Motores de combustión y baterías

En menos de dos siglos los humanos vamos a convertir, en dióxido de carbono atmosférico, el carbono acumulado en el subsuelo -como petróleo, gas natural o carbón- durante cientos de millones de años. Si queremos minimizar el calentamiento climático global en el que estamos inmersos debemos descarbonizar la economía. Fijémonos en el transporte, responsable de la emisión a la atmósfera de la cuarta parte del dióxido de carbono. Se han encontrado dos posibles soluciones para descarbonizar el transporte: los vehículos eléctricos, movidos por baterías, y los vehículos de combustión, movidos con motores cuyo combustible es el hidrógeno.
Analicemos las ventajas e inconvenientes que presentan unos y otros. Los vehículos eléctricos ya están presentes en las carreteras de la Unión Europea. Los inconvenientes son conocidos: el precio y el largo tiempo que tarda en recargarse la batería; otros argumentos son la escasa abundancia de lugares de recarga y la menor autonomía. Si bien las baterías de litio no tienen futuro, por la limitación de la materia prima; las baterías de grafeno podrán sustituirlas y superar sus prestaciones, pues son capaces de cargar el ochenta por ciento de una batería de cien kWh en ocho minutos, y permiten autonomías de mil kilómetros; desgraciadamente, por ahora, su coste es alto.
La otra posibilidad consiste en mantener los motores de combustión, pero sustituyendo los combustibles fósiles por el hidrógeno, cuya combustión sólo genera agua. Ya conocemos las ventajas de los motores de combustión: rápido repostaje y autonomía. Analicemos sus inconvenientes. En cuanto al rendimiento, los motores eléctricos tienen un rendimiento en torno al noventa por ciento, los mejores motores de combustión no llegan a la mitad: los diésel cerca del cuarenta por ciento, los de gasolina un treinta por ciento, en ese tramo estarían los de hidrógeno. El hidrógeno combustible es un gas poco denso; por ello necesitamos presiones elevadas, setecientas atmósferas, para almacenar cinco kilogramos en un depósito. ¿Cómo se almacena el gas, sea en el depósito del vehículo o en una hidrogenera? Porque, además, es muy difusible, y una fuga de hidrógeno supone un riesgo de incendio, incluso con el vehículo parado. Para un futuro empleo masivo del hidrógeno la seguridad es un requisito fundamental: recuérdese la tragedia del dirigible alemán Hindenburg, que utilizaba hidrógeno para su sustentación. No es un problema menor obtener hidrógeno: porque en la atmósfera no hay. Por todo ello, el coste de estos vehículos es alto.

Misteriosos objetos en el universo joven

Ahora (dirás), ¡oír a las estrellas! ¡Cierto

Perdiste la cordura! Y yo te diré, sin embargo,

Que, para oírlas, muchas veces despierto

Y abro las ventanas, pálido de asombro…

Y conversamos toda la noche, mientras

La Vía láctea, como un palio abierto,

centellea. Y, al salir el sol, nostálgico y lloroso,

aún las busco en el cielo desierto.

Dirás ahora: ¡Alocado amigo!

¿Qué charlas con ellas? ¿Qué sentido

tiene lo que dicen cuando están contigo?

Y yo te diré: ¡Amadlas para entenderlas!

Pues sólo quien ama puede tener un oído

Capaz de oír y comprender a las estrellas.

Tanto los astrónomos profesionales como lo aficionados, quizá de una manera diferente a cómo propone el poeta brasileño Olavo Bilac, aman e intentan comprender las estrellas. Eso pretenden quienes, usando observaciones tomadas con el Telescopio Espacial James Webb, en el año 2024, identificaron tres objetos luminosos y muy rojos cuando el universo tenía el cinco por ciento del tamaño y edad actuales; entre seiscientos y ochocientos millones de años después del Big Bang. Hallaron que tales objetos están repletos de estrellas de cientos de millones de años; en otras palabras, los astrónomos descubrieron muchas estrellas viejas, en un universo joven. También encontraron enormes agujeros negros supermasivos, de cien a mil veces más masivos que el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea y, por si fuera poco, anormales, en lo que se refiere a la radiación que emiten. Estos objetos encajan malamente en los modelos cosmológicos vigentes. La teoría propone que las galaxias y los agujeros negros que tienen en su centro evolucionan y viven juntos a lo largo de miles de millones de años; por eso carece de sentido el descubrimiento de un agujero negro supermasivo adulto viviendo dentro de una galaxia bebé. También dejaron perplejos a los físicos el tamaño, minúsculo, de los objetos recién descubiertos: apenas unos pocos cientos de años luz, aproximadamente mil veces menores que la Vía Láctea; y tienen tantas estrellas como nuestra galaxia, entre diez mil millones y un billón. Imaginemos ahora que comprimimos la Vía Láctea a ese tamaño, mil veces menor: la estrella más cercana a nosotros casi estaría en nuestro sistema solar y, a unos veintiséis años luz, visible en el cielo, estaría el agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. ¿Se ha percatado ya el sabio lector de la duda que ha penetrado en la mente los expertos?

¿Irradiar alimentos?

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), irradiar alimentos no tiene efectos adversos para la salud; es una técnica eficaz y segura para eliminar patógenos. Desde 1990, se ha estudiado la seguridad toxicológica de los compuestos generados por la rotura inducida por la radiación de los triglicéridos (grasas) presentes en los alimentos: las 2-alquilciclobutanonas (2-ACB), siendo los más detectados la 2-dodecilciclobutanona (2-dDCB) procedente del ácido palmítico y la 2-tetradecilciclobutanona (2-tDCB) del ácido esteárico. Muchos estudios muestran su ausencia de toxicidad genética, sin embargo algunos resultados los contradicen; por lo tanto, continúa la investigación para confirmar su inocuidad. Prueba de la falta de consenso científico es que la normativa varía mucho: en Alemania sólo se permite la irradiación de las hierbas secas, las especias y los condimentos, y sólo a una dosis; en Brasil se permite irradiar todos los alimentos a cualquier dosis.
¿En qué consiste la técnica de irradiación? En exponer los alimentos a radiaciones ionizantes: generalmente electrones procedentes de aceleradores, o rayos X, o rayos gamma procedentes del cobalto sesenta o del cesio ciento treinta y siete radiactivos. Con diferentes dosificaciones: dosis menores de un kGy, entre uno y diez kGy, más de diez kGy. Si al cauto lector le interesa saber si el alimento que va a comer se ha irradiado fíjese en el símbolo internacional para distinguirlo: una planta dentro de un círculo verde, logotipo llamado radura.
Recordemos que las radiaciones ionizantes son las radiaciones cuya energía es capaz de romper las moléculas que forman las células. Existen varios tipos. Las radiaciones alfa, núcleos de átomos de helio procedentes de desintegraciones nucleares, son poco penetrantes: una hoja de papel o la piel nos protege. Las radiaciones beta, electrones o positrones, procedentes de desintegraciones nucleares, son más penetrantes: las detiene una lámina de aluminio. Los rayos gamma y los rayos X, radiaciones electromagnéticas procedentes, respectivamente, de desintegraciones nucleares o de capas externas de los átomos, son penetrantes: se necesita una lámina de plomo para frenarlas. Los neutrones son radiaciones muy penetrantes que rompen los núcleos atómicos; sólo algunos elementos, como el cadmio o el boro, los absorben. Una última aclaración, recuerde el lector aprensivo que quien come un plátano recibe una dosis de radiación ionizante de una décima de microSv, debido al potasio cuarenta radiactivo presente en el exquisito fruto; y que la radiación natural recibida de la Tierra es seis microSv diarios.

Estrellas enanas

La mayoría de las estrellas genera energía de la misma manera: mediante reacciones nucleares en las que el hidrógeno se fusiona para dar helio; un proceso estable que las mantiene emitiendo luz durante miles de millones de años. Ante un tiempo tan desmesurado cabe preguntarse de qué depende la duración de la vida de una estrella: de su masa original, porque cuanta menos masa, menos energía liberan cuando nacen, menor temperatura, menos luminosidad, reacciones nucleares más lentas, mayor vida del astro.
Los astrónomos han observado que la luminosidad de algunas estrellas supera la habitual, sin embargo son más frías. ¿A que se debe la anomalía? A que tienen un enorme tamaño -gigante, supergigante e hipergigante- porque fusionan otros combustibles cuando acaban el hidrógeno. También existen anormalidades en el otro extremo: estrellas cuya luminosidad es menor de la esperada y, no obstante, son más calientes: se trata de pequeñas enanas blancas -así denominadas, aunque muestran varios colores- en las que no se producen reacciones nucleares una vez que se ha acabado el hidrógeno.
El Sol, como estrella de masa intermedia, es una estrella enana amarilla, que se convertirá en gigante roja; y después en nebulosa planetaria que dejará una enana blanca como residuo, transcurridos algo más de una decena de miles de años. Existen estrellas menos masivas, más pequeñas y frías que el Sol, son las enanas rojas, las más abundantes de la galaxia; cuando agotan el hidrógeno -tardan un billón de años en hacerlo- no se convierten en gigantes, sino directamente en enanas blancas.
Me pregunto ahora por el límite inferior de masa necesario para formar una estrella. Si la acumulación de materia que se comprime -inferior al ocho por ciento de la masa del Sol, ochenta veces la masa de Júpiter- no alcanza la temperatura de fusión nuclear del hidrógeno, se convertirá en una enana marrón. Muy abundantes en la galaxia pues existen tantas como estrellas, las enanas marrones -su masa se haya comprendido entre trece y ochenta veces Júpiter- son astros a medio camino entre las estrellas y los planetas; aunque no fusionan hidrógeno brillan (en tonos marrones) debido al calor liberado durante su formación, se van enfriando lentamente y nunca morirán ni se transformarán en otro astro. Se diferencian de un planeta gigante gaseoso, como Júpiter, en que las ha creado la condensación de una nube de gas, mientras que los planetas se originan del material sobrante de una estrella recién formada.

Murciélagos

Sabemos que los animales pequeños, que presentan ritmo cardíaco y metabolismo rápidos, viven menos que los animales grandes con un ritmo cardíaco y un metabolismo lentos; probablemente porque el metabolismo rápido produce más radicales dañinos. Los murciélagos constituyen una excepción, porque viven más que otros mamíferos del mismo tamaño: compárense sus cuarenta años de vida, con los dos años de un roedor de tamaño similar. Sabemos que la tasa metabólica (léase la cantidad de energía que gasta un animal) de los murciélagos volando duplica la de los roedores corriendo de peso semejante; metabolismo tan acelerado dañaría al animal, si los murciélagos no eliminasen los radicales generados. La eliminación tiene un beneficio adicional: destruye los radicales producidos en cualquier inflamación, sea asociada a la edad o a una infección. Los mecanismos antiinflamatorios, incluido la pérdida de genes promotores de la inflamación, permiten a los murciélagos tener una respuesta inmune antiviral perpetuamente activada; respuesta que causaría una inflamación dañina en los demás mamíferos. En concreto, los murciélagos tienen tres interferones alfa, la cuarta parte que nosotros, pero activos siempre, haya o no infección; con otras palabras, están en perenne estado de guerra contra los virus; por esto los murciélagos pueden transportar el virus de la rabia, el Ébola, el coronavirus y otros virus mortales para los demás mamíferos, sin que les afecten. Un sistema inmunitario tan activo no debe extrañarnos que mantenga a los murciélagos libres del cáncer.
Retomemos la longevidad. En los mamíferos, existe una relación simple entre masa corporal y esperanza de vida: a medida que aumenta el tamaño, la longevidad aumenta. Hay excepciones; nosotros vivimos más que otros mamíferos con masa corporal similar y diecinueve especies viven aun más que nosotros, dieciocho de las cuales son murciélagos. Si comparamos ratones, lobos, humanos y murciélagos observaremos que, al envejecer, la respuesta inmunitaria decrece y la actividad metabólica se reduce; hay una diferencia entre los murciélagos y los otros: no aumenta la inflamación a medida que envejecen. Los investigadores han comprobado también que, si bien la actividad genética de los murciélagos cambia a lo largo de su vida, la mayor parte de la diferencia relacionada con la edad se debe al cambio en la actividad de cien genes: los que reparan el ADN y reciclan componentes dañados, y los que detienen la división celular. Hay otra señal adicional: los murciélagos mantienen intactos los extremos de los cromosomas sin que intervenga la enzima telomerasa asociada a esa actividad.