Quitosano, plástico biodegradable

Una época de la historia de la humanidad se calificó como edad de piedra, otra como edad de los metales. Si tuviésemos que elegir un material para designar el siglo XX escogeríamos el plástico, probablemente no votaremos lo mismo para aludir al siglo XXI; ante la necesidad de reducir el consumo de materiales no biodegradables, los investigadores han rescatado al quitosano, descubierto en 1859 y olvidado desde entonces.

Descubrí al material que podría jubilar al plástico de la manera más imprevista. El turista que viaje a Bruselas y vaya al Palacio Real podrá admirar la bóveda del Salón de los Espejos. Creado por Jan Fabre, en 2002, consta de un tapiz formado por un millón cuatrocientos mil escarabajos joya (Sternocera aequisignata) pegados al techo; se trata de un bupréstido de hermosa iridiscencia esmeralda cuyo tamaño oscila entre tres y cuatro centímetros, una especie no protegida y abundante en numerosos países. Para diseñar “El Cielo de las Delicias”, que así se llama la composición, el artista se había inspirado en las antiguas y refinadas culturas de Asia, que adornaban pinturas, textiles y joyería con alas de escarabajos. El tegumento (la capa más externa) de estos coloridos insectos contiene quitina, el segundo biopolímero más abundante en la naturaleza después de la celulosa. A ella se asemeja, pues si bien la celulosa es un polisacárido compuesto por la unión de muchas moléculas de glucosa, un azúcar sencillo, la unidad constituyente de la quitina es una glucosa modificada, la N-acetil-glucosamina. ¿Cómo se obtiene el quitosano? Logrando que entre el sesenta y el cien por cien de las unidades que componen la quitina pierdan un grupo de átomos (se desacetilen, apuntarían los técnicos). Se consigue así un material resistente, biocompatible, biodegradable y muy barato: pues la quitina no sólo se encuentra en todos los insectos, sino también forma el esqueleto externo de los crustáceos (langostinos, camarones, centollas, langostas o kril) y no me olvido de que la industria pesquera arroja a la basura las cabezas y caparazones de las gambas que recoge.

Inspirándose en las propiedades de este material, el doctor Javier Fernández ha sintetizado en su laboratorio el shrilk: una mezcla de quitosano y fibroína -una proteína de la seda- rígida como las alas de un insecto o elástica como sus articulaciones; con el nuevo material pretende, por un lado, reducir la dependencia del plástico, por otro, conseguir piel artificial, sutura reabsorbente o pegamento quirúrgico. ¡No se satisface con poco!

Metanógenos

El alarmado lector sabe que el cambio climático antropogénico amenaza la supervivencia de la civilización; sabe también que el dióxido de carbono emitido a la atmósfera por el uso de combustibles fósiles es la primera causa del peligro. Impedir el paso de dicho gas a la atmósfera constituiría un logro técnico extraordinario. A este asunto y no a otro se dedica desde hace veinticinco años un querido amigo con el que almorcé. Ya que la comida no me satisfizo (mal condimentada y cara), sí lo hizo, por lo menos, la conversación, quizá debería decir el monólogo durante el que me explicó cómo convertir los residuos urbanos orgánicos en metano; no en dióxido de carbono como sucede habitualmente, sino en metano, el gas natural que también se usa en la cocina. Y no soy yo quien efectúa el trabajo, me aclaró varias veces, sino unas bacterias, o mejor unos seres parecidos a ellas, unas arqueas.

Empezaré por el principio. En presencia del oxígeno la materia orgánica se trasforma en dióxido de carbono; pero ¿qué sucede cuando no hay oxígeno? (los bioquímicos dirían en condiciones anaeróbicas). La biomasa se descompone en dióxido de carbono e hidrógeno, sustancias que utilizan las arqueas metanógenas para obtener energía y expulsar metano; no usan el oxígeno para respirar, sino el dióxido de carbono y emplean el hidrógeno como combustible. Un uno por ciento, aproximadamente, del dióxido de carbono atmosférico convertido en materia orgánica por los seres vivos, regresa de  nuevo a la atmósfera después de haberse transformado previamente en metano, un billón de toneladas, que no está nada mal.

¿Dónde hallar a estos conspicuos seres vivos? Las arqueas metanógenas mueren en presencia de oxígeno; por lo que hay que buscarlas en ambientes carentes del gas: en los terrenos pantanosos y en sedimentos acuáticos; pero también en el intestino de muchos animales; concretamente, la nutrición de los rumiantes (vacas y cabras incluidas) sería imposible si los metanógenos presentes en su aparato digestivo no digiriesen la celulosa en compuestos utilizables por el animal. Y no sólo los rumiantes necesitan estos microbios, una de cada tres personas, tiene metanógenos en el colon que fermentan los carbohidratos indigeribles, produciendo metano que es expulsado mediante flatulencias ¡Quién iba a decir que habiendo comenzado con amenazas a nuestra civilización acabáramos con amenazas al olfato! ¡Cierto!… mucho menos peligrosas.

Flotabilidad

Un egipcio de la época de los faraones o un persa contemporáneo de Ciro aseguraría que un trozo de hierro se hunde en el agua, ¿cómo explicar entonces, sin recurrir a la magia, que un superpetrolero de cientos de miles de toneladas flote? También habrían observado –ambos antepasados- que un esclavo arrojado al vacío desde una montaña se estrella contra el suelo; de nuevo les parecería imposible que un aventurero diera la vuelta al mundo en globo, flotando en el aire, sin pisar tierra. “Toda tecnología lo suficientemente avanzada es indistinguible de la magia” escribió Arthur Clarke y no le faltaba razón.

Un mismo principio físico es la causa de que un barco flote en el agua o un globo lo haga en el aire. Lo descubrió Arquímedes de Siracusa, en el siglo tercero antes de la era cristiana: cualquier cuerpo sumergido en aire o agua, experimenta un empuje hacia arriba; y la fuerza vertical ascendente tendrá el mismo valor que el peso de un volumen de aire o agua exactamente igual al volumen del cuerpo en cuestión. En resumen, cuanto más voluminoso sea el objeto mayor será el empuje hacia arriba; por lo que, si construimos un objeto hueco, el empuje que contrarresta al peso sería mayor y el objeto podría flotar en el agua (o en el aire). La fuerza de Arquímedes nos la podemos aplicar a nosotros: flotamos en el mar cuando la densidad del agua es superior a la nuestra (en mares muy salados), debido a que el empuje hacia arriba contrarresta nuestro peso. El astuto lector ya habrá deducido que un astronauta pesa más en el vacío que en el aire.

Averiguo, con un sencillo cálculo, que un globo de un metro cúbico lleno de helio (el gas más ligero, después del inflamable hidrógeno) es capaz de transportar un objeto de un kilo. Joseph-Michel Montgolfier y Jacques-Étienne Montgolfier suplieron con ingenio la falta de gases ligeros: ¿por qué no aprovecharse del ascenso del aire caliente de una hoguera? Construyeron un enorme globo de once metros de diámetro, al que colgaron un peso de algo más de doscientos kilos, y lo llenaron de aire caliente. En 1783 mostraron al público francés su invento: el globo, cuyo vuelo apenas duró diez minutos, ascendió a casi dos kilómetros de altura. Vencido el estupor inicial, meses más tarde, dos aventureros pilotaron el primer vuelo tripulado: recorrieron nueve kilómetros a cien metros sobre el suelo de París. La Luna, los planetas y las estrellas ya estaban más cerca.

Toma racional de decisiones

Seiscientos soldados han caído en una emboscada y saben que morirán salvo que los conduzcan a un lugar seguro. Tienen dos vías de escape. El estado mayor presenta al comandante dos dilemas que éste decide consultar con la tropa. Primer dilema: si elige la primera ruta de escape se salvarán doscientos; si opta por la segunda, hay un tercio de posibilidades de que se salven todos y dos tercios nadie. La mayoría (proporción de tres a uno) prefiere la primera ruta. Segundo dilema: si escoge la primera ruta morirán cuatrocientos; si toma la segunda, hay un tercio de posibilidades de que nadie muera y dos tercios de que perezcan todos. La mayoría (proporción de cuatro a uno) de la tropa prefiere la segunda ruta. Me sorprenden sobremanera las conclusiones opuestas: porque ambos dilemas son idénticos; la única diferencia consiste en que el primero se plantea como vidas salvadas y el segundo como vidas perdidas. Daniel Kahneman (ganador de un Nobel) y Amos Tversky estudian la psicología de la incertidumbre, disciplina fundamental para entender la toma racional de decisiones. El resultado de sus investigaciones, que cuestiona la confiabilidad en la razón humana, no es tanto que a menudo seamos irracionales, lo sabemos, sino que, aun cuando tratamos de ser lógicos, damos respuestas diferentes al mismo problema si éste se plantea en términos distintos. "Esto significa que no podemos suponer que nuestros juicios son un conjunto de bloques sólidamente estructurados, sobre los cuales basar nuestras decisiones -expresa Kahneman- porque los mismos juicios pueden ser defectuosos". Los autores creen que estas desviaciones de la racionalidad son predecibles y resultan de los atajos que toma la razón cuando debe sopesar posibilidades complicadas. A menudo, las personas debemos adoptar decisiones sin disponer de toda la información relevante o sin tener el tiempo suficiente para procesarla de manera adecuada. No obstante, con frecuencia esas resoluciones resultan acertadas gracias a estrategias rápidas y simplificadoras, atajos que albergan, sin embargo, un peligro: distorsionan los juicios. La mayoría de los sesgos se producen cuando en las decisiones recurrimos a informaciones que resultan irrelevantes en esos momentos sin percatarnos de ello. ¡Cuidado! Porque quienes están familiarizados con este tipo de razonamientos erróneos pueden utilizarlos para manipular las opiniones ajenas. La decisión de un árbitro de fútbol, por ejemplo, o de un juez en un juicio oral si nos ponemos más trascendentes.