lunes, 25 de octubre de 2021

El Nobel de Química de 2021: la larga huella de Louis Pasteur

El pasado seis de octubre, la Real Academia Sueca de Ciencias anunciaba la concesión del Premio Nobel de Química 2021 a Benjamin List y David W.C. MacMillan por "el desarrollo de la catálisis orgánica asimétrica". Y en esos días andaba vuestro Búho ordenando carpetas en su ordenador y acababa de poner en sitio adecuado una serie de documentos sobre la vida y obra de Louis Pasteur, que me sirvieron en su día para una charla sobre la chiripa en los descubrimientos científicos. Y la cosa me ha venido al pelo para explicaros lo que se encierra en esas tres palabras que aparecen en la adjudicación del Nobel.

Sobre todo lo de asimétrica, porque supongo que casi todos mis lectores sabrán que catálisis es la palabra que define la labor de un catalizador, una sustancia que controla y acelera una reacción química. Son por tanto unos "facilitadores" de la labor de los químicos, con la peculiaridad de que no se consumen durante las reacciones que aceleran. Y hay estimaciones que indican que más del 30% del PIB mundial, de alguna forma, tiene que ver con el uso de catalizadores. Lo de "orgánica" no tiene que ver con el uso espúreo que del termino se hace cuando se relaciona con cosas "naturales", saludables, sin pesticidas, y similares. Orgánico para un químico es un compuesto constituido fundamentalmente por átomos de carbono. Además de él, en los compuestos orgánicos suele haber hidrógeno, oxígeno y otros átomos de elementos comunes como el nitrógeno, el azufre, el fósforo... Compuestos orgánicos son las enzimas, catalizadores de la mayoría de los procesos que ocurren en nuestras células y que, en muchos casos, son proteínas, largas cadenas de unidades que llamamos aminoácidos y sobre los que volveremos.

Finalmente, el calificativo de asimétrica, ya tiene algo más de intríngulis y nos conduce a la historia de Pasteur, quien en 1848 tenía 25 años y se iniciaba en la carrera científica. Aunque luego más conocido por la pasteurización y por su vacuna antirrábica, su primer empeño fue resolver uno de los enigmas químicos de la época. El ácido tartárico, utilizado en ese tiempo como fijador de colores en tejidos, se obtenía a partir de una de sus sales, el tartrato ácido de potasio, que se forma en la fermentación del vino y que suele aparecen en forma de cristales en las barricas y en los corchos de vinos embotellados. Pero desde casi treinta años antes de ese 1848, había en el mercado dos tipos de ácidos tartáricos, derivados de procesos industriales diferentes.

Ambos compuestos tenían idéntica fórmula molecular (C4H6O6) y muchas otras propiedades físicas y químicas iguales pero mostraban una peculiar e intrigante diferencia. En la época de Pasteur había un aparato muy popular entre los físicos y químicos, el polarímetro, en el que una luz polarizada (que vibra en un solo plano) se pasa a través de un líquido o disolución, observándose, a veces, que unos y otras desviaban el plano de la luz hacia un lado u otro del plano original, lo que se conocía como actividad óptica de las sustancias. Pues bien las disoluciones del comúnmente denominado ácido tartárico desviaban el plano de la luz polarizada hacia la derecha, mientras que las disoluciones del otro (al que se denominó ácido paratartárico) no lo hacía. Y algo similar pasaba con sus sales, los tartratos.

Pasteur, que tenía formación como cristalógrafo, empezó por estudiar los cristales de estas sustancias con los rústicos microscopios de la época que necesitaban cristales un poco grandes para poder observarlos. Pero con su experiencia previa en el asunto consiguió tamaños como los que se ven en el recipiente de la imagen que ilustra esta entrada (se puede ampliar clicando sobre ella). Con paciencia bizantina observó cientos de cristales de ambos ácidos para tratar de descubrir sus diferencias y su empeño tuvo frutos cuando pudo comprobar que mientras en el ácido tartárico solo había un tipo de cristales, en el paratartárico había dos y uno era la imagen especular (en un espejo) del otro. A esa peculiaridad, que plasmó en maquetas de madera como las que también se ven en la foto de arriba, Pasteur la llamó en francés dissimétrie pero hoy en día se usa más habitualmente el término asimetría, de donde nace el empleado por la Academia Sueca de Ciencias.

Con la ayuda de unas simples pinzas, Pasteur fue separando los dos tipos de cristales asimétricos del paratartárico. Posteriormente disolvió los cristales separados en agua e introdujo sus disoluciones en el polarímetro. Observando (como dice en la memoria presentada a la Academia de Ciencias francesa en octubre de 1848) "avec surprise et bonheur" que unas desviaba la luz a la derecha (como las del ácido tartárico) mientras que las otras la desviaba a la izquierda. Para rematar la jugada, la disolución de una mezcla al 50% de ambos tipos de cristales no la desviaban en absoluto. La cosa para Pasteur era obvia. Lo que se conocía como ácido paratartárico era la mezcla al 50% de esos cristales "iguales y distintos". Y solo un tipo de ellos era el que correspondía al ácido tartárico. Pero Pasteur fue más lejos y lanzó la hipótesis de que, dado que los cristales desaparecían como tales al disolverlos, la manifiesta peculiaridad óptica tenía que residir en la estructura química de los compuestos, es decir en la disposición en el espacio de los átomos que los forman. Hipótesis arriesgada para la época pues poco se sabía entonces sobre esa disposición de los átomos que forman una determinada molécula.

Hoy sabemos que esa intuición de Pasteur era correcta. En muchos compuestos orgánicos el carbono se une a otros átomos o grupos de átomos mediante cuatro enlaces dirigidos a los vértices de un tetraedro. Como pasa en el caso de los aminoácidos de nuestras proteínas, cuya fórmula general ilustra la figura de la derecha. Ahí se ve que el carbono central (C) está unido a un hidrógeno, a un grupo ácido (-COOH), a un grupo amino (-NH2) y a un grupo R genérico, que puede ser, por ejemplo, un grupo metilo (-CH3) y tenemos el aminoácido conocido como alanina.

Solo con un carbono de ese tipo podemos tener dos moléculas en las que una es la imagen en un espejo de la otra, como también se ve en la figura. Esas moléculas no se pueden superponer la una sobre la otra como no pueden superponerse nuestras dos manos cuando se ponen una sobre otra con las palmas para abajo (las orejas es otro caso similar, imagina que te las cortaran y el cirujano te las pusiera en el lado equivocado). Como ambas moléculas tienen la misma fórmula las llamamos isómeros, un término acuñado por Berzelius, otro químico prominente del siglo XIX. Y como uno es la imagen especular del otro, y volviendo al símil de la mano,  los llamamos isómeros quirales (del griego χειρ (kheir), mano). Al carbono causante de ese efecto se le llama quiral o asimétrico. Y ambas moléculas tiene la propiedad de desviar el plano de la luz polarizada a uno u otro lado.

Esa aparente nimia diferencia entre las dos moléculas iguales pero distintas implica otras consecuencias importantes. Por ejemplo, en el ámbito farmacéutico, una de ellas pueda ser activa en un determinado tratamiento y la otra no. El caso de la talidomida es particularmente dramático como ya conté hace algún tiempo en mi semblanza de Frances Kelsey en Mujeres Con Ciencia. Introducida como uno más de los medicamentos relajantes comercializados en los 50 (valium, veronal), se vendió como tratamiento de los habituales vómitos matutinos de las gestantes durante los primeros meses de embarazo. El resultado fue la aparición en Europa y América del Norte de 10.000 casos de focomelia, que se manifiesta en la ausencia o mal desarrollo de las extremidades de los fetos. Hoy sabemos que en el fármaco comercializado se encontraban dos versiones de la misma molécula de talidomida (C13H10N2O4), una con efectos teratógenos sobre el feto y la otra, imagen especular de la anterior, con los buscados efectos tranquilizantes.

Muchas moléculas de actividad farmacológica, óptica o con otras propiedades pueden tener bastantes carbonos asimétricos, con lo que pueden dar lugar a muchos isómeros quirales. Para conseguir sintetizar el isómero concreto que nos interesa precisamos de la ayuda de un catalizador. Hasta el año 2000, lo habitual era emplear catalizadores a base de metales para estos usos. Que tienen el problema de que muchos de ellos son tóxicos para el medio ambiente y que para que funcionen bien se suelen requerir atmósferas en las que no haya oxígeno o humedad. Eso, que es relativamente fácil de conseguir en un pequeño reactor de laboratorio, complica mucho su obtención de forma rentable a nivel industrial. La introducción por McMillan y List de catalizadores orgánicos asimétricos, premiada en el Nobel, soluciona ese problema y permite una síntesis de moléculas asimétricas de forma barata, reproducible y con sustancias de poco impacto ambiental.

Y una coda final. Las proteínas de nuestro cuerpo están formadas por la concatenación de muchos (cientos) de aminoácidos como los de la Figura de arriba. A carbono asimétrico por aminoácido, el número total de ellos es muy grande y el número de moléculas de una proteína constituida por una determinada concatenación de los mismos aminoácidos se hace inimaginable (en realidad es dos elevado al número de carbonos asimétricos). ¿Cómo consigue nuestro organismo generar continuamente la proteína concreta que necesitamos y no otra cualquiera, posible en virtud de la asimetría?. Pues haciendo que cada aminoácido esté siempre en una de las dos disposiciones especulares posibles, concretamente la que gira la luz a la izquierda. Sólo así se obtiene una única estructura de la proteína y, por tanto, una reproducibilidad de sus funciones en nuestro organismo.

Algo ciertamente fascinante que Pasteur ya intuyó, aunque no podía explicarlo con el conocimiento de la época.

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martes, 28 de septiembre de 2021

Aromas "animálicos"

Conocía que el término animálico no estaba en el diccionario de la RAE. Pero quise saber lo que pudiera decir al respecto la FUNDEU (Fundación del Español Urgente) y lo pregunté en su web. De forma diligente, como suelen, me contestaron en unas pocas horas que aunque dicho término forma parte del ámbito de los cosméticos, lo habitual en español es usar el término de "origen animal". Con lo que los que no hayan oído nunca el término del título ya saben de qué hablamos, de aromas que recuerdan olores animales. Y me metí en este lío porque una lectura casual en una revista de coches, a los que siempre he sido aficionado, me recordó que hace tiempo prometí completar la información sobre un tipo de ingredientes que forman parte de la prehistoria de la perfumería. Resulta que Ford ha empezado a vender en Europa la versión eléctrica de su mítico Ford Mustang, denominada Mach-E. Y casi al mismo tiempo, la marca americana ha lanzado una fragancia bajo ese mismo nombre, fragancia que pretende (leo textualmente) que los conductores de ese vehículo no echen de menos los olores y sensaciones de los legendarios Mustang de combustible fósil. Según dice la noticia, la agradable fragancia final lleva tonos de gasolina, notas ahumadas que recuerdan a los sufridos neumáticos e, incluso y a eso iba, algún elemento animálico.

Desde los inicios de la perfumería, los perfumistas no han usado solo extractos de flores o plantas para generar lo que se llama una fragancia base, sino también componentes derivados de olores animales. En este Blog ya hay una entrada dedicada específicamente a uno de ellos, el ámbar gris, una secreción semisólida formada en el intestino de los cachalotes cuando se ponen ciegos a comer calamares gigantes, lo que genera una especie de bolo intestinal que, si pueden, acaban expulsando en tamaños que van desde los gramos hasta las decenas de kilos. Recién expulsados por el cachalote son negros y viscosos, con aromas fecales como nota olfatoria distintiva. Pero, mientras flota en el mar, va sufriendo un proceso de oxidación debido al oxígeno del aire, al sol, al agua de mar y a la temperatura, que lo va convirtiendo progresivamente en algo más blanquecino y duro que ya no huele tan mal y por eso se usó en perfumes.

Musk (en castellano almizcle) es un término que muchas fragancias lo llevan hasta en su nombre comercial. Derivado del sánscrito muská, que significa testículo, ese reputado componente en los perfumes de la familia de los almizcles, provenía en el pasado de una glándula situada en la zona anal de los machos del ciervo almizclero, que segrega una sustancia como reclamo para atraer a las hembras de su especie. Algo similar a lo que ocurre en otros animales como la civeta o el castor. En esos tres casos, esas glándulas se extraían sacrificando a los animales y para eliminar su repugnante olor original, se dejaban secar. Tras lo cual se trituraban y se introducían en alcohol. Tras una filtración, la disolución alcohólica resultante (denominada tintura) presenta agradables aromas que se han usado durante decenios en perfumes míticos como el Chypre de François Coty (1917) o el Chanel 5 en su versión original (1921).

Otro animal que se han usado en perfumería es el damán del Cabo (Procavia capensis), aunque en este caso no era necesario sacrificar al animal. Se trata de un pequeño mamífero de Sudáfrica con la apariencia de un gran roedor. La orina rica en feromonas de los miembros de una colonia de damanes se deposita siempre en el mismo lugar, generalmente cuevas. Después de años o siglos, la orina se petrifica y toma la forma de una piedra de un color marrón oscuro (Hyraceum). Aunque no es una nota muy extendida en perfumería, se ha venido usando desde la antiguedad.

De una de las glándulas del ciervo almizclero, una vez sacrificado, no se obtenían mas allá de 20 o 30 gramos de la materia seca usada para obtener las tinturas de almizcle. Así que no es de extrañar que a mediados del siglo XIX, cuando el aroma se puso de moda entre la gente de posibles, el precio se disparó. La chiripa hizo que, en esa época, un tal Albert Baur, un químico que andaba buscando sustancias parecidas al Trinitro Tolueno (TNT), uno de los explosivos más famosos, descubriera en 1888 un compuesto relativamente parecido químicamente al TNT que, aunque no servía como explosivo, tenía un olor agradable, dulce y almizclado. Ese fue el inicio de una serie de otros compuestos que hicieron rico a Baur y que se conocen como Nitroalmizcles que reproducían los olores de los almizcles animales e, incluso, alguno de origen vegetal. También usado alguno de ellos en el Chanel 5 ya mencionado, se han ido posteriormente eliminando como materia prima de la perfumería por su carácter neuro- o fototóxico, aunque es cierto que constituyeron el punto de partida para nuevas sustancias químicas de síntesis que reprodujeran el olor de los almizcles naturales, permitiendo así dejar en paz a los pobres animales.

Pero hay un detalle que siempre constituyó un desafío para químicos posteriores a Baur. Los nitroalmizcles no son moléculas que se encuentren realmente en las tinturas de ciervos almizcleros, civetas o castores o en los extractos de damanes. Así que, sí o sí, era preciso tratar de aislar, identificar y, en último extremo, sintetizar las verdaderas moléculas que dan el aroma característico a esos productos de origen natural. Pero la cosa ha llevado su tiempo. En 1906, ya se pudo aislar la molécula química que proporcionaba el olor característico de la tintura obtenida con la materia seca de la glándula del ciervo almizclero, sustancia que su descubridor Heinrich Walbaum denominó Muscona y que, curiosamente, estaba en la materia seca en concentraciones tan pequeñas como el 1%. El establecimiento de la estructura química exacta de la Muscona (abajo a la izda) se debe al Premio Nobel de Química 1939, Leopold Ruzicka. Ello abrió la vía para conocer la estructura de la civetona (identificada en la civeta) con estructura química parecida. En el caso del castor, la cosa se está resistiendo.

Muscona y civetona, asi como otras moléculas relacionadas que hoy en día también se usan en perfumería son, como se ve en el caso de la muscona, moléculas complejas constituidas por ciclos de muchos átomos de carbono y algún oxígeno o, en otros casos, por varios ciclos unidos entre si. Y sintetizarlas en un laboratorio no fue un asunto baladí. El punto clave fue el desarrollo en los años 90 de un método de síntesis que le valió a Robert Grubbs el Premio Nobel de Química en 2005. Merced a ello, además de la muscona y la civetona sintéticas, hoy en día tenemos toda una serie de moléculas conocidas en perfumería como White musks o Almizcles blancos y que se están usando de modo regular en muchas fragancias como la denominada White de Armani o la Clair de musc de Serge Lutens.

Cuando os quieran vender, con marketing agresivo, el origen "natural" de los perfumes, recordad siempre que casi todos los aromas que hoy se emplean en las fragancias base de los mismos son sintéticos, aunque muchos de ellos con la misma estructura química que el aroma distintivo de una flor, una planta o un animal. Y se usan más, entre otras cosas, porque son más baratos.

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martes, 14 de septiembre de 2021

Modificando la Química de la atmósfera

Una amiga y lectora asidua de este Blog me preguntaba esta semana si yo sabía algo sobre los chemtrails. Y me acompañaba la pregunta con una noticia que le habían pasado por WhatsApp. La noticia provenía de Alerta Digital, una plataforma difícil de tildar como periodismo veraz. Según una de sus redactoras y en el titular de la noticia "Pedro Sánchez da luz verde a los ‘chemtrails’: el Ejército se prepara para fumigarnos desde el cielo". La noticia  está fechada el 19 de abril de 2020 (en plena pandemia) y el argumento arranca de la publicación en el BOE del 17 de abril de ese año de una serie de medidas para combatir dicha pandemia. Entre ellas, se facultaba al Ejército para utilizar biocidas en labores de desinfección. Labor que se llevó a cabo en varios sitios oficiales como estaciones o aeropuertos. Y en la misma orden se autorizaban también labores de desinfección con dispositivos aéreos. La noticia de Alerta Digital es pues pura conspiración política.

Las estelas de condensación o contrails (un acrónimo de condensation y trails) son esos rastros que, en ciertas condiciones meteorológicas, dejan en el cielo los aviones. Como los que se ven en la foto que ilustra la entrada y que provienen del hecho de que los motores de los reactores despiden gases (sobre todo CO2 y vapor de agua) que quedan patentes en la atmósfera durante un tiempo variable. Pero el termino contrails deviene en chemtrails (de chemical y trials) o estelas químicas si, como dicen los que creen en noticias como la arriba comentada, nos fumigan desde el cielo productos químicos tóxicos, microbios patógenos, nanopartículas y todo tipo de cosas con efectos perniciosos para los seres vivos, dentro de un plan preconcebido para destruirnos.

La noticia que llamó la atención de mi amiga no merece emplear mucho tiempo. La teoría de que los aviones nos están fumigando constantemente con todo tipo de productos químicos es más vieja que mear en pared. Además de ser una versión más de la Quimiofobia que nos invade, está muy lejos de ser propia del microcosmos español. Probablemente sea en EEUU donde más literatura se ha generado al respecto. Véase, por ejemplo, este documento en el que Luis Alfonso Gámez en su conocido blog Magonia, hace un repaso de diferentes Instituciones que han desmontado el bulo. En los archivos de ese Blog figuran decenas de otras entradas sobre el mismo tema. O este otro, publicado por Enrique Sánchez en The Conversation en 2019, poco después de que otra irresponsable periodista (ésta nada menos que de RTVE) sacara el tema en su página de Twitter. El artículo nos proporciona contundentes razones para refutar los argumentos de los que creen en la conspiración.

Pero al hilo de la modificación de la atmósfera, la pregunta en caliente de mi amiga me viene al pelo para contaros algo que, de alguna forma, tiene que ver con el tema y sobre lo que he leído este verano en el libro The story of CO2. En el asunto del calentamiento global que se viene observado en los últimos decenios y su atribución al aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera, son bastantes los científicos que piensan que las medidas adoptadas en el llamado Acuerdo de París de 2015, para limitar el consumo de combustibles fósiles, no van a llegar a tiempo para poder cumplir el objetivo de que la temperatura no suba por encima de un grado y medio o dos grados con respecto de la que había antes de la Revolución Industrial. Entre otras cosas porque países como China, India, Rusia, Brasil o Irán (entre otros) van a necesitar grandes cantidades de energía para los próximos años y va a ser difícil impedirles que echen mano de los combustibles fósiles que poseen en muchos casos. Así que parece razonable el considerar otras posibles medidas para tratar de frenar el aumento sostenido en la concentración de CO2 en la atmósfera y/o para intentar enfriar a esta.

En lo tocante a eliminar el CO2 de la atmósfera, se proponen soluciones como la de incrementar la masa vegetal del planeta, que usa el CO2 y la luz en el llamado proceso de fotosíntesis para generar sus propios tejidos y crecer, siendo por tanto un posible sumidero de CO2. Pero la extensión de las zonas que habría que reforestar para conseguir un efecto significativo y su impacto en el medio ambiente o en el ámbito agrícola no serían despreciables. La otra posibilidad es eliminar una parte del CO2 que hemos ido acumulando en el aire mediante procesos físicos o químicos. Eso es lo que se hace, por ejemplo, en una planta que se acaba de inaugurar cerca de Reykjavik en Islandia, capaz de capturar 4000 toneladas anuales de CO2, tras pasar el aire a través de ciertas membranas selectivas que separan ese gas del resto de componentes del aire (de esto vuestro Búho sabe un poco). El proceso es costoso de implantar y, sobre todo, consume importantes cantidades de energía. Si la sacáramos de la quema de combustibles fósiles sería la pescadilla que se muerde la cola. De ahí que esta planta se haya instalado en Islandia, donde es posible usar fuentes de energía geotérmica, una renovable muy común en el país de los volcanes. Pero, para poner las cosas en su contexto, os recuerdo que las emisiones anuales globales de CO2 se sitúan en los miles de millones de toneladas.... Así que mucha instalación de captura y mucha energía renovable necesitaríamos.

Todos estos problemas no se le escapaban a un científico eminente como Paul J. Crutzen, Premio Nobel de Química en 1995, según reza en la concesión por "su trabajo en la Química atmosférica, particularmente en los relativo a la formación y descomposición del ozono". En el año 2006, publicaba un artículo en la revista Climatic Change bajo el título "Mejora del albedo mediante la inyección estratosférica de azufre". Para los que no os suene el término albedo, os diré que es el porcentaje de la energía proveniente del sol que es reflejado por las nubes, las masas glaciares de color blanco, etc. y que no se emplea para calentar el planeta. Si, por ejemplo, la masa de hielo en Groenlandia o en la Antártida se funden, el albedo disminuye porque el hielo es mejor reflector que la tierra que se deja al descubierto y el planeta se calienta más.

La alternativa de Crutzer en el artículo tenía en parte que ver con la entonces relativamente reciente erupción del volcán Pinatubo en Filipinas en 1991. Esa erupción inyectó cantidades masivas de gases y partículas en la atmósfera, llegando hasta la estratosfera (por encima de los doce kilómetros de altitud) e impidiendo la llegada de la luz del Sol a muchas regiones durante extensos períodos de tiempo. La temperatura global de la Tierra disminuyó en más de medio grado en los dos años subsiguientes a la erupción principal, volviendo a retomar posteriormente el ascenso. Crutzer estima en el artículo citado que la erupción del volcán filipino inyectó en la atmósfera del orden de 6 millones de toneladas de azufre que transformado en partículas sólidas de sulfato suspendidas (aerosoles) produjeron el descenso de temperatura mencionado. Crutzer proponía  inyectar en la estratosfera compuestos de azufre como el anhídrido sulfuroso, el ácido sulfhídrico u otras moléculas con azufre adecuadas a la estrategia de producir aerosoles de sulfato.

Desde entonces, la cuestión aparece de cuando en cuando en la literatura bajo el común término de Geoingeniería. En algunos artículos, se han evaluado incluso los costos y las necesidades logísticas para hacerlo (ver aquí y aquí). Pero la propuesta tiene por el momento muchos detractores, que basan sus argumentos en los posibles efectos secundarios de este tipo de prácticas.

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lunes, 23 de agosto de 2021

Arrhenius y el calentamiento global

Estos ultimos días ando algo (bastante) entretenido con el asunto del nuevo Informe de Evaluación o Assessment Report (AR) del Panel Internacional del Cambio Climático (IPCC). Es el sexto de una serie que empezó en 1990 y por eso este último se denota como IPCC AR6. Es un tema que sigo regularmente desde hace mas de diez años, aunque me cuesta lo mío leerme estos informes. El que se publicó el pasado lunes 9 de agosto, al igual que los anteriores, emplea una terminología que es solo para iniciados, una condición que este vuestro Búho no tiene. Aún y así, entre lo que he ido entresacando de los diversos capítulos del informe que me resultan más accesibles (tiene 1400 páginas) y los múltiples comentarios que surgen cada día en los medios y RRSS (generalmente en términos apocalípticos), mi carpeta bautizada como IPCC AR6 se está llenando a ritmo vertiginoso. Y al hilo de este trajín, me voy a permitir contaros una historia sobre el calentamiento global antropogénico (debido a los humanos) que me es relativamente próxima, dada mi formación como químico.

Svante August Arrhenius (1859-1927) es para muchos de los que nos hemos dedicado a enseñar esa parte de la Química denominada Química Física, uno de los padres de dicha especialidad. Para aquellos que tengáis un cierto grado de conocimiento de formación en Química os sonará, o eso espero, la ley de Arrhenius que expresa la dependencia con la temperatura de la velocidad de las reacciones químicas. O quizás hayáis oído hablar de él al estudiar las disoluciones en agua de los electrolitos (ácidos, bases y sales), cuyos fundamentos introdujo y por lo que se llevó el Nobel en Química en 1906.

Pero, en tiempos de Arrhenius, los científicos disparaban a todo lo que se moviera. Y a Arrhenius le interesó investigar algo que ya se sabía en su tiempo, gracias a nuevos avances sobre todo en Geología pero también en Biología, Física o Química. Avances que indicaban que la Tierra del pasado había sufrido largos períodos en los que había estado más fría (glaciaciones) y períodos más calientes entre esas glaciaciones. En su época se creía que esas variaciones pudieran deberse a cosas como la variable posición de la Tierra con respecto al sol. O a que éste emitiera menos energía. Arrhenius conocía también que otros eminentes científicos que le precedieron, como Fourier o Tyndall, ya habían dado pistas de que la Tierra se podía calentar como consecuencia de un aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera, uno de los gases que atrapa la radiación infrarroja que emite el globo terráqueo. Algunos ya especulaban entonces que dicho aumento podía provenir de la quema de combustibles fósiles como consecuencia de la incipiente industrialización que se daba en su tiempo.

Sin más armas que lápiz, papel, paciencia y su prodigiosa mente, Arrhenius se embarcó en un tedioso trabajo que le llevó meses de cálculo y que, finalmente, cristalizó en la publicación en abril de 1896 de un artículo cuyo título veis junto a su foto en la figura que ilustra esta entrada. Entre otras cosas, Arrhenius calculó en ese trabajo la variación de temperatura que se produciría en la Tierra si la concentración de CO2 fuera más baja o más alta que la que se daba en su tiempo, unas 280 partes por millón (ppm) o, lo que es igual, un 0.028% de la atmósfera. Estimó así (Tabla VII, página 266 del artículo) que si la concentración se rebajaba a un 67% de la existente en su tiempo, la temperatura tendría que bajar en unos 3ºC. Por el contrario si la concentración de CO2 se duplicaba o triplicaba, la temperatura tendría que subir unos 5-6 grados en el primer caso y de 7.5 a 9.5 grados en el segundo.

El resultado más relevante de esos cálculos y que tiene que ver con lo que hoy se maneja en informes como los del IPCC, es el del aumento de temperatura de la Tierra cuando la concentración de CO2 de la época preindustrial (las 280 ppm ya mencionadas) se duplique en algún punto del próximo futuro. Es lo que en esos informes se conoce como sensibilidad climática en el equilibrio. Es decir, en esos informes se presta especial atención al incremento de temperatura que se produciría en la Tierra cuando la concentración de CO2 alcance las 560 ppm (2x280). La concentración actual de CO2 en la atmósfera es de unas 417 ppm y, al ritmo actual de crecimiento, la cifra de 560 ppm podría alcanzarse alrededor de los años setenta de este siglo.

Pero está claro que mientras no evaluemos con precisión cuánto vale la sensibilidad climática, no podremos saber cuánto caliente estará la Tierra en esos años setenta. Si hiciéramos caso, por ejemplo, a los cálculos de Arrhenius, la Tierra tendría que calentarse entre 5 y 6 grados centígrados con respecto a la temperatura media de su tiempo. Años más tarde (1938), otro adelantado en relacionar CO2 en el calentamiento global, Guy Stewart Callendar (1898-1964), rehizo los cálculos del efecto del CO2 en la temperatura global. Además, empezó a acumular datos de las estaciones meteorológicas existentes (casi todas en el Hemisferio Norte) para estimar así una temperatura global de la Tierra. Trataba de averiguar si ya era evidente el efecto del CO2 en el calentamiento global que ya se observaba. Sus conclusiones establecieron que, como consecuencia de doblar la cantidad de CO2 existente en el aire, la temperatura aumentaría en unos 1.7ºC. Ni Arrhenius ni Callendar (especialmente el primero por ser sueco) consideraban que un posible calentamiento de la Tierra nos iba a venir mal. Por temperaturas más agradables y porque, además, se podría incrementar la producción de cultivos, no en vano el CO2 es fundamental (junto con la luz) en el proceso de fotosíntesis, el que hace que las plantas crezcan.

Pero desde los primeros cálculos de Arrhenius y Callendar, la sensibilidad climática ha demostrado ser un parámetro muy esquivo para los científicos que modelan el clima. A pesar de los increíbles avances en los medios y métodos de cálculo que se han ido desarrollando desde entonces y las ingentes cantidades de dinero empleadas en proyectos de este tipo, la sensibilidad climática en equilibrio en el anterior informe del IPCC (AR5, del año 2013), tras casi cuatro décadas de modelado, se estimaba muy probablemente (very likely en la jerga IPCC) en la horquilla entre 1 y 6 grados centígrados, siendo probable (likely) que estuviera entre 1.5 y 4.5 grados centígrados. Así que ni Arrhenius ni Callendar (uno por arriba y el otro por abajo) andaban muy equivocados, a pesar de la escasez de sus medios.

Uno podría preguntarse si los trabajos revisados para la elaboración del AR6 dan como conclusión que esa horquilla se ha ido estrechando. Pues parece que sí, al menos según Carbonbrief, una web radicada en Inglaterra y tenida como una de las más importantes sobre la ciencia y la política del cambio climático. Tras la publicación del IPCC AR6, la web tiene abierta una página con preguntas y respuestas relevantes (FQAs) sobre los resultados del mencionado AR6. Y, entre ellas, hay una pregunta que dice textualmente: ¿Cómo han cambiado las estimaciones de la sensibilidad climática desde el AR5 2013?. Pues bien, según la respuesta de Carbonbrief a esa pregunta "uno de los avances más significativos en el AR6 ha sido estrechar el intervalo para la sensibilidad climática en el equilibrio, permitiendo así proyecciones más fiables de cara al futuro calentamiento". Para explicarnos, un poco más abajo, que el citado estrechamiento pasa ahora (very likely) a una horquilla entre 2 y 5 donde antes era entre 1 y 6. Y a una entre 2.5-4.0 (likely) donde antes era entre 1.5 y 4.5.

Ciertamente algo hemos avanzado pero Arrhenius y Callendar siguen estando desde hace 150 y 83 años, respectivamente, casi dentro de la nueva y más sofisticada horquilla.

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sábado, 7 de agosto de 2021

Tamarindos donostiarras y glifosato

Dos cuestiones previas antes de empezar y que tienen que ver con el título. Una, lo que los donostiarras llamamos tamarindos no son tales. Como os mencionaba en una entrada anterior, ya en 1956 la revista Munibe de la Sociedad de Ciencias Aranzadi publicaba un artículo titulado «Tamarindo, no; tamariz, tarisco, taray». Porque el verdadero tamarindo, Tamarindus indica, produce frutos cuya pulpa loaba una vieja canción, frutos que el árbol de Donosti no produce. Y dos, habréis comprobado que nunca he escrito en este Blog sobre el controvertido tema de los transgénicos u organismos modificados genéticamente. El tema se escapa a mi formación, aunque he procurado documentarme como ciudadano siguiendo la estela de científicos relevantes en el campo como Pilar Carbonero, mi colega en la UPV/EHU Mertxe de Renobales o de mis dos buenos amigos, Rosa Porcel y José Miguel Mulet. Todos ellos me han enseñado mucho sobre el tema en libros, artículos o entrevistas (imprescindible este libro de José Miguel). Tampoco he escrito nunca, por idénticas razones, sobre un tema colateral de los transgénicos: el glifosato, el principio activo de un popular herbicida comercializado por Monsanto en 1974 bajo la marca Roundup. Podéis ver para hacer boca este artículo de Rosa.

Pero hoy voy a saltarme esa norma en lo tocante al glifosato porque este es un Blog contra la Quimiofobia y alentarla es lo que ha hecho una edil del Ayuntamiento donostiarra, la concejala de Ecología (es de más cosas pero aquí nos interesa esta atribución). Hace unos pocos días, en el Diario Vasco, nos contaba que los alcorques en los que se asientan los tamarices más cercanos a ese Ayuntamiento (en pleno Paseo de La Concha) iban a ser objeto de un "proyecto pionero para naturalizarlos". Con esa decisión, la concejala quiere "encontrar soluciones alternativas al uso de pesticidas como el glifosato, prohibido recientemente en la Union Europea, para eliminar las malas hierbas....". Para ello se opta por una gestión "mas sostenible y medioambiental, basada en métodos no químicos, fomentando la biodiversidad urbana y la creación de una infraestructura verde". Según ella, estos cambios llevaran aparejado"un beneficio social y de la salud" (los subrayados son míos).

Como soy uno de los 16851 votantes del partido de la concejala en las últimas municipales, creo que atesoro unos 60 microderechos (1/16851) para decirle que, en mi humilde opinión, esta decisión es pura Quimiofobia a rebatir, no tanto por lo que ella opine sino por lo que induce a pensar a la ciudadanía. En primer lugar, la decisión tiene poco de pionera porque son muchas las ciudades europeas y españolas que han optado por esa misma opción (algunas declarándose incluso "libres de glifosato"), especialmente desde que en el  año 2015 la Agencia Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (IARC) calificó al glifosato como "probablemente carcinógeno para el ser humano", encuadrándolo así en su grupo 2A, una opinión que rebatió la mismísima Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA).

Además, la afirmación de que el glifosato está prohibido por la UE falta a la verdad (por no emplear un término más fuerte). Otra cosa es que los estados miembros puedan, individualmente, imponer esa prohibición "en casos excepcionales". Pero la misma EFSA arriba mencionada desmiente sin paliativos en este documento la afirmación de la concejala. Como se ve en él, la EFSA prorrogó en 2017 el permiso para usar glifosato en el control de hierbas y malezas hasta el 15 de diciembre de 2022. En 2019, un grupo de empresas y países que pretende la renovación de la autorización del glifosato en la UE, solicitó formalmente esa renovación para poder seguir utilizándolo después de vencido el período actual. Con esta solicitud se puso en marcha el proceso de renovación, tal como establece la legislación europea. Y en esas estamos a día de hoy. Y ya veremos lo que pasa pero, por ahora, la concejala falta a la verdad.

Tampoco se ajusta a la evidencia científica el que usar glifosato para acabar con malas hierbas y maleza sea peligroso para la salud de mis conciudadanos en los grados de exposición previsibles al mismo. Si el argumento es el que pertenezca al grupo 2A de la IARC, hay que mencionar a la ciudadanía que, en ese grupo, comparten honores con el glifosato cosas como la acrilamida que se genera al freír y dorar las patatas de nuestros huevos fritos, beber bebidas muy calientes o comer carne roja. Cosas que hacemos casi todos los días. No es un riesgo ocupacional como el trabajar en una freiduría, en una peluquería o ser soplador de vidrio (que también están el grupo 2A) pero casi. En el caso del glifosato, el riesgo ocupacional sería el del operario que aplica glifosato durante horas y que tiene que tomar adecuadas precauciones, pero no el ciudadano que pasea entre los alcorques de un jardín.

Pero antes incluso de la calificación de la IARC, el glifosato ya tenía no uno sino dos pecados originales que le van a seguir complicando previsiblemente la vida. El primero ser un producto hijo de Monsanto y ya se sabe que, en las RRSS, Monsanto es una marca a combatir, un honor que, en parte, se ha ganado a pulso. Pero Monsanto como tal ya no existe, porque Bayer la compró en 2018. Y, lo que es más importante, la patente de Monsanto sobre el glifosato expiró en el año 2000, lo que permitió que otras empresas químicas relevantes comercializaran preparados similares al Roundup con el glifosato como principio activo herbicida, lo que ha hecho que se abarate y sea más popular. Al comprar Monsanto, Bayer se llevó el marrón de centenares de demandas judiciales por supuestos daños del glifosato a personas que lo han utilizado, en una campaña bien orquestada por organizados entramados de abogados y activistas medioambientales que se están llevando una buena pasta con las resoluciones de las demandas.

El segundo pecado original arranca de que la propia Monsanto empezó a comercializar, a mediados de los noventa, ciertas variedades transgénicas de plantas como soja, maíz, remolacha o canola que estaban modificadas genéticamente para resistir al glifosato, lo que permitía eliminar con él las malas hierbas que las asolan sin que el cultivo en cuestión se vea afectado. Y si el glifosato se prohibiera para esos usos, esas variedades resistentes a él tendrían poco sentido. Así que demonizar el glifosato es una forma encubierta de los colectivos antes mencionados para atacar a los transgénicos, cosa que no estoy seguro que sepan muchos munícipes que propugnan métodos alternativos al glifosato para combatir hierbas. Algunos tan originales como el del Ayuntamiento de Castellón que decidió emplear un mal llamado vinagre. El vinagre "natural" es ácido acético al 3-5% en agua, mientras que el vinagre castellonense, alternativa al glifosato, ha llegado a tener hasta un 20-25% del ácido. Y, encima, no está autorizado como fitosanitario.

Y puede ocurrir, como ha pasado en ciudades como Sevilla que, tras el postureo, el experimento salga un poco chusco porque los vecinos en general y, particularmente, los de la zona próxima al Ayuntamiento donostiarra, cuyas casas valen un potosí, no estén muy de acuerdo ni con la estética de situaciones como la que se ve en la foto (clicando sobre ella se ve más grande) ni con que la aducida promoción de la biodiversidad resulte en que esos alcorques, tan sostenibles ellos, se llenen de cierta "fauna" que haya que eliminar con productos químicos más peligrosos que el propio glifosato.

Soy de los convencidos de que el glifosato tiene los días contados en la UE. Hace unos días se ha hecho público que Bayer va a dejar de vender Roundup en EEUU para usos residenciales, aunque no para la agricultura basada en variedades transgénicas resistentes al glifosato que allí se cultivan (en la UE no se cultiva ninguna planta transgénica resistente al glifosato, aunque se importan y consumen). Dice el CEO de la multinacional que es una medida "orientada exclusivamente a gestionar el riesgo de litigios y no a problemas de seguridad". Y veremos lo que pasa en la UE. En cualquier caso, si la decisión es no prorrogar el uso del glifosato será más una decisión política que basada en evidencias concluyentes.

Y algún otro herbicida se llevará el gato al agua para controlar malas hierbas y malezas que, tarde o temprano, se acumularán en los "miles y miles de alcorques" que la concejala reconoce que hay en Donosti. Porque lo que es casi seguro es que usar vinagre, quemarlas a soplete o incrementar la plantilla municipal de jardineros para quitarlas a mano son soluciones que tienen un recorrido corto. Como ha pasado en otras ciudades, suele bastar con un cambio del equipo de gobierno y a otra cosa mariposa (lo más discretamente que se pueda).

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