Meando sosteniblemente

Conozco unos cuantos coleguis que, en cuanto se encuentran rodeados de naturaleza y sin extraños en los alrededores, prefieren regar el medio ambiente con sus fluídos antes que verterlos en los recipientes que el dilecto Roca ha diseñado al efecto. El post de hoy no quiere potenciar este tipo de actividades, tan naturales ellas, sino que tiene que ver con una serie de propuestas que van menudeando en la literatura y que vienen a indicar que lo mejor que podemos hacer con la orina que nos sobra es emplearla como fuente renovable de unas cuantas sustancias. La cosa no es una tontería porque a litro y medio (en promedio) miccionado por cada uno de los mortales, sale una buena cantidad de residuos urinarios. Y ya no digo si incluimos al resto de los animales.

En un artículo recientemente publicado por la revista Chemical Communications, un grupo americano de la Universidad de Ohio propone utilizar nuestro pis como fuente para producir hidrógeno a un costo inferior al que se genera en la electrolisis del agua, un sistema sencillo pero tan exigente energéticamente que está dificultando el que podamos poner en marcha la llamada economía del hidrógeno como alternativa a la economía basada en yacimientos fósiles.

Alguno estará pensando que los citados yankees han descubierto algún truquillo que mejora la mencionada electrolisis dado que, como ilustra la figura que aparece al principio, el 95% de la orina es agua. Pero no es así. El objetivo del trabajo no es descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno sino obtener el primero de los gases a partir de la urea, el segundo compuesto químico en importancia en el amarillo elemento que fluye por nuestros uréteres. Una molécula, la urea, de estructura química sencilla y de cuya historia hablaba yo en una entrada tan lejana como la que colgué en la primera fase de este Blog en abril de 2006.

Cada molécula de urea contiene cuatro hidrógenos que están unidos al resto de la misma por enlaces más débiles que los que se dan en el agua. La consecuencia es que para descomponer la urea se necesita utilizar un voltaje (por tanto, una energía) casi cuatro veces inferior al necesario para cargarse el agua. La contribución de los de Ohio ha sido, fundamentalmente, el desarrollo de un catalizador barato de níquel para llevar a cabo el proceso de forma más eficiente y con menos gasto que otros procesos ya conocidos para conseguir el mismo efecto. El resultado del proceso de ruptura de la urea genera como productos hidrógeno, nitrógeno con algunas trazas de oxígeno y CO2, aunque éste último no se emite a la atmósfera, lo que introduciría un componente medioambiental poco deseado. Por el contrario, se le hace reaccionar con hidróxido potásico (que se pone con la urea en el baño de electrolisis), generando carbonato potásico.

Como siempre ocurre en todos estos pretendidos adelantos de la ciencia, el proceso no está exento de "problemillas" y el más importante se debe a que la urea tiene la poca delicadeza de servir de pasto a una serie de malvadas bacterias que la transforman en amoníaco, lo que hace que huelan a diablos los sitios en los que algunos maleducados meones vacían sus vejigas. Y ese cambio urea/amoniaco ocurre de forma muy rápida, como es fácil de comprobar cualquier fin de semana en los urinarios "al aire libre" de la Parte Vieja donostiarra. Esa rapidez puede resultar problemática para el buen desarrollo del proceso electrolítico cuando se pretende instalar de forma y manera que puedan procesarse grandes cantidades de orina.

Veremos en qué queda la cosa. Aunque una cuestión no baladí es saber cómo vamos a colectar los pises. Se me ocurren cantidad de pegas al respecto, algunas un tanto escatológicas....

Genios atufados

Las agresivas políticas para captar usuarios y clientes que llevan a cabo los medios de comunicación con ayuda de tertulianos, gentes de la farándula y otras de mal vivir conducen, irremediablemente, a la radicalización de las posturas del personal de a pie. Al final, uno tiene que escoger entre Telefónica o Vodafone, la Real o el Athletic Club, El País o el Mundo and so on... Y en ese contexto, y en lo relativo a la Química, el patio tiene también sus posturas radicales: los que piensan que cualquier tiempo pasado fue mejor, más natural y menos contaminado, viendo ahora tóxicos por todos los lados, y los que pensamos que, en esos aspectos, nunca hemos controlado mejor la situación (a los hechos me remito) y que más intoxicados estaban los que nos precedieron, aunque los pobres no tenían medio de saberlo.

Viene esto a cuento de una historia muy curiosa que he leído en otro de los muchos libros que atesoro de John Emsley, "Better Looking, Better Living, Better Loving: How Chemistry can Help You Achieve Life's Goals" y que ando ahora leyendo. El capítulo final está dedicado a cómo la Química ha ido suministrando una gran variedad de pigmentos y colorantes para configurar la paleta de los pintores, a la que hacíamos referencia en la entrada anterior. Y cómo la misma Química de mis entretelas está ayudando a restaurar cuadros y frescos antiguos con sofisticadas metodologías (algún día dedicaré un post al asunto).

Dentro de ese capítulo y en una ventana aparte, Emsley introduce la hipótesis de que, algunos de los que consideramos genios de la pintura, hubieran llegado a ese nivel tras intoxicaciones severas de los metales pesados contenidos en muchos de los pigmentos que ellos usaban en su actividad. Parece, por ejemplo, bien documentado que Correggio y Raphael podrían haber entregado la cuchara envenenados por el plomo existente en pigmentos como el amarillo de Colonia (cromato de plomo) o el rojo del óxido de plomo que ahora llamamos minio.

Pero es a Goya y Van Gogh a los que Emsley dedica más tiempo. Según parece, el holandés tenía la manía de pegar lengüetadas a los pinceles, con lo que resulta evidente que se metía al coleto cantidades importantes de plomo, mercurio y arsénico, elementos habituales de muchos de los pigmentos de la época. Su conocido comportamiento errático y su estado mental, serían consistentes con una intoxicación por plomo. Goya parece ser otra víctima del mismo elemento. Durante 17 años trabajó como diseñador de la Real Fábrica de Tapices, empleando cantidades industriales del llamado blanco de plomo, carbonato de plomo, para los fondos de los diseños. Además, el bueno de Don Francisco insistía en preparar el pigmento él mismo, machacando con el sudor de su frente el mineral original. Y todo para ahorrar gastos, que la situación no estaba para echar cohetes. Aunque en los años ochenta del siglo XVIII pintaba retratos y pasó a ser un artista de renombre en la Corte, en 1792 cayó gravemente enfermo, con síntomas claros de envenenamiento por plomo (cólicos severos, temblores, cegueras pasajeras, así como comportamiento paranoico). Trás dos meses de penurias se curó, aunque se quedó con una ceguera sempiterna en su ojo izquierdo. Algunos autores atribuyen ese hecho al inicio de la etapa de sus famosos cuadros en los que se juega con clarooscuros, las combinaciones de blanco y negro y las tonalidades de grises.

Otros pigmentos a base de cromo, plomo y estaño se empezaron a usar con el comienzo del siglo XX. Hay quien mantiene la teoría de que Renoir pudo intoxicarse de mercurio y otros metales merced a su carácter de gran fumador de cigarrillos, que él mismo liaba, lo que acababa por generar un explosivo cóctel tóxico.

Dado que está demostrado que plomo y mercurio afectan seriamente al cerebro, la hipótesis final de Emsley es que, con las actuales técnicas forenses, podría establecerse, a partir de un mínimo resto de estos genios (un pelo, por ejemplo), los niveles de toxicidad que acumularon con su actividad. En cualquier caso, voy a advertir sobre estas cuestiones a mi comadrona, pintora de larga producción (el cuadro de arriba es suyo) aunque poco rentable, a la que le gusta oler y probar todo lo que se le pone a tiro. Estoy tranquilo porque nunca le he visto hacer lo que parece hacía Van Gogh, pero le he sorprendido muchas veces esnifando los olores propios de las pinturas al óleo. Menos mal que los metales pesados no vuelan.

Cazando mariposas

Aparte de algún topo que destrozaba el jardín de la antigua casa de mis suegros, yo he cazado poco en mi vida. Ni siquiera en mis tiempos de indómito niño hernaniarra. He pescado (forma de caza) algo más, pero lo dejé cuando conocí a mi comadrona, mucho más radical que yo en la protección de cualquier forma de vida. Así que el título no debe llamar a engaño. No me dedico a cazar mariposas para insertarlas con alfileres en un cuadro de pared. Es una versión light del crucificado que me da un poco de repelús. El post de hoy tiene que ver, más que con la caza de las mariposas, con la comprensión de los fenómenos que dan lugar al espectacular colorido que las adorna. Así que el título pudiera ser más explícito: Cazando el color de las mariposas (me suena mejor la traducción inglesa).

Y esto viene a cuento porque del 9 al 15 de este mes, he estado inscrito en un Workshop titulado Bio-inspired photonic structures en el que, a pesar de haber asistido menos de lo que hubiese querido, he disfrutado como un indio en cada sesión a la que "mis obligaciones" me han dejado ir. Y eso que la fotónica tiene que ver más con los físicos que con los químicos. Su título hace referencia al intento de comprender muchos de los fenómenos del color que se dan en los animales (no sólo las mariposas), de forma y manera que, a partir de él, podamos avanzar en la búsqueda de nuevos materiales capaces de reproducir esos efectos ópticos del reino animal que nos han servido como fuente de inspiración en la citada búsqueda.

Robert Hooke e Isaac Newton, dos gigantes de la Ciencia a cuya espalda se han encumbrado generaciones de físicos, ya intuyeron que las estrategias coloristas de mariposas, pájaros, escarabajos, serpientes y otros seres vivos eran debidas a la presencia en sus cuerpos, en sus alas o en su pelo, de minúsculas estructuras con las que son capaces de manipular la luz a su interés (ya sea como autodefensa, atracción sexual, etc.). Hoy, más de trescientos años despues, los científicos siguen atareados en la búsqueda de la razón última de lo que se ha venido llamar el color estructural. Pero parece que empieza a verse la luz al final del largo túnel, gracias al concurso de la Nanociencia y la Nanotecnología que parecen inundarlo todo.

En una entrada de hace casi un año, ya escribía yo que una forma de explicar el rotundo despertar de la Nanociencia y la Nanotecnología es tener en cuenta el cambio brusco que supuso, a finales del siglo XX, la posibilidad de acceder visualmente al dominio de lo extremadamente pequeño, a estructuras y objetos con dimensiones de unos pocos nanometros. Ello nos ha cambiado el chip, al poder comprender cosas que antes, al no verlas, resultaban misterios casi irresolubles. Es un cambio similar a cuando, con los primeros microscopios, se empezó a ver que en el seno de una aparentemente inocua gota de agua había una miríada de seres en movimiento.

Entre las cosas que somos capaces ahora de ver a niveles mucho más diminutos, están las intrincadas estructuras submicrométricas de las alas de una mariposa denominada Morpho rhetetor, que es la que aparece en la foto. Gracias a los nuevos instrumentos, hemos podido saber que la cutícula de esas alas es una arquitectura de estructuras apiladas constituidas por quitina (otro polisacárido, primo de los de la anterior entrada) y aire. Merced a ellas y mediante fenómenos de interferencia entre ondas luminosas (en los que no entraré), la superficie resultante puede eliminar algunas de las longitudes de onda de la luz y potenciar otras. Además, esa intrincada estructura permite también el que las superficies de las alas sean iridiscentes, esto es, que se contemplen diferentes tonalidades luminosas dependiendo del ángulo desde el que se observa a la mariposa. En el Workshop nos han enseñado experimentos sencillos como el añadir una gota de alcohol a las alas de la mariposa, comprobando que allí donde está el alcohol el color cambia. Ello es debido a que el alcohol se infiltra en la estructura quitina/aire, reemplazando a éste y provocando un cambio de color que, sin embargo, reaparece cuando el alcohol se evapora.

El conocimiento de estos "efectos especiales" de nuestra mariposa ha espoleado la imaginación de los científicos, que ya están empezando a producir una generación radicalmente diferente de pinturas en las que, empleando nanopartículas adecuadas, se consigan efectos inasequibles a las tradicionales pinturas basadas en pigmentos y colorantes sintéticos. En el propio Workshop, una pintora inglesa nos mostró sus primeros pinitos con esta nueva "paleta de pintor." Pero la experiencia sería transplantable a cualquier aplicación en la que el color juegue un papel.

Y ya que vamos de nanos, os recuerdo a los que estais cerca de Donosti la posibilidad de asistir, gratuitamente, a una serie de conferencias que tendrán lugar en el Cubo Pequeño del Kursaal los días 28, 29 y 30 de setiembre. Para ver el programa, los ponentes (entre los que hay Nobeles y científicos de muchas estrellas), así como para inscribiros sin pagar un euro, no teneis más que pinchar aquí.

GG and LIs

Esto de tener mi corazón de químico partío entre los polímeros y la gastronomía tiene sus ventajas, en el sentido de que, a veces, le permite a uno hacer algunos revueltos que resultan muy pretenciosos. Y hoy es una de esas ocasiones, porque el post me ha venido casi servido a partir de un reciente artículo firmado al alimón por un grupo japonés y otro indio [J. Mater. Chem., 2009, 19, 4088–4090]. Y antes de empezar y para que nadie se mosquee, hay que aclarar los acrónimos del título. GG hace referencia a la Guar Gum o Goma Guar (aquí la traducción no supone cambio en el acrónimo), mientras que LIs hace referencia a los llamados Líquidos Iónicos (o Ionic Liquids, y aquí si que se trabuca el asunto con la traducción).

La Goma Guar es uno de los muchos aditivos alimentarios permitidos que están en las cocinas de los chefs de vanguardia. "Matriculada" con la sigla E-412, comparte el espacio de una amplia familia que los químicos llamamos Hidrocoloides y a la que pertenecen otras sustancias como la Goma Xantana (E-415), la Goma arábiga (E-414), la Pectina (E-440), los Carragenatos (E-407) o la Metil celulosa (E-461), que tan nervioso puso al Santi Santamaría. Y eso sólo por mencionar algunos, que la lista podría hacerse bastante más larga.

La GG se obtiene a partir de los cotiledones de una leguminosa prima de nuestras alubias y conocida como Cyamopsis tetragonolobus, producida fundamentalmente en India y Pakistán. Como muchos de los aditivos arriba mencionados, la Goma Guar es un polisacárido, esto es, un polímero o cadena larga en la que se repiten unidades de azúcares muy parecidos a la glucosa que, como ya he dicho varias veces, es nuestra gasolina particular. En este caso concreto, las cadenas de Goma Guar son algo más complicadas, en tanto que en algunos de sus puntos presentan ramas que salen de la cadena principal. Esta cadena principal es una sucesión de muchas unidades de un azúcar conocido como manosa mientras que las ramitas laterales lo son de otro que se llama galactosa.

Eso que parece una chorrada de químicos ensimismados tiene sus repercusiones y, debido a lo que estorban las ramitas para que las cadenas se pongan lo más juntas posible, la goma guar no forma geles, cosa que si hace la gelatina (o la metil celulosa). Y es casi imposible generar filmes a partir de sus disoluciones, lo que a veces resulta muy atractivo para jugar con ellos en la presentación de algunos platos en los que el citado filme se come. Sin embargo, y debido a lo largas que son las cadenas, el adicionar la goma guar al agua, a un caldo o una crema, permite que éstos se espesen, al aumentar mucho la viscosidad de la mezcla con una pequeña proporción de goma guar. Nuestra amiga es pues un aditivo espesante pero no gelificante.

Los líquidos iónicos no son muy conocidos por la gente de la calle, ni siquiera por muchos profesores de Química en diversos niveles. Así que al loro, que vamos a innovar para deleite de nuestra Consejería de Educación, de nuestro MEC y de los acérrimos partidarios de Bolonia.

El ejemplo típico de sal iónica es la sal de cocina o cloruro sódico. En ella, el cloro está en forma de aniones cloruro (cloros de carga eléctrica negativa) mientras el sodio está como catión sodio con una carga positiva. Como cargas de distinto signo se atraen, los iones de cloro y sodio se agrupan entre sí de forma y manera que se favorezcan las atracciones entre iones de carga dispar. Al final, eso da lugar a los cristales de sal que todos conocemos y que funden a la friolera de ochocientos grados centígrados. Muchas de las sales que manejamos los químicos pueden explicarse de forma similar, teniendo asi mismo comportamientos de fusión a altas temperaturas.

En los llamados líquidos iónicos tambien tenemos un anión con carga negativa y un catión cargado positivamente. Pero, a diferencia de las sales arriba mencionadas, uno de los iones tiene un tamaño mucho más grande que el otro. Eso causa problemas a la hora de empaquetarse los unos con los otros, en su intento de que se favorezcan el mayor número de atracciones posibles entre cargas eléctricas distintas. Y, como consecuencia de esos problemas o impedimentos, estas sustancias funden a temperaturas mucho más bajas, incluso por debajo del ambiente con lo que, en el laboratorio, son líquidos y no sólidos. Pero las atracciones están ahí y hacer que ese líquido se evapore, incluso subiéndole mucho la temperatura, es muy complicado, con lo que, como líquidos prácticamente no volátiles y conductores, presentan unas propiedades únicas que les está haciendo ser usadas como disolventes "verdes" en muchos procesos. Para el que quiera introducirse algo más en el tema, le dejo una página de la compañía BASF (no me pagan un ochavo por hacerles propaganda pero la página merece la pena).

Pues bien, si a la goma guar le adicionamos ciertas cantidades de un líquido iónico, el resultado es una mezcla que, al contrario de la goma guar pura, gelifica sin problemas y forma filmes de lo más consistentes y transparentes. Que no se emocionen mis lectores cocineros, porque por el momento no hay líquido iónico etiquetado como E- pero, tiempo al tiempo, que algún día alguno habrá. Estas mezclas GG+LI exhiben una conductividad eléctrica similar a la de los semiconductores. Además, son gomas a temperatura ambiente que se pueden moldear en objetos que se endurecen al gelificar a altas temperaturas, retornando a su forma original al volverla a bajar. Así que dicen los del turbante y los ojitos rasgados que firman el artículo arriba mencionado que estas mezclas tienen un interesante campo de aplicaciones. Por ejemplo, en sensores.

We'll see (ver venir, que dicen los casheros de mi pueblo)....

El enemigo en casa

Tiempo de Cursos de Verano. En los que yo también he "pecado" la pasada semana. Espacios propicios a que a uno se le caliente la boca delante de un tribulete (en tiempo vacacional, a veces un becario), o a que el tribulete en cuestión dé rienda suelta a su intrínseco desconocimiento de la mayoría de los temas que acomete. Al final, uno puede encontrarse con un titular de prensa como el que me encontré yo el martes en el Diario Vasco, en el que una profesora de mi Universidad era entrevistada a propósito de un Curso de Verano de la UPV/EHU, relacionado con el cambio que nos viene a los docentes universitarios de la mano del llamado "espíritu de Bolonia".

El titular de la entrevista, "La Universidad está en la Edad Media y tiene que modernizarse", se atribuía a la mencionada ciudadana, Directora "consorte" de un Curso titulado Modernización y mejora de la Universidad. Para apuntalar el rotundo argumento que me ha escandalizado, aducía en otro párrafo que "en la docencia hay cierto estancamiento. Hay que pasar de las clases magistrales a otro tipo de docencia". Vamos, que todos los males universitarios radican en el binomio pizarra/powerpoint. O es Ud. un maula untado de tiza hasta los calzoncillos o es un joven airado devoto de las TICs. ¡Ahí está el meollo del asunto!. Posteriormente, nuestra excelsa colega arremete contra la estructura administrativa de la Universidad que la convierte en poco ágil. Algunas empresas pretendidamente punteras conozco, acogotadas por criterios de calidad y procedimientos internos, que no tienen precisamente una cintura tipo hula hoop. Pero como de lo suyo gastan......

Planteamientos tan simplistas hacen un flaco favor al proceso de Bolonia. Este humilde pájaro nocturno es de los que piensa que Bolonia no será una panacea ni, por supuesto, una revolución. Ni tampoco es lo que dicen muchos de los anti-Bolonia. Entre lo más peregrino que he oído es que se trata de un instrumento para diluir la identidad vasca en el magma europeo. Curiosamente, un largo porcentaje de estudiantes "alegres y combativos" de mi Facultad nutren todos los años las filas del Programa Erasmus (y si hay un precedente a Bolonia por excelencia, ese es el Erasmus).

Así que no se me solivianten. Bolonia es una herramienta más del espacio que muchos europeos (algunos parece que no, dadas sus reticencias) queremos compartir en variados aspectos de nuestra vida diaria. Como en su momento lo fué el euro para nuestras relaciones comerciales. Bolonia es el euro de la educación y, como él, con sus ventajas e inconvenientes. Para mi, su mayor característica es la de una profundización de la movilidad Erasmus, merced a una similitud de currícula. Algo que parece simple pero cuyas repercusiones es difícil prever. Y ya veremos si da algo más de juego. Yo, al menos, estoy expectante y no me chupo el dedo ante muchas de las bondades que nos venden algunos pedagogos y otros relacionados con el negocio de la Calidad.

Pero no me quiero despistar del origen del post. Mi cabreo se deriva del titular, en el que se nos compara con la Universidad de la Edad Media. Me parece que es evidente que enseñamos cosas distintas a las que se enseñaban en la Edad Media, con bases mucho más consistentes, sea cual sea la herramienta que empleemos para transmitir nuestro conocimiento. Y que generamos titulados capaces de aportar su granito de arena a la permanente mejora de nuestro modo de vida en todos los campos, incluído el del Derecho (eso espero, porque de temas tan prolijos no entiendo nada de nada). Ni la Química que enseñamos es la alquimia de hace siglos, ni la Medicina la de Paracelso (para eso ya están los homeopáticos y otras medicinas alternativas, ancladas en el pasado). Y eso, querida amiga, no es fruto de la tiza o el powerpoint. Es cuestión de estar al día cada día y saber transmitir de forma certera los veloces cambios a nuestros estudiantes. Del resto se encargan sus jóvenes cerebros, que se renuevan cada año. Mis alumnos de primero siempre tienen 18-19 años y no piensan (ni asumen lo que les cuento) como lo hicieron sus colegas de hace diez o más años.

Si yo fuera Exmo. y Magnífico Sr. Rector de esta Uni (que no lo soy ni seré) abría ipsofacto un expediente para aclarar quién es el culpable de tamaño despropósito en el titular. No vaya a ser que cargue las tintas en mi colega y la culpa la tenga el tribulete. Aunque a mí nunca me ha parecido bien matar al mensajero....

Humor contra la Quimifobia

Gracias a la página del Círculo escéptico hoy he hecho un descubrimiento que quiero compartir. Se trata del Blog de un diseñador gráfico bonaerense, Andrés Diplotti. Tiene un nombre muy divertido, La Pulga Snob, y muchas de sus viñetas tienen que ver con cuestiones con las que me peleo a través de este Blog. Y para muestra, la viñeta que he colocado a la izquierda, que podeis ver ampliada con sólo picar en ella. Me he suscrito al Blog para recibir sus alertas y seguir divirtiéndome con las ocurrencias de Andrés. Y para aquel de vosotros que quiera enterarse de las cosas que va colgando, he optado por colocar un link a su página a la derecha de este Blog.