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Un pequeño detalle que se le suele escapar a mucha gente, y que tiene consecuencias en nuestra vida diaria, es que ese cielo que el jefe de Astérix temía que se desplomara sobre su cabeza y, más bien, el aire en él contenido, ejecuta (anticiclón arriba borrasca abajo) una presión prácticamente constante sobre nosotros (1016 milibares, una atmósfera para simplificar). En condiciones de presión más bajas, como las que puede haber en la cima de montañas de miles de metros de altitud, algunas cosas cambian. Por ejemplo, la temperatura a la que hierve el agua en las zonas altas del Everest puede ser 69 ºC, en lugar de los 100 habituales a nivel del mar. Consiguientemente, los tiempos necesarios para obtener un huevo pasado por agua o uno cocido se estiran bastante. Y si conseguimos presiones superiores a la atmosférica con artilugios domésticos como las ollas a presión, el agua hierve a más de cien grados y las cosas se cocinan más rápidamente.
Si a una temperatura más o menos constante, sometemos a un gas a una presión superior a la atmosférica, lo normal es que se transforme en su homónimo líquido. Un ejemplo cotidiano nos los proporcionan nuestros encendedores o mecheros. Muchos de ellos, como los que nos venden en estancos, contienen butano en su interior, a presiones unas tres veces superiores a la atmosférica. Como consecuencia de ello, el butano, que es un gas a presión normal, está en el interior del mismo en forma líquida, lo que puede comprobarse en muchos mecheros transparentes. Y solo cuando abrimos la espita sale a la atmósfera, vaporizándose instantáneamente y quemándose con el oxígeno del aire si hacemos saltar una chispa al rascar la piedra.
Pero un comportamiento menos conocido de los gases es que, por encima de una temperatura llamada temperatura crítica, propia y característica de cada gas, por mucho que le subamos la presión, éste se resiste a ser licuado. Las sustancias que se encuentran por encima de esa temperatura crítica se dice que están en estado supercrítico, entendiendo por tal un estado muy particular en el que la sustancia participa de alguna forma de las características del líquido y el gas. Es una especie de situación frontera entre ambos estados, algo como tener los pies a uno y otro lado de la línea que separa dos países, sin poder decir que estés en uno u otro. Por esa razón, en esas circunstancias, se prefiere hablar de fluidos supercríticos, englobando en el término fluido tanto a los gases como a los líquidos.
El caso es que estos fluidos, en este estado tan particular, se han revelado desde hace algún tiempo como unos disolventes potentes. El ejemplo más relevante es el CO2, que tiene una temperatura crítica muy accesible (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. Aunque ya lo he contado con detalle en otra entrada, eliminar la cafeína del café implicaba, hasta los años 80, tratar a éste con disolventes orgánicos como el diclorometano. Los potenciales efectos adversos de los disolventes clorados en la salud de las personas, aunque nunca se hayan reportado problemas con el café descafeinado con diclorometano, hicieron que el uso del CO2 supercrítico se convirtiera en la nueva herramienta. También se emplea CO2 supercrítico para extraer aceites esenciales de plantas o para desengrasar alimentos fritos como las patatas de los snacks. O en los procesos de limpieza en seco de las tintorerías, reemplazando de nuevo a disolventes clorados que se utilizaron previamente.
Las condiciones supercríticas de determinadas sustancias fueron un elemento clave en la introducción de los llamados aerogeles, unos materiales que han resultado fundamentales en los viajes espaciales, puesto que acumulan una serie de características interesantes para esa experiencia tan crítica. La historia de los mismos arranca con una corta nota de media página, publicada el 16 de mayo de 1931 en Nature y firmada por S.S. Kistler, de la Universidad californiana de Stanford. Aunque los resultados resumidos en esa nota se ampliaron un año más tarde en un artículo de trece páginas [J. Phys.Chem 36, 52 (1932)], la verdad es que con la nota de Nature tenemos bastante para explicar lo que es un aerogel.
Comienza Kistler recordando a sus lectores lo que son los geles, esos peculiares productos de los que ya hablamos en otra vieja entrada. Para nuestros propósitos baste con recordar que si mezclamos polvo de gelatina con agua caliente y ponemos luego la mezcla en un molde que llevamos al frigorífico, obtendremos un semisólido tembloroso, cuya consistencia característica lo da una red constituida por las moléculas de las proteínas del colágeno de la gelatina y que atrapan agua en su interior. Kistler nos recuerda que, si sometemos este producto final al calor, el agua se acaba evaporando y la estructura colapsa recuperando el polvo original. Similares efectos se pueden conseguir con otras sustancias. Por ejemplo, los estudios más completos de Kissler se hicieron con gel de sílice, ese material que suele venir en bolsitas para prevenir la humedad en ciertos envases y que, si se pone en agua, se hincha albergando en su interior una cierta cantidad de agua, lo que a veces sirve para suministrarla de manera controlada a flores o plantas.
Si reemplazamos el agua de geles como los anteriores por un líquido de adecuada temperatura crítica (Kistler usó alcohol) e introducimos el gel en un autoclave u olla en el que podamos subir la presión y la temperatura hasta sobrepasar las condiciones críticas del líquido (240 ºC y 63 atmósferas en el caso del alcohol), éste deja de ser tal y se convierte en un fluido supercrítico sin mediar proceso de ebullición alguno, con lo que, en palabras de Kistler, "el gel no tiene forma de conocer que ahora está relleno de algo más parecido a un gas que a un líquido". Basta dejar escapar al fluido y la estructura original del gel no colapsará, teniendo al final una estructura porosa en la que el líquido ha sido reemplazado por aire. De ahí lo de aerogel. Con la importante consecuencia de que el material así obtenido es extraordinariamente liviano, casi imponderable, con densidades del orden de la décima del gramo por litro de volumen (recordad que un litro de agua pesa mil gramos).
La NASA ha jugado un papel fundamental en el desarrollo de nuevos aerogeles, fundamentalmente por sus extraordinarias propiedades como aislantes térmicos (como ejemplo, la foto que ilustra la entrada y que podéis ampliar clicando en ella) y su bajísimo peso. Han empleado fundamentalmente la sílice como material de partida y han preferido usar como fluido supercrítico el CO2. Han reforzado los nanogeles con polímeros, lo que les ha permitido obtener nanogeles compuestos, dos veces más fuertes que los originales. Y otras muchas innovaciones que sería largo de contar aquí pero que han jugado un papel importante en misiones y dispositivos como el Mars Rover.
Yo tenía a los aerogeles apuntados como tema para una entrada desde hace tiempo. Pero, lo que me hizo recordarlo y decidirme a escribir la que ahora os presento, fue esta espectacular foto de un aerogel a base de nitruro de boro, tan ligero que se sustenta sobre el estambre de una flor pero que resiste sin inmutarse hasta 1400 ºC.
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Cuando uno era bastante más joven, varios de mis veranos tuvieron que ver con los Picos de Europa. Con lo que, en esa época, la Búha y un servidor nos movíamos como peces en el agua a lo largo y ancho del Parque Nacional. Era una época en la que, a muchos sitios, no se podía llegar mas que a pinrel. Como a Caín. O a Bulnes, que ahora se puede llegar hasta en teleférico (¡manda huevos!). También fuimos seguidores compulsivos del Rallye Príncipe de Asturias, lo que nos permitió conocer las carreteras más recónditas del Principado. Luego empezamos a perseguir pelotas blancas y la cosa ya bajó de nivel. Alguna vez hemos visitado alguno de los campos de esa zona pero sin la intensidad de visitas de la época anterior.
A Oviedo se fueron muchos compañeros de mi promoción de Zaragoza, siguiendo la estela de profesores con futuro, como el entrañable (al menos para mí) Pepe Barluenga. Resumiendo, que tengo vivencias y vínculos con Asturias que no tengo con la mayoría de las provincias españolas. Así que, cuando el Colegio de Químicos de Asturias y León me pidió alguna colaboración para su Revista oficial (Alquímicos) no dudé en hacerlo. Publiqué una cosa en junio de 2018 sobre el descubrimiento del aluminio (ver este enlace) y ahora, en febrero de 2019, lo he vuelto a hacer con una especie de refrito de las entradas que he dedicado en el Blog a los descubrimientos por chiripa de algunos de los polímeros más conocidos. Si lo queréis leer, no tenéis más que seguir este otro.
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Si uno pone en el buscador de Google "Ballon fragments in the sea" o, lo que es lo mismo, fragmentos de globos en el mar, Google te devuelve la friolera de más de dos millones y medio de documentos, la mayoría de los cuales contienen textos y fotos, muchas de ellas impactantes, sobre el daño que la sencilla suelta de globos, en localidades más o menos próximas al mar, puede causar en el mundo marino. Algo normal por otro lado. Si estamos decididos a evitar que los plásticos acaben en el mar, de plástico a fin de cuentas son los infantiles globos que, al ir perdiendo el gas que los eleva hacia a la atmósfera, tarde o temprano acabarán cayéndose de ella. Y terminando, con mucha probabilidad, en los mares y océanos que, no en vano, ocupan la mayor parte del globo terráqueo. Aunque, todo hay que decirlo, el número de globos que pueden fabricarse en el mundo es una nimiedad con respecto al número de bolsas, botellas y envases de plástico que se producen.
La última noticia relativa al posible impacto de los globos en la vida marina se ha producido este mismo mes, después de que se publicara en los Scientific Reports (del grupo Nature Publishing) un artículo firmado por un grupo de investigadores, todos ellos radicados en Instituciones situadas en Hobart, la capital de Tasmania, en Australia. El artículo lleva por título (traduzco del inglés y un poco libremente) "Un análisis cuantitativo que liga la mortalidad de aves marinas con la ingestión de desechos existentes en el mar".
En el Abstract o Resumen del artículo se dice que los autores han analizado 1733 cadáveres de pájaros de 51 especies diferentes, demostrando que hay una relación entre los desechos marinos ingeridos y las causas de muerte debidas a esa ingestión. Que la causa principal de la muerte es la obstrucción del tracto gastrointestinal y que, en conjunto, los restos de globos son el desecho más peligroso, 32 veces más que ingerir un fragmento de un plástico duro (los ya famosos microplásticos). La publicación del artículo vino acompañada, como ya es habitual, por la correspondiente nota de prensa difundida por la Universidad de Tasmania el pasado 4 de marzo, que abundaba en los términos descritos en el Resumen. En poco menos de un par de semanas, las declaraciones a los medios del primer firmante del artículo se han sucedido a buen ritmo y es fácil constatar el impacto conseguido con otra simple búsqueda en internet, incluso a nivel de publicaciones escritas en castellano.
Pero yo ya no me fío un pelo de titulares tremendistas en general y de los que, en particular, versan sobre asuntos relacionados con los microplásticos en el mar. Hace casi dos años, la otra revista científica por excelencia, Science, retiraba de la circulación un extenso y muy difundido artículo de dos investigadores suecos, en el que venían a decir que la ingestión de microplásticos de poliestireno expandido (esa especie de corcho blanco de las bandejas de comida) producía males sin cuento en el desarrollo de las larvas de las percas de río. Esa retirada tuvo su origen en las denuncias que los propios compañeros del conocido Instituto en el que trabajaban los autores hicieron a la revista y a su Institución. En ellas les acusaban de haberse inventado datos y haber usado malas prácticas experimentales. Así que, leído el resumen del artículo de los tasmanos sobre los globos, mi escéptica y poderosa nariz de vasco intuyó que algo no cuadraba en el paper y decidí que había que emplear algo de tiempo en leerlo con cuidado.
Y no necesité concentrarme mucho para descubrir que los números que aparecen en el Abstract están más retorcidos que la masa de una pizza si se los compara con los datos que se aducen posteriormente en el trabajo. En la página 2, y en el primer párrafo del apartado Results, los autores declaran haber estudiado, como decía arriba, 1733 pájaros muertos y en sus autopsias encuentran que en el 32,1% de ellos (557 pájaros) había restos de diversos desechos marinos, el 92,4% de los cuales eran pequeños trozos de plástico duros, pero también había restos de plásticos más blandos como los usados en envases (2,1%), restos de globos (2%) así como de caucho, espumas de poliuretano o poliestireno, fibras de redes y cuerdas empleadas en los barcos y otros desechos no plásticos.
Pero, después de este recuento tan exhaustivo y en el siguiente párrafo, a uno le saltan inmediatamente las alarmas cuando lee que solo 13 de los 1733 pájaros habían muerto como consecuencia constatada de la ingestión de plásticos. En otros 9 casos esa parecía también ser la causa mas probable, aunque el lamentable estado en el que se encontraban los cadáveres dificultaba sacar conclusiones tan fiables como en los anteriores. La gran mayoría de los pájaros (1256) no habían muerto como consecuencia de la ingestión de residuos marinos (ni plásticos ni de otro tipo) y en los 446 restantes no pudo determinarse con claridad la causa de su muerte. Así que usando la hipótesis más favorable a los autores, solo 22 de los 1722 pájaros (un ínfimo 1,3%) habían muerto por ingestión de residuos marinos. De esos 22, casi todos (21) habían muerto por obstrucción o bloqueo total del tracto gastrointestinal. Y esa obstrucción o bloqueo había sido causado por plásticos duros en 11 pájaros, por globos en 5, por plásticos expandidos en 4 y solo 1 por restos de cuerda de las empleadas en amarres de barcos. A partir de ahí y con un análisis estadístico que tiene en cuenta los porcentajes de desechos encontrados en las autopsias (había muchos más plásticos duros que globos, por ejemplo), los autores llegan a la conclusión, difundida a todos los vientos, de que los globos son los plásticos más peligrosos que un ave marina puede ingerir.
Ni el Comité Editorial de la revista en cuestión, ni los revisores previos del artículo debieron leerse en su momento con detalle el artículo y apreciar las debilidades del análisis que os acabo de comentar. Tampoco lo hicieron la multitud de publicaciones que se han hecho eco, como loritos, de la nota de prensa pero que, en algunos casos, han exagerado los resultados hasta límites como el de este titular de la revista QUO: "Lo que más animales mata en los océanos son los globos". En cuanto a los autores, lo más suave que se me ocurre decir es que tendrían que volver a repasar sus conocimientos de estadística.
En cualquier caso, dado que estoy preparando un par de charlas sobre Plásticos y Microplásticos para las próximas semanas, me volveréis a leer en breve otra vez sobre el tema. Que en asuntos tan sensibles para la opinión pública hay mucho buscador de catástrofes con intereses espurios. Y que por cinco minutos de gloria mediática (y lo que ella puede acarrear posteriormente) son capaces de cualquier cosa.
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Si pongo Bisfenol A en el buscador que hay arriba a la izquierda de la página que aparece al abrir el Blog, se muestran la friolera de 16 entradas en las que, de una manera u otra, ha salido aquí a escena ese compuesto químico. Así que me temo que mis lectores, en cuanto vean la palabra Bisfenol en el título de esta nueva entrada, me van a mandar al guano. Aunque, si su curiosidad sigue viva, no deberían tomar esa decisión, puesto que el protagonista no es hoy el Bisfenol A que tanto nos gusta al granadino Prof. Olea y a un servidor, sino un "primo" suyo, el Tetrametil bisfenol F que, si las cosas no se tuercen, puede resolver uno de los problemas inherentes a su denostado pariente. La noticia está aún calentita y se publicará el próximo lunes en el número 10 del volumen 97 del Chemical Engineering News (CEN), en un artículo debido a la ya otras veces citada aquí Melody M. Bomgardner.
Como ya he comentado otras veces, el Bisfenol A (A y no F) es una sustancia empleada en una serie de aplicaciones siempre envueltas en polémica. Por ejemplo, en el papel de las impresoras térmicas del que hemos hablado hace poco. Hay que volver a recordar que, en ese uso, el Bisfenol A se emplea en estado puro. También se emplea en fabricar el plástico conocido como policarbonato. Ahí, el Bisfenol A es un reactivo que va desapareciendo a medida que el plástico se genera aunque, al final, pueden quedar cantidades muy pequeñas de él atrapadas en el plástico, algo que los fabricantes de éste se cuidan de minimizar al máximo. Además de en otras aplicaciones (cascos de motos y polis, casquillos de intermitentes en coches, CDs y DVDs, láminas de seguridad en bancos), el policarbonato se empleó hace años en fabricar biberones resistentes al choque, ideal para que no se rompieran cuando se cayeran al suelo, de las manos de un dormido padre que trataba de administrar a su retoño la dosis sustitutiva de la divina teta.
Pero se argumentó que el Bisfenol A, aún en las cantidades realmente pequeñas presentes en el plástico, podía pasar del biberón a la leche y de ahí al infante. Y como, posteriormente, otros estudios mostraron que esa sustancia podía simular el comportamiento de ciertas hormonas (un disruptor endocrino, en jerga técnica), aún en dosis muy pequeñas, ello podría ser el origen de múltiples problemas sobre todo en un organismo tan sensible como el de un recién nacido (¡odio lo de bebé!). Los fabricantes de biberones reaccionaron enseguida y hoy se venden fabricados en otros materiales plásticos que no necesitan Bisfenol A para su síntesis. Son los llamados biberones sin Bisfenol A (o BPA free), aunque si aún os preocupa el que el biberón esté hecho de plástico, no tenéis más que usar los clásicos de vidrio. Aunque si luego os cortáis con los cristales cuando se rompan, este Búho no es culpable.
El Bisfenol A se sigue usando en la fabricación de otro polímero, las llamadas resinas epoxi que, entre otros usos, permiten recubrir con una fina lámina los interiores de las latas empleadas para envasar alimentos y bebidas. El papel de esa lámina es evitar oxidaciones de los metales empleados en las latas y permitir el almacenamiento de sus contenidos durante tiempos largos. De nuevo, el problema aducido es que esas resinas pueden contener, como el policarbonato de los biberones, restos del Bisfenol A empleado para prepararlas, éste puede pasar al alimento o la bebida y de ahí al consumidor, con idénticos problemas a los de los biberones.
Resolver este problema no ha resultado tan fácil como el de los biberones. Las latas suelen ser de acero (para envasar alimentos de todo tipo como espárragos, pimientos, tomate o incluso carne) mientras que para envasar bebidas como las carbonatadas, la cerveza u otras, se emplean latas de aluminio. En el caso de las primeras, hace tiempo ya que los fabricantes encontraron como posible solución emplear polímeros alternativos de tipo acrílico o de la familia de los poliésteres. Dice el artículo del CEN que hoy se estima que solo el 10% de las latas de acero que se venden como envases de alimentos están recubiertas de resina epoxi a base de Bisfenol A. Pero en el caso del aluminio, esos materiales alternativos parecen no haber resultado adecuados a los intereses de las empresas que envasan bebidas.
Desde el año 2008, una empresa llamada Valspar, integrada en el grupo de la multinacional de pinturas y recubrimientos Sherwin-Williams, ha empleado mucho tiempo y dinero en buscar otra resina epoxi fabricada a base un Bisfenol que no tuviera actividad hormonal como producto puro y que, al mismo tiempo, fuera capaz de dar lugar a una resina adecuada para tapizar el interior de las latas de forma tan eficiente como la que se ha venido usando tradicionalmente y de la que tan encantado está el sector.
Y buscando, buscando, con todo tipo de herramientas (incluidas las computacionales), dieron con un Bisfenol, el ya mencionado Tetrametil Bisfenol F (TMBPF), biológicamente inerte pero suficientemente reactivo para dar lugar a una resina epoxi. El siguiente problema, y no menor, fue encontrar a alguien que fabricara suficiente cantidad de TMBPF como para obtener cantidades adecuadas de resina para realizar los múltiples ensayos de propiedades requeridos, así como para poder suministrar muestras de la misma a los industriales interesados. Finalmente dieron con una industria india que se ha convertido en el principal proveedor de este material de partida.
Pero la gente de Valstar fue más lejos en su intento de prevenir sustos posteriores. En colaboración con Ana M. Soto de la Medicine School de la Universidad de Tufts, una Universidad privada radicada cerca de Boston, realizaron un completo estudio sobre la actividad estrogénica del TMBPF, así como de los fenómenos de migración de posibles restos de ese material de partida o de otros que pudieran haberse generado en la resina durante el proceso de la obtención de la misma. Los resultados fueron publicados hace ya dos años [Environ. Sci. Technol., 2017, 51 (3), pp 1718–1726] y sus conclusiones proclaman "la evidencia de la ausencia de actividad estrogénica del TMBPF", una frase que puede resultar un poco rebuscada pero que, en el fondo, ilustra que demostrar que una sustancia tiene actividad estrogénica se resuelve con ensayos relativamente sencillos, pero demostrar que no la tiene es algo mucho más complejo. Los ensayos del grupo de Tufts también demuestran que, probablemente por la estructura más compleja del TMBPF, éste tiene muchas mas dificultades para migrar desde la resina al producto envasado que las que encontraba el Bisfenol A. Y, como resultado, la migración del TMBPF estaba en el límite de su posible detección por parte de las técnicas analíticas empleadas.
Para cerrar el bucle de posibles problemas futuros, Valstar entró en contacto con una organización muy activa en contra del uso del Bisfenol A, que ha estado encima de todo el proceso y parece haber quedado satisfecha con lo que ha visto. La resina de TMBPF ya ha sido empleada como recubrimiento en 15 billones (americanos) de latas de bebidas, comercializadas especialmente en California, un estado particularmente sensible a estas cosas y que ha obligado a que las latas con revestimiento de Bisfenol A (el primo peligroso) lleven una etiqueta que alerte de los posibles riesgos del mismo. La empresa anda ahora buscando la aprobación de la Unión Europea para introducir sus resinas en este mercado.
Ver venir, que decía mi abuela paterna.. Pero no me digáis que no os pongo al día.
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Los amigos de Maldita Ciencia, cuya web os recomiendo, recordaban la semana pasada que, en contra de lo que se ha dicho (y enseñado en las escuelas), las llamadas agujetas, ese punzante dolor muscular que aparece tras la realización de un esfuerzo acusado, y generalmente inusual, no están causadas por cristales acerados de ácido láctico que se clavan en nuestros músculos. Lo cual no implica que no se produzca ácido láctico durante los ejercicios violentos o inusuales. En la generación de un esfuerzo, nuestro organismo quema ese combustible a nuestro alcance, tantas veces mencionado en este Blog, la glucosa, produciendo en esa combustión anhídrido carbónico (CO2) y agua. Pero, como en toda combustión, se necesita la presencia del oxígeno. Para conseguirlo durante el esfuerzo, el organismo necesita asegurarse una buena oxigenación. Si el esfuerzo es muy importante, muy prolongado o no estamos bien entrenados para ello, el aporte de oxígeno no es el adecuado y la glucosa no se quema eficientemente.
En lugar de ello, en presencia de esa atmósfera sin el oxígeno necesario, la glucosa sufre una serie de reacciones químicas que mediante la formación de un intermedio, el ácido pirúvico, conduce finalmente a la formación de ácido láctico. Pero hoy parece probado que la mayor parte del ácido láctico generado acaba transformándose en lactato, con lo que la concentración real de aquel es baja y no daría lugar a suficientes agujas cristalinas como para hacernos ver las estrellas. Y la sensación de dolor se debería más a pequeñas roturas de fibras musculares. Pero esto se escapa a las capacidades de este vuestro Búho, aunque leer sobre estas cosas en la web de Maldita Ciencia, me ha recordado una vieja entrada de los inicios del Blog que creo que ha llegado el tiempo de actualizar.
En determinadas ocasiones y en relación con el bombardeo que estamos sufriendo en los medios en torno a la presencia de basura de plásticos en todo nuestro entorno, y particularmente en el mar, se postula como posible alternativa la sustitución de los plásticos convencionales por plásticos con la etiqueta "bio". Ya he alertado aquí en varias ocasiones que hay que tener cuidado con el término. Hoy se emplea el prefijo bio para designar plásticos que provienen de fuentes de biomasa renovables pero, en algunos de los casos, una vez transformadas en un plástico, éste es exactamente igual que el obtenido a partir de derivados de petróleo. El caso más significativo es el polietileno de las bolsas de basura y otros usos. Para producirlo necesitamos etileno, un gas que puede extraerse de plantas de petroquímica o de biomasa como la caña de azúcar. Pero una vez polimerizado para obtener el polietileno, éste es exactamente igual venga de donde venga y el problema de su existencia como basura es idéntico. La solución mas aceptable (aunque no exenta de problemas) es que el polímero obtenido de fuentes renovables, una vez utilizado, se degrade totalmente en el ambiente para dar solo CO2 y agua. Son los llamados plásticos biodegradables. Y de uno de ellos, que tiene que ver con las agujetas, va esta entrada de largo preámbulo.
El ácido láctico presente en la naturaleza se produce generalmente mediante procesos de fermentación de sustratos ricos en glucosa, lactosa o polisacáridos, merced al concurso de microorganismos como la bacteria Bacillus acidilacti. Como tal ácido láctico está presente en la leche y otros derivados lácteos y se usa también, en otros productos alimenticios, como sustancia capaz de regular el pH (su código en estos usos es E-270). Pero donde adquiere mucho mayor valor añadido es en el ámbito de la cosmética, donde junto con un "primo", el ácido glicólico, se emplea para paliar el paso del tiempo en nuestro físico. Adecuadas pociones o incluso infiltraciones de estos alfa-hidroxi ácidos se venden como poderosos agentes antiarrugas, como potenciadores de mejores tonos y texturas de la piel, como protectores solares, etc. No voy a entrar demasiado en el tema. El mundo de la cosmética es un tema del que no me siento particularmente orgulloso como químico y no tenéis más que seguir los libros, las charlas o la web de mi hermano murciano José Manuel López Nicolás para haceros una idea de ello.
El ácido láctico puede polimerizarse para dar lugar a largas cadenas de un polímero plástico que se denomina poliácido láctico (PLA), nombre que nunca me ha convencido porque lo que realmente se obtiene es un poliéster. La reacción en la que el ácido láctico da lugar al poliéster es una reacción complicada y el polímero resultante suele tener cadenas relativamente cortas (bajo peso molecular), algo poco recomendable para muchas aplicaciones convencionales en las que se emplean plásticos. Sin embargo, hay una vía alternativa. A partir del ácido láctico es posible obtener un compuesto llamado lactida, que son dos unidades de ácido láctico unidas en un ciclo de seis miembros. Con adecuados catalizadores es posible abrir ese ciclo y generar el mismo polímero que con el ácido láctico sólo que, está vez, es posible llegar a pesos moleculares más altos y, por tanto, a materiales más interesantes.
Hasta principios de este siglo, el plástico PLA era un material poco relevante, aunque de alto valor añadido, que había encontrado un cierto nicho en el mercado de las aplicaciones biomédicas como hilo de sutura, clavos empleados en la recomposición de fracturas óseas, como soporte de ciertos medicamentos administrados en forma de parches de dosificación controlada, etc. En todas esas aplicaciones, la biocompatibilidad del polímero (es decir, su no rechazo por parte del organismo humano) y su biodegradabilidad a lo largo del tiempo han sido los parámetros clave.
Y así, en el caso de los clavos en cirugía traumatológica o las pequeñas prótesis a base de PLA, su uso es muy interesante. Cuando se trata de reparar una fractura, necesitamos sujetar las dos partes resultantes de la misma con algún dispositivo que asegure su contacto mientras ambas partes se pegan, como consecuencia de la regeneración del tejido óseo. El empleo de clavos metálicos tenía el problema de dejarlos allí permanentemente, con los problemas que un alojamiento prolongado tiene, o bien tener que realizar una nueva operación ulterior para eliminarlos una vez que han cumplido su misión. Con los clavos de PLA la cosa es distinta. Se van biodegradando desde que son implantados pero están calculados para resistir mecánicamente el tiempo necesario para que se produzca la regeneración ósea. Posteriormente, van desapareciendo poco a poco sin causar problema alguno al organismo que los albergaba.
Pero el salto a la fama definitivo del PLA se produjo en los primeros años de este siglo, cuando empezaron a comercializarse diversos productos, capaces de competir con los polímeros convencionales en el mundo del envase, las fibras y otros. Y ello ocurrió como consecuencia de un consorcio o joint-venture de dos empresas colosales: Cargill una empresa que controla la mayor parte de la producción de maíz, tanto en USA como en otros países, así como el muchas otras semillas y productos y Dow Chemical, uno de los nombres míticos de la Industria Química.
Hoy Dow ha desaparecido del consorcio y ha sido reemplazada por PTT Global Chemistry, la mayor empresa química de Tailandia. Sobre la base de materia prima de origen exclusivamente vegetal como maíz, azúcar o trigo y mediante procesos fermentativos que generan el ácido láctico y posteriormente la lactida, como los descritos líneas arriba, el consorcio, de nombre NatureWorks, produce una variada gama de productos a base de PLA que, bajo el nombre comercial de Ingeo, se emplean en diversas aplicaciones como láminas que se transforman en envases de alimentos o vasos de café para llevar, fibras de todo tipo y, más recientemente, como materiales para las impresoras 3D, como los filamentos que se ven en la foto que ilustra esta entrada. La firma, radicada en Blair, Nebraska, USA, produce 150.000 toneladas anuales de PLA y tiene representantes y negocio por todo el mundo. En 2016 abrió un laboratorio de investigación orientado a la obtención de ácido láctico a partir de metano por procesos fermentativos.
Esa variedad de materiales, a partir de un compuesto químico del mismo nombre, puede llegarse a obtener porque el ácido láctico es una molécula quiral (una introducción al tema puede verse aquí), lo que quiere decir que tenemos en realidad dos moléculas distintas de ácido láctico, tan iguales o distintas como nuestras dos manos, que nunca pueden superponerse una sobre otra en la misma posición. Son los isómeros L y D del ácido láctico, que podemos combinar en las cadenas del polímero final, dando lugar a copolímeros de ambos con ordenaciones, y correspondientes propiedades, muy dispares.
Pero, ¿qué suponen los polímeros realmente biodegradables hoy en día en el mercado de los plásticos?. Pues en realidad no mucho. Los verdaderos plásticos biodegradables, como el PLA y otros, son menos del 0,3% de la producción total de plásticos en el mundo. Hay informes que hablan de que de aquí al 2023 habrá crecimientos del orden del 60% pero, aún y así, la implantación en el mercado seguirá siendo poco representativa.
Así que habrá que esperar a ver qué pasa. Yo no soy muy optimista sobre la implantación de materiales como el PLA. Una parte de mi vida académica ha estado ligada a estos materiales y siempre han sido eternos aspirantes a plásticos de futuro. Pero siempre ha habido algo que ha frustrado su salto a la fama.
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