El profesor e investigador Pablo Mininni es autor de este trabajo, donde analiza cómo las fluctuaciones turbulentas en las atmósferas planetarias se organizan para crear estructuras más grandes, un proceso que los científicos han estado tratando de comprender durante décadas. En términos más simples, se trata de cómo los movimientos caóticos en la atmósfera se unen para formar patrones más grandes. Si bien la idea de que este proceso es como una cascada en donde la energía fluye de pequeña a gran escala se propuso hace mucho tiempo, no está claro si la idea es aplicable a atmósferas del mundo real, como la de nuestro planeta. 

Mediante simulaciones numéricas, los investigadores descubrieron que, en determinadas condiciones similares a las de la atmósfera terrestre, la energía puede fluir en ambas direcciones, favoreciendo la formación de estructuras más grandes. Este descubrimiento sugiere que incluso en atmósferas realistas existe una tendencia natural a que surja orden a gran escala, lo que proporciona información valiosa sobre cómo se equilibra la energía en la atmósfera de la Tierra y de otros planetas.

Los patrones observados en la atmósfera, que pueden extenderse por miles de kilómetros, son impulsados ​​por dos fuentes principales: el movimiento general del aire alrededor del globo, y la turbulencia en escalas más pequeñas y caóticas dentro de la atmósfera. Es un poco sorprendente porque en la experiencia cotidiana la turbulencia tiende a crear patrones desordenados y de pequeña escala. Pero bajo ciertas condiciones puede ocurrir el proceso opuesto, y el orden puede emerger del desorden. Por eso los científicos están tratando de descubrir cómo se forman estos grandes patrones organizados en la atmósfera terrestre y otros planetas, a pesar de la naturaleza caótica de la turbulencia. Es como intentar comprender cómo puede surgir una estructura grande y ordenada de un proceso caótico.

El profesor del Departamento de Física (UBA) y autor de la publicación, Pablo Mininni, lo explica así: Este es un problema del yin y el yang de la atmósfera, porque hay orden en el desorden, y desorden en el orden. La explicación clásica es que en la atmósfera las estructuras más grandes generan estructuras más chicas. La teoría permitiría que ocurra un proceso opuesto: que estructuras más pequeñas se ordenen y generen estructuras más grandes. Pero nunca se había observado este proceso teórico en situaciones que sean realistas en atmósferas planetarias. Lo que hacemos en este trabajo es mostrar que este proceso también ocurre, así que el orden y el desorden se alimentan entre sí. La ocurrencia de ambos procesos tiene impacto en la forma en la que los modelos de pronóstico tienen que trabajar, y también tiene un impacto en el balance de energía de la atmósfera, que es el equivalente a la ‘contabilidad’ de la energía en la atmósfera: cuánto entra, cuánto sale, y por dónde. Esto tiene un impacto en el entendimiento del cambio climático.

Ariel Oliveira e Iñaki Mendiberri Noel, estudiantes del Departamento de Física, obtuvieron el premio Innovación en universidades con su proyecto Carbón verde activado a partir de desecho agroindustrial. A partir de la cáscara de la soja - un residuo muy abundante en el agro - los jóvenes pudieron producir carbón activado, un elemento poroso que atrapa compuestos en gases y fluidos. En particular, el proyecto se enfocó en la remediación de aguas dulces para la potabilización. 

El carbón activado cuenta con diversas aplicaciones en la industria: se utiliza como antídoto en casos de intoxicación, tiene un amplio uso en la industria cosmética en productos como maquillaje y pasta dental negra, y es un componente en la elaboración de alimentos, siguiendo una tendencia en auge. Actualmente, no se fabrica a nivel industrial en el país, por lo que su suministro depende de importaciones.

Ariel e Iñaki desarrollaron su proyecto en el Laboratorio de Polímeros y Materiales Compuestos (UBA-Conicet), bajo la dirección de Silvia Goyanes como parte del último tramo de la carrera de Física. La iniciativa de un trabajo en remediación ambiental se enmarca en las líneas de interés del grupo: “poder desarrollar un material para la potabilización del agua y que éste parta de un desecho de la industria es maravilloso”, dice Oliveira. Además, Mendiberri Noel afirma que el producto final puede contribuir a la industria nacional y a la economía circular. 

El proceso

Se inicia con la cáscara de soja, que se muele hasta obtener un polvo. Luego, se somete a un proceso de pirolizado, en el cual se expone a altas temperaturas en una atmósfera libre de oxígeno para obtener carbón. Posteriormente, se lleva a cabo una activación química con el propósito de aumentar de manera significativa su área superficial. El resultado es un carbón activado de origen vegetal con una capacidad de adsorción considerablemente superior al carbón comercial que se encuentra actualmente en el mercado argentino.

El producto resultante se empleó para evaluar su eficacia en la filtración de diversas moléculas, incluyendo contaminantes como la Tetraciclina y la Atrazina, que son un antibiótico y un pesticida ampliamente utilizados en la industria agroganadera y que se encuentran comúnmente en los caudales de agua de las zonas donde se llevan a cabo estas actividades.

De acuerdo con la opinión de los jóvenes, la implementación a gran escala parece factible por varias razones. En primer lugar, se debe a la facilidad de recolección y a la alta disponibilidad de materia prima proveniente de la industria aceitera. Por otro lado, los procesos involucrados son simples y ya existen equipos de escala industrial para llevarlos a cabo. Además, estos no demandan un nivel elevado de capacitación por parte de los operarios para su ejecución.

La física recibió el premio Juan José Giambiagi 2023 en la Reunión Anual de Física, este año celebrada en Bahía Blanca.