lunes, 31 de mayo de 2010

Acrílicos en el nido

Además de tener las plumas llenas de polvo, por mucha nanotecnología evolutiva y mucho carácter autolimpiable que les atribuyan los biólogos y los físicos, el nido del Búho sigue oliendo raro trás más de dos meses de obras. Ha olido en el pasado a escayola mojada, a madera lijada, a albañil sudoroso y a PVC degradado en forma de losetas recién cortadas. Y estas últimas dos semanas, Mario, un encantador nicaragüense con el que filosofo cada día a primera hora de la mañana, nos anda atufando, aunque no es su culpa, con aromas acrílicos derivados del pintado de algunas paredes y la imprimación de otras.

Y eso cuando sus colegas norteamericanos se las están viendo complicadas para conseguir la materia prima que les permita emitir sus facturas. Uno de los mayores productores de acrílicos, Dow Chemical, ha tenido en los últimos meses problemas mecánicos (sic) en su planta de Tejas. A Arkema, uno de sus competidores más directos, todavía le ha ido peor en una planta que gestiona conjuntamente (joint venture le llaman los airados líderes que nos malgobiernan en lo económico-empresarial) con la japonesa Nippon Shokubai. La cosa saltó por los aires trás una violenta explosión y habrá que volver a rehacer la planta. Para más inri, otra planta de Arkema, en Carling, Francia, anda con su producción a medio ritmo porque el suministrador de una de las materias primas más importantes para el proceso, el propileno, y que no es otra que
la petrolífera Total, tuvo que parar su planta por motivos técnicos. Y Basf va a tener que hacer lo mismo con una planta desde la que suministra otra de las materias primas fundamentales, el ácido acrílico. Así que los pintores americanos, ahora que parecían levantar la cabeza despues de las hipotecas basura, andan que trinan buscando pintura debajo de las piedras y encontrándola escasa y cara.

Pero, con independencia de estos problemas, la cosa se mueve en el mundo de los acrílicos, convirtiéndose en un ejemplo más de cómo reaccionan las empresas ante los problemas y las tendencias de mercado.

La mencionada Arkema es una empresa desgajada en 2006 de la antes mencionada Total y que mantiene, como se ha dicho arriba, una dura pugna con Dow y Basf en el mundo de los acrílicos. Desde antes de su separación de Total, las gentes que hoy pueblan Arkema habían empezado a chequear la posibilidad de obtener ácido acrílico a partir de una fuente renovable. Primero lo intentaron con la clásica aproximación de fermentar biomasa rica en azúcares, pero la cosa no funcionó. Así que optaron por fijarse en la glicerina, un producto químico de solera que anda ahora en boca de todos porque se está convirtiendo en un subproducto casi molesto de los procesos de obtención de biodiésel a partir de semillas vegetales. Así que los de Arkema decidieron sacar partido de ese chollo y se pusieron manos a la obra, encontrando un proceso asistido por catalizadores que les lleva de la glicerina a la acroleína y de ésta al ácido acrílico. Un proceso parecido es el que se seguía hasta ahora, sólo que el punto de partida es el propileno.

Con ese ácido acrílico sostenible en la mano, está chupado llegar a los diversos poliacrilatos que pueblan el mundo de los pintores. Y tambien al poliácido acrílico, uno de los polímeros superabsorbentes más eficaces, fundamental en pañales, compresas y similares.

Pero ojito al parche. Que el ácido acrílico se obtenga de una fuente renovable como las semillas vegetales y encima nos quitemos de encima toneladas de glicerina, no evita el problema de qué hacer con los millones y millones de pañales que se usan cada día. Los pañales derivados del poliácido acrílico obtenido a partir de glicerina serán (probablemente) más sostenibles que los que se derivan del poliácido acrílico producido a partir del petróleo. Pero eso no los hace biodegradables. Que hay mucho listo (y mucho tonto de baba) mezclando los conceptos interesadamente (o porque no saben por dónde les da el aire). Y hay que dejarlo clarito. Y para esos residuos sólo hay dos soluciones por el momento: o volvemos a los pañales de tela de lava y pón o colocamos una hoguerita en nuestro jardín (o una incineradora en nuestra provincia) y los hacemos pasar a mejor vida de la forma que menos impactemos en el medio ambiente.

Para que luego digan que no me mojo. Pero es que con algo me tengo que quitar el polvo de las plumas...

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domingo, 30 de mayo de 2010

Margarina

En las primeras entradas del Blog del Búho hablé en un par de ocasiones de lo que los químicos conocemos como isomería. Más concretamente, me centré en moléculas quirales, como las que se dan en el caso de la trágicamente famosa talidomida, entendiendo como tales dos moléculas idénticas pero en las que la disposición de sus átomos en el espacio hace que una sea la imagen en un espejo de la otra. Como pasa con nuestras dos manos, idénticas (más o menos) pero nunca superponibles la una sobre la otra. Hay otros casos de isomería, basados en diferentes disposiciones espaciales de los átomos constituyentes de moléculas que, por lo demás, son idénticas. Y una de esas isomerías tiene que ver con uno de los capítulos de la complicada historia de la margarina, otro de los campos de batalla de la contienda natural/artificial.

La margarina fué inventada en tiempos de Napoleón III, hace más de ciento cuarenta años, por el químico francés Mège-Muriès, en una avispada operación que permitió utilizar los grandes excedentes de leche desnatada que tenían países como Francia y Holanda y, al mismo tiempo, obtener un producto barato con el que satisfacer las necesidades alimentarias de la creciente población de esos países. La leche desnatada provenía de los ya entonces populares procesos de fabricación de la mantequilla de toda la vida. Al quitarle la nata a la leche para fabricar mantequilla, aparecía el mencionado excedente, un líquido deslavado con el que no se sabía muy bien qué hacer. Mège-Mouriès empezó a mezclar leche desnatada con grasas de origen animal hasta conseguir obtener, despues de amasar la mezcla debidamente, un producto semisólido, con mayor o menor consistencia dependiendo de la cantidad de grasa animal añadida y con un sabor parecido a la mantequilla, gracias al aporte de leche desnatada.

Con el paso del tiempo, la producción de margarina ha ido por otros derroteros. Desde principios del siglo XX se cambiaron las grasas animales por grasas vegetales que puesto que son generalmente líquidas, necesitan ser transformadas en sustancias de diferente consistencia sólida mediante procesos adecuados.

La diferencia fundamental en la estructura química entre una grasa de origen animal (como el sebo de vaca) o una de origen vegetal (como un aceite de soja, maíz u oliva) es que las primeras están constituidas por lo que los químicos llamamos moléculas saturadas, en las que los átomos de carbono que las forman se unen por medio de enlaces sencillos. Por el contrario, las grasas vegetales contienen moléculas en las que hay dobles enlaces entre algunas parejas de átomos de carbono, lo que en nuestra jerga recibe el seudónimo de grasas insaturadas. Es precisamente la existencia o no de esos enlaces la que hace que el aceite de oliva sea un líquido y el sebo un semisólido. Esos dobles enlaces hacen también que las grasas insaturadas tengan más tendencia a oxidarse en presencia del oxígeno del aire, dando lugar a procesos que deterioran el sabor de las mismas, lo que en el lenguaje habitual se conoce como un sabor rancio.

Pues bien, cuando a grasas insaturadas, como las que hay en aceites vegetales, se les somete a un proceso que en Química se conoce como hidrogenación de dobles enlaces, esos enlaces se convierten en enlaces sencillos, gracias a la acción del hidrógeno, con lo que podemos cambiar a voluntad el número de ellos presente y, paulatinamente, ir subiendo la consistencia de la grasa resultante y bajando su tendencia a que se rancien. En un determinado avance de esa hidrogenación, y dependiendo de la grasa o grasas vegetales originarias, podemos obtener algo semisólido que, al añadirlo a la leche desnatada, permite dar lugar al sucedáneo que es la margarina actual.

Pero claro, con la Iglesia hemos topado. La hidrogenación es un clásico proceso de Química Orgánica que, en este caso, se realiza habitualmente con el concurso de pequeñas cantidades de un catalizador de níquel, que posteriormente se elimina. O sea, puro proceso químico, en abierta oposición a algo tan "natural" como coger la leche, quitarle la nata y batir la mantequilla. No hace falta dar muchas vueltas en la red para encontrar múltiples detractores de la margarina cuyos argumentos se basan, como no podeis dudar, en la manida dicotomía natural vs químico.

Y es que, además, hemos tenido mala suerte con la margarina (y aquí entra el asunto de la isomería). Cuando despues de la Segunda Guerra Mundial empezó a estar claro que las grasas saturadas (como las grasas animales) eran causantes de tasas de colesterol elevado, cosa que no ocurría con las vegetales, las acciones bursátiles de empresas ligadas a la producción de margarina empezaron a subir como la espuma. Aunque la hidrogenación aumenta de por sí el porcentaje de grasas saturadas de los aceites vegetales, la margarina final sólo tiene una proporción saturadas/insaturadas de 1 a 3 mientras que la mantequilla de vaca tiene una proporción de 2 a 1, con lo que la margarina ganaba por goleada en el partido del colesterol.

Pero, bastantes años más tarde, empezamos a darnos cuenta de que las cosas no funcionaban en esa proporción en lo que a niveles de colesterol se refiere. E indagando, indagando, aparecieron las grasas trans. Esto es un poco complicado de explicar para los no iniciados pero vamos a intentarlo con la figura que aparece a la izquierda. En ella, dos carbonos, en negro, están unidos por un doble enlace. Les quedan otros dos brazos a cada uno con los que unirse a otras cosas, por ejemplo a los dos átomos blancos y a los dos verdes. Pero, al hacerlo, puede ocurrir que los dos verdes queden del mismo lado o del contrario. Si los átomos del mismo color están del mismo lado hablamos de un isómero cis (el de arriba a la izquierda), mientras que si están en lado diferente, lo denominamos isómero trans (el de abajo). Y eso pasa en cada doble enlace existente en nuestras moléculas constitutivas de los aceites vegetales que se emplearán en la preparación de margarina.

Pues bien, está hoy suficientemente demostrado que, durante el proceso de hidrogenación, además de desaparecer dobles enlaces y hacer que las grasas sean más saturadas, algunos dobles enlaces con isomería cis se transforman en otros con isomería trans. Este efecto contribuye también a dar consistencia a la margarina pero, desgraciadamente, estos isómeros trans son tan malos para los niveles de colesterol como las grasas saturadas. De hecho aumentan el colesterol malo LDL y bajan el bueno HDL, en una conjunción catastrófica. Y es que aunque también la mantequilla tiene grasas trans, sólo están presentes en un 5%, mientras las primeras margarinas tenían más del 20%.

Y ahí anda la pobre industria de la margarina, buscando procedimientos de hidrogenación que no produzcan la odiada grasa insaturada trans, porque la legislación se les está echando encima y muchas margarinas no van a poder comercializarse si no se presentan con bajos contenidos de grasas insaturadas trans. Y mientras tanto, la mantequilla, con más de un 60% de grasas saturadas, tan pichi. ¡Como es un producto natural....!

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martes, 25 de mayo de 2010

Arquímedes

Uno de mis estudiantes de este año (y creo que, a pesar de ello, amigo), Iñaki García Arnáez, me pasa este vídeo que tiene su gracia, bastante peligro y que puede dar a mis lectores profesores la posibilidad de plantear a sus estudiantes un problema de Física al estilo de los que ahora se llevan, "inmersos en la realidad cotidiana que nos circunda". Los pirados que aparecen en el vídeo se dedican a inhalar helio con profusión y a insuflarlo posteriormente en un chicle, hasta formar un globo de grandes dimensiones, lo que les permite tirarse al vacío con una cierta seguridad, como si estuvieran colgados de un paracaídas.

Sobre los efectos del helio en la voz de los humanos ya hablamos en una entrada anterior, hace más de dos años (¡horror!). Pero no enumerábamos allí otras características del mismo, como son su baja densidad, el pequeño tamaño de sus átomos y cosas similares aparentemente sin importancia. Pero, mire Ud. por donde, lo de la baja densidad es la base sobre la que se sustentaría la gracia del vídeo. Aunque si uno rasca más en los fundamentos, uno se encuentra con la inconmensurable figura de Arquímedes y su Principio.

El Principio de Arquímedes nos ha dado más de un quebradero de cabeza a los que andamos implicados en la medida de cómo se absorben algunos gases sobre polímeros en forma de filmes delgados, como los constituyentes de la pared de una botella de plástico. Se trata de una propiedad relevante, porque condiciona hechos tan "decisivos" como el que la chispa de la vida se nos escape de la botella de Coca-Cola, como ya expliqué con algo más de detalle en otra entrada. El caso es que, para investigar estas cosas, nosotros disponemos en nuestro Laboratorio de balanzas extremadamente sensibles (aunque de estructura similar a las de toda la vida, las llamadas balanzas romanas de dos brazos). En nuestro caso, de esos brazos cuelgan dos diminutos platillos. Uno está vacío y el otro tiene unos pocos miligramos del filme a investigar. Se hace el vacío en el interior de la balanza y, electrónicamente y no con pesas como en la balanza ancestral, se equilibra el asunto para que la balanza marque cero. Se introduce el gas en el recinto vacío y uno espera que el platillo con el filme vaya ganando peso como consecuencia de que el gas inyectado se disuelve en el mismo.

Pues hete aquí que, dependiendo de la naturaleza del gas, resulta que la balanza empieza a dar pesos ¡¡¡negativos!!!. La primera vez que me pasó junto a una estudiante de doctorado, montando la balanza en cuestión, casi la devolvemos al fabricante. Menos mal que somos sesudas gentes de Ciencias y con un poco de lectura de las instrucciones tropezamos con el Principio de Arquímedes: "todo cuerpo sumergido en un fluido (fluido hace referencia tanto a un líquido como a un gas) experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado por el cuerpo en cuestión". Traducido a nuestro experimento sorprendente, cuando introducíamos gas en el recinto vacío, nuestro filme experimentaba un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del gas que, por estar el filme en el recinto, no puede ser ocupado por el gas introducido. Y si ese empuje, como pasa a veces, es superior a lo que pesa el gas absorbido en el filme, el resultado es que la balanza nos muestra una lectura negativa. Así que sólo calculando y restando ese empuje podemos determinar realmente el peso absorbido por nuestro filme.

Pues esto del chicle y el helio de mi amigo Iñaki podría ser lo mismo. Fijaros que el globo que hacen con el chicle es grande y, por tanto, también el volumen que ocupa en el aire. El globo está lleno de helio, cuya densidad a temperatura ambiente es de 0.18 gramos por litro, mientras que la densidad del aire que el globo ha desplazado es 1.30 gramos por litro (más de siete veces más grande). Con lo que cuanto más grande hagamos el globo, más pesará el nitrógeno desplazado por él y, consiguientemente, más empuje se ejecutará sobre el mismo. Y como ese globo pesa poco porque el helio es poco denso, el resultado neto es que se nos escapa a las nubes con rapidez, lo que permitiría las piruetas de los "actores" del vídeo o suavizar su caída en el vacío.

Pero las cuentas a realizar no son tan obvias como mi explicación cualitativa. Yo pondría el problema a Iñaki y sus colegas este junio, pero no les doy Física y quizás Arquímedes me tachara de arribista.

Y además, por gentileza de mi amigo Xabi Gutierrez, podeis ver que todo es un montaje.

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miércoles, 19 de mayo de 2010

Tamarindos a la ñoñostiarra

Los que no sois de Donosti igual me colgais de los pulgares por esta entrada pero la vida es un pelín compleja y, a veces, a uno le salta la chispa creadora por las casualidades más insospechadas. Andaba yo revisando ayer la última alerta que me ha llegado del Journal of Materials Chemistry y, mira por donde y sin quererlo, me encuentro con un artículo de unos suecos con un título atractivo en mi doble condición de donostiarra y polimérico: "Tamarind seed xyloglucan- a thermostable high-performance biopolymer from non-feedstock".

Todos los que conoceis el "incomparable marco" de la ciudad que acoge al Búho, habreis visto esos árboles atormentados que pueblan los paseos que rodean nuestras playas y aledaños. En este pueblo, casi todo el mundo se refiere a ellos como los tamarindos de La Concha, de Ondarreta o del paseo que lleva al Palacio de Miramar. Pero todos los que ya acumulais calendarios recordareis también una canción que se titulaba Pulpa de Tamarindo. Y en los "tamarindos" donostiarras, de pulpa derivada de un fruto como el que se en el vídeo, nada de nada. En nuestros "tamarindos" lo más que sale, si pueden aguantar el Noroeste, son unas hojas verdes de características algo parecidas a las de las coníferas.

Y eso es así porque los mencionados arbolitos no son tamarindos, sino tamarices. Unos y otros tienen tanto que ver como un vasco con un cubano. Casi nada. El asunto ya fue objeto de polémicas hace más de 50 años, como lo prueba el hecho de que, en 1956, la revista Munibe de la Sociedad de Ciencias Aranzadi publicara un artículo titulado «Tamarindo, no; tamariz, tarisco, taray». Pero, décadas más tarde, y pese al empeño más o menos cíclico de la clase científica, en San Sebastián al tamariz se le sigue bautizando como tamarindo.

Para liar más el asunto está la sempiterna pelea que tenemos con los vizcaínos sobre cómo llamar a las cosas y que afecta a términos como txangurro y centollo, txipirón y jibión, carraquela y bígaro. Pues bien, en lo más granado de Getxo hay un afamado Restaurante que siempre se ha llamado Los Tamarises. De donde intuyo que, en esa zona, también próxima al mar, al tamariz lo han bautizado como tamaris, desde luego bastante más certero que el tamarindo de los ñoñostiarras (y admito lo anterior sin que sirva de precedente y a regañadientes, que ya se sabe que al enemigo ni agua).

Volviendo al tropical tamarindo y al artículo que me ha dado pie a esta disputa vecinal, resulta que además de la pulpa de la canción contiene multitud de semillas coriáceas, el 60% de las cuales están constituidas por una hemicelulosa denominada xiloglucano. No es cuestión de explicar mucho el artículo y asustar a los que no han hecho de la Química su pasión vital, pero básicamente se trata de un biopolímero, obtenido de una fuente renovable como el tamarindo y que no tiene las repercusiones laterales que tiene, por ejemplo, el emplear maiz para obtener otros biopolímeros como el almidón o el poliácido láctico y tratar de sustituir asi a los polímeros que obtenemos a partir del petróleo. Ya se sabe que ese intento casi acaba en una nueva revolución de los mejicanos que intuyeron que el maiz se les iba a otros usos y que, consiguientemente, se quedaban sin sus tortitas o se veían pagándolas a un precio digno de Arzak.

El artículo muestra que el mencionado biopolímero tiene unas propiedades mucho más interesantes que el propio almidón (o su principal componente, la amilosa). Tiene mejores propiedades mecánicas, se disuelve perfectamente en agua, forma filmes transparentes y aguanta mucho mejor la temperatura que su competidor almidonado. Los autores terminan el artículo proponiéndolo como una interesante alternativa a otros biopolímeros derivados de vegetales comestibles y que, en muchos casos, son los escasos nutrientes disponibles para mucha gente.

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