change in 500-hPa geopotential height (Gph), 500-hPa wind speed and mean sea level pressure (MSLP) addressing different warming levels of 1 °C, 2 °C and 3 °C, respectively. Simple scaling with the global mean temperature change is applied to the regional climate projections for monthly mean 500-hPa Gph and 500-hPa wind speed. Results from the ensemble mean of individual models show a robust increase in 500-hPa Gph and MSLP in winter over Mediterranean and Central Europe, indicating an intensification of anticyclonic circulation. This circulation change emerges robustly in most simulations within the coming decade. There are also enhanced westerlies which transport warm and moist air to the Mediterranean and Central Europe in winter and spring. It is also clear that, models showing different responses to circulation depend very much on the global climate model ensemble member in which they are nested. For all seasons, particularly autumn, the ensemble mean is much more correlated with the end of the century than most of the individual models. In general, the emergence of a scaled pattern appears rather quickly.

Dans les latitudes tempérées élevées, les ongulés donnent généralement naissance dans une fenêtre temporelle étroite lorsque les conditions sont optimales pour la survie de la progéniture au printemps ou au début de l'été, et utilisent une photopériode changeante pour les conceptions temporelles afin d'anticiper ces conditions. Cependant, dans les basses latitudes tropicales, la variation de la durée du jour est minime et la variation des précipitations rend le cycle saisonnier moins prévisible. Néanmoins, plusieurs espèces d'ongulés conservent des pics de naissance étroits dans de telles conditions, tandis que d'autres montrent que les naissances se propagent assez largement tout au long de l'année. Nous avons étudié comment la variation des précipitations d'une année à l'autre et d'une année à l'autre a influencé le moment de la reproduction de quatre espèces d'ongulés montrant ces modèles contrastés dans la région de Masai Mara au Kenya. Les quatre espèces présentaient des pics de naissance au cours de la période optimale putative au début de la saison humide. Pour le hartebeest et l'impala, le pic de naissance est diffus et la progéniture naît tout au long de l'année. En revanche, le topi et le phacochère ont montré une concentration saisonnière étroite de naissances, avec des conceptions supprimées une fois que les précipitations mensuelles sont tombées en dessous d'un seuil. Les fortes précipitations de la saison précédente et les fortes pluies précoces de l'année en cours ont amélioré la survie au stade juvénile de toutes les espèces, à l'exception de l'impala. Nos résultats révèlent comment la variation des précipitations affectant la croissance des graminées et donc la nutrition des herbivores peut régir la phénologie reproductive des ongulés dans les latitudes tropicales où la variation de la longueur du jour est minime. Le mécanisme sous-jacent semble être la suppression des conceptions une fois que les gains nutritionnels deviennent insuffisants. En réagissant de manière proximale à la variation des précipitations au cours de l'année, les ongulés de la savane tropicale sont moins susceptibles d'être affectés négativement par les conséquences du réchauffement climatique sur la phénologie de la végétation que les ongulés du Nord montrant un contrôle photopériodique plus rigide sur le moment de la reproduction. En latitudes templadas altas, los ungulados generalmente dan a luz dentro de una ventana de tiempo estrecha cuando las condiciones son óptimas para la supervivencia de la descendencia en primavera o principios del verano, y utilizan conceptos cambiantes de fotoperíodo a tiempo para anticipar estas condiciones. Sin embargo, en latitudes tropicales bajas, la variación de la duración del día es mínima, y la variación de las precipitaciones hace que el ciclo estacional sea menos predecible. Sin embargo, varias especies de ungulados conservan picos de nacimiento estrechos en tales condiciones, mientras que otras muestran nacimientos muy extendidos a lo largo del año. Investigamos cómo la variación interanual de las precipitaciones influyó en el tiempo reproductivo de cuatro especies de ungulados que muestran estos patrones contrastantes en la región de Masai Mara en Kenia. Las cuatro especies exhibieron picos de nacimiento durante el periodo óptimo putativo en la estación húmeda temprana. Para hartebeest e impala, el pico de nacimiento era difuso y las crías nacían durante todo el año. Por el contrario, topi y jabalí mostraron una estrecha concentración estacional de nacimientos, con concepciones suprimidas una vez que las precipitaciones mensuales cayeron por debajo de un nivel umbral. Las altas precipitaciones en la temporada anterior y las altas lluvias tempranas en el año en curso mejoraron la supervivencia en la etapa juvenil para todas las especies, excepto los impalas. Nuestros hallazgos revelan cómo la variación de la precipitación que afecta el crecimiento de la hierba y, por lo tanto, la nutrición de los herbívoros, puede gobernar la fenología reproductiva de los ungulados en latitudes tropicales donde la variación de la duración del día es mínima. El mecanismo subyacente parece ser la supresión de las concepciones una vez que las ganancias nutricionales se vuelven insuficientes. Al responder proximalmente a la variación de las precipitaciones dentro del año, es menos probable que los ungulados de la sabana tropical se vean afectados negativamente por las consecuencias del calentamiento global para la fenología de la vegetación que los ungulados del norte que muestran un control fotoperiódico más rígido sobre el tiempo reproductivo. In high temperate latitudes, ungulates generally give birth within a narrow time window when conditions are optimal for offspring survival in spring or early summer, and use changing photoperiod to time conceptions so as to anticipate these conditions. However, in low tropical latitudes day length variation is minimal, and rainfall variation makes the seasonal cycle less predictable. Nevertheless, several ungulate species retain narrow birth peaks under such conditions, while others show births spread quite widely through the year. We investigated how within-year and between-year variation in rainfall influenced the reproductive timing of four ungulate species showing these contrasting patterns in the Masai Mara region of Kenya. All four species exhibited birth peaks during the putative optimal period in the early wet season. For hartebeest and impala, the birth peak was diffuse and offspring were born throughout the year. In contrast, topi and warthog showed a narrow seasonal concentration of births, with conceptions suppressed once monthly rainfall fell below a threshold level. High rainfall in the previous season and high early rains in the current year enhanced survival into the juvenile stage for all the species except impala. Our findings reveal how rainfall variation affecting grass growth and hence herbivore nutrition can govern the reproductive phenology of ungulates in tropical latitudes where day length variation is minimal. The underlying mechanism seems to be the suppression of conceptions once nutritional gains become insufficient. Through responding proximally to within-year variation in rainfall, tropical savanna ungulates are less likely to be affected adversely by the consequences of global warming for vegetation phenology than northern ungulates showing more rigid photoperiodic control over reproductive timing. في خطوط العرض المعتدلة العالية، تلد ذوات الحوافر عمومًا في غضون فترة زمنية ضيقة عندما تكون الظروف مثالية لبقاء النسل في الربيع أو أوائل الصيف، وتستخدم تغيير الفترة الضوئية إلى مفاهيم زمنية لتوقع هذه الظروف. ومع ذلك، في خطوط العرض الاستوائية المنخفضة، يكون تباين طول اليوم ضئيلًا، ويجعل تباين هطول الأمطار الدورة الموسمية أقل قابلية للتنبؤ. ومع ذلك، فإن العديد من الأنواع ذوات الحوافر تحتفظ بقمم ولادة ضيقة في ظل هذه الظروف، في حين أن البعض الآخر يظهر أن الولادات تنتشر على نطاق واسع خلال العام. لقد حققنا في كيفية تأثير التباين في هطول الأمطار خلال العام وبين الأعوام على التوقيت التكاثري لأربعة أنواع من ذوات الحوافر تظهر هذه الأنماط المتناقضة في منطقة ماساي مارا في كينيا. أظهرت جميع الأنواع الأربعة قمم ولادة خلال الفترة المثلى المفترضة في موسم الأمطار المبكر. بالنسبة لحيوان النحل والامبالا، كانت ذروة الولادة منتشرة وولدت ذرية على مدار العام. على النقيض من ذلك، أظهر التوبي والخنزير الحربي تركيزًا موسميًا ضيقًا للولادات، مع قمع المفاهيم بمجرد انخفاض هطول الأمطار الشهري إلى ما دون مستوى العتبة. عزز ارتفاع هطول الأمطار في الموسم السابق وارتفاع الأمطار المبكرة في العام الحالي البقاء على قيد الحياة في مرحلة الشباب لجميع الأنواع باستثناء الإمبالا. تكشف النتائج التي توصلنا إليها كيف أن تباين هطول الأمطار الذي يؤثر على نمو العشب وبالتالي تغذية الحيوانات العاشبة يمكن أن يحكم الفينولوجيا الإنجابية لذوات الحوافر في خطوط العرض الاستوائية حيث يكون تباين طول اليوم ضئيلًا. يبدو أن الآلية الأساسية هي قمع المفاهيم بمجرد أن تصبح المكاسب الغذائية غير كافية. من خلال الاستجابة القريبة من التباين في هطول الأمطار خلال العام، فإن ذوات الحوافر في السافانا الاستوائية أقل عرضة للتأثر سلبًا بعواقب الاحترار العالمي على فينولوجيا الغطاء النباتي من ذوات الحوافر الشمالية التي تظهر تحكمًا دوريًا ضوئيًا أكثر صرامة في توقيت التكاثر.