viernes, 21 de julio de 2006

Gigantes y enanos

Desde hace unas semanas estoy volviendo a releer con tranquilidad “El sistema periódico” un libro de Primo Levi (1919-1987) que devoré hace unos seis años en una versión inglesa y que luego presté a algún amigo desmemoriado que me ha dejado sin él. Ahora, una amiga me ha prestado la cuidadosa traducción de Carmen Martín Gaite de la primera edición de 1975, publicada en castellano en 2004 por El Aleph. Gracias a ese préstamo estoy volviendo a disfrutar de la prosa rebuscada y delicada, de la ironía entre acerada y cariñosa propia de alguien que, como este judío turinés, sobreviviente de Auschwitz, escritor y antifascista reconocido, está de vuelta de todo y al que sólo importa lo que realmente debe importar. Lo que no tanta gente sabe es que tanto antes de Auschwitz, en el propio campo como después, Levi fue un químico apasionado por descifrar la materia, con un curioso curriculum de aventuras y desventuras en las empresas por las que pasó y que, magistralmente, recrea en el libro en cuestión.

Hay muchas cosas de ese libro que reproduciría en esta entrada, porque me identifico con muchas de las posturas que sobre la ciencia y la vida Levi mantenía. Quizás la que me viene más al pelo para este blog es el pasaje en el que Levi cuenta un encuentro con un antiguo compañero de estudios de Turín, de nombre Cerrato, al que vuelve a ver de nuevo tras muchos años de no saber nada de él. Sus consideraciones podrían ser mi propia declaración de intenciones del blog.

Primo Levi hace saber a Cerrato que está tratando de escribir un libro (se trata de “El sistema periódico”) y que le gustaría contar con su colaboración para poder disponer de experiencias personales de químicos (las cursivas son ya el texto de Levi), “experiencias que quería exhibir en el escaparate de un libro, por ver si conseguía inculcar en los profanos el sabor fuerte y amargo de nuestro oficio que es además un ejemplo particular, una versión más esforzada del oficio de vivir. Le dije que no me parecía justo que el mundo lo supiese todo acerca de cómo viven el médico, la prostituta, el marinero, el asesino, la condesa, el romano antiguo, el conspirador y el habitante de Polinesia y que no supiera nada de nosotros, los transformadores de la materia. Pero en ese libro iba a prescindir deliberadamente de la Química con mayúsculas, la Química triunfal de instalaciones colosales y adulteraciones vertiginosas, porque los avances de nuestra Ciencia son una obra colectiva y, por consiguiente, anónima. A mí me interesaban más las historias de la química solitaria, indefensa y a pie, a la medida del hombre, que ha sido la mía, salvo escasas excepciones. Pero también ha sido la química de los fundadores, que no trabajaban en equipo sino ellos solos, en medio de la indiferencia de su tiempo, generalmente sin retribución económica y enfrentándose a la materia sin ningún tipo de ayuda, a base de manos y cerebro, de razonamiento y fantasía”.

Levi parece decantarse aquí más por los trabajadores de la ciencia (los enanos) que por las grandes mentes (los gigantes, a espaldas de los que parecemos cabalgar los enanos en nuestras minúsculas contribuciones al avance científico). Probablemente es un debate eterno y estéril, en el que se contrapone a las mentes preclaras, que han provocado las grandes mutaciones en la forma de ver la materia, con los millones de hormigas de laboratorio o de lápiz y papel que han tratado de que las cosas encajen en un multitudinario rompecabezas en el que hay piezas que parecen faltar, piezas que parecen repetirse, experiencias que no se entienden, modelos que no funcionan. Gigantes y enanos son actores de una obra en la que, cuando todo parece encajar, resulta algo único e irrepetible. Pero probablemente no sea así.

Aunque podemos pensar que nada sería igual hoy sin las contribuciones de Einstein, también podemos pensar en las decenas de Einsteins potenciales que se habrán perdido sin dejar huella, merced a los avatares de un mundo complejo, y con cuyas contribuciones quizás nuestro avance hubiera circulado por un camino distinto. Lo que no tiene discusión es que también estos gigantes perdidos hubieran necesitado de milllares o millones de enanos anónimos que ejecutaran sus experimentos o teorías antes de trasladar al ciudadano normal los logros implícitos en sus avanzadas ideas.
Disquisiciones aparte, el caso es que el amigo de Levi no le falló y en un posterior encuentro le relató una curiosa historia en la que él se vio envuelto en la empresa de películas fotográficas para aparatos de rayos X en la que trabajaba. Historia que sólo pudo resolver gracias a su tozudez, a la disciplina de una metodología científica que su vida profesional había ido depurando. No voy a reproducir en cursiva ese pasaje o me denunciará la editorial El Aleph. Pero voy a relatar un caso en el que me he visto envuelto recientemente y que, seguro, hubiera encantado a Levi tanto como el de su amigo Cerrato.

En los últimos años hemos adquirido para nuestro Grupo tres dispositivos basados en balanzas muy sensibles (en torno a la diezmilésima del miligramo) que nos permiten seguir cómo se va absorbiendo un gas como el oxígeno o un vapor de agua u otro líquido orgánico en un pequeño trozo de un plástico cualquiera. Colgamos el trozo de uno de los brazos de la electrobalanza, lo aislamos en un recinto a alto vacío y dejamos entrar en ese recinto al gas o al vapor. Este comienza a ser absorbido por el plástico que comienza a pesar más y más hasta que alcanza un peso constante. Decimos entonces que el gas y el plástico han alcanzado el equilibrio en el interior del recinto. La curva que representa la progresiva subida de peso frente al tiempo tiene la pinta de la que veis aquí abajo.
El mayor o menor tiempo necesario para alcanzar el peso de equilibrio es importante porque nos da una idea de la velocidad a la que el gas o vapor se mete por todo el interior del plástico. Nosotros, más finos y rebuscados, hablamos de una mayor o menor difusividad del gas o vapor en el sólido. Este tipo de experimentos nos vienen bien para saber, por ejemplo, si el gas que siempre hay en una bebida carbónica (CO2) se escapará más o menos rápidamente a través de las paredes de las botellas que la contengan.

El caso es que todo iba bien hasta que un día pusimos como muestra a investigar un caucho de poliepiclorhidrina, una cosa blandita como un chicle. Además estábamos interesados en usar como vapor el del cloroformo. Para nuestra sorpresa la curva de ganancia de peso que obteníamos era muy diferente a la que acabo de mostrar. La masa crecía hasta un punto, pero en lugar de estabilizarse como arriba, empezaba después a descender de manera muy lenta, pareciendo tender a un peso de equilibrio de manera casi asintótica. Tan mosqueados andábamos mi estudiante de Doctorado y yo mismo que, tras una serie de experimentos en los que el fenómeno se repetía, decidimos esperar hasta constatar que el equilibrio realmente se alcanzaba. Eso nos supuso más de dos meses de espera, con la consiguiente monopolización de una de las balanzas y el cabreo del resto del Grupo, que tenía otras muestras para pasar por las balanzas (menos mal que en aquel tiempo teníamos una segunda para calmar los ánimos).

En el entretanto perdimos horas de discusión y de búsqueda de comportamientos similares en la literatura.
Gracias a algunos artículos que hablaban de pasada del fenómeno (al que se denominaba overshoot) algo pareció abrirse camino en nuestro despiste. Un colega madrileño nos aventuró la hipótesis de que el cloroformo era un vapor muy ávido por nuestro polímero, entraba en él como un elefante en una cacharrería, pero una vez terminada esa entrada turbulenta (y que correspondería al máximo alcanzado), las cadenas de polímero, perturbado su equilibrio por el intruso, decidían que aquello era demasiado y que no podían admitirle más allá de un cierto límite. Gracias a su carácter elástico y a su capacidad de moverse, por aquello de ser un caucho, mediante un proceso que los físicos llaman de relajación, las cadenas se acomodaban buscando una nueva situación de equilibrio, expulsando a parte del cloroformo de su seno, con lo que el peso registrado por la balanza iba bajando poco a poco. Como los procesos de relajación son lentos, nuestra malhadada experiencia se dilataba mucho en el tiempo. Para confirmar su hipótesis, nuestro amigo madrileño nos recomendó subir la temperatura del experimento sobre la base de que la relajación se verificaría más fácilmente y el tiempo a esperar para alcanzar el equilibrio acabaría acortándose. Se hicieron los experimentos y la hipótesis se corroboró. Así que mi estudiante y yo nos quedamos tranquilos, publicamos un par de papers sobre el sistema y la paz reinó otra vez en el laboratorio.

Pero algún tiempo más tarde, otra estudiante observó el mismo efecto mientras trabajaba con una poliamida a la que ponía en contacto con anhídrido carbónico, CO2. La cosa nos dejó speachless. A diferencia del polímero anterior la poliamida era un sólido rígido hasta temperaturas 100-150º por encima de la que estábamos empleando, así que de capacidad de relajarse nada. Además, el CO2 no tiene la más mínima avidez por entrar en ese polímero. Algo se absorbe, pero en cantidades que solo podemos detectar gracias a nuestra superbalanza. Con lo que poco podía incordiar a las cadenas. Y, éstas, aunque algo molestas, poco podían hacer para eliminar al intruso.
De nuevo perdimos horas y horas en experimentos incomprensibles y dispares, en discusiones interminables buscando una hipótesis alternativa a esta nueva realidad experimental. De hecho, la estudiante casi llegó a renunciar al empleo de la técnica en su Tesis. Hasta que, tras algún otro caso con polímeros distintos en los que se veían comportamientos similares, la propia estudiante apareció un día en mi despacho con cara de eureka. Todos los polímeros que daban comportamientos de ese tipo tenían la característica común de ser bastante hidrofílicos. De hecho, nuestra poliamida sabíamos que cogía bastante agua de la humedad ambiental dejándola un tiempo en el laboratorio sin protección alguna. ¿Tendría algo que ver esa capacidad de captar humedad?. Y si así fuera, ¿cómo explicar el dichoso overshoot?.

Pronto vimos que habíamos dado en el clavo. Secando exhaustivamente las muestras de nuestra poliamida a vacíos extremos y con el concurso del calor, el overshoot desaparecía. La explicación también era sencilla. Cuando la muestra, con su pequeña carga de agua que quizás había captado del ambiente en nuestros manejos previos a su introducción en la balanza, era expuesta en el interior de ésta a una atmósfera exclusivamente de CO2, éste entraba poco pero rápidamente en el polímero. Pero tras esa entrada, y como en el ambiente de la balanza el contenido en vapor de agua era nulo, el agua contenida en el polímero tendía a salir a ese ambiente, con lo que el polímero colgado perdía peso.


Quizás alguien que lea las líneas precedentes pondrá en cuestión si ha merecido la pena semejante derroche de energía mental, tiempo y dinero para resolver algo que no parece que vaya a aportar nada relevante al conocimiento de lo que es un fenómeno de absorción de un gas por parte de un polímero. Pero esto, amigos míos, es así. La tozudez extrema por querer comprender lo que ocurre es parte del juego en el que estamos metidos los que nos dedicamos a esto. Tozudez que, en virtud de la inmediatez de resultados que se está imponiendo en esta ciencia con toques de ingeniería financiera que nos ha tocado vivir, está bajando de intensidad. O al menos así me parece a mi, aunque puede ser que solo se trate de chocheces propias de la edad que me asola. En cualquier caso, mientras siga en esto, seguiré siendo un enano tozudo.

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martes, 18 de julio de 2006

Aguardiente, orujo, grappa, eau de vie, spirits........

En mi formación de consumidor alcohólico ha pesado mucho la influencia de mi familia política. Con raíces riojanas profundas, entroncados con cosecheros y toneleros, el vino es una parte fundamental en sus vidas. Con algunos de sus miembros he aprendido, inexcusablemente, a acompañar la ingestión de vino con algún alimento (pan, chorizo, queso). De las convicciones profundas de otros familiares entrañables, como el tío Pistolas, puede que se derive mi poca (por no decir nula) tendencia a consumir bebidas alcohólicas de alta graduación.

Las actuales recomendaciones de la Medicina que parecen aconsejar un moderado consumo de alcohol me vienen de perillas porque, a medida que me voy haciendo viejo, mi pasión por un buen vino se acrecenta exponencialmente. Pero siempre tengo presente que el alcohol etílico (o etanol) puro es un verdadero veneno para cualquier organismo vivo. Tanto es así que los propios microorganismos que generan la transformación de la glucosa en alcohol cesan en su actividad cuando la proporción de alcohol en el medio en el que se encuentran sobrepasa una tasa moderada en el mismo. De hecho, la mayor parte de esos microorganismos no pueden tolerar contenidos en alcohol superiores al 20%. Y algo parecido pasa con nuestro cuerpos serranos. Mientras redactaba esta entrada, escuchando Radio 2, me he enterado de que Mussorgski, el genial compositor ruso, se murió de un delirium tremens tras sacudirse a la carrera una botella de ginebra.

Si queremos tener en nuestro brebajes contenidos en alcohol superiores a esos porcentajes moderados producidos por los microorganismos, tenemos que recurrir a algún truco que permita concentrarlos en alcohol. Uno de los más tradicionalmente empleados por diversas civilizaciones es la destilación de diferentes mezclas que lo contengan. La destilación aprovecha el hecho de que el agua, componente mayoritario de estas mezclas, hierve a 100ºC mientras que el alcohol lo hace a 78ºC. La destilación se basa en dos hechos claves: uno, es posible obtener vapores a diferentes temperaturas cuando se calienta una mezcla de líquidos y, dos, esos vapores pueden volverse a convertir en líquidos cuando se enfrían por algún dispositivo. La destilación parece conocerse como herramienta desde tiempo de los mesopotamios que concentraban mediante este procedimiento los aceites esenciales extraídos de las plantas. Y hay recogida una observación de Aristóteles en el siglo IV a.C que constataba el hecho de que el agua de mar podía beberse sin problemas si se hacía hervir y, posteriormente, se enfriaba y condensaba el vapor de agua así generado para obtener de nuevo agua líquida que, hoy sabemos, no había arrastrado las sales en su transformación en vapor.

Sin embargo, los iniciadores de las bebidas concentradas en alcohol fueron, como no podía ser de otra manera los primitivos químicos, los alquimistas, muchas veces ligados en la prolegómenos de la Edad Media a ciertos centros curativos o, para que vamos a negarlo, a los conventos. Los dispositivos de destilación, que aún se pueden adquirir en algunos artesanos, eran los llamados alambiques, como los de las fotos del encabezado, en el que la mezcla a destilar se introducía en una especie de retorta en la que se calentaba con un fuego de leña o carbón. Los vapores que empezaban a salir del alambique se enfríaban en el largo tubo metálico que sale del dispositivo, simplemente porque ese tubo estaba a temperatura ambiente.

En el siglo XIV, un catalán Arnaud de Villanova acuñó el término aqua vitae, agua de vida, aplicándolo al destilado que conseguía a partir del vino. Ese término ha llegado hasta nuestros días (Whisky no es sino la versión más anglófila del término galés usado para el agua de vida, uisge beatha). Los alquimistas de los siglos siguientes atribuían a estos destilados propiedades curativas, al entender que se trataba de una poderosa sustancia, la quintaesencia, tan fundamental como la tierra, el agua, el fuego y el aire. Años más tarde, con productos como el propio whisky, el armagnac, la ginebra o el vodka, se amplió la gama de productos en los que el contenido alcohólico era más alto que el naturalmente producico en la ferementación alcohólica.

El proceso de la destilación no es, sin embargo, tan sencillo como parece deducirse de las líneas anteriores. Incluso destilando una pura mezcla de agua y alcohol, la cosa no es tan simple. Podría uno pensar que puestos a destilar, nos saldría primero el alcohol y, cuando éste se terminara en la mezcla, nos saldría el agua y asunto terminado. Pues no es así. Agua y alcohol, en proporciones aproximadas de 4/96, forman una curiosa mezcla denominada azeótropo que hierve a una temperatura inferior a la del propio alcohol, con lo cual, en muchas situaciones, la destilación no produce alcohol puro, sino el llamado alcohol de 96, llamado así precisamente por esa curiosa proporción azeotrópica, que se vende así antes que como alcohol al 100% por motivos puramente económicos. Eliminar el 4% de agua del azeótropo supone un encarecimiento notable de tan popular antiséptico.

A la hora de destilar las mezclas que dan lugar a los diferentes tipos de bebidas alcohólicas, la cosa aún se complica más. Los procesos de fermentación que tienen lugar en el vino, la cerveza u otros, generan que la mezcla contenga además de agua y alcohol toda una serie de otras sustancias en disolución, en diferentes proporciones, con diferentes puntos de ebullición, etc. Por ejemplo, muchas bebidas alcohólicas, como la sidra, pueden contener cantidades apreciables de metanol, el llamado alcohol de madera, que hierve a temperaturas del orden de 65º. De forma que si ponemos a destilar una mezcla que contenga este alcohol, los primeros vapores que saldrán de nuestro alambique contendrán concentraciones altas de él, muy tóxico para nuestro organismo incluso a concentraciones relativamente bajas, como ya comentamos en alguna entrada anterior. Es, por tanto, fundamental en el procesos de destilación eliminar esos primeros vapores que darían lugar a componentes del destilado de carácter peligroso.

Cuando destila el alcohol etílico (mejor, el azeótropo) puede hacerlo acompañado por otra serie de sustancias de puntos de ebullición similares. Incluso despues de acabar con el alcohol pueden destilar diferentes sustancias en función del tipo de uva, el tipo de malta, el tipo de manzana, etc. que se haya utilizado para conseguir la bebida alcohólica. Cada uno de esos ingredientes aportará a la porción del destilado que finalmente vayamos a consumir su matiz característico en cuanto a aromas y sabores. Si encima el destilado a consumir se envejece antes de poinerlo a la venta en barricas de roble o similares, el alcohol y otros componentes extraerán toda una gama de nuevos matices que caracterizarán al armagnac, al whisky o al brandy en cuestión. Queda claro, por tanto, que la selección de la parte del destilado que finalmente aparecerá en nuestro chupito es el resultado de un conocimiento adquirido a lo largo de los siglos y, en algunos casos, celosamente guardado por sus fabricantes.

Aunque nunca he practicado de alambiquiero, esos entrañables personajes que recorrían Galicia con su alambique para destilar orujo a domicilio, si he hecho algunos pinitos de fabricante ilegal de “digestivos”. Y no puedo dejar pasar esta oportunidad para relataros la fórmula con la que durante muchos años preparábamos en casa de mi chica un delicioso licor de mandarina. Cójase un bote grande de boca ancha. Puede servir uno como los que se utilizan para vender mayonesa en plan industrial. Concretamente nosotros usábamos uno con cabida para unos dos litros. Ahora viene lo más complicado. Hay que hacerse con 1 litro de alcohol puro. Eso es difícil en estos momentos en los que la Sección de Impuestos especiales de la Hacienda Pública controla el tráfico de alcohol y, para que no se use en bebidas como la que os propongo, obliga a los mayoristas que lo venden para usos médicos o industriales a marcarlo con algo que le dé mal olor o sabor. Pero si teneis algún amigo boticario o químico seguro que os puede conseguir alcohol puro o alcohol de 96% libre de aditivos. Pón el alcohol en el bote. Inserta tres mandarinas en un hilo largo (también esto está siendo ya complicado, casi no se venden mandarinas auténticas, solo clementinas). Suspende las mandarinas en la parte superior del bote sin que toquen el alcohol y sujétalas en esa posición arrollando el hilo en la boca del recipiente. Cierra el recipiente herméticamente. Déjalo 23 días en reposo. Al cabo de esos días, abre el bote, escurre las mandarinas que estarán llenas de alcohol y mezcla el líquido resultante con 1 litro de agua y 1 kg de azúcar en terrones hasta que estos se disuelvan. Filtra el resultado y bébetelo como un chupito bien frío.

Ahora me podía marcar un pegote sobre el proceso osmótico que causa la invasión del alcohol en la mandarina, la posterior disolución de las vitaminas y aromas de la mandarina, el cálculo del grado alcohólico del brebaje, etc. Pero hoy hace un calor que se mueren los pájaros, una ola de calor similar a la que dicen los libros de Historia que sacudía España aquel desgraciado día de hace hoy exactamente 70 años. Y no estoy para muchas bromas....

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sábado, 15 de julio de 2006

Reconocimiento a las levaduras químicas

Soy miembro de la American Chemical Society (ACS) desde hace más de veinte años. Cuando me toca actuar de miembro de Tribunales de oposiciones constato que muchos aspirantes ilustran su Curriculum Vitae con pertenencias a Sociedades científicas, aduciéndolo como un mérito inaccesible para la plebe. Sin embargo, para los no iniciados que me lean, debo decir que ser miembro de una prestigiosa Institución como la ACS es fácil. Se pagan unos pocos dólares anuales y, al cabo de una serie de años como los que yo llevo pagados, uno se convierte en casi una gloria de la Asociación. Le regalan gorras, llaveros y diplomas y, si tiene la suerte de vivir muchos años, y seguir pagando, le rebajan la cuota y hasta le pueden sacar en una foto de figuras vetustas.

Bromas aparte (que no son tales si alguien trata de marcarse el pegote) la ACS es una Institución muy activa, que engloba acasi a 200.000 químicos en USA y en el mundo, que publica muchas de las más prestigiosas revistas químicas del Universo, como el Journal of American Chemical Society, y que, en los últimos años, se ha implicado en una militante campaña contra la Quimifobia que nos invade. Sólo por eso seguiré pagando la cuota hasta que me muera y, además de dinero, me adheriré a la iniciativa con un pequeño granito de arena que es este blog.

Pues bien, entre las decenas de iniciativas de la ACS, tendentes a mejorar la percepción social de la Química, está la denominada National Historic Chemical Landmark. Quizás no sea algo muy importante ni conocido, ya que se trata de pequeños actos sociales en los que la ACS coloca una lápida en lugares de Estados Unidos en los que tuvieron lugar acontecimientos que, a su entender, han supuesto importantes o interesantes contribuciones de la Química y los químicos a nuestra forma de vivir. Y así, se han colocado estas placas en sitios como la DuPont por su descubrimiento del Nylon o en la Universidad de la British Columbia donde, en 1962, Neil Bartlett, un químico joven de esa Universidad demostró que era posible hacer reaccionar a los llamados gases nobles (no reactivos por definición) para dar lugar a una extensa serie de derivados de los mismos. El que esté interesado en obtener más información sobre los diferentes lugares en los que la ACS ha plantado lápidas de este tipo que no se pierda esta página web. Para los estudiosos o simpatizantes de la historia de la Química no tiene desperdicio.

El caso es que el último acto de las National Historic Chemical Landmarks tuvo lugar el pasado doce de junio en Rhode Island, donde se colocó una lápida en el llamado Rumford Chemical Works, el edificio en el que estuvo asentado el negocio del que salían botes como el que aparece en la figura del encabezado de esta página. Esos botes contienen lo que los pasteleros, cocineros y otras gentes de buen vivir llaman (al menos en castellano) levaduras químicas o levaduras Royal. Esta última denominación es un ejemplo más de identificación de un producto con un nombre comercial, asimilación del mismo orden que la implícita en el hecho que los vizcaínos llamen iturris a las cápsulas (chapas en mis tiempos juveniles) de las botellas, pues Iturri fue una primitiva y conocida marca de agua embotellada en Vizcaya. O que los burgaleses llamen Serbus al betún de zapatos. De nuevo, Serbus fue la primera marca de betún comercializada en esa zona.


No me digais que estos americanos no tienen iniciativas curiosas.

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miércoles, 12 de julio de 2006

Como dos manos. Quiralidad y evolución (actualización de la entrada del 8 de abril).

La verdad es que no sé muy bien cómo hacer esto. Un blog es un diario y, por tanto, debe ser sensible a los continuos cambios que se producen en el entorno en el que el blog se maneja. En este caso, el entorno de una Química viva, compleja y mutante. Hay determinados temas en los que, de repente, me llegan informaciones relevantes o que cambian el modo de pensar que tenía en el momento de redactar una entrada. Parece razonable que ello debiera conllevar una revisión en la entrada, pero si esa revisión sigue llevando la fecha original, el blog pierde su condición de diario, baqueteado por los vaivenes de cada día. Y si borro la entrada original, escribo la revisada y le pongo la fecha en la que he redactado las modificaciones, de nuevo el blog pierde su carácter de notario de mis placeres y desdichas. Así que no veo muchas más soluciones al asunto que seguir en plan diario y punto.

Hace más de tres meses que escribí una entrada relativa a la quiralidad. Ahora me veo en la obligación de añadir una serie de nuevas hipótesis en torno a la quiralidad de los seres vivos a las que he tenido acceso en un reciente artículo de Nature. Acababa yo esa entrada escribiendo:

Pero lo que más me ha sorprendido en los últimos tiempos en torno a la quiralidad es una serie de artículos que he leído en el que se plantea esta propiedad como una de las grandes incógnitas de la teoría evolucionista del origen de la vida. Resulta que casi todos los polímeros biológicos que nos constituyen son homoquirales, esto es, constituidos casi en exclusiva por uno de los isómeros quirales posibles y no por mezclas de ambos. Todos los aminoácidos que dan lugar a las proteínas son del tipo L, esto es, que desvían la luz polarizada a la izquierda. Y todos los carbohidratos que forman parte del ADN son isómeros quirales R (justo el efecto contrario). Y son así porque tienen que ser. Si en una proteína se nos metiera como imperfección el enantiómero inadecuado, ésta no podría adquirir la estructura adecuada. Y la famosa estructura de doble hélice del ADN no podría formarse si un monómero L entrara donde debía entrar un R, no almacenando así la información que soporta la vida.

Y, sin embargo, lo lógico es que no se formaran estructuras homoquirales. La síntesis biológica de estos materiales parte, en principio, de monómeros que son mezclas de enantiómeros y hay una regla bien establecida en Química Orgánica que establece que, a partir de esas mezclas de isómeros quirales, es imposible obtener polímeros homoquirales. La pregunta que atormenta a los partidarios de la teoría evolucionista de la vida es: ¿cómo es posible que se haya conseguido esa estructura homogénea en los componentes esenciales de nuestro organismo?. Porque aquí no hay un Pasteur que ande mirando al microscopio la diferente morfología de uno y otro enantiómero y separándolos con pinzas.

Aunque hay diversas teorías al respecto (podeis visitar, por ejemplo, esta página web), lo cierto es que la cosa no está nada clara.

O parecía no estarlo cuando yo finalicé esta entrada el día 8 de abril. Sin embargo, en el número de la revista Nature del pasado 1 de junio aparecía un artículo firmado por investigadores del Imperial College de Londres, de la Universidad de Calgari y de la empresa Mitsubishi Farma que plantea una hipótesis que pudiera ser la solución al intrigante problema.

Las reacciones de condensación que dan lugar a las proteínas a partir de los aminoácidos son reacciones clásicas en Química Orgánica. El aminoácido tiene un grupo ácido (-COOH) en un extremo y un grupo amina (-NH2) en el otro. Cuando dos moléculas de aminoácido reaccionan entre sí, se forma un grupo amida -CO-NH- y una molécula de agua, pero al “dímero” así formado le queda un grupo ácido en un extremo y un grupo amina en el otro, por donde puede seguir creciendo. Una reacción de este tipo, con un sólo aminoácido da lugar a lo que llamamos polipéptidos (en realidad, para un polimérico de mente amplia como la mía, son poliamidas). Cuando intervienen uno o varios aminoácidos distintos lo que obtenemos es una proteína.

Esas reacciones de condensación son autocatalizadas por el propio grupo ácido del aminoácido, que juega así el doble papel de celestina y amante activo en este juego amoroso de grupos funcionales.

Pues bien, los investigadores arriba mencionados han demostrado que el papel del aminoácido en esa catálisis puede ser el determinante de una síntesis de proteínas conducente a isómeros quirales de un sólo tipo y no del contrario. El problema está en la concentración. Si el aminoácido está en proporciones bajas y absolutamente disuelto en el medio de reacción, la quiralidad tras la reacción catalizada está relacionada con las proporción de isómeros quirales del aminoácido existente en el medio. Pero si la concentración es alta, se llega a la saturación de la disolución y parte del aminoácido queda en estado sólido, la cosa cambia. Los investigadores han demostrado que, en estos casos, con independencia del contenido en isómeros quirales del aminoácido, la reacción catalizada conduce inevitablemente a un producto con una quiralidad determinada. Y, concretamente, en reacciones catalizadas por un aminoácido conocido como serina, si ésta está en una disolución saturada, cataliza la formación de un producto que contiene más de un 99% de uno de los dos isómeros quirales.

Los investigadores especulan que si determinados aminoácidos, como la serina, estuvieran en exceso en una “sopa” de aminoacidos a partir de la que pudiera darse origen a la vida, podrían determinar la casi perfecta homoquiralidad de las moléculas biológicas. Una hipótesis de trabajo a partir de unos datos experimentales. Vamos a ver quien y cómo se opone a la hipótesis.

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sábado, 8 de julio de 2006

El Búho tiene la piel delicada

Demasiadas intimidades estoy descubriendo con esto del blog. Pero, en fin, aquí va una más. Como reza el título tengo una piel delicada, lo cual debe ser símbolo de juventud pues me parece a mí que las personas de edad tienen pieles más coriáceas y, por tanto, más resistentes a las agresiones ambientales. El caso es que, en determinadas zonas, me aparecen de vez en cuando pequeñas erosiones, particularmente molestas por lo que pican. El dermatólogo, y amigo, José Ignacio Aristondo me echó una ojeada hace unos años y me largó de su consulta con una crema que me daba un poco de grima aplicármela porque tras hacerlo olía como un peón caminero en pleno asfaltado de una vía pública. La crema contenía un extracto alcohólico de CoalTar, un nombre aparentemente enigmático. Pero no es tal, porque coal es carbón en inglés y tar es alquitrán o brea. Así que lo que se emplea en estas cremas es lo que el alcohol puede extraer al ponerlo en contacto con brea (de ahí el olor) de alquitrán.

La brea de alquitrán de hulla es un residuo de la llamada destilación del alquitrán de hulla. Este se produce a su vez en el proceso de conversión de la hulla en el llamado carbón de coque, un producto muy solicitado para su empleo en los hornos metalúrgicos. Cuando la hulla se somete a altas temperaturas en los hornos de coquización, se obtienen como subproductos el llamado gas de batería y el alquitrán. Este último, una mezcla compleja de líquidos y sólidos, puede someterse a destilación fraccionada, produciendo los llamados aceites ligeros (benceno, tolueno, xileno), aceites pesados ( naftaleno, fenol, cresol) así como fenantreno, antraceno y otros productos. El resto que queda es la brea, que podéis ver en la foto del encabezado. Esa brea se usa para producir las fibras de carbono que hacen más resistentes los esquís o los palos de golf, por solo poner ejemplos deportivos. Mas recientemente, este tipo de residuos carbonáceos se están utilizando también para producir los llamados nanotubos de carbono, unas fibras de carbono de diámetro de unos pocos nanómetros (0.000000001 metros) y que, por esas dimensiones minúsculas, presentan propiedades inusuales en las propias fibras de carbono. Además de las pomadas contra afecciones de la piel (principalmente psoriasis), el extracto alcohólico de estas breas se emplea también en champús y geles de baño, lociones capilares o hasta jabones como el que aparece aquí abajo, que lleva como nombre comercial el del propio CoalTar. Aquí las dos palabras, coal y tar, van separadas, como corresponde a su significado en inglés.

El caso es que la pomada en cuestión me iba de maravilla, hasta que hace un par de años empecé a tener dificultades para encontrarla. Creo que me he ido llevando los últimos tubos que quedaban en todas las farmacias de mi área de influencia. Pero ahora es ya una labor imposible. El fin de semana pasado, tomando una cerveza post partido de golf con una pareja de amigos, acabamos hablando de la famosa brea. Uno de ellos sufre de psoriasis y el único remedio que realmente le funcionaba era también una crema, de diferente laboratorio farmacéutico, pero conteniendo como principio activo el mencionado extracto alcohólico de CoalTar. Pero también esa crema había desaparecido de la práctica totalidad de las farmacias. Incluso habían hecho excursiones a Francia tratando de localizar preparados similares. Sin éxito alguno.

La conversación me devolvió el runrun de la búsqueda de la crema perdida, que casi ya había olvidado. Así que me puse a revolver con el Google y en una página del Colegio Oficial de Farmacéuticos de Euskadi di con la razón de la súbita ausencia de nuestras amadas cremas de los estantes de las farmacias. Según parece, en los últimos tiempos se ha cuestionado la seguridad del empleo del CoalTar. Diversos estudios epidemiológicos han mostrado que la exposición ocupacional a este producto, por ejemplo en mineros y trabajadores del asfaltado de carreteras, se relaciona con un aumento del riesgo de padecer cáncer de pulmón, escroto o piel. Ello se atribuye a los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), componentes del CoalTar. Los metabolitos activos de los PAH, entre los que figuran los benzopirenos, son capaces de ligarse con el DNA, y tienen un efecto carcinógeno. Estas sospechas han sido recogidas por la Comisión de Productos Cosméticos de la Comunidad Europea. La directiva 97/45/CE clasificaba al CoalTar en el anexo II de sustancias prohibidas, y establecía plazos para su erradicación, de forma y manera que después del 30 de junio de 1999, dichos productos no podrán cederse ni venderse al consumidor final.

Los PAHs son, con las dioxinas y los PCBs, los cocos con los que los medios periodísticos asustan periódicamente a los ciudadanos indefensos (en nuestro entorno, el debate sobre la incineradora se ha trufado habitualmente con estos productos químicos). Y algo más atrás en el tiempo fue famoso el follón que montó la incontinente exministra de Sanidad con el PP, Celia Villalobos, a propósito del contenido en PHAs del aceite de orujo de oliva. Menos mal que hubo alguien que le puso en su sitio o se carga el sector olivarero. El origen de estos miedos no es infundado. Como se ha mencionado arriba, estos productos están reconocidos en pruebas clínicas como virulentos cancerígenos. Nada que objetar, por tanto, en el origen del planteamiento. Pero dejadme profundizar un poco más en la prohibición de mi querida pomada a base de CoalTar.

Los PHAs son, en realidad, productos derivados de la combustión incompleta de material orgánico a temperaturas de entre 300 y 600 ºC. Se originan en muy altos niveles en las erupciones volcánicas o los incendios forestales, pero, también, a través de la simple combustión de un cigarrillo, en la elaboración de carnes y pescados a la parrilla, en los procesos de ahumado de pescado o en el proceso de elaboración del café torrefacto (de hecho el cafe torrefacto es el alimento que más PHAs contiene por Kg). Los PHAs son compuestos de elevada estabilidad y persistencia, lo que los predispone a una ubicuidad en prácticamente todos los sustratos medioambientales: aire, suelos y aguas. Y parece probado que tienen una cierta tendencia a acumularse en el organismo humano, Se han identificado muchos compuestos de este tipo, pero sólo los de elevado peso molecular, como los benzopirenos, se consideran de naturaleza tóxica.

Hablemos ahora, como siempre me gusta, de dosis. Cuantitativamente, la mayor exposición a benzopirenos por alimentos se da en carnes muy hechas a la parrilla o barbacoa (ternera, hamburguesas o pollo con piel), con 4 ng/g; mientras que en cereales y verduras los niveles bajan a 0,5 ng/g. Cifras irrisorias si tenemos en cuenta que los fumadores y personas expuestas al humo de tabaco pueden inhalar hasta 23.000 ng de benzopirenos al día. A propósito del problema con el aceite antes mencionado, la página sobre alimentación de EROSKI (poco sospechosa de sacar la cara a ningún producto químico) llamaba la atención sobre el hecho de que un cigarrillo contiene 100 veces la cantidad de benzopirenos de un litro de orujo de aceite.

En conclusión, la alarma sobre las cremas me parece injustificada pensando en que el usuario habitual es gente que, como yo, se aplica unas cantidades mínimas y, además, muy espaciadas en el tiempo. Pero nos la han prohibido. Y, sin embargo, nadie prohibe la venta de tabaco (y yo fumo), contentándose con asustarnos con mensajes infantiles en las cajetillas. Ni nadie prohibe la venta de salmón, trucha, palometa o arenques ahumados (ya se ve que controlo el mercado de los ahumados). Ni cierra asadores.

¿A qué jugamos?.

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jueves, 6 de julio de 2006

Este queso huele a amoníaco

Lourdes del Valle Carrandi
Un queso francés que se agosta a veces en los estantes de los supermercados españoles, va a ser el protagonista de esta entrada que, por primera vez y sirviendo de precedente, no se ha gestado en las maltrechas neuronas del Buho sino en las de una estudiante, y sin embargo amiga, que, para más inri, celebra su cumpleaños el día en el que este Blog se inició (predestinada estaba a colaborar en el mismo). El Buho ha metido mano en el texto por aquello de la uniformidad del blog pero, como en la Inacabada de Schubert o en el Réquiem de Mozart, va a ser difícil saber de quien procede cada cosa. En cualquier caso, la autora es la que figura al principio de estas líneas. El Buho no es mas que un fontanero, presto a reparaciones sin importancia.

El extravagante y genial Salvador Dalí se inspiró en el aspecto tan característico del queso Camembert para pintar los relojes de su famosa obra La Persistencia de la Memoria. El Camembert, queso originario de Normandía, es de corteza blanca e interior amarillento. Es cilíndrico (el diámetro ronda los 10 cm y la altura es cercana a 3 cm) y está cubierto de mohos blancos. Su peso mínimo es de 250 g. Es un queso con un sabor que, siendo suave, puede llegar a intenso en función del grado de maduración. Se elabora con un 98% de leche de vaca, aproximadamente, un 2% de fermentos y sal. Se calcula que para un kilo de queso acabado son necesarios unos 7 litros de leche. Su producción, que se lleva a cabo en unas 3 semanas, consta de diversas etapas como la pasteurización de la leche, la adición de cloruro cálcico, la adición de fermentos lácticos (Streptococcus lactis y Streptococcus cremoris), su coagulación, procesos de reposo y de eliminación de parte del suero, ajuste del pH en torno a 5, salado, secado y una fase final de maduración en la que se añaden mohos blancos (Penicillium Caseicolum y Penicillium candidum) antes de proceder a su embalaje.

La historia del Camembert se suele contar con ese halo romántico que sólo los franceses saben conferir a todo lo que atañe a su douce France. Comienza en 1761, cuando en el pequeño pueblo de Crouttes nace una niña llamada Marie Harel. Al crecer, a Marie le encantaba ayudar a su padre en los trabajos de la granja familiar. Entre otras cosas, le fascinaba colaborar en la fabricación de quesos que, posteriormente, comercializaban en ferias dominicales. Todo era idílico en la vida de esta joven hasta que comenzó la Revolución Francesa. El caos revolucionario le alejó de su amado Jean Pierre, que acabó en los campos de batalla. Además, por razones de sustento, el padre de Marie se marchó al vecino pueblo de Camembert, donde al poco tiempo enfermó, con lo que la protagonista de nuestra historia tuvo que partir a Camembert para ayudar a su progenitor en las tareas de la nueva granja.

Una mañana de invierno llamó a la puerta de Marie un joven sacerdote que escapaba de las afiladas guillotinas de la Revolución. Su nombre era Jean-Charles Bonvoust. Marie escondió a este sacerdote, originario de Brie, otro pueblo normando famoso por su queso. Como recompensa por su hospitalidad, el religioso contó a Marie el secreto del queso de Brie. Cambiando parte de la fórmula relatada por el sacerdote, Marie elaboró el primer queso en su granja de Camembert.

Un buen día del año 1791, Marie Harel se dirigió al mercado de quesos de Pays d’Auge portando esta nueva variedad de delicado aroma, suave pero con un sabor muy peculiar y de consistencia cremosa. Lo inscribió con el nombre del pueblo en el que ahora vivía, Camembert. Los entendidos dijeron que era el queso más tierno que jamás habían probado. De esta manera empezó la fama del queso elaborado por Marie, llegando a ser uno de los favoritos de Napoleón III. Según se dice, y aquí entra el regusto francés por las historias entre sentimentales y truculentas, entre Marie y Jean-Charles se forjó un amor que sus coetáneos acostumbraban a llamar prohibido. Nadie sabe lo que pasó entre ellos, pero los más románticos afirman que Marie escondió a Jean-Charles en su granja durante el resto de su vida.

Una de las marcas más conocidas de queso Camembert es la emblemática Président. Sus quesos se elaboran en la fábrica de Domfront, en el corazón de la baja Normandía, en el Departamento de l’Orne. Por cierto, la granja donde Marie elaboró el primer Camembert pertenece a Président y se puede visitar tanto personal como virtualmente.

En otra página web de Président podemos encontrar un apartado dedicado a la degustación del queso protagonista de esta entrada. En función de lo cerca o lejos que estemos de la fecha límite de consumo óptimo, las características del queso cambian. Cuando es joven, más de 30 días antes de la fecha límite de consumo óptimo, la parte interna es blanca y aún está prieta. Su aroma es ligero y su gusto es fresco. Cuando lo podemos conceptuar como semi-maduro, de 15 a 30 días antes de la fecha límite de consumo óptimo, su parte interna aún sigue siendo blanca pero ya es algo untuosa. En este estado el aroma y el gusto del queso se reafirman. El Camembert se considera maduro cuando faltan menos de 15 días para la fecha límite de consumo óptimo. La parte interna adquiere una coloración de marfil y es cada vez más untuosa. Tanto el aroma como el sabor se intensifican.

¿Qué ocurre una vez superado la fecha límite de consumo óptimo?. Después de tanto rollo aquí viene la razón última de comenzar a escribir este blog. Soy una comedora bastante compulsivos de Camembert. Me gusta su aroma, su sabor y su untuosidad. Además, al ser tan blando, se funde muy rápido sobre patatas, filetes de ternera o pechugas de pollo, superficies ideales sobre las que depositarlo. En plan más sencillo, sobre un trozo de pan con un poco de buen vino siempre es una fiesta.

Mi queso Camembert favorito es de la marca “Le Rustique”. El pasado domingo por la noche, concluyendo la cena, el cromatógrafo de gases que lleva implícito la nariz de todo químico, aunque sea en ciernes como yo, detectó, además del característico olor del queso, algo que me impulsó a tomar el plato donde reposaba el mismo para acercármelo aún más; aquello olía a algo característico en los laboratorios de prácticas de algunas asignaturas de la Facultad: aquello olía a amoníaco.

¿Por qué?. La primera aproximación es una obviedad para alguien con formación química. El queso Camembert, como todos los quesos, es rico en leche (ya lo hemos visto antes) y ésta, a su vez, contiene proteínas. Las proteínas son macromoléculas (estoy estudiando esta especialidad en mis dos últimos años de carrera). Esas macromoléculas están constituidas por un gran número de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos. Un aminoácido es una molécula que contiene un grupo carboxilo (-COOH) en un extremo y un grupo amino (-NH2) en el otro. Pueden representarse, en general, por NH2-CHR-COOH, siendo R un radical o cadena lateral característica de cada aminoácido. A partir de grupos aminos (-NH2) se podrían generar moléculas de amoníaco (NH3), debido a su semejanza estructural. Ésa fue la conclusión a la que vuestra autora llegó, mientras que como hija bien enseñada recogía la mesa de los restos de cena. Pero, ¿cómo surge esa transformación hasta acabar en el amoníaco y no en otra molécula?.

El olor a amoníaco puede aparecer en quesos elaborados con leche cruda o pasteurizada. Sobre todo, ocurre en quesos de corteza enmohecida blanca como el Camembert o el Brie; y también en los de corteza gris como el Saint Maure.

Este olor proviene de un proceso químico y microbiológico que se produce como consecuencia de la degradación de las proteínas. Los mohos blancos, que deliberadamente se adicionan en la parte final de la elaboración de estos quesos, son grandes consumidores de proteínas. Al irlas consumiendo poco a poco, van rompiendo las moléculas en un proceso conocido como protolisis. Es este proceso de rotura progresiva el que genera las moléculas de amoníaco. Esto que ocurre microscópicamente, se refleja macroscópicamente en una evolución del queso hacia algo más cremoso o untuoso.

Un Camembert en su punto, tiene un olor peculiar que se puede asemejar al humus del suelo de un hayedo, una cueva, setas, etc. pero llega un momento en el que el siguiente paso de la maduración es el olor a amoníaco el que se hace dominante, esto nos indica que el queso ha superado su punto de consumo óptimo. Un leve olor amoniacal no es preocupante, pero si es excesivamente intenso y en boca es el sabor predominante, el queso está para tirar. Así que cuando compréis estos quesos en los supermercados, mucho ojo con las fechas de caducidad. El amoníaco acecha....

Doy por concluida esta entrada para el Blog del Búho y espero que os haya gustado. A mí me ha servido para aprender pequeñas curiosidades (químicas, históricas, gastronómicas) que han surgido de la simple observación del mundo que me rodea, porque la química es parte de nosotros mismos y de nuestra vida.

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miércoles, 5 de julio de 2006

Gasolineras sin control de alcoholemia

El pasado 20 de junio, dos gigantes industriales, la química DuPont y la petrolera BP, anunciaban conjuntamente su apuesta para desarrollar, producir y poner en el mercado una nueva generación de biocombustibles. La idea que subyace detrás de la alianza es ser capaces de mejorar las capacidades de los biocombustibles actualmente existentes y participar así en un nuevo mercado que se estima que, en un futuro relativamente próximo, pueda suponer el 20-30% del total de combustibles usados en transporte.

El negocio parece prometedor y no hay más que darse una vuelta por los listados de las diferentes Bolsas europeas para constatar que aquellos valores que cotizan en Bolsa y que tienen que ver con las energías alternativas (biocombustibles incluidos), andan subiendo como la espuma. Claro que todo lo que sube baja y lo mismo estamos ante otra burbuja tecnológica como la de Terra, Jazztel y similares.

El primer producto que DuPont y BP quieren poner en el mercado es el biobutanol. Para ello han puesto en común la experiencia de DuPont en el ámbito de las biotecnologías y las capacidades de producción y distribución de combustibles de BP. El prefijo bio no debe confundir a los no iniciados. En realidad, el biobutanol es lo que los químicos conocemos habitualmente por n-butanol. El aditamento bio solo indica que ha sido producido a partir de componentes vegetales como la caña de azúcar, la remolacha, el maiz o el trigo. De hecho, la tercera pata del banco en este negocio incipiente es una compañía llamada British Sugar (Azúcar Británico), así que huelgan los comentarios.

El n-butanol es el cuarto hermano de la bien conocida familia de los alcoholes alifáticos. Esta familia empieza por el metanol, un alcohol de cuidado, que ha causado muchos problemas en forma de cegueras, calvicies y muertes, cuando se ha usado como sucedáneo del alcohol de las bebidas por gente indeseable o ignorante de su peligrosidad. El metanol, de fórmula CH3OH, precede en la serie al alcohol de las bebidas alcohólicas (CH3-CH2-OH), presente en vino, cerveza y bebidas más fuertes. El siguiente de la serie es el n-propanol, casi un desconocido para el gran público (CH3-CH2-CH2-OH). Tras éste aparece nuestra estrella invitada de hoy, el n-butanol (CH3-CH2-CH2-CH2-OH).

Aunque la producción inicial de biobutanol se basará en tecnologías ya existentes para producir bioetanol a partir de biomasa, están en investigación nuevos procedimientos que harán la producción de biobutanol más competitiva. En el fondo, este no es sino un escalón más en el intento de producir combustibles a partir de una materia prima renovable, la biomasa, adecuadamente transformada. Partiendo de una selección de vegetales adecuados que, al haber crecido gracias al mecanismo de la fotosíntesis, han utilizado la luz del sol y el CO2 existente en la atmósfera para generar dichas plantas, podemos aprovechar sus contenidos en carbohidratos (ver entrada del día 29 de junio) para obtener estos bioalcoholes. Su posterior combustión en motores, para producir CO2, agua y calor, no contribuye al efecto invernadero, a diferencia del petróleo o el carbón fosilizados hace siglos, puesto que con la combustión devuelven el CO2 que recientemente han utilizado para crecer, lo que no incrementa de forma significativa y en una corta escala de tiempos el contenido en la atmósfera de ese gas.

El proceso de transformación de la biomasa en alcohol es, generalmente, un proceso fermentativo a base de microorganismos, similar al que transforma la glucosa de la uva en el alcohol del vino. Y así, la producción de etanol por fermentación de la glucosa u otros carbohidratos contenidos en cultivos sostenibles como la caña de azúcar o el maiz es un proceso bien conocido desde los tiempos preindustriales. El que ello ocurra hay que agradecérselo a un “bichito” (de la familia de los Saccharomyces), al que habría que dedicar un monumento o una calle en todas las ciudades y no a otros especímenes de la raza humana, que han dedicado sus vidas a matar congéneres o toros de lidia o a dar patadas a un balón.

Como consecuencia de la primera gran crisis del petróleo de los años 70, algunos países y, sobre todo, Brasil, comenzaron a producir etanol de esta forma y a usarlo como combustible en lugar de gasolina. Ya entonces, algunas marcas como la Volkswagen desarrollaron automóviles que funcionaban sólo con bioetanol. Hoy en día, el asunto se está retomando a nivel mundial y Ford vende ya un Ford Focus que puede funcionar con bioetanol, con mezclas de alto contenido en él y gasolina (por ejemplo, 85/15 bioetanol/gasolina) o con gasolina pura. Pero se trata de motores específicamente diseñados para estos nuevos retos.

En el entretanto, no es una cuestión a desdeñar el poder utilizar en nuestros actuales motores de combustión interna tipo Otto, mezclas con contenidos crecientes en bioetanol, sin hacer grandes cambios en el sistema de carburación. El problema es que el bioetanol lleva cantidades notables de agua, lo cual constituye un problema en las mezclas a utilizar en nuestros vehículos convencionales, limitando en estos coches la cantidad de bioetanol a un máximo del 15%. En Estados Unidos se emplea bioetanol anhidro (sin agua), lo que permite llegar a porcentajes del 22% para combustibles mixtos (gasolina/etanol) en su uso en motores convencionales. Este es un problema que parece poderse mejorar con el uso de butanol en lugar de etanol o, al menos, eso es lo que dicen DuPont y BP en su página web. El butanol y el agua tiene una limitada miscibilidad mutua y la mezcla de ambos también se mezcla con gasolina convencional, lo que ampliará la concentración de biobutanol en gasolina hasta límites por encima del 30% en butanol. Por otro lado, este alcohol tiene una presión de vapor inferior al etanol, lo que quiere decir que se evapora menos, y, además, tiene un poder calorífico superior al de su hermano pequeño. No requiere instalaciones diferentes de las empleadas para el bioetanol y parece que, en el futuro, se podrá emplear hasta hierba como materia prima para producirlo.

La cosa no es obvia, porque el componente fundamental de la hierba es la celulosa. Ya hemos visto en otras entradas que celulosa y almidón son cadenas largas de carbohidratos, muy parecidos en fórmula química, pero muy distintos en cuanto a la posibilidad de romper esas cadenas. Parece que, de nuevo, los bichos van a venir en nuestro auxilio y ciertas enzimas (celulasas), que se están obteniendo y comercializando recientemente a precios competitivos, nos van a ayudar a trocear las cadenas de celulosa y obtener así trozos más manejables en su transformación en bioalcoholes. Además de las razones de sostenibilidad arriba enunciadas, los partidarios de los biocombustibles confían en que su producción a gran escala, para asegurar un mercado creciente, hará necesaria una política decidida que acabe con el progresivo abandono de la agricultura, lo que, en principio, favorecería a países con sectores primarios importantes. Los agoreros, que siempre los hay, piensan que se necesita mucho cultivo para asegurar el consumo energético del futuro en países avanzados o en vías de desarrollo y que eso, inevitablemente, acabará haciendo pasar hambre a los mismos de siempre, al dirigirse de modo preferente esos cultivos a la producción de combustibles y no al sustento de los famélicos.

La otra posibilidad para hacer que los jerarcas del turbante se tengan que comer su petróleo con patatas es el biodiesel. La cosa tampoco es nueva. De hecho, el primer motor inventado por Rudolf Diesel funcionaba a base de algo tan entrañable como el aceite de cacahuete. Lo que pasó después es que con el advenimiento de las refinerías de petróleo se puso en el mercado un subproducto de las mismas, básicamente constituido por hidrocarburos, mucho más barato y que, además, funcionaba de maravilla en los motores Diesel. Pero hoy en día las cosas están cambiando. El petróleo está por las nubes, parece que se acaba (yo no lo veré) y además, la combustión de ese gasóleo plantea severos problemas ambientales tanto en términos de efecto invernadero, producción de nieblas (smog) o producción de compuestos de azufre.

El biodiesel se puede obtener a partir de cualquier tipo de aceite o grasa, ya sea usado o sin usar. De hecho, en Gipuzkoa hay una empresa, Ecogras, que recoge el aceite usado de todo tipo de comedores, restaurantes e incluso domicilios. He leído también que en el caso de grandes cadenas como los McDonalds u otros tipos de restaurantes de comida rápida se ha producido un interesante cambio en los últimos años en lo relativo a estos aceites usados. Hace tiempo este tipo de “materia prima” se podía obtener de esos establecimientos gratuitamente porque les suponía un gasto deshacerse del producto legalmente. Pero dado que estos aceites provienen de cadenas que siguen un protocolo estricto en cuanto a su uso, ello los convierte en un subproducto “de calidad” para los fabricantes de biodiésel, ya que el suministro suele ser muy homogéneo y, por tanto, más susceptible de ser transformado en biodiesel de una manera sencilla. Ello ha hecho que ahora ese tipo de residuo se llegue a vender, al haberse convertido en un subproducto con un valor añadido que antes no tenía.

Evidentemente también pueden utilizarse aceites sin usar. Unos y otros provienen de plantas como la colza, el girasol, la soja o similares. La mayor parte de esos aceites vegetales son triglicéridos (el mismo nombre que debemos analizar con cuidado en los análisis de sangre) compuestos que se derivan de la reacción química entre tres moléculas de un ácido de cadena larga (más de 10 átomos de carbono) con el propanotriol o glicerina, que tiene tres grupos -OH con los que reaccionar con las tres moléculas del ácido. A pesar de los primeros experimentos de Diesel, estos aceites no pueden usarse sin problemas en los motores de su nombre. Son muy viscosos, congelan a temperaturas no muy bajas, a las temperaturas del motor pueden polimerizar y hacerse aún más viscosos, así como otros problemas menores. La solución a estos problemas es un proceso químico en el que estos triglicéridos se hacen reaccionar con metanol o etanol (transesterificación) y la ayuda de un catalizador adecuado, obteniéndose así el biodiesel y, como subproducto, cantidades importantes de glicerina, que puede emplearse en otros usos más distinguidos como la cosmética o la industria farmacéutica.

Y ya para rizar el rizo, mi amigo Javier Ansorena me pasó a finales de mayo información relativa a una empresa, Green Power Inc., que anda estos días recorriendo diferentes estados de los USA con una especie de reactor móvil en el que produce biodiésel a partir de una variopinta mezcla de desechos constituida por plásticos (incluido PVC!!!), cauchos, aceites y grasas de todo tipo, restos agrícolas, desechos de material sanitario, subproductos de refinerías, como las breas y alquitranes, etc. A mi lo de la demostración itinerante me trae al subconsciente unos charlatanes de feria que solían visitar mi pueblo cuando era niño y que lo mismo vendían tres mantas al precio de una que un crecepelo. ¿Ciencia o vudú?. Habrá que esperar. Mientras tanto, podéis divertiros un poco en su web. Aunque no me quedan muchos coches nuevos en mi vida, no quiero morirme sin comprarme uno que ande con un motor que utilice biocombustibles al 100%, sin asomo de gasolina. Y, si consigo apurar un poco mi estancia en estos lares, igual me da tiempo antes de cascarla de hacerme con un postrero que funcione con hidrógeno. Que uno siempre ha sido muy dado a esto de las nuevas tecnologías y no va a cambiar con la edad.

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domingo, 2 de julio de 2006

Rogativas químicas: sembrando nubes

Esto empieza a halagarme y preocuparme. En menos de una semana he recibido cuatro emails de lectores del blog proponiéndome que escriba algo sobre la lluvia artificial. Espero que las propuestas me lleguen de forma suave porque uno no es un pozo sin fondo y, por ejemplo, de lluvia artificial no sabía nada. Pero internet es una maravilla y creo que hasta podré elaborar una entrada razonable al respecto.

El asunto ha saltado recientemente a los medios porque, según parece, ha habido diferentes encuentros entre la presidenta de la Comunidad de Madrid, Esperanza Aguirre, el Alto Comisionado para el Agua de Israel y miembros del Canal Isabel II. El objetivo, entre otros, ha sido explorar las posibilidades de que en la Comunidad madrileña se lleven a cabo experiencias de “sembrado” de yoduro de plata en las nubes, buscando incrementar un régimen de precipitaciones que pueda paliar la pertinaz sequía que ya nos asolaba en tiempos de Franco.

Conseguir que llueva es una preocupación histórica en muchos lugares del mundo. Y cada uno ha procurado matar las pulgas a su manera. En España se han sacado, y se siguen sacando, Vírgenes y Santos a pasear para conseguir ese efecto. Hoy tengo un sábado pacífico así que no la emprenderé contra las ideologías. En otros sitios, la cosa tiene un halo más prosaico e incluso comercial. Por ejemplo, Charles Hatfield fue un viajante de maquinaria para sembrado de cereales, nacido en Kansas, que en los primeros años del siglo XX, ideó una secreta mezcla de 23 productos químicos a los que bautizó con el pomposo nombre de Acelerador de humedad. Según él, cuando se evaporaba esta mezcla en un lugar, a partir de grandes tanques que la contenían, las nubes experimentaban extrañas metaformosis y llovía. La fama del preclaro viajante comenzó a incrementarse cuando en 1904 fue capaz de contentar a una serie de rancheros de la zona de Los Angeles, que le habían contratado para producir lluvia sobre sus campos. Tan contentos se quedaron que le duplicaron la cuantía prometida. Los años siguientes están llenos de éxitos y fracasos para Hatfield, pero mientras tanto nuestro hombre se iba ganando la vida más que razonablemente.

Su mayor éxito (aunque algo dramático) se produjo en 1916. El condado de San Diego le propuso que provocara lluvia suficiente para poder llenar una especie de embalse construido cerca del llamado Lago Morena. Hatfield construyó un depósito para su mezcla química en los alrededores y el día de Año Nuevo de 1916 empezó el proceso de evaporación. A partir del día 5 empezó a llover y no paró hasta el día 20 provocando inundaciones que destruyeron puentes, líneas eléctricas y de teléfono, problemas en los ferrocarriles y, finalmente, provocaron el día 27 la rotura de una presa próxima, aumentando así los efectos devastadores y provocando la muerte de 20 personas. Cuando Hantfield fue acusado del desastre su argumento fue concluyente. El había provocado la lluvia como había predicho y era un problema del Condado el no haber previsto los posibles daños.

El mago de la lluvia continuó varios años con su actividad, apagando fuegos en Honduras o llenando nuevos lagos. Pero la Gran Depresión acabó con su estrella y tuvo que volver a vender maquinaria. Lo más descorazonador de toda esta historia para un químico es que Hantfield se murió llevándose el secreto de su fórmula a la tumba. Así que no podemos saber si la citada mezcla era ciencia o vudú, si Hantfield era más meteorólogo que químico o si era la reencarnación de los primeros vascos especialistas en témporas (y no me hagáis hablar del asunto de las témporas que ya he dicho que tengo un sábado relajado).

Algo más de ciencia había en los experimentos llevados a cabo en los años cuarenta y en Nueva York por dos científicos de la General Electric, Vincent Shaafer e Irving Langmuir. Este último fue Premio Nobel de Química en 1932 y es un personaje muy conocido en los ámbitos de la Química Física y la Ingeniería Química por sus contribuciones a los fenómenos que ocurren en la superficie de metales, y otras sustancias químicas, al exponerlas a ambientes en los que haya gases, vapores, etc. En aquellos años de atmósfera bélica ambos estaban estudiando el fenómeno de formación de hielo en las alas de los aviones, lo que provocaba problemas sin fin. Un día que Shaafer estaba tratando de provocar temperaturas bajas en el interior de un recinto empleando hielo seco (CO2 sólido, como el que hago referencia en mi entrada del 25 de abril) observó que en el interior del recinto se generaba una especie de nieve. Ello les condujo a “sembrar” de hielo seco, con ayuda de aviones, nubes del tipo cumuloninbos, consiguiendo la formación de copos de nieve que, posteriormente, al caer a zonas más templadas generaban lluvia.

Bernard Vonnengut era otro investigador de General Electric en esa época. Aunque desde el punto de vista científico Vonnengut es reconocido como un gran especialista en fenómenos meteorológicos ligados a descargas eléctricas de todo los niveles, así como un estudioso de los fenómenos de formación de huracanes, probablemente aparecerá más veces citado en Google como la persona que propuso el empleo de yoduro de plata como agente de siembra en las nubes a la hora de conseguir efectos similares a los del anhídrido carbónico. Es evidente que la pregunta razonable que surge es: ¿por qué entre tanta sustancia química posible tenemos que emplear algo tan exótico como el yoduro de plata?. La respuesta es cristalina como los propios copos de hielo.

Cuando a partir de un líquido (agua) se genera un sólido cristalino (hielo), el proceso se suele llevar a cabo en dos etapas conocidas como nucleación y crecimiento. En la primera, se generan minúsculos núcleos en los que las moléculas de agua empiezan a solidificar, generado estructuras con una geometría definida (cubos, prismas hexagonales, pirámides, etc.). A partir de esos núcleos nuevas moléculas del líquido entran a formar parte del sólido, siguiendo el patrón de ordenación que marcan los núcleos previamente formados. En el ámbito de la cristalización es bien conocido que sustancias que cristalizan en una estructura determinada pueden inducir la cristalización de otras sustancias distintas que cristalizan en estructuras similares. Tal es el caso del agua y el yoduro de plata, con lo que la siembra con yoduro de plata provoca una cristalización inducida del vapor de agua presente en las nubes.

Como resultado de estas investigaciones, la siembra de nubes para provocar lluvia se puso de moda en los años 50-60 del siglo pasado. La Oficina Meteorológica Federal americana puso en marcha el Proyecto Cirrus sobre modificaciones del tiempo y el posible control de los huracanes atlánticos. Se crearon compañías para explotar estos resultados, teniendo en algunos casos resultados espectaculares. Se probaron nuevas sustancias de siembra como la urea e incluso se llegó a utilizar la técnica en la guerra del Vietnam, como una arma bélica más. Pero pronto comenzaron a parecer las primeras voces en contra de estas prácticas. Desde los partidarios de no modificar fenómenos naturales a los que veían problemas ligados al uso de productos químicos. Y la polémica continúa ahora en términos similares, aunque no existe por el momento una reglamentación al respecto.

En los últimos años, sin embargo, la técnica se ha seguido utilizando en cosas tan variopintas como la eliminación controlada de nieblas en los aeropuertos o la prevención de granizadas, aunque se ha utilizado sobre todo como una forma de acabar con grandes sequías. En este último aspecto, los chinos han aparecido en las portadas de los periódicos varias veces, al conseguir mitigar faltas de agua y acabar con incendios merced al envío a la atmósfera de proyectiles cargados de yoduro de plata. De hecho, el Gobierno chino ya ha prometido que ejecutará este tipo de bombardeos sobre Pekin los días previos al inicio de los Juegos Olímpicos (8 de agosto de 2008), como una forma de garantizar que no lloverá en la jornada inagural. Esperemos que no se les vaya la mano como a nuestro viajante de maquinaria y les pase por agua todos los Juegos. En esta misma órbita hay quien identifica el uso de yoduro de plata con el hecho de que nunca llueve en la parada militar del 1 de mayo en la Plaza Roja de Moscú.

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