Nuevos ecocomposites a partir de residuos plásticos y celulósicos. Absorción de agua.

El plástico se ha convertido en el material del siglo XXI. Se adapta a múltiples aplicaciones, por eso se emplea para todo tipo de propósitos, entre los cuales destaca el empaquetado por su versatilidad, flexibilidad y durabilidad. Un efecto directo de su continuo uso es la producción de residuos poliméricos, que tras su utilización, se desechan. A partir de ese momento, solo existen dos vías de acción: reciclado y vertido. El vertido de residuos se ha convertido en un grave problema del día a día. En consecuencia, se deben tomar medidas para evitar su acumulación, que implica grandes problemas medioambientales que afectan tanto a personas como a fauna y flora. Por consiguiente, para evitar el desaprovechamiento de una buena parte de los residuos, de aquellos que son plásticos, se lleva a cabo su reciclado. Existen tres tipos de reciclado para los materiales poliméricos: el mecánico o convencional, el químico y la valorización energética. El más sostenible de todos ellos es el reciclado mecánico que además es el empleado para la elaboración de las probetas de este estudio. El reciclado convencional posee varias etapas, entre las cuales destacan fundir el plástico y procesarlo posteriormente. El producto final aparece en forma de pellets, que pueden ser transformados según el uso ulterior. El polímero generado posee una calidad inferior a la de los materiales vírgenes, dado que durante su utilización ha podido ser contaminado por otras substancias. Por tanto, no puede emplearse para muchos de sus pasados usos si no es reforzado con algún otro material. Es entonces cuando surgen los ecocomposites o biocomposites. Los ecocomposites son unos materiales compuestos de matriz polimérica, que presentan especiales ventajas medioambientales, porque utilizan refuerzos celulósicos de fuentes renovables y/o matrices de plásticos reciclados. En nuestro caso, la matriz es una mezcla de residuos plásticos agrarios (RAP) y urbanos, que principalmente están formados por polietileno de alta densidad (HDPE). Por sí solos estos plásticos reciclados, no poseen las cualidades necesarias para su utilización. Por consiguiente, se refuerzan con fibras de celulosa. Estas hebras añadidas también son residuales ya que carecen de las propiedades adecuadas para la fabricación de papel y, en lugar de ser incineradas o desechadas, se emplean en los ecocomposites como ayuda para soportar los esfuerzos mecánicos. Otro beneficio medioambiental del uso de la celulosa, es que hace que los ecocomposites sean más biodegradables en comparación con las fibras minerales que se añaden en los otros composites. Cabe mencionar que, al tratarse de un material totalmente reciclado, también genera una serie de ventajas económicas y sociales. El reciclado mecánico necesita de trabajadores que lleven a cabo la labor. De este modo, aparecen nuevos puestos de trabajo que dan solución a problemas sociales de la población. El reciclado de plásticos irá aumentando durante los próximos años dado que en 2014 la Comunidad Europea fijó como objetivo una economía circular que implica procesar todos los residuos para evitar su acumulación. En la actualidad, aún no se reciclan gran cantidad de plásticos agrarios. Sin embargo, con este compromiso se espera un aumento del volumen de PE agrícola reciclado mecánicamente, ya que el origen del material obtenido a partir de ellos es ecológico y favorece el cuidado del medio ambiente, al emplear materiales de desecho en la generación de los nuevos. Combinando los plásticos reciclados y la celulosa, se crea un material respetuoso con el medio ambiente. No obstante, existe un motivo mayor para su fabricación: se trata de un compuesto con propiedades mecánicas optimizadas que se adapta a numerosas aplicaciones como mobiliario urbano, señales de tráfico… Sus características aúnan los beneficios de unir ambos materiales. Por un lado, la baja densidad, las posibilidades de reciclado y la alta resistencia al impacto aportadas por el plástico. Por el otro, las hebras celulósicas mejoran notablemente el módulo de Young, la rigidez y el límite de tensión que son capaces de soportar con respecto a probetas de misma forma pero sin fibras. Estas propiedades no son las únicas que se modifican al combinar las dos substancias. El refuerzo, al tratarse de un material hidrófilo, tenderá a atrapar la humedad ambiental. Como consecuencia, se producirá un hinchamiento que es posible que repercuta en la estabilidad dimensional del material durante su uso. Asimismo, si la celulosa está en contacto continuo con agua, modifica su naturaleza ya que se producen una serie de cambios en su estructura. El agua genera también la rotura de las interacciones fibra-matriz en la interfase del material compuesto, lo que reduce grandemente las propiedades del ecocomposite. Así pues, la absorción de agua es uno de los principales problemas de estos materiales y limita sus aplicaciones y también la reciclabilidad de los residuos celulósicos y plásticos. Por lo tanto, el principal objetivo de este proyecto es la caracterización tanto de la cinética como del mecanismo de la absorción de agua en los ecocomposites a través de varias técnicas y ensayos siempre con el fin último de reducir la absorción de agua y mejorar las propiedades y las aplicaciones de estos materiales reciclados. Se estudiaron ecocomposites obtenidos a partir de residuos plásticos agrarios y urbanos, con una cantidad variable de celulosa residual, entre 25 y 35%. A algunos de ellos se les había añadido un peróxido orgánico en proporción del 0,025% o 0,05% en peso. Una parte de los materiales había sido sometida a un envejecimiento acelerado de 100, 250 o 500 horas en cámara climática, donde se exponen a calor y humedad. La proporción no constante de celulosa se empleó para descubrir cuánto afecta su variación en la absorción de agua. El peróxido estaba presente como ayuda para entrecruzar la matriz con el refuerzo, que ya se había comprobado que mejoraba las propiedades mecánicas del material, y se pretendía investigar si también podía causar una mejora en la absorción de agua, o bien suponía un empeoramiento. Por último, se pretendía estudiar si el envejecimiento de estos materiales altera la absorción de agua. La absorción se caracterizó principalmente a través de tres procedimientos, todos ellos basados en la medición de ciertas propiedades tras la inmersión de las muestras en viales con agua destilada. Por un lado, se controló la absorción midiendo la ganancia de masa de las muestras mediante una balanza analítica. Por otro lado, se midió el hinchamiento de las probetas a lo largo del tiempo. Finalmente, se caracterizó el agua absorbida y se midió la absorción mediante espectrofotometría infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), lo que suministró información sobre los tipos de agua absorbida y los mecanismos de absorción. En el estudio del hinchamiento y de la absorción por gravimetría se tomaron todas las muestras, con una y dos replicaciones. Para la espectrofotometría se analizaron los filmes de código 43500, 43505, 43520 y 43525. La absorción de agua es un fenómeno que se puede explicar en muchos casos a través de la segunda ley de Fick. Para poder emplear esta ley, se toman como hipótesis que la difusión es no estacionaria, la presión y la temperatura son constantes y se trata de difusión unidireccional. Para la aplicación de esta teoría, es necesario que las muestras sean láminas bidimensionales de espesor despreciable. Los coeficientes de difusión se pueden calcular mediante una serie de métodos propuestos por Crank en The Mathematics of Diffusion [5] que recopilan soluciones a esta segunda ley de Fick. La absorción de agua fue aumentando con el tiempo. Inicialmente, el gradiente es superior; esto es, se absorbió más durante las primeras horas de inmersión. Para que la difusión sea Fickiana, el proceso debe ser reversible y alcanzarse un valor de equilibrio de absorción. Nuestros resultados indican que esto no se cumple para largos tiempos de inmersión ya que la teoría predice que la masa absorbida tiende a un valor constante en el equilibrio, mientras que los datos experimentales muestran una tendencia de la absorción a crecer indefinidamente Para tiempos cortos inferiores a 50h, al tratarse de pocas horas de inmersión, el material no se degrada, por lo que el proceso puede describirse como Fickiano. Se calcularon los coeficientes de difusión aparentes y valor estable de cantidad de agua al que tiende la absorción cuando el comportamiento es Fickiano. Los resultados indican que la celulosa afecta considerablemente a la absorción, favoreciéndola cuanto mayor es el porcentaje de fibras. Asimismo, el peróxido no tiene un efecto reseñable en la absorción, porque aúna dos efectos contrarios: favorece el entrecruzamiento de la interfase matriz-refuerzo y degrada parcialmente el material, sobre todo las impurezas de polipropileno en el rHDPE. Finalmente, el envejecimiento muestra una tendencia a facilitar la absorción, pero es importante señalar que esta tendencia desaparece cuando se utiliza peróxido en la composición del ecocomposite, por lo que el peróxido puede aumentar la duración del material. Por último, la espectroscopía FTIR fue muy útil para conocer los tipos de agua que se encuentran en el interior del material, ya que el espectro infrarrojo del agua absorbida depende de cómo se encuentre unida al material. La espectroscopía FTIR ha permitido también observar la cinética de absorción de los diferentes tipos de agua por separado. La absorción del agua libre y el agua ligada se describe bien mediante un modelo Fickiano. La bondad del ajuste para un comportamiento Fickiano es alta. Así pues, los resultados obtenidos aportan información sobre la cinética y los mecanismos de absorción de agua y han mostrado que la absorción depende del contenido en celulosa y no empeora por la adición de peróxido. Por el contrario, el peróxido añadido parece reducir la absorción en materiales envejecidos, lo que puede contribuir a aumentar la duración de estos materiales y mejorar así la reciclabilidad de los residuos empleados

Security Architecture for Swarms of Autonomous Vehicles in Smart Farming

Nowadays, autonomous vehicles are incorporated into farms to facilitate manual labour. Being connected vehicles, as IoT systems, they are susceptible to cyber security attacks that try to cause damage to hardware, software or even living beings. Therefore, it is important to provide sufficient security mechanisms to protect both the communications and the data, mitigating any possible risk or harm to farmers, livestock or crops. Technology providers are aware of the importance of ensuring security, and more and more secure solutions can be found on the market today. However, generally, these particular solutions are not sufficient when they are part of complex hybrid systems, since there is no single global solution proposal. In addition, as the number of technologies and protocols used increases, the number of security threats also increases. This article presents a cyber-security architecture proposal for swarms of heterogeneous vehicles in smart farming, which covers all of the aspects recommended by the ISO 7798-2 specification in terms of security. As a result of this analysis, a detailed summary of the possible solutions and available technologies for each of the communication channels of the target system as well as some recommendations are presented.ECSEL JU (H2020–EU.2.1.1.7.–ECSEL RIA) and the Spanish Ministry of Economic Affairs and Digital Transformatio

Maritime Data Transfer Protocol (MDTP): A Proposal for a Data Transmission Protocol in Resource-Constrained Underwater Environments Involving Cyber-Physical Systems

The utilization of autonomous maritime vehicles is becoming widespread in operations that are deemed too hazardous for humans to be directly involved in them. One of the ways to increase the productivity of the tools used during missions is the deployment of several vehicles with the same objective regarding data collection and transfer, both for the benefit of human staff and policy makers. However, the interchange of data in such an environment poses major challenges, such as a low bandwidth and the unreliability of the environment where transmissions take place. Furthermore, the relevant information that must be sent, as well as the exact size that will allow understanding it, is usually not clearly established, as standardization works are scarce in this domain. Under these conditions, establishing a way to interchange information at the data level among autonomous maritime vehicles becomes of critical importance since the needed information, along with the size of the transferred data, will have to be defined. This manuscript puts forward the Maritime Data Transfer Protocol, (MDTP) a way to interchange standardized pieces of information at the data level for maritime autonomous maritime vehicles, as well as the procedures that are required for information interchange.SWARMs (Smart and Networking Underwater Robots in Cooperation Meshes) 1034 European research project. It is under Grant Agreement 1035 n.662107-SWARMs-ECSEL-2014-1 and is being partially supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (Ref: PCIN-2014-022-C02-02) and the ECSEL JU

Climate Change in the Basque Country: Impact on Health and Adaptation measures

4 p.The adaptation to climate change must involve free-flowing dialogue between the different sectors in society -Specific adaptation measures can also lead to an improvement in health and resilience of the population -There is a great potential for adaptation based on changes to habits, customs and life styles -The increased exposure to the natural environment has been shown to have a clearly positive impact on health and well-bein

An Optimized, Data Distribution Service-Based Solution for Reliable Data Exchange Among Autonomous Underwater Vehicles

Major challenges are presented when managing a large number of heterogeneous vehicles that have to communicate underwater in order to complete a global mission in a cooperative manner. In this kind of application domain, sending data through the environment presents issues that surpass the ones found in other overwater, distributed, cyber-physical systems (i.e., low bandwidth, unreliable transport medium, data representation and hardware high heterogeneity). This manuscript presents a Publish/Subscribe-based semantic middleware solution for unreliable scenarios and vehicle interoperability across cooperative and heterogeneous autonomous vehicles. The middleware relies on different iterations of the Data Distribution Service (DDS) software standard and their combined work between autonomous maritime vehicles and a control entity. It also uses several components with different functionalities deemed as mandatory for a semantic middleware architecture oriented to maritime operations (device and service registration, context awareness, access to the application layer) where other technologies are also interweaved with middleware (wireless communications, acoustic networks). Implementation details and test results, both in a laboratory and a deployment scenario, have been provided as a way to assess the quality of the system and its satisfactory performanceEuropean Commission H2020. SWARMs European project (Smart and Networking Underwater Robots in Cooperation Meshes), under Grant Agreement No. 662107-SWARMs-ECSEL-2014-1, partially supported by the ECSEL JU, the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (Ref: PCIN-2014-022-C02-02)

Underwater Robot Task Planning Using Multi-Objective Meta-Heuristics

Robotics deployed in the underwater medium are subject to stringent operational conditions that impose a high degree of criticality on the allocation of resources and the schedule of operations in mission planning. In this context the so-called cost of a mission must be considered as an additional criterion when designing optimal task schedules within the mission at hand. Such a cost can be conceived as the impact of the mission on the robotic resources themselves, which range from the consumption of battery to other negative effects such as mechanic erosion. This manuscript focuses on this issue by devising three heuristic solvers aimed at efficiently scheduling tasks in robotic swarms, which collaborate together to accomplish a mission, and by presenting experimental results obtained over realistic scenarios in the underwater environment. The heuristic techniques resort to a Random-Keys encoding strategy to represent the allocation of robots to tasks and the relative execution order of such tasks within the schedule of certain robots. The obtained results reveal interesting differences in terms of Pareto optimality and spread between the algorithms considered in the benchmark, which are insightful for the selection of a proper task scheduler in real underwater campaigns

Business information systems in companies

In 2002 the Department of Innovation and Economic Promotion of the Provincial Council of Bizkaia set up the Zaintek Strategic Competitive Surveillance service to increase awareness among SMEs in Bizkaia concerning the use of information as a tool for strategic management. To that purpose, Zaintek has focused on awareness and on developing a number of increasingly complex support services via its website. One of the most highly-developed services is a business information system (BIS) tailored to SMEs. This article examines the prerequisites for the implementation of this service, its objectives and its stages of development. Three years ago Zaintek was integrated into BAI (the Bizkaia Innovation Agency), evidencing the importance attributed by the public administration to surveillance as a support tool at all levels of innovation

Integración de agentes regionales de innovación y prestación de servicios avanzados de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva para PYMEs: el caso Zaintek

The phases and tools of the technological monitoring and competitive intelligence service (Zaintek) for the small and medium companies of Bizkaia (Spain) are presented. The development of this added value service is shown from its conception to its use by the firms. It is an initiative of the Department of Innovation and Economic Promotion of the Government of Vizcaya. The landmarks followed during the first year of its launching are explained, the performance indicators are presented, and some of the future actions are advanced. It constitutes an example of the dynamizing role that public administrations can have in sensibilizing the companies to the need of incorporating strategic intelligence as a tool for supporting the processes of decision makingSe presentan las diferentes fases y herramientas de desarrollo de un servicio de vigilancia tecnológica e inteligencia competitiva (Zaintek) para pequeñas y medianas empresas (PYME) de Vizcaya, desde su concepción hasta su utilización por las empresas, como servicio de valor añadido. Se trata de una iniciativa del Departamento de Innovación y Promoción Económica de la Diputación Foral de Vizcaya. Se muestran las hitos desarrollados durante el año de lanzamiento, los indicadores de resultados obtenidos, y el avance de alguna de las acciones de futuro. Constituye un ejemplo del papel dinamizador de la Administración en la sensibilización de las PYMEs para que incorporen la información estratégica como herramienta de apoyo en la toma de decisiones. (Autor

SWARMs Ontology: A Common Information Model for the Cooperation of Underwater Robots

In order to facilitate cooperation between underwater robots, it is a must for robots to exchange information with unambiguous meaning. However, heterogeneity, existing in information pertaining to different robots, is a major obstruction. Therefore, this paper presents a networked ontology, named the Smart and Networking Underwater Robots in Cooperation Meshes (SWARMs) ontology, to address information heterogeneity and enable robots to have the same understanding of exchanged information. The SWARMs ontology uses a core ontology to interrelate a set of domain-specific ontologies, including the mission and planning, the robotic vehicle, the communication and networking, and the environment recognition and sensing ontology. In addition, the SWARMs ontology utilizes ontology constructs defined in the PR-OWL ontology to annotate context uncertainty based on the Multi-Entity Bayesian Network (MEBN) theory. Thus, the SWARMs ontology can provide both a formal specification for information that is necessarily exchanged between robots and a command and control entity, and also support for uncertainty reasoning. A scenario on chemical pollution monitoring is described and used to showcase how the SWARMs ontology can be instantiated, be extended, represent context uncertainty, and support uncertainty reasoning.Eurpean Commission, H2020, 66210

High-fidelity noncovalent synthesis of hydrogen-bonded macrocyclic assemblies

This is the accepted version of the following article: Angewandte Chemie International Edition 54.23 (2015): 6780-6784, which has been published in final form at http://dx.doi.org/10.1002/anie.201501321A hydrogen-bonded cyclic tetramer is assembled with remarkably high effective molarities from a properly designed dinucleoside monomer. This self-assembled species exhibits an impressive thermodynamic and kinetic stability and is formed with high fidelities within a broad concentration rangeFunding from MINECO (CTQ2011-23659) and the E.U. (ERC-Starting Grant 279548) is gratefully acknowledge