Prima pagină Stiinta

Precum in stele, asa si in ITER

Redactia Descopera.ro | 10.26.2007 | ● Vizualizări: 304
Precum in stele, asa si in ITER     stiinta, inventii, medicina + zoom
Galerie foto (1)

Este probabil unul dintre cele mai ample acorduri de cooperare stiintifica internationala si e, cu siguranta, cel mai ambitios. In 2015, la Cadarache, in sudul Frantei, va fi finalizat ITER, reactorul experimental capabil sa produca energie „curata“ prin intermediul fuziunii termonucleare controlate.

Tratatul referitor la constructia reacto­rului a fost semnat la Paris la finele anului trecut. Pro­babil ca peste 30 de ani vor veni si primele rezultate, despre care specialistii spun ca vor schimba istoria umani­tatii. Nu lipsesc insa scepticii, potrivit carora investitia estimata la 10 miliarde de euro reprezinta „bani aruncati pe un vis irealizabil“.  UE, China, Rusia, India, Japonia, Coreea de Sud si Statele Unite, cele sapte state implicate in proiect, sunt insa convinse ca merita osteneala.

Daca lucrurile vor merge bine, umanitatea se va putea baza in viitor pe o sursa de energie nepoluanta si in principiu inepuizabila, avand in vedere ca o instalatie de fuziune ar putea produce un gigawatt de electricitate pe zi din doar cateva kilograme de combustibil.   Inima reactorului ITER se numeste Tokamak, un fel de „covrig“ metalic cu raza de 6,2 metri, gol pe dinauntru si inconjurat de magneti, care va permite incalzirea unui gaz alcatuit din izotopii hidrogenului (deuteriu si tritiu) pana la temperaturi extreme (sute de milioane de grade), atinse mai intai gratie unui puternic curent electric si apoi prin injectarea de unde electromagnetice (la fel ca in cuptorul cu microunde) de ordinul a milioane de wati.

La asemenea temperaturi, insa, nici un material nu este capabil, din punct de vedere tehnologic, sa reziste, motiv pentru care oamenii de stiinta s-au gandit sa creeze in interiorul „covrigului“ campuri magnetice capabile sa mentina plasma la o distanta „oportuna“ de peretii metalici.  De fapt, se incearca sa se reproduca in interiorul unei instalatii ceea ce se intampla in stele, adica doi atomi de hidrogen care intra in coliziune si produc un atom de heliu, eliberand o energie formidabila. Dificultatea cea mai mare este realizarea unui astfel de tokamak capabil sa genereze mai multa energie decat consuma pentru a produce campul magnetic capabil sa „domine“ temperaturile incredibile rezultate in momentul fuziunii. Constructia marelui reactor este prevazuta sa inceapa in 2008 si va dura in jur de 10 ani. Oamenii de stiinta spera ca vor putea obtine o productie industriala de energie in termen de circa 40 de ani, atunci cand rezervele de petrol se vor fi epuizat. 
 
Fuziunea
In principiu, lucrurile par simple: atunci cand sunt supusi presiunii sau incalziti, atomii de hidrogen fuzioneaza – se aglutineaza –, producand heliu si enorme cantitati de energie. Este ceea ce se intampla de cinci miliarde de ani in centrul Soarelui si in stele. Avantajul major al metodei este acela ca principalul deseu produs de un reactor cu fuziune este heliul, gazul inofensiv cu care se umfla baloanele. Pentru ca pe Pamant conditiile de presiune si de temperatura din inima Soarelui sunt imposibil de obtinut, oamenii de stiinta nu utilizeaza hidrogen obisnuit, ci doua varietati de hidrogen greu: deuteriul si tritiul.  Pe Terra, o molecula de apa din 7.000 este molecula de „apa grea“, compusa din mai multi atomi de deuterium, care inlocuiesc atomii de hidrogen obisnuit (D2O sau DHO in loc de H2O). Dar tritiul nu exista in natura, fiind produs in clipa de fata in centralele nucleare clasice la pretul de 300 de euro... gramul. Cercetatorii spera insa ca ITER va putea asigura singur o parte substantiala din necesarul de consum. Si totusi, fuziunea deuteriu-tritiu produce niste neutroni plini de energie, care bombardeaza reactorul. Tot ce ating ei devine extrem de radioactiv. Si polueaza. Din pacate, nu se cunoaste deocamdata materialul capabil sa reziste un timp indelungat unui asemenea tratament. 

Celulele stem
Descoperirea celulelor stem prezente in corpul unui adult a fost anuntata in 1961 (J. Till si E. McCulloch), in urma concluziilor unui studiu realizat pe celulele hematice ale soarecilor; ulterior, cercetarile s-au multiplicat si in clipa de fata circa 500 de articole publicate in diferite reviste stiintifice fac dovada existentei, in varii „districte“ ale organismului uman si in varii tesuturi, a unor rezerve de celule speciale – diferite ca forma si calitate de celulele normale – care dovedesc o dubla capacitate: aceea de a se putea multiplica la nesfarsit si aceea de a se orienta si diferentia in interiorul a numeroase tipuri de tesuturi.  Functia acestor celule rezulta a fi aceea de a inlocui celulele distruse din diferite tipuri de tesuturi. Numele de stem (sau susa) indica puterea lor de a genera, dintr-un germene initial, o crestere succesiva; un astfel de proces de regenerare s-a produs dintotdeauna in organism, ca un fel de autoreparatie spontana, fara sa fi fost cunoscut de catre oamenii de stiinta. 

Descoperirea acestei resurse biologice si a mecanismului ei de functionare i-a entuziasmat pe buna dreptate pe cercetatori, facandu-i sa spere ca o vor putea utiliza in cazul unor leziuni grave ale tesuturilor organismului uman, extragand celule stem din organism, multiplicandu-le in laborator in cantitatea ceruta si reintroducandu-le apoi in tesutul sau organul afectat.  Unii cercetatori studiaza in clipa de fata posibilitatea de a stimula productia de celule susa in interiorul organismului insusi, fara a le mai extrage, astfel incat sa se reproduca intr-o cantitate suficienta pentru regenerarea in situ.  Spectrul maladiilor care provoaca degenerarea tesuturilor este unul amplu si a facut obiectul mai multor studii experimentale. Infarctul, bolile sangelui, bolile degenerative ale sistemului ner­vos (Parkinson si Alzheirner) si multe alte afectiuni se pare ca vor beneficia de pe urma acestui tip de terapie.  
 
O rezerva speciala de celule stem, din punctul de vedere al cantitatii si al usurintei prelevarii, a fost identificata in cordonul ombilical al nou-nascutului.  La ora actuala, transplantul de celule stem embrionare este considerat o adevarata „mana cereasca“ pentru inlocuirea tesuturilor sau a organelor bolnave, dar atat controversele de natura etica iscate in jurul utilizarii de embrioni umani, cat si riscul ca aceste celule sa fie respinse de organism constituie obstacole importante. Anul acesta, o echipa internationala de cercetatori (de la Kyoto University din Japonia, Harvard Stem Cell Institute din Boston, Institute for Stem Cell Biology and Medicine din cadrul University of California din Los Angeles si de la Massachusetts Institute of Technology) a demonstrat insa pe un model animal o tehnica de transformare a celulelor adulte in celule stem care nu mai implica utilizarea de celule-ou si nici crearea si distrugerea de embrioni. 

Manipuland genetic fibroblaste de soarece, cercetatorii le-au intors la o stare pluripotenta identica celei a celulelor stem, care poate da nastere la diferite linii celulare ale organismului. Este vorba despre o tehnica de inginerie genetica pusa la punct in 2006, care consta in activarea a patru gene (Oct4, Sox2, c-Myc si Klf4) in fibroblaste. Expresia acestor patru factori de transcriere, astfel numiti pentru ca regleaza activitatea multor alte gene, readucea celula la o stare similara celei embrionare, dar inca incapabila sa genereze vreun tip de celula si sa ajute dezvoltarea unui organism viu. Abordarea a fost de aceasta data imbunatatita, iar cerce­tatorii si-au atins scopul. „Celulele re­programate sunt identice celulelor stem embrionare“, a declarat Rudolf Jaenisc, de la Massachusetts Institute of Technology, care a participat la studiu.  Descoperirea deschide drumul producerii de linii de celule stem specifice pentru fiecare pacient in parte, iar speranta este ca, in viitor, o celula a pielii, bunaoara, va putea fi reprogramata pentru a se transforma in celula beta a pancreasului pentru tratarea diabetului, in celula a sangelui pentru bolnavii de leucemie sau in celula neuronala pentru tratarea bolii Parkinson.

Foto: NASA, Reuters, ITER

FACTS


Apa pentru toata lumea

Va mai exista apa potabila pentru toti la finele secolului XXI? Raspunsul este nu si multora le pare evident. Po­trivit Natiunilor Unite, in 2025, trei miliarde de persoane vor trai in regiuni unde rezervele de apa dulce vor fi supraexploatate sau vor fi disparut de-a binelea. De-aici si urgenta de a identifica noi surse. In Orientul Mijlociu in mod deosebit, specialistii se ocupa deja cu transforma­rea celei mai mari rezerve de apa a planetei, oceanul, in apa de baut. In principiu, pare destul de simplu: ajunge sa incalzesti apa care, evaporandu-se, lasa sarea in urma. Aceasta metoda necesita insa un mare consum de energie, iar apa dulce astfel produsa costa scump.  O alta metoda este osmoza inversa. Dezvoltata initial pen­tru nevoile submarinelor americane, ea consta in fil­trarea apei marine printr-o membrana realizata din ce­ra­mica sau dintr-un polimer plastic. Osmoza inversa este un proces de separare in care un solvent (in cazul nostru, apa) este „obligat“, prin aplicarea unei presiuni, sa treaca printr-o membrana care retine substantele dizolvate in apa (in cazul de fata, sarea).  Avantajul metodei consta intr-o cerere mai scazuta de energie si, ca atare, in costuri mai mici. O tehnica simpla in aparenta, numai ca membranele sunt niste filtre cu o compozitie extrem de complicata, asa incat jumatate din costurile uzinelor de osmoza inversa sunt redirectionate catre achizitionarea respectivelor membrane.
 
Tag-uri: stiinta | inventii | medicina

ASCULTĂ CE GÂNDEȘTI