skip to main |
skip to sidebar
Vuelvo a dormir mal. Así que aquí estoy otra vez de madrugada, entreteniéndome un rato con este pasatiempo. Lo de ayatolas en el título no va por los del petróleo y su flamante capacidad de manejar isótopos radioactivos. Va de los contrarios, de los que, al menos en parte, votan a George Bush. Y me refiero, con ánimo de señalar, al conocido escritor americano Norman Mailer, quien, hace ya años, se enroló en una guerra sin cuartel contra el uso de los materiales plásticos.
Llevo siempre a mano, cual muletilla presta al uso, una frase que este ciudadano, honorable por otro lado, publicó a mediados de los años setenta y que, en traducción más o menos libre, decía algo así como: “Nos divorciamos de los materiales de la tierra, de la piedra, de la madera, del hierro. Buscamos nuevos materiales largos y complicados derivados de la orina a los que llamamos plásticos. Materiales a los que falta el olor de lo vivo, con un tacto ajeno a la naturaleza y que proliferan como un sutil cáncer que se infiltra en todas nuestras estructuras”. No niego que se ve la mano de un escritor con oficio, pero como afirmación es una boutade como la copa de un pino. Y para darle caña voy a tomar el rábano por lo de la orina, que es la referencia que peor me ha sentado, porque encierra un matiz peyorativo que voy a tratar de desmontar.
Supongo que la alusión a la orina se debe a un tipo de material muy empleado en esos años en el mundo civilizado. Son las llamadas resinas urea-formaldehido, componente básico de un material que todos conocemos por Formica (el nombre es una marca registrada), empleado en suelos decorativos, mesas y otro muebles, etc. Se trata de un material bastante complejo en el que la resina juega un rol muñidor de otros materiales como el papel. 
Esas resinas se obtienen efectivamente a partir de urea, el componente fundamental de la orina como ya hemos visto hace poco, y de otra sustancia química, el formaldehido, tambien conocido como formalina o formol, empleado, entre otras cosas, para conservar cadáveres (Mailer no lo debe saber porque en caso contrario hubiera subido el tono escatológico de la frase).
Y ahora pensemos, ¿hay algo más natural, mas ligado a los seres vivos (orgánico, por tanto) que la orina?. Por otro lado, ¿hay algo más ecológico que reciclar un producto “natural” tan molesto como los orines?. Aunque no me consta, espero que Mailer se haya adherido en estos años recientes a los partidarios del compostaje, las plantas de biometanización, etc., herramientas emblemáticas de los ecologistas en el tratamiento de residuos orgánicos. En fin, que la frase le quedó muy fina e impactante, pero puesta bajo el microscopio es una manifiesta chorrada.
Sin embargo, voy a usar este rifirrafe para contar algo más del formaldehido, un producto químico de diversas aplicaciones e implicaciones, en las que, de nuevo, la disyuntiva entre natural y sintético se hace etérea.
El formaldehido es un gas incoloro con un sofocante olor y un sabor agrio que habitualmente se usa en forma de sus disoluciones acuosas con hasta un 40% del mismo. Es el llamado formol o formalina, del que tengo vivencias contrapuestas. En nuestros laboratorios, lo hemos usado en nuestros trabajos de investigación para una industria próxima que fabrica resinas fenólicas, otro material de larga tradición en la historia de los polímeros que se fabrica a partir de esas disoluciones y fenol. Las resinas fenólicas son, en este sentido una primas de las resinas urea-formaldehido. Las fenólicas me dan para más de una entrada, así que volveremos otro día sobre ellas y sus aplicaciones a lo larga de esa su larga historia.
Pero el formol me recuerda también una visita a los laboratorios de Anatomía de la Universidad de Zaragoza, a los que acompañé a mis colegas aspirantes a matasanos en una de sus sesiones de descuartizar cadáveres. Los restos todavía usables se encerraban en recipientes con formol y los propios cadáveres eran infiltrados con esa disolución para su conservación, dado su carácter esterilizante de todo tipo de microrganismos. Parece que el papel jugado por el formaldehido en la preservación de tejidos de seres vivos radica en que es capaz de reaccionar rápidamente con los grupos -NH- y -NH2 característicos de las proteínas, uniendo cadenas próximas de proteínas entre sí en un clásico procedimiento de reticulación o “curado”, similar al que ocurre en las resinas urea-formaldehido. De esta forma el tejido (o la resina, en su caso) se endurece y las proteínas quedan fuera de circulación para los microorganismos. Por esa razón, las disoluciones de formol se han empleado también en tratamientos contra el ántrax en materiales de origen animal como el cuero o la lana.
El mismo formaldehido está descrito como uno de los productos químicos fundamentales en otro método de preservación como es el ahumado de pescados como el salmón y similares. El formaldehido se encuentra de forma “natural” en el humo que se genera en el proceso de combustión de la madera y al atacar las proteínas del pescado produce de nuevo las reacciones de curado que hemos mencionado más arriba, proporcionando a la carne del pescado una textura más firme, como consecuencia de la parcial inmobilización que genera en las cadenas de proteínas.
Y una nota final, directamente relacionada con ese papel endurecedor del formaldehido y que tiene menos gracia. El formaldehído puede generarse, también de forma “natural”, a partir de metanol mediante el concurso de enzimas. Algunas de ellas están ligada al proceso de la visión y, por esta razón, están bastante presentes en el entorno de nuestros ojos. De forma y manera que si uno se intoxica por ingestión de metanol, que de forma también “natural”, se genera en procesos de fermentación de uvas, manzanas y otros frutos, éste, al llegar a la zona de los ojos, es convertido en formaldehido. Este reacciona de forma similar a la descrita en párrafos anteriores con las proteinas de la retina, haciendo más difícil la necesaria oxigenación de la misma y alterando el funcionamiento del nervio óptico, causando, a dosis superiores, la ceguera del propietario de la misma. Hace algunos años, eran bastante frecuentes casos de adulteración de productos alcohólicos con metanol que, de cuando en cuando, provocaban noticias de cegueras y muertes por ingestión.
Leer mas...
Resumen
Prometí hace unos días escribir una entrada sobre adhesivos y parece que me descuelgo con una de percebes, pero todo tiene su explicación. En pocos días he leído dos resúmenes de dos artículos científicos relacionados. En uno de ellos se hacía referencia al descubrimiento por parte de un grupo alemán de que los iones hierro disueltos en agua parecen ser los catalizadores de un proceso de reticulación o endurecimiento de un polímero que es el adhesivo que permite a los moluscos, percebes y similares estar firmemente adheridos a las rocas. Algo de esto ya sabía, porque mi amigo Mike Coleman (PennState University) había escrito al respecto en uno de sus Case Studies sobre polímeros. Mike dice que lo hizo inspirado por unos percebes que, no sin cierta resistencia, conseguimos que se comiera en el Gambara de la Parte Vieja (resistencia a comérselos y resistencia a tirar los restos al suelo).
Parece ser que el poderoso adhesivo es un polipéptido que contiene el aminoácido 3,4 dihidroxifenil-L-alanina (DOPA) que parece ser el ingrediente activo que bajo la acción catalítica de iones metálicos produce una serie de reacciones químicas y oxidativas que generan un polímero reticulado que mantiene unido al percebe a la roca, madera o metal en los que quiera vivir.
El otro artículo habla de cosas parecidas pero en torno a una bacteria, la Caulobacter crecentus, una ciudadana omnipresente en medios acuáticos y que investigadores de la Universidad de Indiana han demostrado que se adhieren a las superficies por un adhesivo cuya fuerza de unión han conseguido medir con un microscopio de fuerza atómica, resultando ser unas tres veces superior al del conocido Superglue con el que completaré esta entrada. En este caso, el adhesivo es un polisacárido de N-acetilglucosamina.No se trata de curiosidades de científicos en sus torres de marfil. Hay que tener en cuenta que ambos adhesivos funcionan en medio acuoso y, por sólo poner un ejemplo, los dentistas estarían encantados de conocer los mecanismos de adhesión implícitos en estos procesos.
He mencionado antes de pasada al Superglue, 
un popular adhesivo que despierta en nosotros pasiones encontradas ya que como adhesivo es de una eficacia impresionante pero manejarlo sin mácula es toda una aventura. La historia del superglue (estos datos se los debo a Mike) es un nuevo ejemplo de serendipity (chiripa). Cuenta Mike en sus Case Studies que el Dr. Fred Joyner era un investigador de la Tennesse Eastman en los años cincuenta que trataba de encontrar nuevos polímeros acrílicos transparentes y resistentes para diversos usos. Un día que tras obtener una muestra de un polietil cianocrilato, trataba de colocarla entre dos vidrios para medirle el indice de refracción, pasó lo que tenía que pasar. Que aquello no había manera de despegarlo.
Y de ahí empezó la historia de los cianoacrilatos, alias superglue. La historia tiene su retranca porque el verbo to join en inglés es unir, juntar, pegar y la palabra joiner podría traducirse como “el que junta o pega”. Así que con el pequeño matiz de la y griega en lugar de la i latina, el Dr. Joyner era un personaje predestinado por la Historia a cumplir su digna misión de hacernos más fácil el pegar.
Creo que puede resultar de interés contar el funcionamiento de los cianoacrilatos, los monómeros o materia prima que generan el polímero que pega. 
Se trata de compuestos de estructura similar a la que se muestra en la figura, donde aparece la fórmula del cianoacrilato de etilo, el mismo que polimerizó Joyner. Estos monómeros polimerizan rápidamente (y en algunos casos violentamente) en presencia de sustancias básicas. Para rebajar un poco esa violencia se usan diferentes variantes que consisten en sustituir el grupo etilo por otros. Pero el caso es que siguen polimerizando con gran rapidez incluso en presencia de agua, la base más débil que podamos pensar.
Así que cuando abrimos nuestro tubo de superglue que contiene ese monómero, basta con la humedad que hay siempre en el ambiente (y más en Donosti) para que aquello polimerice y actúe como nexo de unión entre las partes en presencia. Así que ahora entenderéis fácil por qué polimeriza en nuestras manos o dedos. El agua que contenemos (recordad que os conté que el 75% del arzobispo de Canterbury es agua) es suficiente para inducir la reacción de polimerización y hacer que el líquido del tubo solidifique y pegue lo que pille a mano.
Leer mas...
Resumen
Hablar de un plástico conductor de la electricidad antes de los años 90 era como hablar de submarinismo en el desierto de Kalahari. Los plásticos si por algo destacan es por su carácter de aislantes o dieléctricos. Basta con apercibirse de que son plásticos los que se emplean para recubrir los hilos de conducción eléctrica o para fabricar enchufes y similares, protegiéndonos de descargas o cortocircuitos. Pero la cosa cambió en esos años 90 y aunque no voy a entrar hoy en detalles, tenemos ahora a nuestra disposición materiales como el polipirrol, el politiofeno o la polianilina que sin ser los reyes de la conducción eléctrica si se les compara con el cobre o similares, presentan, sin embargo, conductividades varios órdenes de magnitud por encima de la de un plástico convencional como pueda ser el PVC, el clásico recubrimiento de cables.
Los polímeros conductores están ahora de moda, como lo demuestra el hecho de que en el año 2000 el Premio Nobel de Química se concedió a los americanos Alan J. Heeger y Alan G. MacDiarmid junto con el japonés Hideki Shirakawa, por sus contribuciones en ese campo. En nuestra Facultad hemos tenido polímeros conductores regalándonos los oídos desde más o menos la misma época. No en vano, contábamos en nuestro Claustro con un propagandista de sus excelencias tan activo como mi colega Toribio F. Otero, ahora en Cartagena pero que, antes de marcharse, dejó en Donosti su marchamo cristalizado en forma de varios de sus antiguos doctorandos, ahora conocidos líderes de la Fundación Cidetec, para la que los polímeros conductores es uno de sus ejes estratégicos.
Muchas son las aplicaciones emergentes derivadas de un mejor conocimiento de estos materiales. Ventanas inteligentes, recubrimientos militares defensivos, músculos artificiales, pantallas planas de dispositivos electrónicos, etc. En esta entrada vamos a fijarnos en un tipo de aplicación, quizás residual, pero que dado mi interés por la Química ligada al vino, que ya vais entreviendo, me resulta particularmente interesante: las llamadas narices artificiales o narices electrónicas.
Uno de los grandes retos de la Química en este siglo es mimetizar procesos que se dan en los seres vivos. El gusto y el olfato son dos herramientas de los mamíferos que juegan papeles esenciales en su vida diaria. Sin embargo, hay notables diferencias entre ellos. El gusto radica en la lengua cuya superficie está cubierta por pequeñas papilas de diversas funciones. Las llamadas papilas gustativas son las más importantes en lo que al gusto se refiere. Están formadas por un racimo de células receptoras rodeadas de células de sostén o apoyo. Tienen un poro externo pequeño, a través del cual se proyectan finas prolongaciones de las células sensoriales, expuestas a la saliva que entra por los poros. Un alimento introducido en la boca y disuelto en la saliva, interactúa con esos receptores y genera un impulso nervioso que es transmitido al cerebro por medio los cuatro nervios craneales. La sensación del sabor se obtiene una vez en el cerebro se han recibido las señales correspondientes al conjunto de células sensoriales para todas las sustancias químicas presentes, y éste las transforma mediante complejos sistemas de reconocimiento en un sabor concreto. La frecuencia con que se repiten los impulsos indica la intensidad del sabor; es probable que un tipo de sabor quede registrado por un tipo de células que hayan respondido de una forma más específica al estímulo.
A pesar de lo que nos pueda parecer, percibimos cinco sabores básicos: en la parte delantera de la lengua captamos el sabor dulce; atrás, el amargo; a los lados, el salado y el ácido o agrio. El sabor umami se relaciona con compuestos como el glutamato monosódico y es característico de alimentos sabrosos, ricos en proteínas. Parece ser que su localización es más compleja. El resto de los sabores son sensaciones, producto de la combinación de estos cinco.
Aunque con un mecanismo similar, la nariz contiene alrededor de un millón de receptores de olor y proporciona una conjunto de sensaciones mucho mas complejo y complementario del gusto.
Pues bien las narices artificiales (también hay lenguas artificiales) tratan de reproducir, de alguna forma, esa captación por parte de nuestro olfato de los compuestos químicos que constituyen los aromas, así como el reconocimiento que nuestro cerebro hace de las señales que esas células le transmiten. Y para ello emplean un sistema mucho menos numeroso de puntos de captación (en muchos de los aparatos comerciales doce o catorce elementos) que aunque pueden estar basados en muy diversos materiales, alrededor del 60% de estos dispositivos lo están en polímeros conductores, en materiales compuestos a base de los mismos o en sus mezclas con otros polímeros.
La captación por parte de ese panel de sensores de algún componente químico (sea, por ejemplo, el tricloroanisol del “sabor a corcho”) induce en los polímeros conductores que los componen ciertos cambios que pueden ser convertidos en señales eléctricas características. Aunque esa señal no se identifica con un compuesto concreto, como puedan hacer la Resonancia Magnética Nuclear o la Espectroscopia Infrarroja, el conjunto de señales del panel en un entorno determinado (por ejemplo en el conjunto de vinos de Ribera del Duero) proporciona una especie de “huella digital” característica de cada vino en la que se podrían detectar señales inadecuadas o no habituales con gran precisión.
El mercado de estas narices electrónicas es todavía incipiente pero las aplicaciones pueden ser muy variadas. Si visitáis esta página de la NASA podréis conocer datos del desarrollo de una nariz electrónica para detectar casi inapreciables cantidades de amoníaco en la Estación Espacial Internacional que sobrevuela nuestras cabezas. En ellas, los astronautas están literalmente rodeados de amoníaco pues un sistema complejo de cañerías hace circular el mismo por su superficie como una forma de disipar el calor generado en el interior de la misma. Pero cualquier fuga de amoníaco hacia el interior de la Estación sería fatal para sus habitantes. Los Ciranos electrónicos cumplen ese papel vigilante las 24 horas del día.
Leer mas...
Resumen
Hoy va de Química Física pura y dura pero con divertimento florido. Dice mi chica que no hay nada mas gris que un catedrático de Química Física y, como casi siempre, doy la razón a la patronal. En este caso, la constatación de lo oportuno de su análisis surge tras una rigurosa revisión a la que he podido someter a los colegas con los que he compartido tesis y oposiciones y contrastada finalmente con una cuidadosa autopalpación del que os escribe. En fin, allá vamos.
Si coloco un pedazo de hielo recién sacado del congelador en un recipiente, lo pongo sobre el fuego y comienzo a calentarlo con suavidad, el hielo empieza a convertirse en agua. Si pongo un termómetro en esa mezcla de hielo y agua puedo comprobar que la temperatura permanece en cero grados mientras agua y hielo están presentes. Cuando este último desaparece, si sigo manteniendo el cazo sobre el fuego, comprobaremos que la temperatura del agua empieza a subir hasta llegar a cien grados. A esa temperatura, más o menos, el agua empieza a hervir y mientras hierve, la temperatura se mantiene constante, hasta que todo el agua líquida desaparece y el vapor que ese agua produce ha pasado a la atmósfera.
Hasta aquí, no creo que nadie que me lea, por muy de letras o ciencias sociales que sea, tenga problemas en entender lo que acabo de relatar. Es algo ligado a nuestra percepción cotidiana de lo que es la fusión del hielo o la ebullición del agua líquida. Los mas avispados probablemente habrán comprendido durante su experiencia vital que eso que pasa con el agua, pasa de hecho con muchas otras sustancias como el alcohol de farmacia o la acetona que sirve a nuestras chicas para quitarse el esmalte de sus uñas.
Pero no todas las sustancias son tan monocordes en esa transformación que pasa del sólido al líquido y de éste al vapor como consecuencia de ir calentándolos. El dióxido de carbono (CO2), la sustancia que en forma gaseosa expiramos en cada uno de nuestros actos respiratorios es, en ese sentido, un “bicho raro”. Por debajo de unos ochenta grados bajo cero el CO2 es un sólido blanco, bastante atractivo visualmente que, sin embargo, al ponerlo en el mismo cazo en el que poníamos el hielo y ejecutar las mismas maniobras de calentamiento, pasa directamente de sólido a la atmósfera sin el interludio de un líquido en el fondo del recipiente. Por eso se le conoce, y se usa, como hielo seco. Eso ha permitido que Juanmari Arzak y sus muchachos, que enseguida entendieron mis explicaciones sobre esta sustancia en idénticos términos a los que os acabo de dar, pusieran sus magines a elucubrar y aprovecharon esas características del CO2 sólido para preparar inteligentes combinaciones en forma de deliciosos postres que, además de agradar las papilas gustativas de sus clientes, proporcionan divertidas sensaciones visuales.
Pero todo lo que os acabo de explicar pasa bajo la presión atmosférica, el cielo que el jefe de Astérix y Obélix siempre teme que se derrumbe sobre nuestras cabezas. En condiciones de presión más bajas como las que puede haber en la punta del Everest, las temperaturas a las que el hielo se transforma en agua y ésta en vapor son muy distintas. Eso lo saben bien los montañeros que han pasado temporadas en campos base y que han comprobado que el agua en ebullición necesaria para cocer un huevo está a temperaturas inferiores a cien grados y que los huevos tardan mas en cocerse como Dios manda.
También las transformaciones del CO2 del Gabinete Arzak cambian si no nos encontramos bajo la presión atmosférica. Si viviéramos en un mundo en el que la presión fuera unas cinco veces la que ahora tenemos en nuestra casa, el CO2 sólido a bajas temperaturas se transformaría en un líquido al subir ésta y posteriormente en gas o vapor como hace el agua en nuestras cocinas.
Ya veis, por tanto, que la presión es una variable algo olvidada en nuestro mundo cotidiano pero a la que se le puede sacar mucho jugo. De hecho, las ollas a presión consiguen que en su interior, un poco por encima de la presión atmosférica, el agua hierva a más de cien grados y las cosas se cocinen más rápidamente. Vamos a deleitarnos un poco mas con esa variable.
Un comportamiento general de los gases es que cuando se someten a presión se transforman en su homónimo líquido. Un ejemplo cotidiano nos los proporcionan nuestros encendedores de un 1 € (que, dicho sea de paso, cualquier día acabarán en la lista de objetos prohibidos de la ministra Salgado por aquello de ser herramienta de fumadores blasfemos). Esos mecheros contienen butano en su interior, a presiones de unas tres veces la atmosférica. Como consecuencia de ello el butano está en el interior en forma líquida, como puede verse sin más que poner el mechero al trasluz. Y ese comportamiento es general para todos los gases, aunque haya que buscar la temperatura y presión adecuadas para licuarlos.
Otro comportamiento general de todos los gases es que, por encima de una temperatura llamada temperatura crítica, y por mucho que subamos la presión del gas, éste se resiste a ser licuado. Los gases que se encuentran por encima de esa temperatura crítica se dice que están en estado supercrítico, entendiendo por tal un estado en el que el gas participa de alguna forma de su estado como tal y del estado líquido que está muy cerca de conseguir y no puede. En un símil teológico, el gas es un trasunto del líquido, un “vivo sin vivir en mí”. Por esa razón, en esas circunstancias, se prefiere hablar de fluidos supercríticos, ni gases ni líquidos, una especie de estado indefinido, híbrido, hermafrodita o como queráis llamarlo.
El caso es que estos fluidos, en este estado tan particular, se han revelado recientemente como unos disolventes potentes y, en los casos más empleados, bastante ecológicos. Y así, el mismo CO2, al que tanto estamos citando, tiene una temperatura crítica de unos 31ºC. Por encima de esa temperatura y de una presión de unas setenta y tres veces la atmosférica, el CO2 está en condiciones supercríticas en las que, por ejemplo, tiene sorprendentes capacidades de disolver a sustancias polares como el metanol o la cafeína.
Hasta los años 80, eliminar la cafeína del café implicaba tratar a éste con disolventes orgánicos como el diclorometano, otro disolvente de la cafeína. Los potenciales efectos adversos en la salud de los disolventes clorados, aunque nunca se han reportado problemas con el café descafeinado con diclorometano, ha hecho que el uso del CO2 supercrítico se haya convertido en la nueva herramienta. En el proceso, los granos de café sin tostar se alimentar en contracorriente con el CO2, manteniendo el reactor en condiciones supercríticas. El gas extrae selectivamente la cafeína que posteriormente se separa con ayuda de agua en una zona de baja presión. La cafeína así obtenida se emplea en productos farmacéuticos y en bebidas sin alcohol (pero con cafeína); el CO2 se realimenta en el reactor de la extracción.
Similares procesos emplean CO2 supercrítico para extraer aceites esenciales de plantas o para desengrasar alimentos fritos como las patatas de los snacks. También se ha empleado CO2 supercrítico en procesos de limpieza en seco, reemplazando de nuevo a disolventes clorados que se han venido utilizando hasta ahora.
Otro ámbito del CO2 supercrítico es su empleo como medio en el que realizar reacciones de polimerización, eliminando así las incómodas presencias de los disolventes tradicionales, que luego hay que eliminar del polímero obtenido mediante procesos tediosos y que además contribuyen a la emisión de VOCs (sustancias orgánicas volátiles) a la atmósfera. Se han polimerizado así polímeros acrílicos, polímeros fluorados, PET (el plástico de las botellas) y nuevos tipos de policarbonatos. Incluso he visto en la literatura el empleo del CO2 supercrítico en polimerizaciones catalizadas por enzimas, que funcionan como tales catalizadores en estas condiciones y no en disolventes convencionales.
Mucho menos extendido está el empleo de vapor de agua supercrítico, probablemente porque para conseguir ese especial comportamiento con el agua hay que subir la temperatura por encima de 375ºC y la presión por encima de 218 atmósferas, lo cual empieza a no ser una broma desde el punto de vista de los recipientes necesarios. Sin embargo, muchos metales y piedras preciosas se han generado en la naturaleza bajo condiciones de presión y temperatura elevadas en movimientos tectónicos, por lo que no es de desdeñar que el uso de agua supercrítica pueda reproducir esas condiciones y conducir a resultados interesantes. Por ahora, el más conocido es la síntesis de cristales de cuarzo para teléfonos móviles, haciendo reaccionar sílice e hidróxido sódico a 400ºC y 700 atmósferas.
En la mayor parte de estos procesos, el problema es que el agua en esas condiciones es extraordinariamente agresiva con los reactores de acero inoxidable. Afortunadamente, en el proceso que acabamos de describir, un componente inerte, un silicato de hierro y sodio forma una especie de recubrimiento protector en el interior del reactor y facilita las cosas. Ese mismo carácter fuertemente oxidado ha hecho pensar que el agua supercrítica pudiera utilizarse eficientemente en la eliminación de disolventes orgánicos dañinos como hibrocarburos aromáticos, los bifenoles clorados o la propia piridina. El problema esta en el costo de los reactores a emplear. Pero todo se andará.......
Leer mas...
Resumen
Escribir tomando como punto de partida la orina y uno de sus principales componentes, la urea, puede sonar un poco escatológico a estas horas de la mañana de un domingo, pero el tema lo merece desde la óptica del progreso de la Ciencia en general y la Química en particular.
La urea es el componente orgánico más importante de la orina de los mamíferos, resultado de la ruptura de las cadenas de aminoácidos que constituyen las proteinas. Un adulto humano excreta unos 35 gramos de urea al día que, a medida que se vuelve “añeja” (como la que ayer depositaron las huestes del Biarritz Olimpique, antes y tras una semifinal de la Copa de Europa de rugby en Donosti), nos deleita con el penetrante olor a amoníaco de los váteres poco limpios, producto de la acción de microorganismos sobre dicha urea.
La urea es, por tanto, un producto generado por los organismos vivos y es ahí donde se enmarca la cuestión de esta entrada. La urea había sido aislada a principios de del siglo XIX por Vauquelin, una época en la que se creía que sustancias como ella, generadas por los organismos vivos, nunca podrían ser obtenidas en un laboratorio al necesitar para su síntesis el concurso de un extra de carácter divino, la llamada fuerza vital.
El concepto, heredado desde la época de Lavoisier, antes de la Revolución Francesa, se puede resumir en frases de fácil comprensión. La naturaleza genera los compuestos orgánicos (entendiendo en aquella época por tales los que se daban en los seres vivos) a partir de materiales inorgánicos como el carbón, el oxígeno, etc. Los químicos no pueden hacerlo, sólo pueden degradarlos, diseccionarlos; comprobar que el azúcar tiene carbono, hidrógeno y oxígeno en ciertas proporciones no implica que podamos obtener azúcar a partir de sus ingredientes. Necesitaríamos, inexcusablemente, el soplo de la divinidad, la fuerza vital.
Friedrich Wöhler, el señor de la foto de arriba, fue uno de los químicos más distinguidos de las primeras décadas del siglo XIX. Son muy conocidos sus trabajos sobre los cianatos, sustancias salinas en las que átomos de carbono, nitrógeno y oxígeno, agrupados como NCO, tienen una función parecida a la que pueda tener un cloro en el cloruro sódico; hay por tanto, cianato sódico, potásico, etc. En 1827 o 1828 Wöhler andaba tratando de sintetizar, dentro de esa familia, el cianato amónico, un compuesto en el que el sodio de cianato sódico se reemplaza por el grupo amonio, relacionado con el amoníaco. Wöhler lo obtuvo haciendo reaccionar cianato de plata con cloruro amónico, dos sustancias que no se encuentran en los seres vivos. Pero, en las condiciones húmedas de la reacción, el cianato se le transformó en urea. Wöhler la identificó enseguida y envió un mensaje a Berzelius, otro químico representativo de la época, en la que, con sorpresa no exenta de una cierta culpabilidad, le manifestaba que era capaz de obtener la misma urea sin el concurso de ningún riñón, de ningún animal ni persona humana.
Considerada desde la óptica de hoy en día la síntesis de la urea por Wöhler es una reacción trivial y no hubiera pasado a la historia con tantos honores si no fuera por el hecho de implicar la ruptura total con algo que parecía intocable. Había preparado una sustancia, hasta entonces conocida como derivado de organismos vivos, a partir de sustancias inorgánicas, sin el concurso de la fuerza vital que, aparentemente, sólo estaba reservada a Dios.
De hecho, repasando ahora la historia de los primeros químicos, la urea no fue la primera sustancia de origen orgánico preparada en el laboratorio. Carl W. Scheele, en 1784 había sintetizado el ácido cianhídrico (el gas que se utiliza en las cámaras de gas que ajustician a los reos en ciertos estados americanos), un gas que se encuentra en pequeñas cantidades en el interior de los huesos de albaricoques. Casi con horror recuerdo mi infancia casi salvaje, en la que robábamos albaricoques en el huerto de unos frailes próximos y solíamos, de vez en cuando, abrir esos huesos y comernos la almendra del interior. En algún sitio he leído que dosis como las de una docena de esas almendras pueden resultar mortales.
Como siempre, las resistencias de los partidarios del concepto de fuerza vital, como los de cualquier teoría, cuanto más si están ligadas a algún oscuro concepto religioso, fueron difíciles de vencer. El propio Berzelius, amigo de Wöhler, y de mentalidad científica inusual para su época, no abandonó el concepto de fuerza vital mientras estuvo vivo (murió en 1848). Sin embargo, los siguientes años vieron la acumulación de más y más sustancias hasta entonces tenidas por puramente “orgánicas”. Otros componentes de la misma orina fueron sintetizados por Wöhler y Liebig, Kolbe sintetizó el ácido acético (vinagre), Berthelot sintetizó muchos otros compuestos aislados en seres vivos, etc.
Pero ello no sirvió para clarificar las contrapuestas sensaciones de muchos químicos de la época, la mayor parte de los cuales habían crecido en un ambiente religioso estricto que les inclinaba a pensar que la mano de Dios estaba en todo lo que les concernía. Un buen ejemplo es Liebig, muchos de cuyos trabajos eran auténticos misiles contra la linea de flotación de la fuerza vital y que, sin embargo, produjo en su ancianidad escritos que demuestran la inseguridad en la que se encontraba.
Y lo mismo pasó con sus contemporáneos, especialmente los implicados en la linea vitalista. Ante la evidencia experimental de ser capaces de “crear” sustancias, cual dioses cualquiera, cambiaron de óptica con dirección a la biología. El microscopio iba revelando en aquella época la complejidad incluida en una simple gota de agua. Prefirieron admitir que ciertas sustancias podían crearse bajo la influencia de fuerzas químicas y eléctricas, pero los organismos vivos eran tan complejos que sólo podían ser atribuidos a agentes que nada tienen que ver con el mundo de los materiales inorgánicos.
En fín, otra barrera que saltar.
Leer mas...
Resumen
Las cosas de vino han cambiado mucho desde que yo empecé a interesarme por él. De la misma opinión era el otro día el señor Santos, un cooperativista de la Bodega en la que compro clarete en San Asensio. Santos es un riojano grande, con esa filosofía de vida tranquila que tienen muchos riojanos de campo, a los que parece que nada inquieta. Y que, aunque a veces a regañadientes, nunca se han opuesto de forma tajante a los cambios que la tecnología ha ido introduciendo en el vino o en otros aspectos de la agricultura.
Al señor Santos le maravilla lo que hoy se hace con el vino. Eso de ir cogiendo las uvas a medida que se las encuentra en sazón y no como antes que, para el Pilar (12 de octubre), toda Rioja tenía que estar vendimiando como si fuera un pecado de confesionario y penitencia no hacerlo. O eso de tener la fermentación bajo estricto control gracias al empleo de temperaturas rigurosamente definidas e inmaculados tanques de acero inoxidable.
Y, en este devenir tecnológico que todo lo toca, ahora parece que le ha tocado el turno a uno de los componentes más emblemáticos del vino embotellado de calidad: el corcho. Y aquí vuelvo, dale que dale, con la matraca de mi pregunta favorita en este blog. Corchos, ¿naturales o sintéticos?. Y aquí si que hay que elegir porque, por mucho que avancemos, no creo que seamos capaces de reproducir en el laboratorio y en una planta de producción algo tan complejo como el producto de los alcornoques (no somos tan buenos).
El corcho ha sido utilizado por el hombre desde tiempo inmemorial, existiendo pruebas de su empleo en el taponamiento de vasijas y ánforas y como material de flotación en artes de pesca, por parte de egipcios, griegos y romanos. Además de para estos usos, los árabes lo utilizaron para el aislamiento térmico de viviendas, así como para trabajos de ornamentación y utensilios domésticos, y los chinos para la elaboración de zapatos. No obstante, su aceptación y uso industrial fue a raíz del nacimiento del Champage en la segunda mitad del siglo XVII por el monje Perignon. La circulación del vino espumoso implicaba la necesidad de procurarse otros elementos fundamentales, es decir, botellas de vidrio para contenerlos y su taponamiento hermético para evitar la evaporación del líquido. La industria vinícola se intensificó y se comprobó que el tapón de corcho reunía excelentes condiciones físicas de ligereza, elasticidad, impermeabilidad y resistencia mecánica y térmica.
La aparición de la industria corchera en España coincide con la desaparición o abolición de las estructuras gremiales nacidas en la Edad Media, es decir, se puede situar a finales del siglo XVIII cuando aparecen los primeros artesanos que se dedican a la fabricación del tapón de corcho, viéndose favorecida por la evolución del comercio que abrió nuevos mercados.Varios autores sostienen que la industria nació en la provincia de Gerona (más concretamente en la comarca del Ampurdán), introducida por los franceses en el siglo XVIII, no existiendo acuerdo sobre la fecha exacta de implantación, pero muy probablemente entre 1738 y 1750.
Ya en el primer cuarto del siglo XIX la fabricación de tapones experimentó una gran actividad. El mercado exterior de tapones iba en aumento, debido a que el negocio de los vinos en Francia y el de cervezas y bebidas alcohólicas en Inglaterra tomaron mucho auge. Por ese motivo, la materia prima en Cataluña era ya insuficiente para surtir las necesidades de la fabricación. Todo esto determinó que empresarios catalanes empezaran a contratar alcornocales en Andalucía y Extremadura a los latifundistas. En 1840, industriales catalanes establecieron industrias transformadoras del corcho en la región andaluza que sólo años más tarde estaban también implantadas en Extremadura.
Desde entonces, la producción vinícola ha crecido de forma exponencial y aunque España es el segundo productor mundial de corcho, sus alcornocales empiezan a escasear y piden a gritos una reforestación que frene la progresiva desaparición de esta insustituible materia prima. Hay que tener en cuenta que para que el corcho pueda ser utilizado como tapón ha de transcurrir al menos un periodo de veinte años para que la madera del árbol adquiera esa incorruptibilidad y flexibilidad que la caracteriza.
Y, por tanto, comenzamos a tener un problema. Para resolverlo, empiezan a aparecer en el mercado vinos jóvenes (tanto blancos como rosados o tintos) que llevan su obturador fabricado en materiales plásticos. La gama de productos empieza a ser importante y no es cuestión de hablar aquí de materiales ni de métodos de procesado (un problema interesantísimo para mi y mis colegas, pero no para el blog).
La disyuntiva entre corchos naturales y sintéticos se ha planteado aún de forma más urgente ante la denuncia por parte de varios entendidos del vino, según la cual, casi el 10% de las botellas de vino comercializadas sufren de lo que todos conocemos como “sabor a corcho”.
Tradicionalmente el efecto se ha asociado a una mala conservación del vino en sitios expuestos a la luz, cambios bruscos de temperatura, incorrecta colocación, etc., pero esas no son sino condiciones asociadas a la aparición de la verdadera causa del problema. Como siempre que tiene que ver con sabores u olores, en el origen hay alguna sustancia química.
En un principio, se propusieron como causa de ese defecto olfativo y gustativo los compuestos 1-octeno-3-ona, 1-octen-3-ol y 2-metil isoborneol (MIB). A medida que se han ido afinando las técnicas de detección y análisis de compuestos minoritarios en vinos, se han incluido estructuras aromáticas cloradas. Concretamente el 2,4,6-tricloroanisol (TCA) se ha identificado como la principal causa de gusto a corcho en vinos, junto con otros parientes como el 2,3,4,6-tetracloroanisol (TECA). Pero, ¿de dónde surgen esos compuestos?. La cosa, como siempre en ciencia, se sigue prestando al debate.
El corcho constituye un sustrato adecuado para un gran número de microorganismos y su presencia en tapones está mas que comprobada. Los microorganismos asociados con el gusto a corcho son, en su mayoría, hongos filamentosos(aspergillum, penicillium), pero también se ha implicado en el problema a levaduras y bacterias. Una vía de formación de cloroanisoles es la metilación de los clorofenoles correspondientes, reacción bioquímica que es efectuada por gran número de microorganismos. Sin embargo, aún no están perfectamente dilucidadas las condiciones en que se produce dicha metabolización, a partir de qué sustratos o materiales de uso en bodega y en qué momentos del proceso enotécnico. Hay que señalar que el papel de estos microrganismos en la formación de anisoles se ha detectado en vinos no embotellados, por lo que todo el problema pudiera no venir del corcho, aunque parece haber acuerdo en que el corcho natural es un excelente medio de cultivo de los microrganismos citados.
La madre del cordero esta en el origen de los compuestos clorados. Aprovechando que el Pisuerga pasa por Valladolid, ya hay quien lo ha atribuido al empleo en el pasado de insecticidas clorados, hoy prohibidos pero cuyas características acumulativas y lenta degradación pueden hacer que estén todavía operativos. Pero el cloro pudiera provenir de las aguas cloradas con las que se humedecen los corchos en el encorchado. Expertos en el tema como el Prof. Chatonnet de la Universidad de Burdeos, la cuna de la enología científica, entienden que las causas son variadas ya que hay incluso microrganismos capaces de sintetizar compuestos clorados en ausencia de estos contaminantes. Si no fuera así y todo el problemas estuviera ligado al empleo de sustancias que, como el agua clorada o los insecticidas clorados, no se han usado siempre, no habría razón para que el problema del sabor a corcho se viniera señalando desde muchos años antes.
El caso es que el problema es real y para ejemplo un botón. La Bodega Vega Sicilia tuvo que retirar toda la producción de su mundialmente conocido Tinto Valbuena, cosecha 94, por un problema grave de “sabor a corcho”. Desde entonces, el proceso de selección y control de los corchos es exhaustivo.
Evidentemente, hay detractores de los corchos sintéticos. Hay quien ve una fuente mas de residuos plásticos, hay quien entiende que esos corchos sintéticos serán una fuente aún mayor de problemas al poder migrar desde ellos otras sustancias (ya anda por internet alguna página para ecologistas que pontifica sobre la peligrosidad de las sustancias que pueden disolverse en el vino provenientes del plástico), hay quien se centra en diferencias más de tipo operativo, como flexibilidad de uno y otro, si se puede tapar más o menos fácilmente una botella abierta con su propio corcho para terminarla mas tarde, etc.
Yo creo que los tapones de plástico acabarán por imponerse y que la tecnología será capaz de crear corchos sintéticos de distinto pedigree, para aplicaciones concretas (tiempos largos o cortos de embotellamiento, tipos de vinos, etc.). Quizás las grandes reservas sigan embotellándose con corchos naturales como parte del rito romántico ligado a la apertura y consumo de estos grandes caldos. Pero puestos a controlar migraciones del tapón al vino, creo que lo tenemos hoy en día mucho más fácil con el plástico que con el corcho. Es todo cuestión de técnicas analíticas adecuadas y, en el plástico, hay menos componentes para controlar.
Leer mas...
Resumen
La historia de Fritz Haber (en la foto con Albert Einstein, uno de sus amigos, en 1914) siempre me ha fascinado. Me daría para tres o cuatro entradas de este blog y, aunque no renuncio a ellas, voy a tratar de condensar en ésta, escrita en el día final de mis vacaciones de Pascua, los aspectos que me parecen más relevantes. Haber, Premio Nobel de Química en 1919, inmediatamente tras el fin de la Primera Guerra Mundial, es el clásico ejemplo de personaje de relieve atrapado entre los imponderables de la historia. Testigo del turbulento periodo europeo entre guerras, Haber, judío alemán, encandilado años más tarde por la parafernalia patriótica de los nazis, de los que luego renegó, tuvo que soportar a lo largo de toda su historia la terrible tragedia de esa dicotomía: judío y alemán.
La consideración de la historia desde otro punto de vista permite considerar a Haber como la pieza clave de uno de los primeros problemas que las naciones civilizadas tuvieron que plantearse globalmente: la necesidad de buscar una solución a las cada día mayores demandas de alimentos y que parecían llevar a la Humanidad a un callejón sin salida. Y aquí entra la fijación del nitrógeno. El proceso por el cual no queremos dejarlo libre y sin uso en nuestra atmósfera. Hoy en día, cuando la fijación de otro gas, el dióxido de carbono, nos obsesiona en nuestro intento de acabar con el llamado “efecto invernadero” o cuando cada día parece más evidente que el petróleo se acaba y no tenemos alternativas energéticas serias, es interesante volver la vista atrás y contemplar los terribles presagios que se argumentaron en tiempos de Haber y que condujeron a uno de los más importantes logros del siglo XX: el llamado proceso Haber-Bosch de la síntesis del amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno.
El nitrógeno es uno de los elementos importantes en el desarrollo de los seres vivos. Tomemos, por ejemplo, una deliciosa chuleta que vayamos a disfrutar en un asador. La mayor parte de su peso es agua (siempre recuerdo un libro de Fisiología de mis amigos estudiantes de Medicina en Zaragoza que comenzaba con una frase lapidaria: el 75% del arzobispo de Canterbury es agua). La parte menos relevante es lo que hoy preocupa a esas mismas sociedades civilizadas: colesterol y grasa. El resto mayoritario son proteínas y un tercio de ellas, átomos de nitrógeno.
¿Y de dónde sale ese nitrógeno?. Los seres vivos, tanto el buey gallego cuyas chuletas nos comemos, como nosotros mismos, lo tenemos difícil con el nitrógeno. Teniendo como tenemos una aparentemente inagotable fuente del mismo en el aire, un 78% del cual es nitrógeno, es como si no tuviéramos nada. Los inhalamos y lo expiramos como acompañante del oxígeno (a este si que le sacamos todo el partido del mundo), pero sale según entra: inmaculado. Así que, en nuestro caso, necesitamos comernos, entre otras cosas, al pobre buey gallego para aprovechar el nitrógeno de sus propias proteínas y éste, vegetariano desde el origen de los tiempos, necesita rumiar toneladas de plantas para generar sus propias proteínas. ¿Y las plantas?. ¿De dónde sacan ese nitrógeno?. Del suelo. Algunas, como las leguminosas, son capaces de fijar el nitrógeno del aire gracias a unas bacterias que viven en sus raíces. Otras lo toman en forma de sales minerales que se encuentran disueltas o cristalizadas en ese suelo.
Pero los terrenos de cultivo no son minas inagotables de compuestos nitrogenados. Necesitan regenerar esas fuentes de nitrógeno y ya en el siglo XIX, cuando los agricultores europeos y americanos se dieron cuenta de esa necesidad, provocaron un tráfico continuo de nitrato sódico desde las minas de Chile o del guano, excrementos de aves, ricas en el elemento en cuestión.
Pero como ahora nos pasa con el petróleo, pronto hubo gente perspicaz que se percató de que las cuentas no salían para el futuro. W. Croockes, presidente de la británica Asociación para el Progreso de la Ciencia, un rico heredero que empleaba su fortuna en un laboratorio privado, lanzó en 1898 una llamada de atención sobre el problema. Evaluando el ritmo al que se estaban explotando los campos de cultivo, cómo se estaban esquilmando los yacimientos de guano y las reservas de nitratos en Chile (¿os suena el planteamiento?) Crookes entendía que existía un serio peligro de que esos campos de cultivo se agotaran y (aquí viene el matiz aristócrata de Croockes) no hubiera forma de alimentar a sus conciudadanos, que podían ser otra vez pasto de hordas caucásicas (sic) que, ante similares problemas en sus naciones, acabaran con la raza blanca. Y, en uno los párrafos de su speech, señalaba a la Química cómo la única que podía convertir la carestía en abundancia, la única que podía fijar el nitrógeno existente en la atmósfera como solución al problema, sustituyendo al guano o los nitratos (¿os sigue sonando la música, cambiando ahora guano por petróleo y nitrógeno por hidrógeno?).
El discurso de Crookes no pasó inadvertido a los periódicos de la época y en diversos laboratorios industriales y académicos se comenzaron a estudiar procesos destinados a convertir una molécula estable como el nitrógeno del aire, a quien no gusta reaccionar con casi nada, en otras moléculas, de cara a obtener nuevos productos que pudieran suplir al guano o los nitratos como fuente de nitrógeno para los campos de cultivo y, de rebote, para los peces y mamíferos.
Gentes hoy tan relevantes en la historia de la Química, como Ostwald o como Nernst, se vieron implicados en esta carrera por la fijación del nitrógeno. Pero Fritz Haber se llevó el gato al agua gracias, fundamentalmente, al concurso de dos factores. Un joven colaborador inglés (a pesar de su apellido) que entró a formar parte de su laboratorio, Robert Le Rossignol, y a la Badische Anilin & Soda-Fabrik, BASF para los amigos. La BASF puso el dinero en un ámbito académico, donde los profesores alemanes eran tan funcionarios como el que suscribe, pagando a Haber una cantidad entre el doble o triple de lo que le pagaba su Universidad. Y en esa aventura de BASF tuvo un papel importante un joven científico de la firma, Carl Bosch, quien con la misma contundencia que había mandado al cesto de los papeles una pretendida vía a la síntesis del amoníaco del mismísimo Ostwald, había confiado n la propuesta de Fritz Haber. Por su parte, Le Rossignol le proporcionó la herramienta clave: una válvula conectada a un reactor a presión a casi 200 atm y que aguantando dicha presión sin abrirse, permitía el flujo a voluntad de los reactivos y productos. Así nació el pequeño reactor de Haber en el que una mezcla de nitrógeno e hidrógeno, a altas presiones y temperaturas consigue generar cantidades importantes de amoníaco, como pudieron demostrar ante los jerarcas de la BASF en julio de 1909. El citado reactor puede verse hoy en día en el Deutsche Museum de Munich.
La producción del pequeño reactor ha sido multiplicada billones de veces, en plantas gigantescas como la que construyó BASF entre 1916 y 1917 en Leuna o como el Donaldsson Nitrogen Complex, cerca de New Orleans, el mayor complejo americano de producción de amoníaco, que comenzó a funcionar en 1966. La facilidad en el suministro de compuestos nitrogenados hizo que vastas regiones de Europa (en Francia o Holanda) y sobre todo en EEUU se convirtieran en fuentes inagotables de suministro de todo tipo de especies vegetales. Cuando en los setenta, los EEUU levantaron el embargo de trigo y maiz a los rusos, la “revolución verde” se extendió por toda la Europa comunista y, posteriormente, algo similar ha ocurrido en las regiones asiáticas. A lo largo y ancho de todo el mundo, cada año, unas cien millones de toneladas de nitrógeno son capturadas del aire, convertidas en amoníaco y esparcidas sobre la superficie terrestre en forma de fertilizantes, para ser recuperadas posteriormente en forma vegetal como inagotable fuente del nitrógeno que nuestros organismos necesitan. Hay estimaciones que valoran en unos dos mil millones de almas las que no podrían hoy sobrevivir en ausencia del proceso Haber- Bosch. La tierra estaría literalmente agotada si, por sus propios medios (como parecen querer algunos ecologistas), tuviera que suministrar la dieta de seis mil millones de organismos. El ejemplo de los chinos, un pueblo acostumbrado a reciclar desde tiempo inmemorial la más pequeña porción de materia orgánica, es aquí relevante. En los años 70 la tierra no daba para mas y el racionamiento se convirtió en algo cotidiano y estricto. Hay quien sostiene que, no sólo la política de natalidad de aquellos años, sino incluso la apertura hacia Occidente no tuvo más causa que la necesidad de buscar una solución al hambre acuciante.
Pero como en las historias contadas en otras entradas, el éxito de cualquier tipo siempre tiene dos caras. Esa desmesurada actividad captando nitrógeno ha dado de comer a mucha gente, pero también ha generado una importante masa de residuos nitrogenados de todo tipo (animales y vegetales) que ha contaminado gravemente nuestros ríos y mares.
Personalmente, Haber vió enturbiado su éxito cuando, en la entrega del Nobel, representantes de países que habían perdido la Primera Guerra Mundial no quisieron acompañarlo por alemán. A pesar de su origen judío, creyó en el III Reich y los seguidores de Hitler acabaron con algunos de sus familiares gracias a un gas que el mismo había contribuido a fabricar. Y la febril actividad de los años que culminaron con el proceso Haber-Bosch, minaron la relación de Haber con su mujer, Clara, que en una carta a uno de sus amigos manifestaba dolorosamente: “Me pregunto si una inteligencia superior es suficiente para hacer más valiosa a una persona y si aspectos de mi misma que he tenido que mandar al infierno por no haber encontrado al hombre adecuado no son más importantes que la teoría electrónica............Creo que ni siquiera un genio puede permitirse un comportamiento en el que se desprecia las rutinas mas habituales de la vida diaria y a los que las practican, a no ser que ese genio viva en una isla absolutamente aislada”.
Fritz Haber murió en Basilea el 29 de enero de 1934.
Leer mas...
Resumen
Hace ya casi seis años, organizamos el XXV aniversario de la puesta en funcionamiento de nuestra Facultad. Y no nos anduvimos con chiquitas, a pesar de no levantar en los medios de comunicación mucho más entusiasmo que un partido del Eibar. Ya se sabe que lo que no sale en los medios no existe, pero nosotros somos gentes de otra galaxia, que nos moriremos ignorando lo que se cuece en nuestras barbas, ganando menos que bancarios u otros funcionarios autonómicos que no se sabe muy bien cuál es su gracia. Así que en nuestro displicente desprecio por casi todo lo que nos rodea, disfrutamos al menos con la presencia de unos cuantos amigos que nos honraron con su presencia y nos impartieron una serie de charlas que halagaron nuestro ego químico. Entre ellos había de todo, desde Premios Nobel como Jean Marie Lehn o Roald Hoffmann hasta antiguos estudiantes convertidos en auténticos líderes de empresas mundiales.
Jokin D., del que no daré más grafía, fue un preclaro estudiante de una de nuestras primeras promociones. Le recuerdo bien. Listo, simpático, abierto y trabajador. Hoy es uno de los jerifaltes de 3M en Asia. Su charla, una divertida mezcolanza de sus recuerdos de estudiante con los variados contrastes que sus diferentes puestos en su empresa le habían proporcionado, tenía como hilo conductor su intento de demostrarnos cómo se puede hacer y mantener una empresa del tamaño de 3M con ideas aparentemente ridículas. Nada de grandes inventos, nada de grandes mutaciones en el saber tecnológico. Simplemente la observación inteligente y certera de las necesidades cotidianas de las personas normales (eso si, con un cierto nivel de rentas....).
3M ha sido sinónimo de innovación en este sentido desde los años 20, cuando un técnico (Richard G. Drew) que trabajaba en líneas de pintado de las carrocerías a dos colores que privaban a los ricos de la época en modelos como los Chevrolet, fue capaz de inventar un adhesivo, modificación de la clásica cola de carpintero, que sirviera para fabricar cintas con las que delimitar claramente las zonas que debían pintarse en diferente color, cintas que, posteriormente, podían eliminarse sin dañar el pintado. Estos adhesivos fueron los precursores de las cintas adhesivas (Magic Tape) que hicieron más agradable la vida de los americanos y otras huestes menos civilizadas en los años sesenta.
En esa misma línea, los papelitos Post-it (o Notas Adhesivas, que los yankees siempre han sido más escuetos en las denominaciones) han supuesto una auténtica pica en Flandes para 3M. No sé si la historia será correcta, pero la cuenta la propia empresa en su página web así que la voy a resumir para mis lectores.
Arthur L. Fry nació en Minnesota y se hizo mocito en Iowa y Kansas City. Se graduó en Ingeniería Química en la Universidad de Minnesota, tras lo cual, en 1953, mientras todavía era un estudiante, empezó a trabajar para 3M, la empresa de toda su vida, pues en ella se jubiló a principios de los 90. El otro protagonista de esta historia se llama Spencer F. Silver y nació en San Antonio. Estudió Química en la Arizona State University y se doctoró en Química Orgánica en la Universidad de Colorado en 1966, tras lo que se ganó un puesto de Senior Chemist en los Laboratorios Centrales de 3M. Silver, además de un reputado científico, con más de veinte patentes, es todavía un activo pintor al pastel y a la acuarela.
Pero la contribución por la que será recordado es un adhesivo que desarrolló en 1968, un adhesivo de pequeña capacidad de pegado que, sin embargo, ha hecho de su carencia virtud. Se trataba de un polímero (¡cómo no!) de los llamados acrílicos, sintetizado de forma y manera que se presentaba en forma de unas minúsculas esferas que se pegaban de forma tangencial a una superficie dada y no en forma de planos paralelos como ocurre con la mayoría de los adhesivos. Precisamente por esa peculiaridad, el adhesivo servía para pegar papeles no muy pesados a una superficie pero permitía, sin gran esfuerzo, despegarlos. Y, ademas, ese proceso se podía repetir infinidad de veces.
Silver no tenía al principio una idea muy clara de para qué pudiera servir dicho adhesivo y propuso a 3M su comercialización en forma de un spray o recubriendo una superficie en la que se pudieran pegar cosas de forma temporal y luego eliminarlas. El caso es que durante los cinco años siguientes, Silver compartió su irredento invento en reuniones internas con otros colegas pero la cosa no prosperaba desde el punto de vista de un producto acabado. Hasta que que un día, en uno de esos seminarios, apareció Art Fry, que en sus horas libres era un activo cantante en un coro parroquial.
Dice 3M en su historia de los Post-it que, un día, Art acabó por hartarse del eterno problema de que los trozos de papel, que marcaban en su libro de cantos las canciones que tenía que interpretar ese día en el coro, volaran o se cayeran con el discurrir de las páginas. Y que, ese día, recordó el pegamento de su colega Silver como posible solución a incordios como el que le afligía durante sus cantos. Lo propuso a su empresa y, después de ciertas dudas iniciales y de un largo proceso de estudio sobre cómo presentar el producto, Post-it bastante similares a los que hoy conocemos se pusieron el mercado en 1980 en EEUU.
Sobre la implantación del invento hay poco que decir que mis inteligentes lectores no conozcan. El mayor indicador de esa implantación es que haya hasta Post-it virtuales incluidos en los más conocidos sistemas operativos para ordenadores, gracias a los que podemos colocar notas electrónicas en los escritorios de nuestros Macs o PCs.
Y amenazo con una nueva entrega de adhesivos más potentes. Cosas como epoxis, cianoacrilatos, poliuretanos y otros polímeros. Algunos de los cuales tiene su origen en el mecanismo de adhesión de un percebe a una roca de la costa. ¿A que suena interesante?. No se pierdan próximas entradas.
Leer mas...
Resumen
Tenía noticias sobre el tema pero lo había borrado de mi “disco duro”. Hasta que el otro día, empezando a pelar patatas para hacerle a mi chica una tortilla para cenar, elegí un tubérculo casi verde que destacaba del conjunto. Y retomé el asunto. No recuerdo dónde pero había leído algo relativo a intoxicaciones, en algunos casos mortales, causadas por simple ingestión de patatas y me sonaba que las patatas verdes tenían algo que ver. Así que, por si las moscas, me deshice del citado tubérculo y tras la cena (no hay nada como una buena tortilla de patatas con un Ribera del Duero joven como el que nos trasegamos) me puse a buscar cosas sobre intoxicaciones con patatas.
Tengo delante un documento conjunto de la FAO y de la Organización Mundial de la Salud que es una auténtica bomba. Algún amigo en La Rioja que ha sido un probo industrial patatero puede que me cuelgue si me lee, pero lejos de mí cualquier maniobra comercial que haga daño a tan dignísimo alimento. Aunque me viene al pelo como argumento al uso de lo que quiero expresar en este blog.
El mencionado informe, preparado por dos científicos canadienses, comienza por introducir la solanina, un alcaloide. Alcaloides hay muchos y algunos muy conocidos como la cocaina, la nicotina, la atropina y otros. La solanina es uno de ellos, producido naturalmente en las patatas, junto con otros como la propia atropina o la chaconina. Pero no voy a aburrir al personal. Nos quedaremos con que la solanina es un alcaloide que se genera en las patatas bajo estrés. ¿Y cómo se puede estresar una patata?. Pues de bastantes formas, como una alta exposición a la luz, golpes, condiciones de almacenamiento descontroladas, etc. Aunque la luz es la más importante y la que tiene que ver también con las patatas verdes. Bajo esas condiciones de alta exposición a la luz, las patatas generan clorofila que les confiere la piel verde que daba pie a esta entrada y, también, solanina.
En otros documentos, la solanina se relaciona con un mecanismo de autodefensa de las patatas, una especie de bactericida natural con el que las patatas se defienden de insectos, bacterias y otros atacantes. No sé si será cierto o no, porque está fuera de mis posibilidades, así que me voy a limitar al informe mencionado más arriba.
El estudio resume diferentes trabajos realizados con todo tipo de animales sobre toxicidad, influencia en la fertilidad de los progenitores y en deformaciones en las crías nacidas tras consumo deliberadamente alto de patatas, estudios sobre cánceres, etc. Muy largo. Me resulta mucho más interesante el resumen histórico que realizan sobre intoxicaciones contrastadas que han ocurrido por ingestión de patatas. Desde soldados alemanes a adultos y escolares ingleses (curiosamente mucho de los casos reportados se refieren ingleses, no se si por la nacionalidad de los investigadores o porque las patatas británicas están más estresadas, cosa que tampoco sería de extrañar). El caso es que en todo ese historial hay varios muertos y los que han sobrevivido lo han hecho después de episodios más o menos largos de vómitos, diarreas, fiebre, tensión alta y otros síntomas. En todos los casos, se aislaron altas concentraciones de solanina en los afectados.
El estudio concluye resaltando la peligrosidad de la solanina aunque reconoce que es difícil establecer la dosis a partir de la cual su ingesta puede resultar peligrosa. Su recomendación final es que si la patata ha estado bien cultivada y tratada (sin estrés, vamos), dosis de entre 20-100 mg de solanina por kilogramo de patatas (es decir entre 20 y 100 ppm de solanina) no parecen resultar peligrosas.
Por tanto, todo en orden, Paracelso dixit. Pero ahora pensemos si ese estudio se hubiera realizado tomando como objetivo alguna molécula “sintética” que hubiera aparecido en el mercado hace pocos años y el estudio hubiera caído en manos de algún grupo ecologista o alguna organización de consumidores interesada en que su nombre apareciera en los media. Y seamos sinceros, ¿cuál hubiera sido su recomendación a la vista de los resultados del estudio?. No creo necesario estirar más esta entrada de Sábado Santo. Como en el caso de la entrada relacionada con los sulfitos, yo no me pienso privar (ni a mi chica) de los buenos ratos que debemos a las tortillas de patatas o a los huevos fritos acompañados de las mismas. Eso sí, si veo una patata excesivamente verde me desharé de ella o la pelaré sin duelo. Pero nada más.
Leer mas...
Resumen
Hace ya muchos años, Domingo Merino, un entrañable personaje que mueve los hilos de muchas cosas relacionadas con la agricultura en el País Vasco y un experto en céspedes deportivos, como lo acreditan varios campos de fútbol y golf de esta Comunidad Autónoma, vino a verme a la Facultad de Química, acuciado con un problema que, para qué negarlo, yo no sabía ni que pudiera existir. En aquella época, los casheros de la zona estaban implantando el cultivo del kiwi y se estaban encontrando con muchos problemas para controlar el proceso de maduración de estos frutos durante los tiempos de almacenaje que, inevitablemente, todo proceso de distribución conlleva. De Domingo aprendí que el causante del proceso era el etileno, una molécula química que para mí era bien conocida, aunque no precisamente en los menesteres que Domingo me planteaba. Y hay que decir que no pude resolver su problema porque las cosas en la Facultad, en aquel entonces, no estaban para tirar cohetes.
El etileno, CH2=CH2, es un gas incoloro, con un olor dulce parecido al éter. En lo que al problema de Domingo se refiere, se sabe desde los años sesenta que el etileno es una hormona vegetal, producida por las propias plantas, que hace posible la maduración de la fruta, requiriéndose en el ambiente concentraciones tan bajas como las comprendidas entre 0.1 a 1 ppm. Tanto los egipcios, que exponían higos a este gas, como los chinos, que quemaban incienso para madurar peras, parecen ser los antecedentes de un proceso cuya clave es la presencia de etileno.
El problema aparece porque este proceso de maduración se autoalimenta. El etileno, parece ser producido esencialmente por todas las partes vivas de muchas plantas superiores, variando la tasa con el órgano y tejido específicos y su estado de crecimiento y desarrollo. Y dado que en los almacenes de fruta se está produciendo continuamente etileno de forma natural, su no eliminación genera una especie de procesos en cadena en el que cada vez hay más etileno, las frutas maduran más deprisa, produciendo más etileno, etc. Existen diversas estrategias que van desde una aireación intensiva pero controlada al empleo de disoluciones de permanganato potásico como agente reductor del etileno.
El etileno no es dañino o tóxico para los humanos en las concentraciones que se encuentran en los cuartos de maduración de frutas. De hecho, el etileno era usado antiguamente como anestésico, en concentraciones significativamente más altas que las que se encuentran en un cuarto de maduración. Así que si os fiais del gas y de lo que os cuento, aquí os va una receta del mismísimo Domingo Merino para madurar en casa kiwis un poco tiesos. No hay más que introducirlos en una bolsa de plástico con dos o tres manzana y esperar dos o tres días. Las manzanas son una fuente más intensa de etileno que los propios kiwis.
El conocimiento del papel que juega el etileno en estos procesos de maduración permite, hoy en día, un empleo inteligente del mismo. El uso de etileno está permitiendo trasladar tomates verdes en camiones con contenedores provistos de atmósferas controladas, con concentraciones de etileno adecuadas. Gracias a ello pueden llegar muchos kilómetros y horas o días después en el correcto estado de presentación al consumidor. Para la consecución de estas atmósferas se emplea el etileno producido por compañías químicas que lo venden en forma de botellas a alta presión. Este etileno se genera partir de la destilación fraccionada del petróleo en plantas petroquímicas pero es igual de etileno que el que generan las plantas como hormona “natural”. Aunque el etileno es explosivo, se requieren niveles 200 veces más grande que el que se puede encontrar en esas cámaras de almacenamiento.
Y puestos a hablar de explosiones, aquí viene la segunda parte de la historia del etileno, una en la que me siento más cómodo que en el relato de los problemas de mi amigo Txomin Merino.
El etileno es la materia prima fundamental para fabricar polietileno, el plástico más vendido en el mundo, cubriendo casi el 40% de la producción mundial de todo tipo de plásticos. Grandes compañías multinacionales basan sus negocios en el mercado del polietileno. Cosas como botellas de todo tipo, bolsas de basura, filmes, etc. se fabrican con este polímero. Pero sigamos con el hilo de las explosiones y contemos algo de la historia del descubrimiento y la curiosa expansión mercantil del polietileno.
El descubrimiento del polietileno se suele presentar como el puro fruto de la casualidad, un ejemplo más de lo que los anglosajones llaman serendipity y que yo llamo chiripa, gracias a la sugerencia de mi cuñado Oscar Martínez. Y, es cierto que en esta historia hay elementos que pueden conceptuarse como tales. Pero, como en otros descubrimientos, suerte y casualidad es una forma poco profunda de considerar las actividades de científicos inteligentes, informados y tozudos que saben reconocer algo importante y poco corriente cuando lo ven. Tal es el caso de E. W. Fawcett y R. O. Gibson de la compañía británica Imperial Chemical Industries (ICI). Esta compañía, al igual que DuPont (ver una entrada anterior) y en los mismos años veinte del siglo pasado, había comenzado un programa de investigación fundamental en varios campos, entre los que se incluyó a principios de los treinta el estudio de reacciones a alta presión. Fawcett era un químico orgánico que venía de pasar un tiempo en el laboratorio de Carothers en DuPont y que se había informado y adherido a las ideas sobre compuestos macromoleculares. Gibson, por otro lado, era un químico-físico, formado en Europa y especialista en técnicas de alta presión.
En algunas reacciones que estaba estudiando esta pareja, en las que se utilizaba etileno, observaban, al abrir el reactor, la presencia de una partículas blanquecinas, poco densas, que flotaban en la atmósfera del mismo. Y, el 27 de marzo de 1933, la cosa ya llegó a un límite demasiado intrigante para mirar a otro lado. Al desmontar un reactor en el que estaban haciendo una reacción entre etileno y benceno, las paredes del reactor estaban recubiertas de un sólido blanco. Pronto Fawcet fué capaz de asegurar que era un compuesto macromolecular cuya unidad constitutiva era, fundamentalmente, el etileno. Había nacido así el politeno o polietileno.
Parecía lógico repetir el experimento, eliminando el efecto diluyente del benceno. La idea era que, de esa forma, el rendimiento sería mayor. Pero no fue así. Como alternativa se pensó en subir la presión. El resultado fue catastrófico ya que se produjo una explosión que demolió el laboratorio. Sorprendentemente, y sin que se sepan bien los motivos, alguien tomó la decisión de seguir con la experiencia, construyendo un nuevo laboratorio, reactores más seguros y, en un par de años, el polietileno estaba otra vez en escena.
Con el nuevo reactor se obtuvo polietileno en condiciones seguras pero el rendimiento era muy bajo. Se necesitaron semanas para dar con lo que se creía la solución del problema. Una fuga en el reactor. Se reparó y, sorprendentemente, el rendimiento aún fue peor. Tras unos meses en la incertidumbre, se llegó a la conclusión que era necesario el concurso de una cantidad de oxígeno que, actuando como iniciador, produciendo radicales, iniciara el proceso. En el reactor con fuga, este papel era llevado a cabo, con dificultades, por el poco aire que entraba en el mismo. Cuando el papel del catalizador estuvo claro, el rendimiento se incrementó y el polietileno empezó a utilizarse durante la subsiguiente Guerra Mundial en una serie de aplicaciones que, como la de los radares o cables submarinos, difícilmente hubieran sido posibles sin el concurso de un material tan ligero como el PE.
Terminada la guerra, la imagen más representativa del polietileno son los contenedores de plástico para comidas y otros usos vendidos a partir de los primeros años 50 por la firma americana Tupperware. Creada por Early Tupper, la empresa y sus productos se convirtieron en una auténtico fenómeno sociológico bajo la férula de una mujer, Brownie Wise, que consiguió reclutar a miles de mujeres para un tipo de venta que implicaba la organización de reuniones sociales en las que la anfitriona trataba de colocar los productos Tupperware a sus invitados entre café, risas y charletas. El éxito de la iniciativa no deja de sorprender, vista desde la distancia. Hasta entonces las ventas de productos americanos habían estado en manos de hombres y hablamos de un periodo post-bélico, claramente machista. Pero lo cierto es que el sistema funcionó, se trasladó a Europa y otras compañías como Standhome lo pusieron también en marcha. En Tupperware, el éxito fue tal que generó celos entre el dueño, Tupper, y la preclara gestora, Wise. En 1958, Tupper la puso en la calle y, sorprendentemente, aparte de alguna pequeña aventura en la venta de cosméticos, el resto de la vida de Wise transcurrió sin pena ni gloria.
Leer mas...
Resumen
La aparición en el mercado americano, en los albores de los años sesenta, de las primeras píldoras anticonceptivas dio paso a una auténtica revolución cultural y sexual. El control directo de la fertilidad, gracias a esas sustancias, se ponía en manos de un sexo, el femenino, directamente afectado por el nacimiento de nuevos seres. Aunque podrían argumentarse razones de tipo machista para explicar por qué se comenzó por desarrollar métodos anticonceptivos dirigidos a las mujeres, es también cierto que las cosas fueron como fueron y que cada uno saque sus propias consecuencias de la historia.
Pertenezco a una generación que ha podido comprobar en carne propia los efectos de esta revolución que, como siempre, llegó a la piel de toro con varios años de retraso, gracias también al imperante puritanismo católico que nos tenía cogidos por el cuello. Por tanto, creo que es de recibo honrar, aunque sólo sea con esta pequeña entrada, a los científicos (y no científicos) que hicieron posible este adelanto.
Desde la más remota antigüedad, las mujeres han ingerido todo tipo de sustancias (hierbas, plantas, plomo, mercurio, cobre, órganos de animales) en un intento de controlar los embarazos. Cosa que no han hecho los machos, y ahí puede estar parte de la explicación de los extremos comentados en párrafos anteriores.
En los años 30, un investigador de la PennState University, Rusell Marker, andaba estudiando hormonas producidas por especies vegetales y conoció, casi por casualidad, que las mujeres mejicanas venían usando desde hacía siglos un tubérculo del género Dioscorea como anticonceptivo y que todo parecía indicar que con notable éxito. Ese tubérculo contenía disogenina un compuesto muy parecido a la progesterona. De vuelta a America, Marker trató de convencer a empresas como Merck o G.D. Searle de la posibilidad de obtener esta hormonas de fuentes vegetales. Sin embargo, estas empresas estaban desarrollando sus propias líneas de investigación en la obtención de hormonas a partir de fuentes animales. Así que a Marker no le quedó más remedio que crear en Méjico una pequeña empresa (Syntex) dedicada a estos productos.
Al poco tiempo las cosas entre Marker y sus socios no fueron bien y, en una clásica postura académica, Marker decidió olvidarse del tema y volver a PennState. Sin embargo, Syntex siguió adelante y contrató a un húngaro George Rosencratz y a un búlgaro Carl Djerassi, que retomaron las pesquisas de Marker y en colaboración con científicos de la Universidad Autónoma de Méjico comenzaron a trabajar en la síntesis de hormonas similares a las contenidas en las plantas de Marker. El 15 de octubre de 1951, Luis E. Miramontes un estudiante de Djerassi de 26 años, escribía en su cuaderno de laboratorio la consecución de la norentidrona, la primera progestina, como se suele denominar a los progestágenos sintéticos, moléculas que se parecen a la testosterona (hormona masculina) y a la progesterona (hormona femenina). Miramontes ha quedado un poco olvidado en toda esta historia a pesar de haber sido después un relevante científico en el campo. Pero mucho de su mérito se lo ha llevado su jefe, Carl Djerassi, un peculiar personaje que además de su relevancia científica es un divulgador científico reputado y hasta un autor teatral con obras estrenadas en Brodway. Por la misma época, los laboratorios de G.D. Searle habían conseguido sintetizar otra progestina de la misma familia, el norentinodrel.
Y aquí es donde entra en acción una resuelta ancianita de 80 años, Margaret Sanger, que estaba decidida a buscar dinero para financiar investigaciones que contribuyeran a un control efectivo del embarazo. Consiguió convencer a una amiga suya, Katherine D. McCormick, rica heredera, para que pusiera dinero en la Worcester Foundation, en Massachusetts, donde Chan, Pincus, Hoblin y otros junto con el ginecólogo J. Rock habían venido estudiando la acción de la progesterona justo en el efecto contrario: el aumento de la fertilidad. En el llamado “efecto Rock” se administraba progesterona a pacientes con problemas de fertilidad con la esperanza de que, al interrumpir el tratamiento, hubiera una especie de acción-reacción que indujera la ovulación de forma más efectiva. La progesterona, sin embargo, era cara y no muy efectiva cuando se administra oralmente, ya que es destruida en el tracto digestivo.
La ancianita en cuestión convenció a la Worcester Foundation para que se dedicará a un objetivo radicalmente distinto al que guiaba sus anteriores pretensiones: la prevención del embarazo. Pronto la Fundación tuvo en su poder las dos moléculas: la de Djerassi (norentidrona, de la Syntex) y la de otro químico Colton (norentinodrel, de la G. D. Searle). Se hicieron los adecuados test en animales y en 1961 la Worcester eligió el norentinodrel con la adición de un estrógeno para crear el primer anticonceptivo. En 1961 G.D. Searle empezó a vender el Enovoid con esa formulación. Un año más tarde Syntex vendió los derechos de su progestina a Johnson&Johnson, que comercializó su anticonceptivo bajo la marca Ortho-Novuum.
Existen datos significativos que avalan el impacto de estos fármacos en el modo de vida de las mujeres. Dos años después de la puesta en el mercado del Enovid, un millón doscientas mil mujeres americanas usaban “la pildora”. En 1973 se estimaba en 10 millones y hoy en día, casi el 80% de mujeres americanas las usan en algún momento de su vida reproductiva. A nivel mundial se estima en más de 100 millones las mujeres que la están usando diariamente. Eso tuvo importantes repercusiones. Por ejemplo, hay datos de las Universidades americanas que revelan que en la década de los setenta el números de mujeres que se casaban un año o dos tras su graduación, algo corriente, había caído dramáticamente y que a partir de esos años la relación entre hombres y mujeres en diferentes carreras profesionales sufrió cambios drásticos en beneficio de éstas últimas.
La irrupción de la píldora tuvo, por tanto, un impacto indiscutible en el aspecto sociológico. Así lo debieron entender muy pronto diversos colectivos. Cuenta Carl Djerassi en su libro “Steroids made it possible” que en la ceremonia por la que se le proclamaba Doctor Honoris Causa por la Universidad de Columbia, su presidente estaba ensalzando en su alocución el impacto que la píldora había tenido en la emancipación de la mujer. La sola mención a este término provocó una ruidosa afirmación por parte de las colegialas del Barnard, el College femenino de Columbia. Pero cuando éstas se callaron, de otro lateral de la sala surgió otro ¡Yeah!, ruidoso como el anterior y acompañado de puñetazos al aire del otro bando: los seniors del Columbia College, entonces sólo para chicos.
Pero la ciencia no ha dejado de trabajar en su empeño en mejorar las características de estas sustancias. En los años 60 las primeras píldoras tenían unos 150 microgramos de estrógeno sintético, similar a la hormona natural (estradiol) y 10 mg de progestina, que juega el papel de la progesterona natural. Hoy en día, la dosis se ha rebajado considerablemente hasta 20-35 microgramos del estrógeno y 1 mg de progestina. Recientes variantes incluyen la colocación subcutánea de pequeños discos del anticonceptivo que se dosifica controladamente en períodos de hasta cinco años o inyecciones que previene el embarazo en períodos de varios meses.
El mecanismo de los anticonceptivos es “engañar” al sistema reproductivo de la la mujer. Con la medicación se simula un embarazo y haciendo el mismo papel que la progesterona hace durante el embarazo real, la ovulación cesa. Los americanos han hecho popular una frase según la cual el mensaje no es “Hey, Mom, I’m here” sino “Hey, Mom, you think I’m here, but I’m not”.
¿Y qué decir de los chicos?. Ya en estos primeros años de este siglo se están investigando hormonas que como el desogestrel inhiben la producción de esperma, producción que se recupera en unos meses una vez cesado el tratamiento. Pero la cosa no deja de estar en fase experimental.
Leer mas...
Resumen
Desde mi entrada del 6 de marzo no he dicho una palabra adicional sobre el golf, actividad lúdica a la que denomino mi “burbuja” particular. No juego más días al año por un exceso de responsabilidad profesional que me va pesando con los años. Pasará al final que cuando me pese tanto que ya tenga que desprenderme de ella, estaré en un estado físico tan deteriorado que ya no podré jugar al golf de forma razonable. Pero así me hicieron y así me moriré.
El caso es que hoy me ha llegado un correo basura en el que se me propone un negocio que no aceptaré por pusilánime, no porque no me atraiga. Una empresa americana ReTeeGolf me propone que me convierta en empresario de un pingüe (según ellos) negocio que consiste en reciclar bolas de golf de las que se caen en los lagos de los múltiples campos que se van extendiendo a lo largo y ancho del mundo, incluido este pequeño País que viste boina.
Tomando los datos del escenario americano, la cosa promete. Cada año se pierden en los EEUU unos 300 millones de bolas de golf, fundamentalmente en los múltiples lagos que los diseñadores americanos gustan de colocar en esos campos de postal que vemos en la tele. Aproximadamente el 75% de esas bolas se recuperan y se vuelven a vender, generando un mercado que mueve unos 200 millones de dólares anuales. La empresa me ofrece por 3500 dólares un dispositivo que, arrastrado por una pequeña barca, barre de forma eficaz los fondos de esos lagos, capturando las bolas que yacen en los mismos como consecuencia de los miles de desdichados golpes de golfistas amateurs (y profesionales, que ellos también se bañan de vez en cuando).
No estoy muy ducho en hacer en economía de escala y poder calcular si con ese dispositivo, visitando los campos que me caen cerca, podría hacerme con un pequeño capitalito que me resarciera de los recortes que mi dilecto Consejero de Educación parece querer aplicar a todos los profesores de la UPV/EHU. Pero, por lo menos, la oferta me ha dado pie a una nueva entrada en la que retomar algo que, de pasada, dejé dibujado cuando estuve hablando de los cauchos. Vamos a profundizar un poco en la estructura de una bola de golf y en el papel jugado por la Química (de Polímeros, of course) en el desarrollo de ese aparentemente sutil aditamento del juego que corroe nuestras entrañas.
Hoy en día, la bola de golf se parece bastante a las del siglo XIX en cuanto a su tamaño, peso y, por supuesto, forma, pero las cosas han cambiado mucho en lo que se refiere a materiales que la conforman y, consiguientemente, en propiedades que como distancia a alcanzar, suavidad en el toque o velocidad de giro al volar hacen más fácil los logros del golfista medio. Muchas veces, todo lo relacionado con el golf en plan teórico parece cosa de de los físicos que aplican conocimientos de mecánica al impacto entre palo y bola, a la dinámica del movimiento antes y despues del impacto y cosas similares. Pero la cuestión de las distancias más largas en los golpes de salida y la suavidad en el toque en los golpes cortos es cosa que sólo la Química, en su aplicación al diseño de la bola, ha sabido resolver adecuadamente.
Ya los romanos jugaban a una especie de antepasado del golf llamado paganica, en el que con ramas de determinados árboles golpeaban una especie de bolas de cuero rellenas con plumas de aves. Aunque los primeros jugadores escoceses golpeaban bolas de madera maciza, en algún momento del siglo XVII recogieron el testigo de las primitivas bolas de plumas solo que ahora sometían a las plumas a un proceso en agua hirviendo (las llamadas featherie). Hacia 1850 entra en escena la bola denominada gutty. Básicamente se trataba de caucho natural proporcionado por un árbol llamado gutapercha (ver una entrada anterior para enterarse de este asunto de los cauchos). El látex exudado por esa planta, convenientemente calentado en agua y enrollado hasta formar una bola maciza, hizo furor en aquellos años no sólo por las mayores distancias alcanzadas sino porque la bola era prácticamente indestructible (aunque habría que saber cuantas se perdían en los arenales de los links escoceses). Hoy sabemos que la gutapercha es un polímero del trans 1,4 isopreno.
La progresiva industrialización de los cauchos naturales de diversa procedencia hizo que la compañía Goodrich, todavía hoy un gigante del caucho en automoción, desarrollara un nuevo tipo de bola a base de un corazón de caucho natural [poli (cis 1,4 isopreno)] recubierto de una capa de gutapercha. Posteriormente la gutapercha de la cubierta se sustituyó por otro caucho llamado balata. Gutapercha y balata son básicamente el mismo polímero, poli (trans 1,4 isopreno) aunque el diferente origen natural confiere a uno y otro propiedades algo distintas.
A final de los años 50, la DuPont (otra vez la DuPont) desarrolló un tipo de copolímero a base de etileno y ácido acrílico. Neutralizando el ácido con hidróxido sódico se obtuvo un material bautizado como ionómero que, vendido bajo el nombre comercial de Surlyn, sigue todavía en el mercado para múltiples aplicaciones. Cuando la cubierta de balata se cambió por una de Surlyn los resultados fueron espectaculares. Pero las bolas seguían teniendo la cubierta cosida sobre el corazón de caucho.
La primera bola sin costura fue desarrollada por la firma de deportes Spalding y consistía en un corazón de un caucho sintético de polibutadieno con una cubierta de una pieza de poliuretano, eventualmente sustituida por el propio Surlyn. De esa época datan denominaciones como bolas de larga distancia.
Hoy en día todo ha cambiado. Hay bolas tricapa en las que una capa de ionómero y otra de poliuretano se colocan sobre el corazón de la bola. Se juega con cationes diferentes al sodio en el ionómero. Se utilizan diferentes tipos de poliuretanos. Las bolas se especializan: bolas para distancias mayores, con mayor suavidad al toque, con diferente velocidad de giro en el aire o spinning, etc. Revisando patentes sobre materiales poliméricos es fácil encontrarse todos los meses con unas cuantas sobre bolas de golf con potenciales mejoras sobre las existentes.
Y luego está el asunto de los agujeros en la superficie o dimples. En una bola hay unos trescientos. Ahí si que la física juega su papel buscando un complejo equilibrio entre flujo estacionario y turbulento cuando la bola vuela en el aire. Pero, como ya establecí en la primera entrada, este es el blog de un químico y no quiero quitar el pan a nadie. Doctores en Física hay que juegan al golf..........
Leer mas...
Resumen
Aunque el lector que lea estas líneas no haya oído hablar nunca de moléculas quirales la entrada no debe asustarle. Es un tema fascinante con múltiples ramificaciones, que no es muy difícil de introducir. Y como se verá a continuación es una intrigante cuestión sin resolver en el origen de la vida. Mas que sin resolver, yo diría que está en mantillas.
Sin entrar en excesivos tecnicismos sobre planos y ejes de simetría, podemos introducir el concepto de moléculas quirales reflexionando sobre la estructura de nuestras propias manos. En principio idénticas, no podemos sin embargo superponerlas una sobre otra. Cuando lo intentamos, el dedo pulgar acaba sobre el meñique. Esa misma idea puede aplicarse a ciertas agrupaciones de átomos para dar lugar a moléculas quirales. Tan es así que la denominación quiral proviene del griego keiros que significa mano. Muchas de sus propiedades son idénticas. Tienen la misma fórmula, el mismo punto de fusión, a veces el mismo color, etc. Pero hay otras propiedades que son sustancialmente distintas.
Nuestros conocimientos de las moléculas quirales arrancan de Louis Pasteur en los años cincuenta del siglo XIX y, ¡cómo no!, del vino (espero que se vaya entendiendo que mi interés por este curioso “material” va más allá de mis tendencias beodas). En ciertos vinos, particularmente en los blancos es normal encontrar cristales de tartratos en el corcho. Son sales del ácido tartárico que los enólogos se preocupan de evaluar adecuadamente para asegurar la longevidad del vino. Durante el proceso de fermentación del vino es posible también aislar otra sustancia, el ácido racémico que tiene exactamente la misma composición química que el ácido tartárico. Sin embargo se diferencian en algo que parece sutil. En sus propiedades ópticas. El ácido tartárico tiene la propiedad de hacer rotar un plano de luz polarizada, mientras que el racémico no.
Mirando la experiencia de Pasteur con la perspectiva que da el conocimiento actual de la quiralidad, hay que decir que fue muy afortunado. Tras cristalizar una sal de ácido racémico (suerte 1, no hay tantas moléculas quirales que formen cristales) y observándola al microscopio, pudo apreciar que aparecían dos formas cristalinas distintas, fácilmente distinguibles con los microscopios de la época (casi increíble). Separando ambas formas ¡con unas simples pinzas!, comprobó que cada una de las formas distintas giraba la luz polarizada en direcciones opuestas. Y que cuando estaban mezcladas, la luz no rotaba. Hoy decimos que el ácido racémico es una mezcla física de dos enantiómeros o formas quirales distintas del ácido tartárico, cada una de las cuales es a la otra como nuestra mano derecha es a nuestra izquierda, aparentemente iguales pero espacialmente distintas. Para terminar con el cúmulo de casualidades pasteurianas, hay que decir que la sal del racémico que Pasteur empleó sólo cristaliza a temperaturas inferiores a 20-22ºC. Parece que hasta tuvo suerte en el hecho de que los laboratorios del siglo XIX no tuvieran calefacción.
Hoy en día el papel de la quiralidad en las diferentes propiedades de los enantiómeros está suficientemente establecida y explotada comercialmente. Hay catalizadores específicos que hacen que la síntesis de un compuesto con potencial quiralidad evolucione hacia una forma u otra. Y hay ejemplos muy interesantes del papel de la quiralidad que no puedo dejar de relatar.
Quizás el más conocido sea el de la talidomida. La talidomida es una molécula no muy distinta a relajantes como el valium (diazepam) o el veronal (barbital), introducidos a principios de los 50. Por esa razón cuando la talidomida fue sintetizada en el pequeño Departamento de I+D de una también pequeña industria alemana (Grunenthal) en 1954, se pensó inmediatamente en su comercialización, como sedante durante los primeros meses de embarazo.
Sin embargo, las pruebas realizadas con ella, no tuvieron todo el rigor que debieran o no eran todavía los tiempos de tamaño rigor. El caso es que no se tuvo en cuenta su carácter teratógeno o lo que es lo mismo su capacidad de causar daños a un embrión en crecimiento. El resultado fue la aparición de 10.000 casos de focomelia, que se manifiesta en la ausencia o mal desarrollo de las extremidades. Casi todos los casos se dieron en Europa, porque en USA se encontraron con una joven científica, Frances Kelsey, trabajando en la FDA (Food and Drug Administration) a la que no convencieron de la fiabilidad de las pruebas realizadas con la talidomida. Comprobados los daños de la misma, Frances lideró la alerta a otras naciones hasta conseguir la desaparición del medicamento en los mercados, con lo que los casos de deformaciones desaparecieron rápidamente.
Hoy sabemos que la talidomida es una molécula quiral y que de sus dos enantiómeros, uno es el teratógeno y el otro no. De hecho, este segundo acaba de ser aprobada por la misma FDA para su aplicación en casos de SIDA por su capacidad de inhibir la replicación del virus. Pero, desgraciadamente, lo que se vendió como talidomida en los años 50 era una mezcla de ambos.
La talidomida no es el único medicamento con implicaciones quirales. Muchos otros fármacos tienen estructuras de ese tipo y son activas unicamente en una de las formas. Entre ellos se incluye un amplio rango de medicamentos como antiinflamatorios, antibióticos, para tratamientos cardíacos, cáncer, colesterol, etc. Entre los medicamentos quirales más usados está el ibuprofeno, un analgésico que se vende como mezcla de enantiómeros, aunque sólo uno de ellos es el analgésico. Pero el otro, en el ambiente fisiológico se transforma en el primero, resultando igualmente activo contra el dolor. Lo cual tiene la ventaja de no tenerse que meter en un procesos mas costoso de síntesis selectiva del enantiómero adecuado. Sin embargo, otro analgésico, el Naproxen, solo se puede vender en la forma activa contra el dolor porque la otra puede causar serios problemas hepáticos.
Otro interesante ejemplo son los dos enantiómeros de una molécula denominada carvona. Uno de ellos se extrae de las hojas de la menta y se usa de forma extendida como aromatizante en los chicles mentolados. El otro enantiómero se encuentra predominantemente en las semillas de una planta denominada alcaravea, similar al anís o al hinojo y que se usa como especia gastronómica. Ambos enantiómeros se pueden encontrar como sustancias distintas en catálogos de productos químicos (yo los he visto en un catálogo Aldrich).
En los últimos años, ha habido repetidos intentos de conseguir plásticos biodegradables, en un intento de que los desechos que generamos acaben su vida de forma sostenible. Uno de los mas recientes y ambiciosos es el generado por el consorcio Dow-Cargill. Dow es un gigante químico y Cargill, entre otras cosas, controla de forma importante el mercado del maiz mundial. El consorcio pretende usar el maiz para, mediante un proceso de fermentación, generar ácido lactico una molécula que puede polimerizar para dar poliácido láctico, un polímero que se usa en forma de hilos de sutura y en algunas prótesis biocompatibles y biodegradables. Pero se pretende ampliar ese mercado al de los termoplásticos convencionales y obtener materiales que sean usables en forma de todo tipo de objetos, filmes, envases, etc.
Para ello, una parte de la estrategia descansa en el hecho de que la unidad de ácido láctico es quiral. Mediante adecuados métodos de síntesis uno puede conseguir cadenas de polímeros en las que la unidad repetitiva sea uno de los enantiómeros al 100% o adecuados copolímeros de ambas formas quirales. Como se puede comprender las variantes son infinitas, no sólo en composición sino en la topología, esto es, la forma en la que las diferentes unidades se ordenan.
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 por uno de los enantiómeros posibles y no por mezclas de ambos. Todos los aminoácidos en proteínas son del tipo L, que desvían la luz polarizada a la izquierda. Y todos los carbohidratos que forman el ADN son R (justo el efecto contrario). Y son así porque tienen que ser. Si en una proteina se nos metiera como imperfección el enantiómero inadecuado, esta 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 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 reactivos 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.
Leer mas...
Resumen
Vuelvo a dormir mal. Así que aquí estoy otra vez de madrugada, entreteniéndome un rato con este pasatiempo. Lo de ayatolas en el título no va por los del petróleo y su flamante capacidad de manejar isótopos radioactivos. Va de los contrarios, de los que, al menos en parte, votan a George Bush. Y me refiero, con ánimo de señalar, al conocido escritor americano Norman Mailer, quien, hace ya años, se enroló en una guerra sin cuartel contra el uso de los materiales plásticos.
Esas resinas se obtienen efectivamente a partir de urea, el componente fundamental de la orina como ya hemos visto hace poco, y de otra sustancia química, el formaldehido, tambien conocido como formalina o formol, empleado, entre otras cosas, para conservar cadáveres (Mailer no lo debe saber porque en caso contrario hubiera subido el tono escatológico de la frase).
El mismo formaldehido está descrito como uno de los productos químicos fundamentales en otro método de preservación como es el ahumado de pescados como el salmón y similares. El formaldehido se encuentra de forma “natural” en el humo que se genera en el proceso de combustión de la madera y al atacar las proteínas del pescado produce de nuevo las reacciones de curado que hemos mencionado más arriba, proporcionando a la carne del pescado una textura más firme, como consecuencia de la parcial inmobilización que genera en las cadenas de proteínas.
Entradas
