Fluidos supercríticos

La tecnología de fluidos supercríticos -no los confunda el lector despistado con los superfluidos- se ha desarrollado en las últimas décadas. Los métodos de extracción convencionales emplean costosos disolventes orgánicos -nocivos, tanto para la salud humana como para el medio ambiente- y altas temperaturas, que degradan los productos y aumentan la cantidad de impurezas. Afortunadamente ya pueden hacerse los mismos procesos empleando fluidos supercríticos (el dióxido de carbono es el más usado) como disolventes. Se trata de una tecnología inocua para la salud, más respetuosa con el ambiente y que garantiza una mejor calidad del producto; presenta indudables ventajas frente a los técnicas convencionales: selectividad, ausencia de emisiones y residuos peligrosos, temperaturas suaves, completo reciclado del disolvente, ahorro energético y reducción de costes. Con tales propiedades a nadie extrañará que cada vez se utilicen más como disolventes en las reacciones para la obtención de sustancias valiosas, como vitaminas, aceites esenciales, aditivos y aromas. Menciono un par de casos: se emplea el dióxido de carbono supercrítico (por encima de treinta y un grados centígrados y setenta y dos veces la presión atmosférica habitual) para extraer la cafeína de los granos del café; mediante oxidación con agua supercrítica (por encima de trescientos setenta y cuatro grados centígrados y doscientas veintiuna veces la presión atmosférica habitual) se eliminan desechos tóxicos y peligrosos, tales como los residuos de las industrias químicas o farmacéuticas, los lodos de depuradoras, los plaguicidas o los explosivos.

¿Qué propiedades tienen los fluidos supercríticos que los vuelven tan valiosos? Son un híbrido entre un líquido y un gas, en otras palabras, se trata de gases con propiedades de líquidos, porque se difunden como un gas y disuelven como un líquido. Naturalmente hay más fluidos supercríticos que el dióxido de carbono y el agua; es más, cualquier la sustancia que supere cierta temperatura y presión (su punto crítico) se considera un fluido supercrítico. ¿Qué sucede en esa cota? Que no existe diferencia entre el gas y el líquido, por encima del punto crítico ni se produce licuefacción al presurizar, ni gasificación al calentar.

Abandonemos ahora la tecnología y alejémonos de nuestro planeta; a cuarenta años-luz de distancia, en 2004, los astrónomos descubrieron el exoplaneta 55 Cancri e. De tamaño poco más que el doble de la Tierra, la composición, temperatura y presión de la superficie de este extraño mundo son tan extraordinariamente diferentes a las terrestres, que los investigadores sospechan que allí existen… fluidos supercríticos.

Herbicidas

Las plantas no deseadas -las llamadas malas hierbas- en los cultivos constituyen un considerable problema para los agricultores; por ello aplican herbicidas al ochenta y cinco cien por ciento de las plantaciones principales. Hay herbicidas de muchos clases: los de contacto sólo afectan a la zona de la planta sobre la que caen, los sistémicos son absorbidos por la planta y afecta a toda ella; los no selectivos matan toda la vegetación y se utilizan en zonas industriales y carreteras, mientras que los selectivos eliminan sólo algún tipo de plantas (unos matan los vegetales de hoja ancha, otros las hierbas de hoja estrecha). En cualquier caso, los biólogos coinciden en que las poblaciones de maleza sometidas a la acción de un herbicida cualquiera, por un período suficientemente largo, sufren un proceso de selección que las vuelve resistentes al herbicida.

Uno de los herbicidas más usados mundialmente en los cultivos de trigo, maíz y arroz, el 2,4-D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético), destruye las plantas de hoja ancha, pero no las gramíneas (hierbas y cereales); el compuesto que se vende contiene, además del producto activo, peligrosísimas dioxinas. El Paracuat (dicloruro de 1,1´-dimetil-4-4´-bipiridilo), extremadamente tóxico si es ingerido, también es ampliamente utilizado para el control de malas hierbas en la agricultura; en 2007 los tribunales lo prohibieron en la Unión Europea. El glifosato -Roundup de nombre comercial-, otro de los más empleados en céspedes y agricultura merece un comentario especial. Se utiliza contra los cultivos de opio y coca, y también para eliminar maleza en los cultivos de soja transgénica (o de maíz o algodón), que ha sido manipulada genéticamente para que el glifosato no le afecte. La Organización Mundial de la Salud ha declarado en 2000 que no hay riesgo potencial de que el Roundup ponga en peligro la salud humana; sin embargo, un estudio posterior (2008) ha mostrado que productos metabólicos del glifosato causaron la muerte in vitro de placentas y embriones humanos en concentraciones mucho menores que las recomendadas para el uso; otros estudios, también in vitro, han demostrado que el herbicida afecta a la producción de la hormona progesterona. ¿Debe considerarse el glifosato peligroso, entonces? Algunos esperan a experimentos con animales vivos para definirse, otros juzgan que más vale prevenir que lamentar. Mientras los expertos debaten, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha denunciado, en dos ocasiones, a unos científicos que habían falsificado deliberadamente los resultados de las pruebas realizadas en sus laboratorios sobre los efectos del glifosato. ¡Vivir para ver!

Materiales invisibles

     La habilidad del camaleón para cambiar el color de la piel y confundirse con el paisaje probablemente asombrará al lector entusiasta. En la naturaleza abundan los animales diestros en el arte del disimulo y ocultación; ahora bien, ¿cuál es el mejor camuflaje? Un animal invisible, contestará, sin duda, el lector ingenioso, ¿es posible?
     Para ver un objeto, el ojo humano (o cualquier cámara fotográfica, que funciona de la misma forma) necesita captar los fotones de la luz que se reflejan en el propio objeto. Si lográsemos que la luz, en vez de reflejarse, rodease el objeto, veríamos lo que hay detrás; este es el tipo de invisibilidad que pretenden alcanzar los científicos. Xiang Zhang ha conseguido crear un material que no refleja la luz volviendo invisible, al ojo del observador humano, un objeto cubierto con él; comprendo que el departamento de defensa de EE.UU. financie estas investigaciones: no me cuesta esfuerzo imaginar un recubrimiento que vuelva invisibles a los carros de combate; sería equivalente a la tecnología que ya usan los aviones invisibles al radar, pero operando con luz visible.
     Los investigadores han comenzado su tarea usando objetos minúsculos que, obviamente, ven con microscopios; empleando esta tecnología esperan que ni siquiera con los aparatos puedan verse. ¿Qué hacen? Xiang Zhang y su equipo han creado algo parecido a una capa de invisibilidad, un material cuya estructura consta de múltiples capas ordenadas en un patrón especial; las elaboran con óxido y nitruro de silicio; la capa, al cubrir el objeto, desvía la luz que le llega e impide los reflejos; dicho con otras palabras, la luz esquiva los objetos, volviéndolos invisibles. El trabajo de Zhang ha requerido el uso de la nanotecnología para obtener estructuras de un tamaño cercano a la milmillonésima de metro, se trata de estructuras artificiales que poseen propiedades inexistentes en los materiales naturales (se les llama metamateriales: aprenda el lector inexperto esta nueva palabra, que oirá mucho en el futuro). Las pruebas han tenido éxito cuando se han usado objetos tan diminutos como los glóbulos rojos de la sangre; pero los experimentadores esperan mejorar el método para aplicárselo a objetos de mayor tamaño, y creen que, en el futuro, podrá ser usado sobre las personas. El sueño de H. G. Wells de volver invisible a un hombre tal vez pronto se haga realidad.

Reprogramar células

     La técnica de la reprogramación celular ha sido uno de los hallazgos científicos más populares de los últimos años. ¿Por qué entusiasma a expertos y profanos? Porque aspira a que se vuelva realidad el sueño de fabricar tejidos y órganos sanos que sustituyan a los enfermos.

     Los biólogos saben que las células madre embrionarias (células madre pluripotentes naturales) tienen la capacidad natural de convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo: buscan conseguir la misma capacidad de forma artificial. En el año 2006 los profesores Kazutoshi Takahashi y Shinya Yamanaka obtuvieron por primera vez células madre pluripotentes inducidas (células iPS); en otras palabras, consiguieron que una célula adulta del cuerpo fuera capaz de transformarse en otra de un tipo distinto: la reprogramaron, la modificaron para que retrocediera en su proceso evolutivo hasta que pudiera convertirse en cualquier tipo de célula, y adquiriese un potencial que tuvo y había perdido. En resumen, la técnica persigue que una célula cualquiera, de la piel por ejemplo, se convierta en una neurona o en una de los más de doscientos tipos celulares que existen en el organismo.

     ¿Cómo funciona la técnica? Los científicos insertan unos genes concretos en células adultas, y se valen de un virus como vehículo para transportar los genes; consiguen así poner a cero el reloj celular para que, al empezar la maduración de nuevo, y mediante el cultivo adecuado, se genere otro tejido. A pesar de que la técnica funciona, existen numerosos interrogantes; porque se ignora qué ocurre exactamente en la célula cuando los nuevos genes se instalan, y no es un problema menor el que los virus transportistas puedan provocar un cambio indeseable. Sin embargo, los avances técnicos se producen casi a diario: un investigador halló un atajo para que la célula modificada no necesite empezar su desarrollo desde cero, consiguió que una célula del páncreas se convirtiera en otra capaz de producir insulina, sin necesidad de pasar por el estado embrionario; otro investigador ha sustituido el virus por un plásmido (una molécula de ADN), como vehículo más seguro para transportar los genes; otro ha empleado genes distintos de los habituales para evitar la formación de tumores; aun otro ha mejorado enormemente la eficacia de la técnica usando células de la epidermis (la capa superficial de la piel).

     Quizás un día los científicos consigan crear cualquier órgano o tejido sano a partir de unas pocas células de un individuo enfermo; pero, por ahora, nadie ha osado poner fecha a esta fantasía.

Los vientos

Los vientos son gentes muy libres, fanfarrones señores y, alguna vez, grandes, asombrosos justicias. Yo les pido humildemente que despierten y se levanten de sus secretas camas, y paseen por las alamedas y las marinas, charlando a grandes voces o soplando cañas de agudo silbo.

Los vientos han influido en la civilización: han extendido el transporte y la guerra; dispersan las semillas de algunas plantas, erosionan, modelan el relieve y constituyen suelos fértiles, mueven el polvo de los desiertos a grandes distancias y generan tormentas de polvo que perjudican la economía de las regiones afectadas. ¿Cómo se forman agentes tan activos? El viento es el movimiento del aire en la atmósfera que se traslada de las altas a las bajas presiones, para compensar las diferencias; diferencias producida por el distinto calentamiento. Las diferencias térmicas próximas producen vientos locales: el ciclo brisa diurna del mar a la tierra y brisa nocturna de la tierra al mar se debe a que, en la costa, se calienta más la tierra que el mar durante el día, al revés de lo que sucede por la noche; el mismo fenómeno se aprecia en las laderas de montaña: el valle actúa como el mar y la cima, como la tierra. La diferente absorción de energía solar por las distintas zonas terrestres produce los vientos globales; si la Tierra fuese homogénea y estuviese inmóvil, el calentamiento del ecuador originaría un ascenso del aire que sería reemplazado por el aire frío del polo, el circuito se cerraría por la parte alta de la atmósfera; como no es así, las trayectorias de los vientos se desvían y el viento polar no llega al ecuador; se forman entonces tres circuitos en cada hemisferio donde había sólo uno; y todos nos han servido en algún momento de la historia: los vientos del este de latitudes altas empujaron a los vikingos a América, igual que los alisios ayudaron a Colón, quien tuvo que ascender de latitud para que otros vientos, los del oeste, le devolvieran a Europa. Y hay más, la agricultura de la India –más de mil millones de personas- depende de los estacionales vientos monzones: que soplan de sur a norte en verano, cargados de lluvias (traen el ochenta por ciento de las precipitaciones anuales); y que, durante el invierno, viajan secos en dirección inversa.

Ignoro si los cíclopes viven en democracia o aristocracia; ya lo averiguaré algún día; pero aseguro que algunos vientos subsisten en una perpetua e irreprochable tiranía.