WO2011135394A1 - Proceso para la preservación y recuperación de glaciares de montaña - Google Patents

Proceso para la preservación y recuperación de glaciares de montaña Download PDF

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WO2011135394A1
WO2011135394A1 PCT/IB2010/001062 IB2010001062W WO2011135394A1 WO 2011135394 A1 WO2011135394 A1 WO 2011135394A1 IB 2010001062 W IB2010001062 W IB 2010001062W WO 2011135394 A1 WO2011135394 A1 WO 2011135394A1
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snow
ice
dry ice
glacier
rocky
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Inventor
Eduardo Carlos Gold Araoz
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Eduardo Carlos Gold Araoz
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G15/00—Devices or methods for influencing weather conditions

Definitions

  • the present invention relates to a process for the recovery of mountain glaciers fighting the causes of deglaciation.
  • deglaciation is occurring in all the mountains of the world, in the present invention only the case of the Peruvian Andes has been considered as a reference, which does not mean that with some modifications the process can be applied in other mountain ranges. It is very important to consider that for the process described in this application it is possible to use the renewable energy of the mountains, due to the height they are in, in the form of hydraulic, wind and solar power.
  • the unprotected surfaces of snow in the mountains today have a blackened color that absorbs shortwave radiation and then emits it in the form of upward infrared radiation; said radiation is absorbed by the greenhouse gases and then emitted again as atmospheric contraradiation down.
  • the remaining radiation which falls on the snow, has a high component of infrared radiation that is absorbed by the glacier by heating and melting it.
  • the thermal gradient of the troposphere at a height of 5,000 meters should be approximately -15 ° C, due to the localized greenhouse effect, today it is greater than 0 ° C.
  • the dark colored glacial surfaces with little albedo which have a relationship between short-wave radiation absorbency and long-wave radiation emittance that favor the greenhouse effect, are: a.
  • the water maintains a liquid contact with the glacier tongue, the heat of the water in the lagoons rises through the conduits of the glacier drainage, allowing the heat flow to go to the colder areas increasing the melting. In this way while the water descends from the glacier, the heat rises using this conduction means until it reaches the ice. "The ice melts so as not to continue melting.”
  • the steep slope of the glacier tongue makes the liquid flow of the natural drainage of the glacier turbulent, melting by convection the ice that is downhill in direct proportion to the speed and duration of the runoff on and inside the glacier tongue until it leaves her.
  • a small volume of fusion of the upper parts melts the ice of the lower areas in a geometric proportion during its turbulent journey until it leaves the tongue of the glacier.
  • the environmental policy against greenhouse gases, especially C02, consists of burning less fuels and foresting so that plants absorb atmospheric C02; This process is very slow and difficult to fulfill, meanwhile new technologies are needed to help cool the planet, one of them is increasing the ability of mountain surfaces to reflect solar radiation into space, which is the purpose of this invention. .
  • the objective of the present invention is to create a favorable environment to allow the recovery of the glacier mass; which is the most important form of freshwater storage in the Andes (and the world).
  • the objective of the present invention is to create a favorable environment to allow the recovery of the glacier mass; which is the most important form of freshwater storage in the Andes (and the world).
  • the solution proposed by the present application for the preservation and recovery of mountain glaciers is achieved by increasing the albedo of unprotected rocky surfaces of snow and other potential heat retention areas. For this, it is proposed to cover these areas with coating materials such as white paint, dry ice and artificial snow.
  • this refers to a process for the preservation and recovery of mountain glaciers comprising the following steps: to. Locate unprotected rocky snow surfaces and other potential heat retention areas such as black ice and lagoons in the mountains;
  • the paint material will be applied to the mineral surfaces (rocks and debris) unprotected from snow, areas that have recently undergone deglaciation, in order to increase the surface reflectance (albedo) by decreasing the greenhouse effect located on the mountain.
  • This bleaching process will generate a new microclimate with lower temperatures, enough to stop the melting of glaciers, and even allow the regeneration of the glacier mass.
  • the present invention relates to the extraction and evacuation of melting water from the high parts of the mountains by the steps of:
  • Figure 1 shows the artificial process of glacial cooling with dry ice.
  • the scheme shows how dry ice and calcium hydroxide (reflective paint base) are produced simultaneously and the C02 recirculation system, using the glacier's hydraulic energy.
  • the present invention relates to a process for the preservation and recovery of mountain glaciers comprising the following steps:
  • the process comprises several additional steps that can be used to aid in the preservation and recovery of mountain glaciers, such steps are: a) Extracting and evacuating the melting water, coming from the areas to as of the mountains, in order to avoid the transmission of heat by conduction and convection and / or;
  • Snow-protected rock surfaces painted white can also be covered with dry ice to accelerate cooling.
  • the process can increase albedo above 50% on the unprotected rocky surface of snow.
  • the process can increase albedo above 80% on the unprotected rocky surface of snow.
  • covering the black ice with artificial snow or dry ice and covering during the day the puddles and small lagoons that are in contact with the glacial tongue with a white membrane to reflect the solar radiation contributes to decrease The greenhouse effect.
  • the surface of the larger lagoons, if necessary, should also be covered with some reflective material.
  • the objective of the present invention is to slow it down by decreasing the speed of the glacier flow.
  • the percentage of liquid in glacier ice varies according to the degree of crystallization.
  • the degree of crystallographic ordering of ice determines apart from the density of the ice, the amount of liquid inside it and therefore the speed of the glacier flow.
  • the process also comprises making wells such as those used to place beacons and with a small pump to extract and evacuate the melting water during the day, storing it in reflective plastic membrane bags to reduce convection fusion .
  • wells such as those used to place beacons and with a small pump to extract and evacuate the melting water during the day, storing it in reflective plastic membrane bags to reduce convection fusion .
  • the process is also intended to cover the area occupied by dirty ice with a layer of snow and prevent radiation absorption. during the day.
  • artificial snow is produced using snow cannons with the water stored in the previous stage in bags, lagoons and puddles.
  • the process also comprises producing artificial snow using snow cannons.
  • snow cannons There are numerous commercial techniques used in ski fields and ice hotel construction that can be applied in this process. It requires cold air below - 2 ° C, for which atmospheric air, water at 0 ° C and driving force that can come from water falls from the glacier itself are used.
  • the artificial snow cover can melt at the beginning of the treatment, so it is necessary to strengthen the cooling capacity of the ice under it using dry ice in order to achieve a significant accumulation that allows the gradual transformation of snow into snow and then ice dense.
  • induction can be differentiated in hot or cold with reference to the melting point of ice.
  • C02 in the form of dry ice is preferred as a refrigerant, because it is not polluting, is easy to handle and is recyclable. In addition to that it can be produced together with the reflective paint.
  • the first is by direct contact of the dry ice with the surface covered with reflective paint or in glacier ice, for the latter, trenches are excavated in the critical parts of the glacier tongue and filled with dry ice in blocks.
  • the sublimed C02 is diluted in the glacier's water flow and is transported by the runoff to the outside, where it can be recovered by separating it from the water to be recycled.
  • the second is through a hermetic global cycle system. This one is not intrusive.
  • the sublimed C02 has no contact with the glacier's water flow.
  • the liquid C02 is transported to the glacier by tanks and then expanded into airtight blankets of reflective material to form dry ice.
  • gaseous CO2 is removed from the blankets to be re-liquefied in situ by means of compressors and is injected back into the blanket.
  • the white reflective paint can be obtained simultaneously with dry ice, which can be in situ since it would favor the loss of mass and energy. From a ton of raw material you get a ton of products between white reflective paint and dry ice.
  • any white paint can also be used in the process, taking into account that water contamination should be avoided and the durability of the plastic resins used in the paints should be observed since these may not be resistant to low Mountain temperatures
  • the paint comprises processed limes, carbide limes (drips) and hydrated limes with low iron oxide and manganese oxide content.
  • commercial dry ice can also be used in the process.
  • the invention also relates to the use of white paint to cover the unprotected rocky surfaces of snow and thus preserve and recover mountain glaciers.
  • the invention also relates to the rocky mountains covered by the process as described above.
  • the approximate chemical composition of the clinker consists of three main oxides that are:
  • the raw materials to be used are limestone (calcium carbonate + clays) with a low content of iron and manganese oxides, which are the cause of dark colorations and clays also with a low content of iron and manganese, maximum 2%.
  • the process includes:
  • the decomposition of the carbonates begins around 600 ° C and is maintained until 1, 000 ° C, thereby activating the CaO that begins to react with silica and other clay components that have lost their molecular water , forming SC 2 dicalcium silicate mainly.
  • the white paint is obtained using as components, carved stones (batán mills) or natural rounded as river boulders (ball mills).
  • carved stones bathán mills
  • natural rounded as river boulders ball mills
  • the energy required for the oven is 120 Kw hour per day, with a working regime of 24 hours per day, the electricity supply is only 12 hours, the rest of the time is used to load and unload the oven, possibly Let's make two ovens.
  • the energy required for grinding is 50 Kw hour per day, with a 12-hour work regime.
  • the cooling of the C02 will be carried out with recycled water from an air cooling tower.
  • glacier mountains those that currently have glaciers with higher peaks of the LET determine the location of unprotected rocky surfaces of heights by heights snow that are above the glacial tongues, at the same height and below them, according to the weather station, in order to determine the areas that should be treated. It also determines the potential areas of heat accumulation such as rocks, black ice and lagoons.
  • sampling and classification of the terrain must be performed to test the adhesion of the reflective material (white paint) and measure the albedo in the laboratory.
  • the white reflective paint can be obtained according to the procedures set forth above or by other known processes.
  • To hydrate the paint that is initially in powder or paste form water from the mountain is used. It is preferable to heat it to 20 ° C to facilitate the setting of the paint.
  • the application can be done with brushes, brooms, all types of spray pumps or by spillage and spread on the surfaces.
  • the treatment with the white reflective paint on the snow-protected rocky surfaces must start from the summits and go down to the base of the mountain covering all of these surfaces.
  • the lower limit will be determined by the vestiges of old glacial areas studied in the line base.
  • dry ice is applied on the painted rocky surfaces, to create a cold core that will attract the overcooled clouds to precipitate in the form of snow. Dry ice can also be applied to painted rocky surfaces by direct contact (weathering or by a hermetic global cycle system).
  • clouds can be bombarded over chilled with dry ice in the form of scales (a process used in many countries).
  • the process of the present invention is a very useful tool to achieve cooling of the planet.
  • the reserves of fresh water in solid state that will guarantee the future of the biomass and its increase are recovered.
  • the Hydropower production may increase because these reserves are at a height higher than any dam.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

El objeto de Ia presente solicitud es Ia preservación y recuperación de glaciares de montaña Io cual se logra aumentando significativamente el albedo de las zonas rocosas desprotegidas de nieve y de las otras áreas potenciales de retención de calor. Para ello, se propone determinar en las montañas las zonas expuestas descubiertas de nieve para luego cubrir dichas zonas con materiales de revestimientos tales como pintura reflejante blanca, hielo seco y nieve artificial. Al recuperar los glaciares en las montañas se recupera las reservas de agua dulce en estado sólido que garantizará el futuro de Ia biomasa y su incremento. Además Ia producción de hidro energía puede aumentar debido a que estas reservas se encuentran a una altura superior a cualquier represa.

Description

PROCESO PARA LA PRESERVACIÓN Y RECUPERACIÓN DE GLACIARES DE
MONTAÑA
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un proceso para la recuperación de glaciares de montaña combatiendo las causas de la deglaciación. Aunque la deglaciación está produciéndose en todas las montañas del mundo, en la presente invención sólo se ha considerado el caso de los Andes peruanos como referencia, lo cual no significa que con algunas modificaciones el proceso pueda ser aplicado en otras cadenas montañosas. Es de suma importancia considerar que para el proceso que se describe en la presente solicitud es posible utilizar la energía renovable de las montañas, debido a la altura en que se encuentran, en forma de fuerza hidráulica, eólica y solar.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Existen diversas causas por las cuales en estos momentos hay una deglaciación acelerada en la mayoría de las montañas del mundo, siendo las principales causas las siguientes:
1. Efecto invernadero atmosférico localizado sobre el glaciar:
Antes del deshielo pronunciado de los últimos años, la radiación de onda corta o luz visible, proveniente del sol (que no es absorbida por el C02 ni el vapor de agua troposféricos), llegaba a la superficie de las montañas cubierta de nieve altamente reflectora y por ello gran parte de esta radiación era reenviada nuevamente hacia el espacio exterior; la escasa irradiación de calor desde la superficie de las montañas en forma de onda larga o infrarroja (que es absorbida y luego emitida por los gases de efecto invernadero), daba como resultado un microclima en el ambiente glaciar mas frío que el actual. El aumento progresivo de la temperatura global, que inicialmente fue la causa del retroceso glaciar y principalmente el cambio de color de las superficies (ahora oscuras) antes protegidas por la nieve reflectora han incrementado en forma geométrica el efecto invernadero localizado en el entorno de las montañas glaciares, incrementado así la temperatura.
Las superficies desprotegidas de nieve en las montañas lucen hoy un color ennegrecido que absorbe la radiación de onda corta y luego la emiten en forma de radiación infrarroja hacia arriba; dicha radiación es absorbida por los gases de efecto invernadero y luego emitida nuevamente como contrarradiación atmosférica hacia abajo. De esta manera, la radiación restante, que incide sobre la nieve, tiene un alto componente de radiación infrarroja que es absorbida por el glaciar calentándolo y derritiéndolo.
Así mismo, la conducción y convección del aire dispersa el calor irradiado a la atmósfera del ambiente glaciar, dando como resultado un microclima más caliente propicio para la deglaciación.
No obstante que el gradiente térmico de la troposfera a una altura de 5,000 metros de altura debería ser aproximadamente -15°C, por causa del efecto invernadero localizado, hoy es mayor a 0°C.
Las superficies glaciares de coloración oscura con poco albedo, que tienen una relación entre absortancia de radiación de onda corta y emitancia de radiación de onda larga que favorecen el efecto invernadero, son: a. El color natural del mineral de las rocas de la superficie sin vegetación del suelo de las montañas.
b. El hielo negro desprotegido de nieve de las lenguas glaciares.
c. Los espejos de agua, lagunas, charcos, etc.
2. Efecto invernadero en el hielo negro y lagunas.
Además del efecto en la nieve, el agua y hielo transparentes tienen la propiedad de dejar pasar la radiación de onda corta y retener la de onda larga, los que sirven para producir efecto invernadero. La zona de ablación está compuesta mayormente de hielo denso mezclado con detritos de color oscuro llamado hielo sucio o negro. La transparencia del hielo transmite la radiación de onda corta, la cual es absorbida por los detritos que luego emiten radiación infrarroja produciendo así un efecto invernadero en el seno de la lengua glaciar. Como la conductividad de calor es alta en el hielo denso, éste se derrite con rapidez.
Generalmente, cuando los glaciares retroceden, parte del agua líquida forma lagunas y charcos en las depresiones dejadas por la dinámica del glaciar que son de color oscuro. De esta manera, la radiación incidente es absorbida por el fondo calentando el agua.
Es así que, durante el día se almacena calor y durante la noche lo emite impidiendo que la temperatura ambiental disminuya rápidamente para recongelar el glaciar.
El agua mantiene un contacto líquido con la lengua glaciar, el calor del agua de las lagunas asciende por los conductos del drenaje glaciar, permitiendo que el flujo de calor se dirija hacia las zonas mas frías aumentando la fusión. De esta manera mientras el agua desciende del glaciar, el calor asciende utilizando este medio de conducción hasta llegar al hielo. "El hielo se derrite para no seguir derritiéndose".
La resistencia al cambio dentro de la dinámica del estado de la materia, hace que la tendencia del hielo glaciar sea permanecer en forma sólida, de esta manera ante una inducción de calor, el mecanismo que se opone es la fusión, porque el cambio de estado de sólido a líquido libera calor latente de fusión que enfría el hielo restante, es por esta característica que el refrigerante universal es el hielo, "tiene que derretirse para poder enfriar".
En el glaciar, el flujo líquido proveniente de la fusión de las partes altas de la montaña, se recongela mas abajo consumiendo energía frigorífica del mismo hielo glaciar. Ante este desbalance, el hielo se derrite aún mas hasta obtener el calor latente necesario para encontrar un equilibrio que nunca llega, formándose así un círculo vicioso de fusión.
Los glaciares tropicales son la naciente de los ríos y ellos mismos son ríos lentos. La proporción de agua líquida en el hielo glaciar varía de acuerdo a varias fases de transformación de la nieve en hielo y de hielo en agua. La fusión proveniente de la zona más alta del glaciar forma una película de agua que lava la superficie del hielo, penetrando por conductos y pequeñas grietas derritiéndolo.
La pendiente pronunciada de la lengua glaciar hace que el flujo líquido del drenaje natural del glaciar sea turbulento, fundiendo por convección el hielo que se encuentra cuesta abajo en proporción directa a la velocidad y duración del escurrimiento sobre y dentro de la lengua glaciar hasta que sale de ella. Es así, como un pequeño volumen de fusión de las partes altas derrite en proporción geométrica el hielo de las zonas bajas durante su recorrido turbulento hasta salir de la lengua del glaciar.
La política ambiental contra los gases invernadero sobre todo del C02, consiste en quemar menos combustibles y forestar para que las plantas absorban el C02 atmosférico; este proceso es muy lento y difícil de cumplir, mientras tanto se necesitan de nuevas tecnologías que ayuden a enfriar el planeta, una de ellas es aumentando la capacidad de las superficies montañosas para reflejar la radiación solar hacia el espacio, que es propósito de esta invención.
El objetivo de la presente invención es crear un ambiente favorable para permitir la recuperación de la masa glaciar; la cual se constituye en Ja forma más importante de almacenamiento de agua dulce en los Andes (y el mundo). Al generar un micro clima, en las zonas de montaña que han perdido la masa glaciar, y al recuperar los glaciares, los suministros locales de agua se recuperarán lo cual traerá beneficios socioeconómicos para la región.
RESUMEN DE LA INVENCION
La solución propuesta por la presente solicitud para la preservación y recuperación de glaciares de montaña se logra aumentando el albedo de las superficies rocosas desprotegidas de nieve y otras áreas potenciales de retención de calor. Para ello, se propone cubrir dichas zonas con materiales de revestimientos tales como pintura blanca, hielo seco y nieve artificial.
En un aspecto de la invención, ésta se refiere a un proceso para la preservación y recuperación de glaciares de montaña que comprende los siguientes pasos: a. Ubicar en las montañas las superficies rocosas desprotegidas de nieve y otras áreas potenciales de retención de calor tales como hielo negro y lagunas;
b. Aumentar el albedo por encima del 75% en las superficies rocosas desprotegida de nieve y de las otras áreas potenciales de retención de calor mediante los siguientes pasos:
b.1) Cubrir la superficie rocosa desprotegida de nieve con pintura blanca;
b.2) Cubrir las zonas que tienen hielo negro con hielo seco o nieve artificial;
c) Opcionalmente cubrir, durante el día, los charcos y pequeñas lagunas que se encuentran en contacto con la lengua glaciar con una membrana plástica blanca; y
d) Opcionalmente cubrir con un material plástico reflectante las lagunas más grandes.
En un aspecto de la invención, el material de la pintura será aplicado a las superficies minerales (rocas y detritos) desprotegidas de nieve, zonas que han sufrido recientemente la deglaciación, con el fin de aumentar la reflectancia de la superficie (albedo) disminuyendo el efecto invernadero localizado sobre la montaña. Este proceso de blanqueo, generará un nuevo microclima con temperaturas más bajas, lo suficiente como para detener el deshielo de los glaciares, e incluso permitir la regeneración de la masa glaciar.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a la extracción y evacuación del agua de fusión proveniente de las partes altas de las montañas mediante los pasos de:
■ perforar pozos en el hielo glaciar;
■ extraer el agua de fusión durante el día con una bomba; y
■ almacenar dicha agua de fusión en bolsas de membrana plástica reflectoras;
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 muestra el proceso artificial de enfriamiento glaciar con hielo seco. En el esquema se muestra de que manera se produce hielo seco e hidróxido de calcio (base de la pintura reflejante) en forma simultánea y el sistema de recirculación del C02, utilizando la energía hidráulica del glaciar.
Descripción La presente invención se refiere a un proceso para la preservación y recuperación de glaciares de montaña que comprende los siguientes pasos:
a. Ubicar en las montañas las superficies rocosas desprotegidas de nieve y otras áreas potenciales de retención de calor tales como hielo negro y lagunas;
b. Aumentar el albedo por encima del 75% en la superficie rocosa desprotegida de nieve y de las otras áreas potenciales de retención de calor mediante los siguientes pasos:
b.1) Cubrir las superficies rocosas desprotegidas de nieve con pintura blanca; y/o b.2) Cubrir las zonas que tienen hielo negro con hielo seco o nieve artificial; y/o c) Opcionalmente cubrir, durante el día, los charcos y pequeñas lagunas que se encuentran en contacto con la lengua glaciar con una membrana plástica blanca; y/o
d) Opcionalmente cubrir con un material plástico reflectante las lagunas más grandes.
En otro aspecto de la invención, el proceso comprende diversos pasos adicionales que pueden ser utilizados para ayudar en la preservación y recuperación de los glaciares de la montaña, dichos pasos son: a) Extraer y evacuar el agua de fusión, proveniente de las zonas a as de las montañas, para así evitar la transmisión de calor por conducción y convección y/o;
b) Las superficies rocosas desprotegidas de nieve pintadas de blanco pueden ser además cubiertas con hielo seco para acelerar el enfriamiento.
En otro aspecto de la invención, el proceso puede aumentar el albedo por encima del 50% en la superficie rocosa desprotegida de nieve.
En otro aspecto de la invención, el proceso puede aumentar el albedo por encima del 80% en la superficie rocosa desprotegida de nieve.
Actualmente la radiación incidente, que es la suma de onda corta y larga, tiene un contenido infrarrojo más elevado en relación a los años precedentes, lo que produce una deglaciación acelerada debido al efecto invernadero.
Para disminuir la irradiación de onda larga del suelo, se propone proteger las zonas desprotegidas de nieve pintándolas de color blanco. En otro aspecto de la invención, al pintar de blanco las superficies desprotegidas de nieve, se logra que la radiación infrarroja disminuya inmediatamente, disminuyendo el efecto invernadero localizado. El reflejo de la radiación de onda corta impide la absorción de calor por el suelo y envía gran parte de ella al espacio exterior bajando la temperatura en el ambiente glaciar. Este resultado que favorece la glaciación se puede medir a través de instrumentos de medición conocidos de radiación infrarroja instalados en la superficie del glaciar y por medio satelital. En otro aspecto de la invención, cubriendo el hielo negro con nieve artificial o hielo seco y cubriendo durante el día los charcos y pequeñas lagunas que se encuentran en contacto con la lengua glaciar con una membrana de color blanco para reflejar la radiación solar contribuye a disminuir el efecto invernadero. La superficie de las lagunas más grandes, en caso de ser necesario, debe cubrirse también con algún material reflectante.
Si consideramos a un glaciar como un río lento, el objetivo de la presente invención es frenarlo disminuyendo la velocidad del flujo glaciar.
El porcentaje de líquido en el hielo glaciar varía de acuerdo al grado de cristalización. El grado de ordenamiento cristalográfico del hielo determina aparte de la densidad del mismo, la cantidad de líquido en su seno y por tanto la velocidad del flujo glaciar.
Como es lógico, cuando el hielo tiene un mayor grado de cristalización contiene menor cantidad de agua líquida y el flujo es más lento.
En otro aspecto de la invención, el proceso también comprende hacer pozos como los que se utilizan para colocar balizas y con una pequeña bomba extraer y evacuar el agua de fusión durante el día, almacenándola en bolsas de membrana plástica reflectoras para disminuir la fusión por convección. De esta manera con una porción del volumen total del agua de las partes altas de la lengua glaciar se evita la fusión de grandes volúmenes de hielo por convección turbulenta del agua en las partes bajas.
Con el agua almacenada en las membranas plásticas y las bajas temperaturas obtenidas por efecto del aumento sustancial del albedo, se puede producir nieve artificial.
En otro aspecto de la invención, el proceso también tiene la finalidad de cubrir con una capa de nieve la zona ocupada por el hielo sucio y evitar la absorción de radiación durante el día. Durante la noche con temperaturas por debajo de 0°C se produce nieve artificial utilizando cañones de nieve con el agua almacenada en la etapa anterior en bolsas, lagunas y charcos. En otro aspecto de la invención, el proceso también comprende producir la nieve artificial utilizando cañones de nieve. Existen numerosas técnicas comerciales utilizadas en canchas de esquí y construcción de hoteles de hielo que pueden ser aplicadas en este proceso. Se requiere de aire frío por debajo de - 2° C, para lo cual se aprovecha el aire atmosférico, agua a 0°C y fuerza motriz que puede provenir de caídas de agua del mismo glaciar.
La cobertura de nieve artificial puede derretirse al inicio del tratamiento, por lo que es necesario reforzar la capacidad frigorífica del hielo debajo de ella utilizando hielo seco a fin de lograr una acumulación importante que permita la transformación paulatina de la nieve en neviza y luego en hielo denso.
Por otro lado, hay que evitar la fusión del hielo antes de congelar por medios artificiales debido a su alto costo. Induciendo frío en el hielo glaciar, la velocidad de fusión se hace más lenta, de esta manera se cuenta con un instrumento de regulación hídrica para incrementar la resistencia a la fusión de los glaciares.
La extracción de agua fundida del hielo conjuntamente con la inducción fría debe lograr una mayor cristalización que contribuye a frenar el flujo y la fusión.
Cualquier cambio en la intensidad de calor produce una inducción atravesando por un período transitorio, por un tiempo determinado hasta equilibrarse, dependiendo de la conductividad del hielo.
Para mejorar el entendimiento, la inducción se puede diferenciar en caliente o frío con referencia al punto de fusión del hielo.
La inducción de calor en el hielo hace que cada molécula de agua en estado sólido- líquido intercambie con sus vecinas calor latente, de esta forma un grupo de moléculas o dominio se está fundiendo a la vez que otro próximo se está recongelando. Este cambio de estado líquido-sólido-líquido es muy dinámico y como consecuencia de la transferencia de calor latente la temperatura no varía, es así que una mayor inducción de calor produce mayor fusión que recongelamiento aumentando la velocidad del flujo glaciar sin que la temperatura del hielo varíe. Igualmente, una inducción de frío producirá menos derretimiento frenando el flujo.
A mayor densidad del hielo glaciar mayor conductividad térmica, por lo que el hielo más denso siempre recibirá mayor inducción sea fría o caliente. Si es caliente se funde más rápido y si es fría se congela más rápido. En la presente invención se prefiere como refrigerante el C02 en forma de hielo seco, debido a que no es contaminante, es de fácil manejo y es reciclable. Además de que el mismo puede producirse conjuntamente con la pintura reflejante.
A través del desarrollo de esta invención se han diferenciado dos formas de enfriar la montaña y el glaciar con hielo seco.
La primera es mediante contacto directo del hielo seco con la superficie cubierta con pintura reflejante o en el hielo glaciar, para este último se excavan trincheras en las partes críticas de la lengua glaciar y se rellenan con hielo seco en bloques. El C02 sublimado se diluye en el flujo hídrico del glaciar y es transportado por la escorrentía hacia el exterior, donde se puede recuperar separándolo del agua para ser reciclado.
La segunda es mediante un sistema de ciclo global hermético. Éste es no intrusivo. El C02 sublimado no tiene contacto con el flujo hídrico del glaciar. El C02 líquido es transportado al glaciar mediante tanques y luego es expandido dentro de unas mantas herméticas de material reflectante para formar el hielo seco.
Al absorber calor del hielo glaciar el hielo seco se sublima, el C02 gaseoso se extrae de las mantas para volver a ser licuado in situ por medio de compresores y es inyectado nuevamente dentro de la manta.
En otro aspecto de la invención la pintura reflejante blanca puede obtenerse simultáneamente con el hielo seco, lo cual puede ser in situ ya que favorecería evitar la pérdida de masa y energía. De una tonelada de materia prima se obtiene una tonelada de productos entre pintura reflejante blanca y hielo seco. En otro aspecto de la invención en el proceso también se puede utilizar cualquier pintura blanca, teniendo en cuenta que se debe evitar la contaminación del agua y observar la durabilidad de las resinas plásticas utilizadas en las pinturas ya que éstas podrían no ser resistentes a las bajas temperaturas de las montañas. Preferiblemente, la pintura comprende cales transformadas, cales de carburo (borras) y cales hidratadas con bajo contenido de oxido de hierro y oxido de manganeso.
En otro aspecto de la invención en el proceso también se puede utilizar hielo seco comercial.
En otro aspecto, la invención también se refiere al uso de pintura blanca para cubrir las superficies rocosas desprotegidas de nieve y de este modo preservar y recuperar glaciares de montaña. En otro aspecto, la invención también se refiere a las montañas rocosas cubiertas mediante el proceso como se ha descrito en anteriormente.
En la presente invención se ha considerado dos tipos de procesos de fabricación de pintura blanca:
1. Ejemplo de un Proceso de fabricación de clinker blanco.
La composición química aproximada del clinker consta de tres óxidos principales que son:
CaO entre 45 y 70%
S¡02 entre 20 y 30%
AI203 entre 3 y 15%
Las materias primas a utilizar son calizas (carbonato de calcio + arcillas) con bajo contenido de óxidos de hierro y manganeso, que son los causantes de las coloraciones oscuras y arcillas también con bajo contenido en hierro y manganeso, máximo 2%.
El proceso comprende:
- Seleccionar las materias primas. En el caso de la ciudad de Ayacucho-Perú, existen yacimientos de calcita y carbonato de calcio, así como margas arcillosas que tienen los componentes principales, además se tienen caolines de alta pureza y diatomita con un contenido de 80% de Si02 ultrafino. - Moler el crudo. Cuando no es posible conseguir margas calcáreas naturales con los contenidos adecuados se procede a moler los carbonatos hasta una finura que pase la malla 100 ASTM, luego se mezclan con arcillas blancas en las proporciones para formar un crudo de clinker.
- Peletizar el crudo molido. Con el fin de poder cocer el crudo, con un poco de agua se le da la forma de bolitas con un diámetro de media a una pulgada y luego se secan con el calor excedente del horno.
- Cocción el crudo. Se realiza en un horno cerrado de arco o resistencias eléctricas, con la finalidad de que la sinterización se realice anaeróbicamente (sin ingreso de aire) con los objetivos de evitar la oxidación del contenido de hierro y manganeso altamente colorante y recuperar el anhídrido carbónico (C02) casi puro de la descomposición del carbonato, este proceso ahorra energía por la atmósfera reductora al interior del horno por el alto contenido de C02.
La descomposición de los carbonatos empieza alrededor de los 600° C y se mantiene hasta los 1 ,000° C, con ello se consigue activar el CaO que empieza a reaccionar con la sílice y los otros componentes de la arcilla que han perdido su agua molecular, formando silicato dicálcico SC2 principalmente.
Al continuar elevando la temperatura hasta los 1 ,200° C la reacción se vuelve exotérmica por la formación de silicato tri cálcico SC3 y Aluminato tri cálcico AC3. - Enfriar la mezcla obtenida en el paso anterior. El clinker caliente debe enfriarse templándolo o sumergiéndolo en agua para evitar la oxidación del contenido de hierro.
- Moler el clinker, lo cual puede realizarse dentro de un molino de bolas de piedra conjuntamente con 4% a 8% de anhidrita (sulfato de calcio) y opcionalmente entre 20 y 40% de diatomita activada. Para activar la diatomita debe calentarse a 700° C, preferible en horno anaeróbico para evitar la oxidación del hierro que contiene en pequeñas proporciones.
2. Ejemplo de un Proceso alternativo: En algunos casos el proceso puede realizarse de la siguiente forma:
- Calcinación del carbonato de calcio con la obtención de C02 y CaO;
- Hidratación del CaO y mezcla dosificada con arcilla blanca; y
- Sinterización anaeróbica para evitar la recarbonatación del hidróxido de calcio. Preferiblemente en la presente invención se obtiene la pintura blanca utilizando como componentes, piedras labradas (molinos de batán) o redondeadas naturales como cantos rodados de río (molinos de bolas). Para la producción de una tonelada de cemento por día se requiere:
- 700 Kg. de clinker blanco
- 250 Kg. de diatomita blanca
- 50 Kg. de anhidrita Para la producción de 700 Kg de clinker y 350 Kg de C02 se necesitan:
- 900 Kg de carbonato de calcio
- 200 Kg de arcilla blanca
La energía necesaria para el horno es de 120 Kw hora al día, con un régimen de trabajo de 24 horas al día, el suministro de energía eléctrica solo es de 12 horas, el resto del tiempo se emplea en cargar y descargar el horno, posiblemente fabriquemos dos hornos.
La energía necesaria para la molienda es de 50 Kw hora por día, con un régimen de trabajo de 12 horas.
El enfriamiento del C02 se realizará con agua reciclada proveniente de una torre de enfriamiento por aire.
Para licuar 350 Kg de C02 diarios se requiere de 15 Kw hora.
Ejemplo de realización:
1.- Línea de base y evaluación de la montaña: 1.1.- Morfología de la montaña
Desde el punto de vista de la Línea de equilibrio térmico (LET) se pueden diferenciar dos tipos de montañas glaciares las que actualmente tienen glaciares con cumbres más altas del LET y las que fueron glaciares y pueden ser recuperados y están por debajo del LET.
En las montañas glaciares las que actualmente tienen glaciares con cumbres más altas del LET se determina por alturas la ubicación de las superficies rocosas desprotegidas de nieve que están por encima de las lenguas glaciares, a la misma altura y por debajo de ellas, de acuerdo con la estación climática, para poder determinar las áreas que deberán recibir tratamiento. Asimismo se determina las áreas potenciales de acumulación de calor como rocas, hielo negro y lagunas.
En las montañas que fueron glaciares y pueden ser recuperados y están por debajo del LET se determina por alturas las áreas que fueron depósitos nivales, lenguas glaciares, valles y lagunas. En ambos casos se determina los accesos a los lugares donde se ejecutarán los trabajos de recuperación.
1.2. - Levantamiento topográfico Es necesario realizar un levantamiento topográfico de la montaña para poder cuantificar con la ayuda de vistas satelitales y mapas geográficos las áreas y proyectar un plan de ejecución.
1.3. - Datos meteorológicos
Realizar mediciones de temperaturas, albedos, precipitaciones y vientos; buscar datos históricos si los hubiese e instalar en los puntos más representativos de la montaña estaciones meteorológicas.
1.4. - Análisis de agua, análisis de las rocas superficiales
Realizar análisis del agua que se escurre desde la montaña para ser comparados con análisis posteriores al tratamiento a fin de descartar cualquier contaminación causada por los materiales de cobertura y el hielo seco.
Asimismo se deben realizar muestréos y clasificación del terreno (rocas y detritos) para probar la adherencia del material reflectante (pintura blanca) y medir el albedo en el laboratorio.
1.5. - Angulo de incidencia solar, incidencia de luz reflejada por superficies. Medir la orientación de las superficies elegidas para el tratamiento reflectante y el ángulo de incidencia solar, es muy importante poder determinar si la luz reflejada por la nieve y pintura reflectante pueda ser absorbida por alguna superficie oscura que inicialmente esté en sombra.
2.- Ejecución del proceso de recuperación.
Teniendo en cuenta la información levantada en la línea de base, se realiza lo siguiente: 2.1. Aplicación de la pintura blanca reflectante.
La pintura blanca reflectante puede ser obtenida de acuerdo a los procedimientos expuestos anteriormente o mediante otros procesos conocidos. Para hidratar la pintura que inicialmente está en forma de polvo o en pasta se utiliza el agua proveniente de la montaña. Es preferible calentarla hasta 20°C para facilitar el fraguado de la pintura.
Para trasladar la pintura hasta el lugar de aplicación deberá hacerse un planeamiento en base a los datos recolectados para determinar el tipo de transporte que puede ser utilizado en estado líquido o en polvo de acuerdo a cada situación particular.
La aplicación se puede realizar con brochas, escobas, todo tipo de bombas pulverizadoras o por vertido y extendido en las superficies.
El tratamiento con la pintura reflejante blanca en las superficies rocosas desprotegidas de nieve debe comenzar desde las cumbres e ir descendiendo hasta la base de la montaña abarcando la totalidad de dichas superficies El límite inferior estará determinado por los vestigios de antiguas zonas glaciares estudiadas en la línea de base.
2.2. Aplicación del hielo seco
Con la finalidad de acelerar el enfriamiento y recuperación de las cumbres se aplica hielo seco sobre las superficies rocosas pintadas, para crear un núcleo frío que atraerá las nubes sobre enfriadas para que precipiten en forma de nieve. El hielo seco puede además ser aplicado sobre las superficies rocosas pintadas mediante contacto directo (intemperie o mediante un sistema de ciclo global hermético).
En los casos donde existen lenguas glaciares el hielo seco será utilizado para enfriar las superficies de hielo negro y conseguir un alto albedo al producirse nieve y escarcha sobre el mismo.
En algunos casos especiales, debido a la poca precipitación se puede bombardear las nubes sobre enfriadas con hielo seco en forma de escamas (proceso utilizado en muchos países).
2.3. Nieve artificial.
Aprovechando el descenso de la temperatura debido al tratamiento de los puntos A y B, se puede producir nieve artificial para cubrir zonas de bajo albedo como el hielo negro.
3.- Evaluación.
Es de suma importancia hacer un seguimiento minucioso de los cambios producidos por el tratamiento de recuperación llevando un registro o bitácora con los datos recolectados de las estaciones meteorológicas y filmaciones periódicas de la montaña.
Es posible que en los lugares donde antes existieron glaciares se puedan recuperar nuevamente con la aplicación de este proceso de recuperación que propicia un microclima de montaña mas frío. Las precipitaciones sólidas de nieve tenderán a durar más tiempo, acumulándose nuevas nevadas que al ser consecutivas se llega conseguir la suficiente masa frigorífica como para desarrollar una lengua glaciar.
Las ventajas que presenta el proceso de la invención se pueden observar en los resultados a corto plazo.
En el caso de los Andes peruanos el área que podría pintarse es extensa y si no se hace nada se contribuye en gran escala al calentamiento global. Por lo tanto, el proceso de la presente invención es una herramienta muy útil para lograr el enfriamiento del planeta. Al recuperar los glaciares en las montañas se recupera las reservas de agua dulce en estado sólido que garantizará el futuro de la biomasa y su incremento. Además la producción de hidro energía puede aumentar debido a que estas reservas se encuentran a una altura superior a cualquier represa.
Otras ventajas de la presente invención son el uso de la energía propia de la montaña, la sencillez de la metodología fácil de reproducir y el método retro alimentado con recursos regionales. Estos además de ser no contaminantes ni agresivos al medio ambiente, permiten que la solución propuesta en la presente invención sea una opción muy viable.

Claims

Reivindicaciones
1. Un proceso, para la preservación y recuperación de glaciares de montaña, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:
a. -Ubicar en las montañas las superficies rocosas desprotegidas de nieve y otras áreas potenciales de retención de calor tales como hielo negro y lagunas;
b. -Aumentar el albedo de las superficie rocosas desprotegidas de nieve y de las otras áreas potenciales de retención de calor mediante los siguientes pasos:
b.1) Cubrir las superficies rocosas desprotegidas de nieve con el material de pintura blanca; y/o
b.2) Cubrir las zonas que tienen hielo negro con hielo seco o nieve artificial;
c) Opcionalmente cubrir, durante el día, los charcos y pequeñas lagunas que se encuentran en contacto con la lengua glaciar con una membrana plástica blanca; y/o
d) Opcionalmente cubrir con un material plástico reflectante las lagunas más grandes.
El proceso de la reivindicación 1 caracterizado porque las superficies pintadas de blanco pueden ser cubiertas además con hielo seco para acelerar el enfriamiento.
El proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende además el paso de extraer y evacuar el agua de fusión para producir nieve artificial, proveniente de las partes altas de la lengua glaciar, para desacelerar el flujo glaciar mediante los pasos de:
-perforar pozos en el hielo;
-extraer el agua de fusión durante el día con una bomba; y
-almacenar dicha agua de fusión en bolsas de membrana plástica reflectoras.
El proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el material de pintura blanca reflejante comprende cales transformadas, cales de carburo (borras) y cales hidratadas con bajo contenido de oxido de hierro y/o oxido de manganeso.
El proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el hielo seco se coloca por contacto directo mediante la construcción previa de trincheras en las partes críticas de la lengua glaciar.
6. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque para acelerar el enfriamiento y recuperación de las cumbres se aplica hielo seco sobre las superficies rocosas pintadas, para crear un núcleo frío que atraerá las nubes sobre enfriadas para que precipiten en forma de nieve.
7. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el hielo seco puede además ser aplicado sobre las superficies rocosas pintadas mediante contacto directo en la intemperie y/o mediante un sistema de ciclo global hermético.
8. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el hielo seco se coloca en tanques y se expande mediante mantas herméticas de material reflectante generando un sistema de ciclo global hermético.
9. El uso de material de pintura blanca para cubrir las superficies rocosas desprotegidas de nieve y de este modo preservar y recuperar glaciares de montaña.
10. El proceso según la reivindicación 1 caracterizado porque el material de pintura blanca y/o el hielo seco pueden ser obtenidos in situ.
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