Cocina y ósmosis

Una lectora del Blog del Búho, profesora de cocina, me escribía esta semana sobre las dudas que asaltan a ella y a algunos colegas a la hora de explicar bien a sus alumnos el efecto de la ósmosis en algunas preparaciones culinarias. Y no me extraña. Desde que tengo relación con el mundo gastronómico, he visto en muchas ocasiones el alegre uso que se hace de este término por parte de algunos cocineros, con platos que algunas cartas "adornan" con el adjetivo osmotizado. Y he visto, también, algunas afirmaciones poco ajustadas a la verdad en libros de texto o relacionados con Ciencia y Cocina. Con el email de mi amiga la cocinera tengo un buen tema para una entrada, tema sobre el que creo tener las ideas muy claras, pero que puede resultar algo complicado de explicar. Voy a intentarlo y a ver qué sale. Que estas cosas siempre se pueden mejorar y tratar de hacerlo de la forma más sencilla posible. Pero no más, que diría Einstein.

El fenómeno de la ósmosis, en su estado mas simplificado, se puede ver bien en la figura que ilustra la entrada. Un disolvente (por ejemplo agua) y una disolución acuosa de un soluto (por ejemplo sal común) se colocan a a uno y otro lado de una membrana que denominamos semipermeable, lo que quiere decir que el disolvente (agua) es capaz de atravesarla pero el soluto no. Las moléculas de agua son pequeñas y pueden colarse por los entresijos de la membrana pero las del soluto, bastante más grandes, no caben en esos huecos. Hervé This, uno de las padres de la llamada Gastronomía Molecular, ha usado muchas veces (por ejemplo aquí) un experimento muy relacionado con la cocina para explicar el fenómeno osmótico. Cogemos un huevo y lo metemos en vinagre y lo dejamos allí hasta que la cáscara (carbonato cálcico) se disuelve en el ácido acético del vinagre. Se nos quedará un huevo sin cáscara, con una membrana que rodea al conjunto de la clara y la yema. Con mucho cuidado, cojamos ese huevo indefenso y pongámoslo en agua destilada (agua que no contienen sales) o, en su defecto, en una de esas aguas comerciales que su propaganda llama "aguas ligeras" por su bajo contenido en sales disueltas. Observaremos que el huevo se hincha. Si, por el contrario, ponemos ese huevo sin cáscara en agua con bastante sal el huevo se contraerá ("marchitará" en la terminología de This).

Expliquemos con ese ejemplo lo que ocurre. Cuando a un lado de la membrana tenemos agua pura (o casi) y al otro lado disoluciones de agua (el huevo es muy complejo pero tiene cosas solubilizadas en agua), la Termodinámica dice (y la experiencia enseña) que lo mismo que en la figura de arriba, el agua atravesará la membrana en el sentido que va del agua pura al interior del huevo. Algunos textos de Secundaria y también de Ciencia y Cocina dicen, erróneamente, que el proceso seguirá hasta que las concentraciones se igualen a ambos lados de la membrana, algo absolutamente incorrecto. Porque, si eso fuera cierto y empleamos agua destilada en uno de los lados, el fenómeno resultaría eterno en el tiempo porque nunca llegaremos a tener solo agua en los dos lados. Entonces ¿cuándo se detiene el proceso?. Los termodinámicos decimos que cuando el potencial químico del agua a un lado y otro de la membrana se igualan 😂. Pero hay otra forma de explicarlo algo más entendible para que no dejéis de leerme en este punto. A medida que pasa agua al interior del huevo, la presión en ese lado sobre la membrana es mayor, hasta que alcanzamos un valor (llamado presión osmótica) que hace que se contrarreste la tendencia del agua a pasar al interior del huevo. En esa situación se alcanza el equilibrio y el huevo deja de hincharse. Volviendo a la explicación más estricta, esa presión extra es la causante de que el potencial químico del agua a uno y otro lado de la membrana sea el mismo.

En el caso de que el agua fuera del huevo tenga una concentración de sal (u otros solutos) superior a la del interior del huevo, el agua pasa del interior al exterior y el huevo va perdiendo volumen y quedándose un tanto pachucho. En este caso, la presión osmótica se entendería como la que hay que hacer sobre el exterior de la membrana para que el huevo no pierda agua por ese proceso osmótico. 

Cuando pasamos a otros ejemplos culinarios la cosa puede no ser siempre tan simple. Tanto en los tejidos animales como vegetales existen membranas que podríamos considerar semipermeables, que envuelven fibras musculares o vegetales, las cuales contienen agua y otras sustancias en su interior. Pero en las manipulaciones que hacemos con esos alimentos podemos romper físicamente o degradar (por ejemplo, por acción del calor) esas membranas, con lo que pierden el carácter que pudieran tener cuando están intactas y dejan que pasen a su través diferentes sustancias por otros mecanismos, el mas pertinente aquí sería el de difusión. En el caso del huevo, imaginemos una "degradación" consistente en dar uno o varios pinchazos a la membrana con un alfiler. Los huecos generados dejarían pasar todo tipo de sustancias a uno y otro lado de la membrana de forma libre, tratando de ocupar todo el espacio que se les ofrece dentro y fuera del huevo, hasta que las concentraciones se igualaran en el conjunto agua/huevo. Como veis, alcanzar el equilibrio por ósmosis o difusión no es lo mismo. Estas sencillas ideas pueden usarse para explicar los dos ejemplos que me ponía nuestra cocinera en su email. El primero tiene que ver con el clásico proceso de poner a remojo unos garbanzos y el segundo con la preparación de un caldo a partir de verduras o carne.

El caso de los garbanzos está muy próximo a una membrana semipermeable intacta, porque su cubierta exterior se altera poco durante el tiempo que está en contacto con agua (fría). Es además un proceso que está muy estudiado en la literatura. Por ejemplo, el Prof. Gabriel Pinto, de la Politécnica de Madrid, un genio en la preparación de experimentos atractivos de Química para los estudiantes, publicó en 2004 un interesante artículo en el que estudiaba la velocidad de hidratación de los garbanzos a diferentes temperaturas y diferentes concentraciones de sal en el agua de remojo. Sin entrar en muchos detalles técnicos, os contaré que la conclusión que aquí mas interesa es que los garbanzos ganaban más peso (o sea agua) cuando estaban en agua pura que cuando se les ponía a remojo en distintas disoluciones de sal en agua. A la concentración de sal más alta que ellos estudiaron, 175 gramos de sal por litro de agua (casi seis veces más salada que el agua de mar), los garbanzos cogían prácticamente la mitad de agua que en agua pura. Y además, aunque esto es otro asunto, a velocidades más lentas. Si la membrana (piel) del garbanzo se rompiera (cosa rara en el remojo), el fenómeno deja de ser puramente osmótico y algunas sales del interior del garbanzo podrían pasar al agua por el simple fenómeno de difusión arriba mencionado. Sobre el deterioro de las membranas que cubren a otra legumbre, las alubias de Tolosa, escribí una de las primeras entradas de este Blog, que os recomiendo encarecidamente leer. Para terminar este párrafo, mencionaré que un caso similar al de los garbanzos en remojo se da en las papas canarias, que se cuecen en agua con mucha sal, provocando la salida del agua de éstas y dejándolas "arrugás".

El caso de la obtención de un caldo de verduras o carne es más controvertido y nos permite atisbar las razones por las que algunos cocineros andan liados con este asunto. El ya mencionado Hervé This parece tenerlo bastante claro. En una recopilación de artículos publicados por él en la revista francesa Pour la Science y recogidos en un libro titulado Casseroles et éprouvettes, dedica un capítulo a este problema y desmonta lo que, según él, es un mito: el que sea importante adicionar sal antes o después de preparar un caldo de carne o verduras. Y lo hace experimentando con dos trozos de carne idénticos que coloca en dos cacerolas idénticas, una con agua pura y otra con una disolución saturada de sal (la friolera de 360 gramos de sal por litro de agua). Cuece ambos trozos durante cinco horas y, de acuerdo con sus medidas, el peso de ambos trozos de carne al final es igual, gramo arriba gramo abajo. Según él, aunque al principio de la cocción podríamos considerar que las membranas animales están intactas y pueda tener lugar un fenómeno puramente osmótico, a lo largo de la cocción se van deteriorando y van perdiendo su condición de semipermeables, con lo que el agua, las sales, las sustancias aromáticas y lo que mi amiga la cocinera que me escribe llama "jugos" acabarían incorporándose al caldo mediante un simple fenómeno de difusión libre, por aquellos sitios o huecos en los que la membrana semipermeable ya no es tal. En palabras del propio Hervé This, "el alimento se comporta como una esponja llena de canales: la sal no tiene ahí ningún papel especial".

Un clásico en la integración de Ciencia y Gastronomía, el libro titulado Léxico científico gastronómico, publicado en 2006 por la Fundación Alícia y elBullitaller de Ferrán Adriá, dedica sus páginas 162-164 al asunto de la ósmosis y, creo yo, que de forma no muy clara. Para empezar, define ósmosis como "el proceso por el que el agua pasa a través de una membrana permeable, desde una disolución más diluida a una más concentrada, tendiendo a equilibrar las concentraciones a ambos lados de la membrana" (todos los subrayados son míos). En esa definición me parece erróneo que se hable de membranas permeables y no de membranas semipermeables, el corazón de un proceso osmótico, cuando en esas páginas se pretende enseñar sobre el mecanismo de ese proceso. Y la cosa se marea más cuando, en la página siguiente, aparece una figura en la que, por dos veces, se bautiza a una membrana que separa dos medios como semipermeable. Y se vuelve a complicar todavía más cuando, debajo de la definición de ósmosis, se informa de que "de forma natural, las membranas de las células que constituyen los tejidos animales y vegetales son permeables. Ello permite la continua absorción y eliminación de sustancias a través de la membrana". La palabra permeable vuelve a aparecer y parece deducirse, también, que cualquier sustancia puede atravesar esas membranas. Y eso, como ha quedado explicado, no es lo que corresponde a un fenómeno osmótico puro, en el que lo único que atraviesa la membrana es el disolvente (agua en nuestro caso) y no otras sustancias de la carne.

En realidad, si la carne fuera un conjunto de fibras perfectamente protegidas por membranas que funcionaran como semipermeables (condición sine qua non para un fenómeno osmótico), cocer carne con agua pura implicaría que la carne se hinchara (como los garbanzos), mientras que al cocer la carne con agua con abundante sal, la carne se arrugaría (como las papas). En uno y otro caso, fuera de la carne solo habría agua (o agua y sal). Si eso no ocurre y obtenemos un caldo es porque, como decía Hervé This, en algún momento de la cocción las membranas se deterioran, pierden su condición de membranas semipermeables y la difusión de todas esas sustancias a un lado y otro es lo suficientemente libre como para que la concentración de cada una de ellas se iguale a lo largo y ancho de todo el contenido de la cacerola.

Y os dejo, que esto ya es demasiado largo y, además, me tengo que poner a hacer unos garbancitos que dejé ayer "osmotizando"...

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Desmontando mascarillas

Como la mayoría de vosotros supongo que sabéis, las mascarillas quirúrgicas, tipo la que se ve en la figura de la izquierda, constan de tres capas, siendo la intermedia (que está oculta) la que hace el verdadero papel de filtro ante bacterias y virus que puedan darse en el medio. Cuando al comienzo de la pandemia empecé a leer cosas sobre las mascarillas y la composición química de ese filtro, algo de lo que ya hablé en otra entrada, una duda comenzó a asaltarme. Si ese filtro central, preparado a base un tejido no tejido de un determinado material, era homogéneo ¿por qué se decía que las mascarillas quirúrgicas protegen a los demás de las personas que las llevan y no al que se las pone de las personas que le rodean?. Para proteger y protegernos al mismo tiempo se nos decía que tendríamos que usar mascarillas como las que usan los sanitarios más expuestos (N95, FPP2, KN95), dispositivos que, además y por otra serie de razones, son más eficaces en la filtración que las quirúrgicas y por ello se prioriza en que las usen quienes deben usarlas. Dejo claro que mi duda solo se centraba en si era verdad que las quirúrgicas protegían en un sentido y no en otro.

Para tratar de aclararme, hice algún intento infructuoso con gente que pensaba que me lo iba a solucionar. Busqué también en la literatura científica pero tampoco tuve suerte. Di en Google con una página de una empresa llamada SmartAir, dedicada a la purificación de aire que, durante la pandemia, ha colgado en un Blog corporativo muchas aclaraciones tanto de sus productos como sobre las mascarillas. La empresa había hecho un estudio que mostraba que poniendo la mascarilla de la forma habitual, se filtraba mejor que si nos la colocábamos al revés. Pero la diferencia era realmente pequeña y, además, el estudio era experimentalmente poco serio: eran pocas las muestras investigadas, no había un análisis estadístico de los resultados y, además, no daban explicación alguna de la razón por la que eso pudiera ocurrir.

Y en esas estaba un servidor cuando se presentó una inesperada oportunidad para avanzar en el asunto. Tengo dos antiguas colegas del Departamento de la UPV/EHU del que me jubilé y a las que mas de una vez he mencionado aquí, que te identifican cualquier polímero que les pongas delante, por poco habitual que sea. Y hace poco, me mencionaron que andaban buscando temas para los trabajos finales del Máster que ellas imparten y que, seguro que lo adivináis, es sobre polímeros. Les planteé como un posible trabajo desmontar una mascarilla quirúrgica convencional y tratar de ver si su filtro central era realmente homogéneo desde una de sus caras a la contraria o si, por el contrario, no lo era, avalando en ese segundo supuesto la hipótesis arriba mencionada de la protección preferente en un sentido y no en otro. Como me dieron el OK inmediatamente, me fui al día siguiente a la farmacia debajo de mi casa y compré la que entonces se vendía allí como quirúrgica (que es, exactamente, la que podéis ver en la foto), suministrada por una empresa china (BYO) que fabrica coches eléctricos pero que, durante la pandemia, empezó a exportar mascarillas de forma masiva. No me hizo mucha gracia lo del origen pero eran las que entonces se vendían oficialmente en todas las farmacias guipuzcoanas.

Hoy, gracias a mis amigas de la Facultad y sus técnicas instrumentales, sé unas cuantas cosas más. Empezaremos por el filtro central, el que realmente protege y origen de mi escepticismo. El análisis de las dos superficies externas que presenta ese filtro, mediante una técnica denominada micro ATR-FTIR, revela que su espectro infrarrojo (la llamada "huella dactilar" de un compuesto) es absolutamente idéntico y corresponde al de uno de los plásticos más conocidos y vendidos globalmente, el polipropileno isotáctico. Como se ve en la figura, mis colegas denominaron a las superficies cara lisa y cara rugosa, por la apariencia que tenían a simple vista, probablemente derivada de las condiciones de obtención del tejido no tejido constitutivo del filtro. Podéis ver, clicando en la figura para ampliarla, que la coincidencia en los espectros llega hasta los más sutiles detalles.

Además del filtro, también me analizaron (por las dos caras) las dos capas que hacen el sandwich al filtro y que sirven para protegerlo y dar al conjunto una cierta estabilidad. Tanto en el caso de la capa de la mascarilla que está en contacto con la cara del que la viste como en la que está en contacto con el aire, el análisis de sus dos superficies reveló que también eran del mismo polipropileno que el del filtro central. Pero con una diferencia notoria. Cuando uno examina esas capas por Microscopía electrónica de barrido (SEM), que permite ver las fibras que constituyen esos materiales, el diámetro de las fibras constitutivas de las tres capas es muy diferente. Las fibras del filtro tiene un diámetro medio de 2,6 micras, mientras que las de las capas que hacen el sandwich al filtro son más gruesas con un diámetro casi diez veces mayor y con una distribución de diámetros mucho más ancha. La razón estriba en que el método de obtención del filtro es diferente del que se usa para obtener las otras dos capas, pero entrar en detalles sobre el por qué sería un poco prolijo (el que se sienta con ganas que busque los términos meltblown y spunbond).

Con esos datos en la mano, yo he sacado mis propias conclusiones. Que pudieran ser equivocadas pero, si lo fueran, ahí abajo está la sección de comentarios de la entrada para rebatirlas civilizadamente. La primera es que, salvo pequeñas variaciones, una mascarilla quirúrgica protege tanto en un sentido como en otro (a los demás de nosotros y a nosotros de los demás). Buscando una razón por la que nos han vendido la eficacia en una sola dirección se me ocurre que, por ejemplo en el ámbito de las empresas de alimentación, con una mascarilla se busca que el operario al respirar no contamine los alimentos que manipula, pero como el alimento no respira (o al menos no como los humanos) es poco razonable que nos tengamos que preocupar de que afecte a las mucosas del operario. Como derivada de este argumento, dada una mascarilla recién comprada, daría igual ponérsela de un lado que de otro porque el efecto de filtrado sería prácticamente el mismo. Entiendo que, una vez usada, se recomiende ponérsela siempre de la misma forma para impedir, por ejemplo, que una cara que haya estado expuesta al medio externo y sus posibles contaminantes, en un siguiente uso se coloque del lado de la boca y nariz del usuario.

Y, finalmente, los experimentos de nuestras amigas muestran que las capas externas que encierran al filtro no tienen tratamiento alguno detectable. En la propaganda de muchas quirúrgicas he leído que la capa externa lleva un tratamiento para aumentar la hidrofobicidad de la misma e impedir así que se humedezcan fácilmente y faciliten un medio adecuado para el virus que pulula por el medio. Y que la capa interna lleva un tratamiento para prevenir alergias que un uso continuado de las mascarillas pudiera producir en la cara del usuario. Al menos en la que hemos desmontado no hay rastro de esos tratamientos.

Lo anterior no debe interpretarse como un argumento en contra de las mascarillas. Nada más lejos de la realidad. No dejéis de usarlas y de hacerlo siguiendo las indicaciones de los profesionales sanitarios. Que se ve cada usuario por la calle, que es casi un insulto para las personas implicadas en la producción de estos pequeños portentos tecnológicos y en que cada vez sean mejores.

Me quedan aún unas cuantas dudas razonables sobre lo que he oído en los medios sobre la composición y usos de las mascarillas, pero necesito tiempo para aclararme.

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Hidrógeno "verde"

En la entrada anterior os hablaba de un polímero biodegradable que ha sido un auténtico "guadiana" en mi vida académica. Llevo más de treinta años (en diferentes oleadas) oyendo hablar de él como una promesa para resolver el problema de la contaminación por plásticos pero, en cada una de las ocasiones, se ha quedado en eso, en promesa. Pues con el hidrógeno, en otro nivel, me pasa lo mismo. En el libro La isla misteriosa (1874), de Julio Verne, uno de los marineros pregunta a un ingeniero sobre qué usarían para obtener energía cuando el carbón se acabara. Este le contesta que agua, descomponiéndola en sus elementos constituyentes, oxígeno e hidrógeno. Desde entonces, ha llovido mucho. En los años veinte del siglo XX se da un pasito mas que conecta con lo que hoy entendemos por hidrógeno "verde", cuando el famoso genetista y matemático británico, J.B.S. Haldane, ya vislumbraba un futuro de molinos de viento proporcionando la energía necesaria para descomponer el agua por electrolisis y usar el hidrógeno resultante como combustible para generar energía eléctrica. Ha pasado un siglo y ha habido repetidas propuestas para usar el hidrógeno como vector de energía que no detallaré aquí. Si mencionaré que, a comienzos de este siglo XXI, se produjo un rebrote importante, incluso en España, merced a un libro publicado en 2002 por Jeremy Rifkin que llevaba por título The Hydrogen Economy, traducido al castellano ese mismo año, quizás porque Rifkin asesoró al Gobierno de Zapatero sobre el tema.

En realidad, esta entrada es una puesta al día de otra que escribí en 2006 sobre el asunto y que ahora voy a actualizar. En aquel año se presentó la Tesis Doctoral de Alberto Blázquez, codirigida por un servidor y David Mecerreyes, quien el próximo miércoles, 4 de noviembre, recibirá el Premio a la Excelencia Investigadora instituido por la Real Sociedad Española de Química. Alberto y David son antiguos estudiantes del Búho y, desde entonces, buenos amigos con una excelente carrera científica que ha estado ligada en su mayor parte a la producción de energía. En la Tesis de Alberto nos dedicamos a preparar nuevas membranas de polímeros que pudieran funcionar como elemento fundamental de las llamadas pilas de combustible de hidrógeno, el dispositivo que permite utilizar hidrógeno para generar energía. Estos dispositivos reciben la denominación de pilas porque, como cualquier otra pila, producen energía eléctrica gracias a una reacción química que ocurre en ellas y que los químicos llamamos una reacción de oxidación/reducción. En el caso de las pilas de combustible, la reacción global es la síntesis de agua a partir de hidrógeno y oxígeno, una reacción sencilla e inocua para el medio ambiente, que proporciona además una cantidad importante de energía, con un rendimiento superior al que pueda proporcionar un motor de combustión de gasolina o un motor diesel. A diferencia de las pilas convencionales que todos usamos en nuestra vida diaria, donde los reactivos están empaquetados en la pila y ésta funciona hasta que los mismos se gastan o se recargan, en las pilas de combustible hay que suministrar a la misma, desde el exterior y de forma continua, los combustibles (hidrógeno y oxígeno) que permiten que funcionen (de ahí lo de pilas de combustible). Igual que con las pilas convencionales, las de combustible pueden enchufarse en serie, consiguiendo potencias que lo mismo valen para que funcione un teléfono móvil que un autobús.

Hasta aquí todo parece perfecto para nuestro sueño de reemplazar a los combustibles fósiles con este tipo de alternativa. Pero la vida real es mucho más complicada de lo que parece indicar el planteamiento que acabo de hacer. De los dos combustibles que necesitamos, el oxígeno lo obtenemos sin problemas alimentando la pila con aire, un 21% del cual es oxígeno. Pero el problema radica en el hidrógeno. Aunque está por todos los lados en la naturaleza, rara vez se encuentra en estado puro. Lo normal es encontrarlo combinado. Sobre todo está en el agua (H2O), en los hidrocarburos que nos sirven como combustibles, como las gasolinas o el gas natural que contiene metano, y en los seres vivos (el 10% de nuestro cuerpo es hidrógeno). En definitiva, necesitamos producir hidrógeno puro para poderlo utilizar en las pilas de combustible. En la actualidad, más de la mitad del hidrógeno producido se genera a través del metano del gas natural en una reacción que, al final, además del pretendido hidrógeno proporciona como subproducto CO2. Tal y como están las cosas en el asunto del cambio climático, esa producción de anhídrido carbónico supone un considerable handicap para esta vía, a pesar de la actual disponibilidad del gas natural, derivada de los procesos de fracking que USA ha puesto en marcha. La única solución que se propone es que este proceso vaya acompañado de la captura sistemática del CO2 producido, algo que, por ahora, está muy lejos de ser viable tanto técnica como económicamente.

La otra vía para obtener hidrógeno es la misma reacción que tiene lugar en las pilas de combustible pero al revés. Esto es, aprovechemos la omnipresencia del agua en mares y océanos y extraigamos el hidrógeno contenido en su molécula, descomponiéndola, como proponía el ingeniero de la novela de Verne. ¿Sencillo?. Pues no. Si bien la reacción que ocurre en las pilas es espontánea y produce energía eléctrica y calor, la contraria, la llamada electrolisis o descomposición del agua, sólo ocurre si desde el exterior proporcionamos energía en cantidades respetables. Y aquí se nos complica el asunto. ¿De dónde sacamos esa energía?. De nuevo, recurrir a los combustibles fósiles es la pescadilla que se muerde la cola. Así que no queda más que confiar en que una potencial combinación de energías renovables proporcionadas por el viento (eólica), la luz del sol (fotovoltaica), los pantanos (hidroeléctrica) o las enormes cantidades de energía acumuladas en volcanes y en el interior de la tierra (geotérmica), sean capaces de implantarse con fuerza en procesos de génesis de hidrógeno que luego se use en las pilas de combustible. De ahí lo de hidrógeno "verde", que queda muy bien sobre el papel pero que, para conseguirlo, vamos a sudar. Aunque, estrictamente hablando, no es ciencia ficción. Naciones con recursos geotérmicos importantes como Islandia llevan años transformando su economía en una que tenga como vector de funcionamiento al hidrógeno. Y el resto de energías renovables también van mejorando con el transcurso de los años. Pero sigue habiendo muchos problemas por resolver, lo que está en el fondo de que llevemos muchos años hablando de la economía basada en el hidrógeno y esta no acabe de consolidarse.

Ahora parece (de nuevo) renacer con fuerza ante las pretensiones globales de descarbonizar nuestras fuentes de energía en breve plazo y no recurrir a la energía proporcionada por las centrales nucleares. Pero en esta nueva reaparición, como en las previas, vuelve a haber discrepancias entre partidarios y detractores. Esta misma semana, los diarios del Grupo Vocento han publicado un suplemento (Innova+, del que no puedo poneros enlace) que da por seguro que el futuro es el hidrógeno y detalla muchos aspectos en los que sería la solución a los combustibles fósiles  en automóviles, aviones, barcos,.... Y en esa vía parece ir la petrolera Repsol, de la mano de su Consejero Delegado (otro estudiante y amigo de este vuestro Búho). Pero, sin negar las potencialidades del hidrógeno y solo unos días antes, el Director Ejecutivo (o CEO que dicen los modernos) de Cidetec (también alumno y amigo y van cuatro en esta entrada) viene a decir en una entrevista en el Diario Vasco que, al menos en lo tocante a los automóviles, el hidrógeno ha perdido la batalla frente a los vehículos eléctricos provistos de baterías de litio. Los eléctricos están ya aquí y a los basados en el hidrógeno se les sigue esperando. Y pone una fecha futura de 20/25 años (largo me lo fiais Don Sancho, una vez más) como para que pudiéramos ver al hidrógeno bien implantado en automoción. Ya Rifkin, en 2002, consideraba como posible que, para estas alturas del siglo, todos anduviéramos en coches movidos por hidrógeno y es obvio que es una predicción fallida.

Para remachar lo que dice el CEO de Cidetec basta con ver lo que, en fechas recientes, han hecho las grandes empresas automovilísticas, abandonando, en gran parte, sus planes de futuro basados en coches que reposten en hidrogeneras. Este artículo de la Sala de Prensa de la web de Volkswagen, de marzo de este año, lo explica con claridad meridiana, sobre todo en la tercera de las figuras que en él aparecen, figura que compara la eficiencia en poner en la calle un automóvil basado en baterías de litio, frente a uno basado en las pilas de combustible a base de hidrógeno que nos interesaron en la Tesis de Alberto. Y solo unas pocas semanas más tarde, Mercedes anunciaba, sin ambages, el fin de su aventura en el coche de hidrógeno por ser muy costoso.

Una vez más, en estas cosas de futuro, ver venir......

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Plásticos "Bio"

Tengo amigos y seguidores del Blog que me mandan noticias, vídeos o enlaces de webs con temáticas que intuyen que pueden servir para escribir una entrada, algo que les agradezco en el alma porque, después del tiempo que llevo escribiendo y de las temáticas abordadas, a veces se hace difícil enfrentarse a una página en blanco y escribir una más. Uno se consuela pensando que ha oído a escritores con oficio que eso es lo mas difícil de su profesión así que, en el caso de un modesto amateur como un servidor, la cosa tiene aún más mérito. La cuestión es que, en las últimas dos semanas, varios de esos amigos me han hecho llegar un artículo del New York Times titulado "Por qué biodegradable no es lo que tú piensas" y me veo un poco forzado a comentarlo, aunque los habituales ya habéis leído bastante sobre el tema.

El artículo está escrito por John Schwartz, un conocido periodista que ha pasado por varios medios importantes de EEUU y que, en los últimos tiempos, está especializado en cuestiones medioambientales y, particularmente, en el asunto del cambio climático, alineado con la llamemos ortodoxia sobre el tema (lo digo para poner sus opiniones en contexto). La tesis del artículo es que elegir productos cuyo envasado lleva reclamos publicitarios del tipo biodegradable o compostable puede que haga que el consumidor se sienta reconfortado por elegirlos como alternativa a los envases de plástico convencional. Pero habría que avisar al citado consumidor que no debe engañarse. La letra pequeña de esos envases "verdes" puede esconder que solo se degradan bajo especiales condiciones o que pueden llegar a complicar el reciclado de los plásticos convencionales, hoy por hoy mucho más abundantes. Y para ilustrar esa tesis, el artículo cuenta algunos ejemplos de envases hechos de materiales que se están publicitando como biodegradables. Dos de los cuales ya han pasado más de una vez por este Blog. Podéis ver mis opiniones sobre ellos aquí y aquí que, básicamente, están de acuerdo con el tono general del artículo de Schwartz. Pero para no volver a hablar sobre el tema (salvo mutaciones importantes) voy a dejar clara mi actual postura sobre el mismo en unos cuantos epígrafes.

La exigua producción global anual de los llamados Bioplásticos se resume bien en la gráfica que ilustra la portada (y que podéis ampliar clicando en ella), figura que recoge los datos del último año (2019). Colgada en la página de la asociación europea de Bioplásticos, nos dice que la producción fue un poco superior a 2 millones de toneladas, de los que solo el 55% son verdaderamente plássticos biodegradables, entendiendo por tales los que bajo la acción de microorganismos, se descomponen totalmente produciendo anhídrido carbónico (CO2) y agua. El 45% restante en esa gráfica llevan el prefijo bio por estar obtenidos de fuentes renovables (biomasa). Pero una vez obtenidos son tan poco biodegradables como sus homónimos obtenidos del petróleo. Sobre esto también hablamos en el caso concreto del denominado bio polietileno. Lo de exigua producción con lo que empiezo el párrafo resulta de comparar esos 2 millones de toneladas de bioplásticos de uno y otro tipo con la producción global de polímeros en el mundo (mas de 360 millones de toneladas anuales).

De esa parca cifra de polímeros biodegradables solo son compostables los que cumplan además otra serie de especificaciones adicionales. Y así, la norma europea EN 13432 establece que para ser denominado compostable, el material debe biodegradarse en al menos un 90%, en condiciones estandarizadas de temperatura (preferiblemente a 58ºC) y en un tiempo no superior a seis meses. Ese sería un material que podría llevar las etiquetas de biodegradable y compostable y, por tanto, utilizable, por ejemplo, como bolsa de basura orgánica para que vaya directamente a los procesos de compostaje de las plantas de tratamiento de residuos. Evidentemente, un material puede ser intrínsecamente biodegradable pero no cumplir esas condiciones de tiempos, temperaturas, etc., lo que le pone trabas como compostable. Así que resumiendo, todos los compostables deben ser biodegradables, pero ser biodegradable no asegura ser compostable.

En tercer lugar, los biodegradables y/o compostables se están "vendiendo" como soluciones al problema de los plásticos en el mar. En la propia revista de la ya mencionada asociación europea de Bioplásticos se ha reconocido no hace mucho que los estándares definidos para establecer si un plástico es biodegradable o compostable se refieren exclusivamente a cuando se sitúan sobre el suelo de la corteza terrestre, no en el agua de mar, donde las condiciones de temperatura, luz, pH, salinidad, etc. son muy diferentes .

Y cuarto y fin, si esos polímeros biodegradables se introducen en las lineas de reciclado mecánico que tratan los polímeros más convencionales, pueden dar lugar a problemas adicionales a los que ya vimos en la entrada anterior. Por ahora son poco notorios pero irían a mas si se incrementara su producción, lo que implicaría tener que realizar una separación selectiva de los mismos.

En resumen, este es otro ejemplo en el que se demuestra que algunas de las alternativas "verdes" que se nos han ofrecido en los últimos decenios no son tales. Por muy verdes que parezcan sobre el papel, todo se puede volver en su contra cuando se comprueban las consecuencias de su uso en condiciones reales. El problema es que lleva tiempo reconocerlo y, mientras tanto y por lo general, se emplea dinero público en subvencionarlas. No tenéis mas que recordar el caso de los biocombustibles...

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Plásticos "circulares"

Todos estaréis acostumbrados a ver en los medios de comunicación el término Economía Circular como una de las grandes herramientas para afrontar una serie de retos medioambientales que tenemos enfrente. El término se usa en clara contraposición al de Economía Lineal, que emplea materias primas para fabricar productos que se venden a los consumidores y que estos, tras su uso, desechan como basura. Por su simplicidad no es raro que haya sido adoptado con rapidez por políticos e Instituciones. Pero, como ha explicado varias veces mi amigo, condiscípulo y destacado miembro de la Cosecha del 74 de la Facultad de Químicas de Zaragoza, Antonio Valero, Director del CIRCE zaragozano, la Economía Circular es un concepto ilusorio, un mito, ya que la Segunda Ley de la Termodinámica nos indica la irreversibilidad de los procesos reales. Cualquier material, en su uso, se degrada espontáneamente y revertirlo a su condición original cuesta más energía que la que se disipó en esa degradación. Aún y así, el Profesor Valero entiende que hablar a la ciudadanía de Economía Circular es necesario como forma de denunciar los problemas de la Economía lineal. Algo en lo que no estoy del todo de acuerdo con mi amigo, pero eso es otro tema.

A la hora de aplicar el concepto de Economía Circular a los plásticos, reciclarlos es la primera alternativa que todo el mundo parece tener clara. De nuevo, en términos muy simplistas, imaginamos un proceso en el que los residuos plásticos pueden recogerse, fundirse en máquinas adecuadas y moldear con ellos nuevos objetos en plástico. Este tipo de reciclado, conocido como Reciclado Mecánico, tiene en realidad poco recorrido como circular. Incluso en el caso del material que se suele poner como ejemplo para explicarlo: el PET o polietilen tereftalato, el material con el que se fabrican la inmensa mayoría de las botellas de agua y otras bebidas. En su versión más avanzada, en sitios como Suecia, se recogen las botellas de agua en un contenedor exclusivo para ellas y se envían a las empresas que las reciclan, sin consumir tanta energía como la necesaria para separar selectivamente, limpiar y secar los diferentes plásticos que van a nuestro contenedor amarillo. Pero aún en ese caso tan particular del PET, su reciclado mecánico está lejos del concepto de Economía Circular. Como bien demostraba un artículo publicado hace 25 años por colegas de mi Departamento, entre los que se encontraba el llorado Iñaki Eguiazábal, mi primer estudiante de Doctorado y luego Catedrático de Ciencia de Materiales de la UPV/EHU [Macromol. Sci, Part B 34, 171-176 (1995)], el PET va perdiendo propiedades muy importantes para su uso en botellería cuando se le somete a unos pocos reprocesados. Mas allá de cinco reprocesados (o reciclados) el PET no vale prácticamente para nada. Y en los cuatro anteriores tampoco puede usarse para fabricar botellas con los requerimientos que piden muchos envasadores de agua, por lo que se usa, como poliéster que es, para fabricar cosas como alfombras o bolsas de todo tipo. Si os fijais en los objetivos de muchos empresas que envasan sus productos en botellas de PET, actualmente están fijándose objetivos de emplear en ellas un cierto porcentaje de PET reciclado, no el 100%.

Es por eso que, en ejemplos como el que acabamos de relatar, Antonio Valero aboga por sustituir el concepto de Economía Circular por Economía Espiral, al tener en cuenta que los ciclos no se cierran infinitamente como debería ocurrir en una Economía Circular pura y lo que es interesante es conocer cuantos ciclos son posibles en cada material para estimular, en lo posible, la mejora de los procesos para extender ese número. Pero, al final, siempre quedará un residuo inservible y la mejor solución (a mi entender y en el caso de los plásticos) para eliminarlo son las incineradoras modernas que recuperan en forma de energía térmica o eléctrica la eliminación de esos materiales. La pega del asunto es la génesis inevitable de dióxido de carbono (CO2), algo que puede mejorarse pero, en cualquier caso, el CO2 que proviene de la gestión de residuos es un componente menor en el cómputo global de las emisiones de ese gas, frente a grandes emisores como el transporte, la industria, la calefacción,.... En España, la gestión de residuos supone en cuanto a emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) entre un 3-4% del total. De ahí un 80% son emisiones de CO2 (el resto es metano y otros), en las que se incluyen el CO2 generado en los vertederos, en la incineración de residuos de origen fósil (ahí irían los plásticos), el tratamiento de aguas residuales, etc.

En el caso del PET de botellas, hay otra forma de reciclarlo mediante el llamado Reciclado Químico. Básicamente la idea es volver hacia atrás la reacción que produjo ese plástico y obtener las sustancias de partida que lo generaron. Esa operación se puede hacer mediante enzimas o mediante procesos químicos conocidos como hidrólisis o metanolisis (no iremos más lejos con este lío que luego me increpais). En otros polímeros, como el poliestireno del Poliespán o el polietileno de las bolsas de basura y muchos envases de detergente, la alternativa para reciclar químicamente es aplicar calor. Cuando esos materiales que acabo de mencionar se someten a altas temperaturas en un proceso llamado Pirólisis, se puede obtener estireno, un líquido a partir del cual volver a sintetizar el poliestireno o, en el caso del polietileno, unas mezclas de hidrocarburos (naftas), similares a las obtenidas en las destilaciones fraccionadas del petróleo o la hulla y que, adecuadamente tratadas en plantas petroquímicas, generan, entre otros, el gas etileno, a partir del cual puede obtenerse de nuevo el plástico polietileno. En estos casos que acabamos de mencionar en este párrafo, el ciclo parece cerrarse de manera más eficiente, pero no es oro todo lo que reluce. En el caso del PET porque purificar las sustancias de partida tras cargarnos el polímero no es una cuestión baladí y en el caso de la pirólisis del poliestireno o del polietileno porque no produce, exclusiva y respectivamente, estireno y etileno, sino otras muchas sustancias químicas algunas de las cuales pueden ser casi inservibles o incluso indeseables. Y además, en la mayoría de los estudios realizados sobre el Reciclado Químico muestran que, para ser viable, las compañías tendrían que construir plantas de gran tamaño mediante grandes inversiones y necesitarían grandes cantidades de residuos plásticos, lo que plantea problemas de logística dependiendo de donde esté situada la planta.

Todos estos inconvenientes no son nuevos. La pirólisis de residuos plásticos es un asunto que reaparece cual Guadiana desde hace tiempo. Hace casi treinta años, este vuestro Búho escuchó en Hamburgo una charla del Prof. Walter Kaminsky, de la Universidad de esa ciudad alemana, seguida de una visita a una localidad próxima en el que se había instalado una planta experimental que podía tratar unos pocos miles de toneladas anuales de basura plástica, obteniendo una mezcla de gases y líquidos utilizables en plantas petroquímicas. Un poco más tarde Kamisnky plasmó esas ideas en varios artículos, entre otros en este. Pero ya entonces nos avisó de que si el petróleo cotizaba por debajo de 120$/barril (y hablamos de valores de hace treinta años!!), el proceso era económicamente inviable. Hoy, con el crudo por los suelos, la idea persiste. A no ser que gravemos el petróleo con unas tasas que permitan equiparar costes.

Aún y así, grandes productores de polímeros parecen apuntarse a la actual ola del Reciclado Químico. Esta pasada semana, sin ir más lejos, he podido asistir on line a un Seminario al respecto, en el que, para mi, lo más interesante han sido las contribuciones de técnicos de empresas tan importantes como REPSOL, BASF o SABIC. Mi impresión general es que algo se está moviendo una vez más, pero despacio. Y que el mayor mérito de este tipo de reciclado parece estar en la menor huella de carbono que dejan con respecto al uso de materias primas derivadas del petróleo. Pero como en el asunto de los polímeros biodegradables, que sigo desde hace casi cuarenta años y pocos avances he contemplado, aquí, visto lo que voy viendo, me pasa algo parecido y acumulo un razonable escepticismo. De nuevo, lo que me fastidia, es que me voy a morir antes de poder comprobar si estoy en lo cierto.

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