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No, el agua nunca puede ser un combustible, porque ya está quemada

11 de diciembre de 2022

Hace unos días aparecía un titular sorprendente en algún medio: una sonda espacial japonesa utiliza agua como combustible. Lo cual invitaría a cualquiera a preguntarse por qué los humanos hemos sido tan imbéciles hasta ahora de no aprovechar este combustible casi infinito e inocuo para todos nuestros transportes y necesidades energéticas, y en su lugar se ha perforado el suelo para sacar petróleo, carbón y gas. ¿O es que los ingenieros japoneses son tan listos que han conseguido triunfar allí donde hasta ahora todos los demás habían fracasado?

Es más, corren por ahí viejas teorías de la conspiración según las cuales sería posible fabricar coches que funcionaran con agua, pero las grandes compañías lo han impedido e incluso han asesinado a quienes se han atrevido a desarrollar tales tecnologías.

Ilustración de la sonda japonesa EQUULEUS. Imagen de ISAS/JAXA.

Pero, por desgracia, nada de esto es cierto. Resulta que el agua como combustible es uno de los eternos y más viejos fraudes de la (pseudo)ciencia, como la máquina de movimiento perpetuo o la curación por agua (homeopatía).

No, el agua no es un combustible. Nunca podrá ser un combustible. Es imposible. No es una cuestión de ingeniería, sino de leyes fundamentales de la naturaleza, de cómo funciona el universo.

Un combustible es algo que puede quemarse, es decir, sufrir combustión. La combustión es una reacción química de oxidación, en la que una energía de activación (calor) facilita que el combustible reaccione con el oxígeno para desprender más calor y generar productos oxidados, quemados. Por lo tanto, toda combustión necesita tres cosas, combustible, calor y oxígeno, y genera dos cosas, calor y productos oxidados.

Pensemos, en concreto, en los hidrocarburos. Por convención, se llaman así solo los compuestos formados exclusivamente por carbono e hidrógeno, como la gasolina o el gas natural. Pero todos los seres vivos de este planeta estamos formados por carbono, hidrógeno y algunas cosas más. Es decir, en cierto modo toda materia orgánica es un hidrocarburo ampliado. Y también lo son todos los materiales orgánicos que se obtienen a partir de los seres vivos: el papel (celulosa), el algodón (también celulosa), el azúcar (sacarosa), la lana (queratina y lípidos), el aceite (lípidos)…

Todos los compuestos orgánicos tienen una reacción de combustión básicamente común. El más sencillo de ellos es el metano, componente fundamental del gas natural, que contiene cuatro átomos de hidrógeno y uno de carbono por cada molécula, es decir, CH4. Esta es la reacción de combustión del metano:

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Es decir, una molécula de metano se quema con dos moléculas de oxígeno para producir una molécula de CO2 y dos moléculas de agua.

Un ejemplo algo más complejo es la glucosa, el combustible básico del metabolismo de los seres vivos. La glucosa es C6H12O6. Su combustión produce seis moléculas de CO2 y otras seis de agua:

C6H12O6 + 6 O2 →  6 CO2 + 6 H2O

O, por ejemplo, el octano de la gasolina:

2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O

En resumen, toda reacción de combustión de materia orgánica genera los mismos productos, CO2 y agua, a lo que se añade alguno más si dicha molécula tiene además otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre… El agua no es un combustible como tampoco lo es el CO2; ambos son productos de la combustión. Ya están quemados. El agua no puede quemarse, del mismo modo que no se puede hacer fuego con cenizas, porque las cenizas ya están quemadas.

La razón física fundamental que está detrás de la imposibilidad de quemar agua es la termodinámica, las leyes de la naturaleza que gobiernan el funcionamiento de la energía. Todas las cosas del universo tienden de forma espontánea a perder energía. Esa liberación de energía es la que aprovechamos para nuestras necesidades. Para que se inicie la combustión necesitamos aportar algo de energía para activar la reacción (la llama de un mechero, la chispa de las bujías), pero la energía que se obtiene de ella es mayor que la necesaria para activarla, y por eso podemos calentarnos con el fuego o mover un coche con gasolina. Los combustibles tienen la energía almacenada en sus moléculas, en forma de energía química.

Por ejemplo, una pelota cae al suelo desde un mueble porque tiene una energía potencial que pierde al caer. Pero la pelota que ya está en el suelo no puede caer al suelo. Energéticamente hablando, el agua ya está en el suelo de su energía química, y por eso no puede quemarse.

Ahora bien, siendo esto así, ¿por qué a veces se habla del agua como combustible? Algo que sí puede hacerse es desquemar el agua, separándola primero en sus elementos, oxígeno e hidrógeno, para de nuevo quemar el hidrógeno y obtener energía de esta combustión que vuelve a producir agua. Pero para que esto sea una fuente de energía, haría falta que la que se obtiene de la combustión fuera mayor que la que es necesario invertir en romperla en hidrógeno y oxígeno.

En el ejemplo de la pelota, podemos subirla de nuevo al mueble para que vuelva a caer. Pero para subirla necesitamos aportar energía a la pelota, y este es el motivo por el que no podemos obtener energía del ciclo de subir una pelota y dejarla caer, porque la energía que se obtiene de ella al caer hay que invertirla en el proceso de subirla de nuevo. Este es el motivo por el que no existe una máquina de movimiento perpetuo. En la Edad Media hubo mucha especulación sobre la construcción de una máquina que pudiera ponerse en marcha y que entonces se moviera sola eternamente. Todos los intentos fracasaron, y el descubrimiento de las leyes de la termodinámica explicó por qué esto es imposible: toda máquina pierde energía en su movimiento (fricción, calor…), y por ello es necesario aportar más energía para que siga moviéndose.

Del mismo modo, en el caso del agua, para romperla en hidrógeno y oxígeno es necesario invertir toda la energía que produce la oxidación del hidrógeno para producir agua; incluso más, ya que en ambos procesos se pierde algo de energía en forma de calor desprendido. La historia cuenta varios casos de inventores que decían haber conseguido motores de agua, pero en todos los casos eran errores o fraudes. Un ejemplo sonado fue el estadounidense Stanley Meyer, que en 1975 afirmó haber conseguido una «célula de combustible de agua» que rompía el agua por electrolisis en hidrógeno y oxígeno para después quemar el hidrógeno con el oxígeno y obtener de nuevo agua, de forma que la energía producida en la combustión alimentaba la electrolisis, de forma cíclica continua. Meyer consiguió embaucar a dos inversores que posteriormente le denunciaron, y fue condenado por fraude en 1996.

En resumen, el único modo de obtener energía del agua como combustible es aportarle energía antes para romperla en hidrógeno y oxígeno. Esto puede hacerse o bien a) directamente inyectando electricidad (electrolisis), o bien b) aportando energía química por parte de ciertos compuestos que reaccionan con el agua para liberar hidrógeno, o bien c) por fotolisis del agua, como hacen las plantas con su maquinaria fotosintética. En todos los casos es necesario aportar otra fuente de energía externa para invertir más de lo que se genera.

En el caso a) no es necesario explicar que la electricidad hay que producirla. Y siendo así, no tiene sentido utilizarla para romper el agua en lugar de usarla directamente para mover un coche. Pero ¿qué hay del b)? Si hay compuestos que espontáneamente reaccionan con el agua para producir hidrógeno, ¿no podrían usarse en un motor de agua?

La respuesta es que sí, podrían. Por ejemplo, el sodio reacciona con el agua para producir hidróxido sódico (NaOH) e hidrógeno. Conviene aclarar que este no sería un buen modo de producir combustible, ya que la reacción es explosiva. Pero nos sirve como ejemplo: el problema es que devolver el NaOH al estado de sodio metálico requiere más energía de la producida en la reacción de este con el agua. Es decir, en todos los casos, fabricar los compuestos que reaccionan con el agua para producir hidrógeno consume más energía de la que produce el hidrógeno desprendido.

Esto se aplica, en general, a todo uso del hidrógeno como combustible. Por ello un coche no puede alimentarse con agua para producir hidrógeno y quemarlo para moverse, ya que el balance energético es negativo. Los coches tienen dos posibles modos de utilizar hidrógeno, o bien quemándolo directamente en un motor de combustión o bien utilizándolo para producir electricidad en una célula de combustible. Pero en los dos casos el balance energético total de la producción de hidrógeno y de su combustión es negativo. Por eso una compañía produce el hidrógeno, y nosotros se lo compramos, pagamos ese gasto energético.

Pero vayamos al caso c), que parece especialmente interesante: si el agua puede romperse por fotolisis, ¿no sería posible emplear de este modo la energía solar para producir hidrógeno libre como combustible? Al fin y al cabo, el sol es gratis; y aunque también se agota, como toda fuente de energía, aún tardará miles de millones de años, por lo que para nosotros es virtualmente inagotable.

Malas noticias: la fotosíntesis rompe el agua y produce oxígeno libre, pero en cambio no produce hidrógeno libre, sino hidrógeno en forma de otros compuestos. Pero sí es posible conseguir una fotolisis del agua de modo que se produzca hidrógeno libre. Hoy muchas investigaciones experimentan distintos modos. Pero aunque haya algunos más prometedores que otros, todos los que han existido, existen y existirán tienen algo en común: siempre tendrán un balance energético negativo. Por desgracia, la termodinámica es físicamente inviolable.

Pero volvamos a la sonda japonesa: ¿por qué entonces se ha dicho que utiliza agua como combustible, si no es cierto? La explicación es curiosa; es un problema de comprensión, de interpretación o de traducción. Lo que decía la nota de prensa de la agencia espacial japonesa JAXA es que la sonda utiliza agua como propelente, no como combustible.

Aunque a veces los dos términos se usen como intercambiables, en realidad son dos cosas muy distintas: un combustible es algo que se quema, mientras que un propelente es algo que se expulsa hacia atrás para impulsarse hacia delante, según la vieja acción-reacción de Newton; en otras palabras, propulsión a chorro. Si han visto la película Marte (The Martian), recordarán cómo el personaje de Matt Damon se agujereaba el guante del traje espacial para que el aire que escapaba le sirviera para impulsarse hacia la nave que debía rescatarlo, al estilo Iron Man, como decía él. Aunque los expertos han criticado mucho esta escena juzgando que sería impracticable, el principio físico sí es válido.

La sonda japonesa, llamada EQUULEUS, utiliza un sistema de propulsión llamado AQUARIUS, consistente en un depósito de agua que se calienta para expulsarse en forma de vapor, y este chorro impulsa su movimiento a través del espacio. Es decir, es una máquina de vapor espacial. Lo cual no deja de ser cool. De hecho, hay un interés creciente en el agua como propelente en las sondas espaciales y como materia prima de hidrógeno combustible y oxígeno respirable en las futuras misiones tripuladas, ya que el agua es un recurso que puede cosecharse en la Luna, en Marte o en asteroides; allí donde lo crítico no es el balance energético, sino obtener materiales esenciales que no pueden llevarse en abundancia desde la Tierra. Bienvenidos al futuro steampunk.

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Bien, agua en otro exoplaneta. ¿Habitable? Siguiente noticia…

12 de septiembre de 2019

Antes de que nadie se ofenda o se altere, una aclaración. Cuando un equipo de investigadores logra curar el alzhéimer en ratones (simulado por los propios experimentadores, ya que los roedores no padecen este mal), se trata de una noticia de notable calado científico que merece destacarse en los medios especializados. Pero si se presenta al público a bombo y platillo como un gran paso hacia la cura del alzhéimer, es algo parecido a una trampa, ya que hasta ahora ninguna de las curas del alzhéimer en ratones ha funcionado en humanos.

Del mismo modo, saber que se ha detectado agua en la atmósfera de un exoplaneta posiblemente habitable –ahora hablaremos de esto– es una primicia que los científicos interesados en la materia aplauden. Pero presentarlo como se está haciendo es tan engañoso como lo de la cura del alzhéimer.

Este es el resumen de la noticia. Dos estudios independientes, dirigidos respectivamente por la Universidad de Montreal (Canadá) y el University College London (UCL) (el primero aún no se ha publicado formalmente, mala suerte para los canadienses), han rastreado los datos del telescopio espacial Hubble y han descubierto la firma espectroscópica del agua en la luz del exoplaneta K2-18b, descubierto en 2015 por el telescopio espacial Kepler. K2-18b es posiblemente una «supertierra», un planeta posiblemente rocoso de ocho veces la masa terrestre y casi tres veces su radio que orbita en torno a la estrella enana roja K2-18, a unos 111 años luz de nosotros. Según el análisis clásico de la distancia a su estrella, K2-18b caería dentro de la denominada zona habitable, y es la primera vez que se detecta la presencia de agua en la atmósfera de un planeta en zona habitable.

Ilustración artística del exoplaneta K2-18b. Imagen de ESA / Hubble, M. Kornmesser.

Ilustración artística del exoplaneta K2-18b. Imagen de ESA / Hubble, M. Kornmesser.

Ahora bien, el hecho de que K2-18b ocupe la zona habitable de su estrella no lo convierte de por sí en un planeta realmente habitable. Para empezar, no hay pruebas de que tenga una superficie rocosa. Por sus características conocidas, los astrónomos aún dudan si situarlo en la categoría de supertierras o en la de subneptunos, ya que podría tratarse de un gigante de hielo similar a Neptuno.

En Twitter, la exoplanetóloga Laura Kreidberg, que no ha participado en los nuevos estudios, apuntaba que la composición atmosférica conocida de K2-18b permite estimar una presión atmosférica en la superficie de unos 10 kilobares, unas 10.000 veces mayor que la terrestre, y una temperatura de unos 3.000 kelvins, más de 2.700 grados centígrados. En resumen, condiciones del todo incompatibles con la vida tal como la conocemos (y no está nada claro que otra sea biológicamente posible, 1, 2 y 3). «La habitabilidad de este planeta se está exagerando en la prensa», dice Kreidberg.

El apunte de Kreidberg refleja una tendencia ahora en alza: numerosos científicos están comenzando a analizar las condiciones de habitabilidad de los exoplanetas desde una perspectiva mucho más amplia que la simple distancia a la estrella y la luminosidad de esta. Y como he explicado aquí anteriormente, al hacerlo están encontrando que un planeta realmente habitable requiere toda una lista de raros requisitos que se cumplen en el caso de la Tierra, pero que será difícil encontrar en otros mundos.

Por último, y para situar también la noticia en su contexto, debería señalarse cuán raro o frecuente es encontrar la presencia de agua en un planeta. Y para ello conviene hacerse una pregunta: ¿cuántos planetas de nuestro Sistema Solar contienen agua?

La respuesta: todos. Y también los planetas enanos, asteroides, cometas…

Sí, es cierto que en Venus hoy el agua es solo residual, aunque fue abundante antes de sufrir el catastrófico efecto invernadero que lo convirtió en la roca asfixiante y ardiente que es hoy. Pero el mensaje a tener en cuenta es que la presencia de agua en un planeta es probablemente lo normal; lo raro es lo contrario.

Anteriormente ya se ha detectado agua en varios exoplanetas gaseosos gigantes, como señalan los propios investigadores del UCL en su nuevo estudio: «En la pasada década, observaciones desde el espacio y desde tierra han descubierto que el H2O es la especie molecular más abundante, después del hidrógeno, en las atmósferas de los planetas extrasolares calientes y gaseosos». Otros estudios ya habían calculado también que el agua será abundante en los exoplanetas de tipo terrestre.

Todo lo anterior no quita ni un ápice de relevancia a los estudios, faltaría más. Pero sí a la manera como se están presentando en los medios, como advierte Kreidberg. La detección de agua en un exoplaneta que no es un gigante gaseoso es una primicia científica, pero ni es la primera vez que se detecta agua en un exoplaneta, ni desde luego K2-18b parece ser de ningún modo «el mejor candidato a exoplaneta habitable».

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¿Otra vida (alienígena) es posible? 3: Seres sin agua

24 de junio de 2019

Una de las maneras más frecuentes de imaginar otros seres vivos radicalmente diferentes a los terrestres es sustituir el agua por otro líquido que supla sus funciones. Dado que absolutamente toda la vida en la Tierra depende del agua como solvente universal, medio de las reacciones químicas e ingrediente del metabolismo, una criatura que empleara otro líquido alternativo demostraría que puede existir vida “tal como no la conocemos”. Es difícil imaginar de forma científicamente realista nada más alejado de nuestro concepto de vida que un ser capaz de reemplazar el agua por otra sustancia.

Pero ¿es posible? El resumen es este: parece generalmente aceptado que, en las condiciones que solemos entender como habitables, las rarísimas propiedades del agua –que ahora veremos– la convierten en una sustancia insustituible; cualquier otra opción, como decíamos en el caso del silicio frente al carbono, supondría aceptar que la naturaleza es lo suficientemente caprichosa para elegir una opción peor existiendo una mejor, y no es así como funciona. Sin embargo, otros líquidos podrían tal vez servir en condiciones extremas muy distintas de las terrestres. Aunque otra cuestión mucho más dudosa es si podrían sostener formas de vida más compleja que una célula simple.

Ilustración artística de la superficie de Titán. Imagen de Kevin Gill / Wikipedia.

Ilustración artística de la superficie de Titán. Imagen de Kevin Gill / Wikipedia.

Comencemos por el agua: estamos tan acostumbrados a ella que nada de lo que hace nos parece raro. Y sin embargo, si uno cogiera la tabla periódica y tratara de predecir las propiedades del agua a partir de las de sus átomos, se equivocaría por completo. De hecho, el comportamiento del agua es tan extraño que los investigadores aún tratan de comprender por qué actúa de manera tan distinta a lo que se esperaría de su composición química.

Quizá lo más llamativo respecto al agua es que la vida en la Tierra no existiría de no ser por una rarísima propiedad que vemos a diario y a la que no damos ninguna importancia: que el hielo flote. En la naturaleza, todas las sustancias se dilatan al calentarse y se contraen al enfriarse. También el agua; si comenzamos a enfriar agua caliente, observaremos que se contrae. Pero al llegar a los 4 ºC ocurre algo insólito: de repente, empieza a dilatarse, como sabe todo el que alguna vez ha olvidado una botella llena en el congelador. Al congelarse, aumenta de volumen y por tanto se reduce su densidad, motivo por el cual el hielo flota.

Pero ¿qué sucedería si no fuera así? Si, como ocurre con el resto de sustancias, el hielo se hundiera, se formaría más hielo en la superficie que también caería hacia las profundidades. A su vez, el hielo del fondo iría creciendo, hasta que finalmente los océanos quedarían convertidos en un bloque sólido. Ni siquiera el calor de la superficie bastaría para mantener una suficiente provisión de agua líquida en el planeta. No se trata solo de la necesidad de agua para beber: los océanos mantienen el planeta habitable gracias a su inercia térmica, las corrientes que moderan el clima, el efecto invernadero que depende de la propia vida y de los ciclos geológicos sustentados por los mares… Sin todo esto, la Tierra hoy sería un planeta deshabitado, o poblado como mucho por algunos microorganismos simples.

No es la única de las propiedades raras del agua: si el H2O siguiera la pauta normal de compuestos similares con los demás elementos que acompañan al oxígeno en su grupo de la tabla periódica, azufre (H2S), selenio (H2Se) y teluro (H2Te), el agua debería hervir a unos 80 ºC bajo cero y congelarse a -100 ºC. Pero a estas temperaturas serían imposibles, o como mínimo extremadamente lentas, todas las reacciones químicas de las que dependen los procesos metabólicos.

Por suerte para nosotros, no es así. A la presión atmosférica terrestre, el agua se mantiene en estado líquido entre los 0 y los 100 ºC, una franja de temperaturas que no solo es anormalmente ancha, sino que está completamente desplazada respecto a lo que se esperaría de su composición química. Y gracias a ello existe la vida terrestre. Es más, las propiedades anormales del agua solo se manifiestan precisamente en la banda de temperaturas que permiten la única vida que conocemos, lo que no invita precisamente a pensar que este líquido sea solo una de las muchas opciones posibles.

Pero aunque en las condiciones que llamamos habitables no existe otra sustancia líquida que iguale las ventajas del agua, los científicos han especulado con posibles sustitutos en entornos mucho más extremos, en los que la vida basada en el agua sería imposible. El amoniaco (NH3), los hidrocarburos como el metano (CH4), el fluoruro de hidrógeno (HF), el sulfuro de hidrógeno (H2S) o el ácido sulfúrico (H2SO4) son, entre otros, algunos de los compuestos que se han propuesto como posibles alternativas en condiciones muy diferentes a las terrestres.

De entre estas posibilidades, hay una de especial interés. Mientras que en los demás casos se trata de puras especulaciones teóricas que nunca van a poder comprobarse, dado que no se aplican a los mundos a nuestro alcance, para los hidrocarburos simples como el metano y el etano existe un experimento natural relativamente cercano en el que estudiar si puede haber surgido una bioquímica alternativa: Titán.

Ilustración artística de la superficie de Titán. Imagen de NASA / JPL.

Ilustración artística de la superficie de Titán. Imagen de NASA / JPL.

Esta luna de Saturno no solo posee una atmósfera densa y abundancia de materia orgánica, sino que también es el único mundo del Sistema Solar, además de la Tierra, con líquido en su superficie. A las temperaturas gélidas de Titán, el metano y el etano se mantienen en forma líquida, llenando lagos y mares. Bajo la superficie se cree que pueden existir agua y amonio en forma líquida a altas presiones.

Las condiciones de Titán podrían ser propicias para la existencia de bacterias metanógenas independientes del oxígeno y el agua. Así, si la naturaleza pudiera crear vida basada en una bioquímica muy diferente de la terrestre, Titán debería confirmarlo. Por el contrario y si Titán no fuera más que una sopa yerma de nutrientes, o bien sus microbios fueran como los metanógenos terrestres, que emplean oxígeno en forma de CO2 y producen agua, la posibilidad de una bioquímica no acuática no quedaría descartada, pero sí perdería mucha de su credibilidad.

Vale la pena mencionar que una biología basada en los hidrocarburos como solventes es algo mucho más complicado de lo que podría parecer a simple vista. Como con los cubitos de hielo, hay otro fenómeno cotidiano al que no damos importancia, pero que también es esencial para la vida terrestre: la separación del agua y el aceite. Gracias a esta propiedad química pueden existir las células, ya que el agua interior y el agua exterior quedan separadas por una barrera de aceite, la membrana celular.

Pero los hidrocarburos son aceite, así que en este caso debería darse la situación inversa. En un mundo aceitoso en lugar de acuoso, las células deberían poseer una membrana formada por alguna sustancia soluble en agua, pero con la suficiente consistencia como para mantener una barrera estable. Se han aportado modelos teóricos de esto, por ejemplo, basados en un compuesto orgánico polar (soluble en agua) llamado acrilonitrilo que, de hecho, existe en Titán.

Incluso en el caso de Titán, se asume que el carbono sería el bloque fundamental de los seres vivos. Como expliqué ayer, la sustitución de este elemento por otro diferente para construir vida exótica es algo que plantea muy serias objeciones. Algunos científicos como Carl Sagan han concedido la posibilidad de la vida no basada en el agua, pero en cambio han sido mucho más escépticos a la hora de considerar un sustituto para el carbono.

Y dado que las condiciones ambientales ideales para la bioquímica del carbono coinciden con las de la bioquímica del agua, esto nos lleva a una conclusión. En estas condiciones, no hay un reemplazo adecuado para el agua. Y aunque la bioquímica del carbono podría tal vez seguir un camino hipotético con solventes distintos al agua en condiciones extremas, se trata una vez más de un sendero tan tortuoso que difícilmente podría engendrar nada más sofisticado que células simples, sin la organización en estructuras diferenciadas que permite la evolución de vida compleja. Si algo sabemos con seguridad, es que en la superficie de Titán no se aprecia vida macroscópica; no hay vegetación.

No es que la posibilidad de microbios con una bioquímica alternativa carezca de interés; para la biología sería el hallazgo más importante de la historia. Puede merecer la pena buscar vida bacteriana en un lugar de nuestro entorno como Titán; por cierto, el único mundo del Sistema Solar exterior en el que se ha posado una sonda de fabricación humana. Pero en exoplanetas a años luz de distancia que jamás podremos visitar, nunca sabremos con certeza si existen microorganismos exóticos.

Por lo tanto y para el caso de los exoplanetas, restringir la calificación de “habitables” a los muy semejantes a la Tierra no es terracentrismo, sino lo único científicamente sensato. Solo en estos podría encontrarse eso de cuya existencia está convencida una gran parte de la población, los aliens. Que, si realmente existieran, muy probablemente serían bioquímicamente similares a nosotros, al menos en lo básico. Todo lo demás, pensar que puedan existir organismos superiores en unas condiciones ambientales radicalmente distintas a las terrestres, vida inteligente “tal como no la conocemos”, es solo fantasía para la ficción. O pseudociencia para la realidad.

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De la cerveza al urinario, y de vuelta a la cerveza

01 de octubre de 2017

A propósito de mi anterior artículo sobre el Marmite, ese extraño alimento de origen británico creado con los restos de la fermentación industrial de la levadura, Alicia me hacía la observación en Twitter de que posiblemente en los países del norte aprovechen al máximo la cerveza tal y como nosotros hacemos con el cerdo.

El comentario de Alicia me trajo a la memoria una noticia que circuló a finales de la primavera de este año y que pone lacre y sello a esa idea. Porque ¿qué mayor aprovechamiento de la cerveza que recoger el resultado de su paso por el cuerpo humano y volver a convertirlo en cerveza?

Esto es exactamente lo que ha hecho el Consejo de Agricultura y Alimentación de Dinamarca (para abreviar, DAFC, en inglés), con la colaboración de la empresa danesa Nørrebro Bryghus. Se lo explico. A nadie se le escapa que en los festivales de música se consumen océanos de cerveza, y todo asiduo a los conciertos en grandes recintos ha tenido que esperar pacientemente alguna vez al final de una larga fila para devolver al mundo el líquido ingerido, del modo que narraban Pablo Carbonell y los Toreros Muertos.

Pues bien, en 2015 al DAFC se le ocurrió recoger la orina vertida por los asistentes al Festival de Roskilde, celebrado anualmente cerca de Copenhague y que pasa por ser uno de los mayores eventos musicales de Europa. Nada menos que 54.000 litros; piensen en esa botella de agua que tienen en la nevera, y multiplíquenla por 54.000.

Asistentes al Festival de Roskilde en 2015, contribuyendo al proyecto. Imagen de Beercycling.

Asistentes al Festival de Roskilde en 2015, contribuyendo al proyecto. Imagen de Beercycling.

En la primavera de 2016, esas 54 toneladas de agüita amarilla se emplearon como fertilizante en los campos daneses para producir 11 toneladas de malta de cebada. Y después, otra vez a fabricar cerveza. El resultado: 60.000 botellas de cerveza Pilsner que se lanzaban a la venta el pasado junio bajo la marca, no había otra, Pisner.

Los responsables del Proyecto Beercycling aclaraban que los granjeros han utilizado durante siglos la orina del ganado para fertilizar sus cultivos, y que en este caso solo se ha añadido la idea innovadora de aprovechar la humana, con el añadido de que en este caso la materia prima procedía principalmente del consumo de cerveza. Lo cual no es un factor relevante técnicamente, pero le da al proyecto un interesante carácter circular, además de ser hermosamente alegórico.

Cerveza Pisner. Imagen de Beercycling.

Cerveza Pisner. Imagen de Beercycling.

Pero si han suspirado de alivio al saber que la orina no se transforma directamente en cerveza, sino que simplemente se esparce por los campos, no suspiren tan deprisa: en otro proyecto, científicos de la Universidad de Gante (Bélgica) han creado una máquina que recicla directamente la orina en agua potable y fertilizante.

En este caso, sí: los 1.000 litros de orina recogidos de los asistentes al Festival de Música y Teatro de Gante por el investigador Sebastiaan Derese y sus colaboradores estaban destinados a elaborar cerveza sin pasar por el filtro de la naturaleza, sino solo por el de la máquina. “Recuperación completa de nutrientes de la orina humana”, es el tema en el que investiga Derese para su tesis doctoral.

Puede que ideas como la de Derese tengan que vencer algunas resistencias, pero háganse a la idea de que ese es el futuro al que nos dirigimos. Claro que tal vez sea necesario recordar un axioma básico, no por evidente menos incomprendido:

Toda el agua de la Tierra es reciclada.

El agua que bebemos es la misma que llevan bebiendo y excretando todos los seres vivos que han pasado por este planeta durante millones de años. La naturaleza actúa como gran máquina de filtro, devolviéndonos lo que expulsamos después de cubrir un gran ciclo de reciclaje.

Lo cierto es que actualmente lo más común es reciclar el agua usada en las plantas de depuración para destinos diferentes al consumo humano, como el riego o la recarga de acuíferos. Pero solo porque la tecnología aún no está lo suficientemente extendida como para que se nos devuelva al grifo lo que hemos vertido por el desagüe.

Curiosamente, en 2008, cuando la NASA instaló en la Estación Espacial Internacional su primer sistema para reciclar la orina y el sudor de los astronautas en agua potable, publicó el avance bajo el título “reciclar agua ya no es solo para la Tierra”. Pero lo cierto es que en la Tierra aún no hemos llegado a ese nivel de reciclaje que en el espacio es una necesidad. Aunque sin duda, llegaremos, porque cada vez más es también una necesidad aquí abajo. Así que vayan haciéndose a la idea: en un futuro tal vez cercano, reciclar orina para beber ya no solo será para el espacio.

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El agua, primera causa de muerte por catástrofe natural en España

07 de febrero de 2017

Tal vez no les sorprenda saber que España es el cuarto país del mundo donde los expatriados dicen sentirse más a gusto (por detrás de Taiwán, Austria y Japón), según una encuesta de la web InterNations que cuenta Business Insider y que ha tenido en cuenta factores de calidad de vida como el bienestar, la seguridad, las infraestructuras, los servicios y el equilibrio entre trabajo y ocio.

Los encuestados han destacado la facilidad de integración por la actitud de acogida de los españoles hacia los extranjeros, algo que nos honra. Pero también, según BI, juega a nuestro favor algo que simplemente nos hemos encontrado aquí: el clima. Lo que aquí llamamos frío polar no suele ser para tanto, al menos en la mayor parte del territorio y en comparación con nuestros vecinos del norte. Grandes tornados o huracanes son algo desconocido para nosotros. Y si hablamos de violentos fenómenos terrestres, al menos en este momento geológico parece que estamos a salvo de erupciones volcánicas. No así de los terremotos, pero tampoco estamos entre las regiones más castigadas por los temblores.

Claro que también tenemos nuestro azote endémico: el agua. Hace unos días, el Colegio Oficial de Geólogos (ICOG) recordaba que  las inundaciones son la primera causa de víctimas mortales por catástrofe natural en España, seguidas por los temporales marítimos como los que están batiendo las costas durante estos días. Entre 1995 y 2014 han muerto 249 personas por esta segunda causa, según cifras del Ministerio de Agricultura y Pesca, Alimentación y Medio Ambiente recogidas por el ICOG.

Temporal en Donosti. Imagen de Efe.

Temporal en Donosti. Imagen de Efe.

Si algo se espera de un país con casi 8.000 kilómetros de costa es que haya aprendido a mitigar los efectos de los temporales, sobre todo cuando, como recordaba también el ICOG, «la densidad media de población de los municipios costeros es 3,8 veces superior a la media del conjunto nacional, llegando a más de 10 veces sobre la media durante la época estival, según datos del Instituto Nacional de Estadística».

El comunicado del ICOG que subrayaba estos datos tiene como misión precisamente llamar la atención sobre lo mal preparados que estamos para defendernos de los embates del mar. Y la advertencia de los geólogos es muy necesaria y oportuna, porque estos días atrás hemos podido observar cómo muchos medios han tratado los destrozos debidos a los temporales como si fueran la consecuencia inevitable de la furia de los dioses desatada sobre los pobres mortales. Manuel Regueiro, presidente del ICOG, acierta al poner el acento sobre algo que debería resultar obvio, pero que al parecer no lo es: los temporales no son «una anomalía, sino un fenómeno natural cada vez más frecuente».

A nadie le llegará de sorpresa que la costa española ha sido durante décadas una gallina de los huevos de oro estrujada, exprimida, desplumada y troceada hasta el paroxismo. Tampoco nadie puede negar conocimiento de las calamidades medioambientales que esta lucrativa fiebre urbanizadora ha provocado. En cambio, se habla mucho menos, salvo cuando truena, de la escasa planificación de las infraestructuras costeras contra los temporales. Los geólogos estiman que las pérdidas por erosión costera para el período 1986-2016 pueden alcanzar los 4.000 millones de euros.

Estragos causados por un temporal en Mallorca. Imagen del gobierno balear.

Estragos causados por un temporal en Mallorca. Imagen del gobierno balear.

Algunos de estos daños hemos podido verlos en los medios estas últimas semanas. Pero según los geólogos, reconstruir sin más es poco menos que volver a levantar en el mismo lugar el castillo de arena que se ha llevado la ola: «reconstruir las construcciones afectadas por el último temporal servirá de poco si no se toman medidas preventivas para evitar futuros daños», dicen.

Por todo ello, los geólogos reclaman la elaboración de mapas de riesgos más detallados. La ley del suelo ordena la necesidad de disponer de estos elementos para guiar la construcción y urbanización en las costas, pero el ICOG subraya que los mapas actuales son «excesivamente simples y a escala 1:10.000, que solo proporcionan una idea del problema pero no permiten valorar acciones de mitigación precisas a nivel de planeamiento urbanístico». Los geólogos insisten en la necesidad de construir cartografías a la escala de detalle necesaria para guiar el planeamiento urbanístico, entre 1:500 y 1:5.000.

Claro que incluso disponiendo de estos mapas, habrá que vigilar que sirvan para algo. El ICOG señala que en la vorágine urbanística de la costa se han construido paseos marítimos, puertos deportivos y urbanizaciones en zonas inundables o en cuencas fluviales que «no se han guiado por los indispensables mapas de riesgos que marca la ley del suelo y los trabajos de geomorfología del litoral para realizar infraestructuras preventivas y diseñar exclusivamente usos compatibles con la actividad natural». Pocas poblaciones, subraya Regueiro, tienen en cuenta estos criterios a la hora de lanzar sus planes urbanísticos.

Y así, cuando nos llegue nuestro propio Big One, nos cogerá de nuevo… Nos cogerá de nuevo, sin más. En la acepción argentina del verbo.

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Nunca te hagas a la mar sin bolsas de plástico y una moneda

14 de mayo de 2016

«I’m gonna have to science the shit out of this«, decía Matt Damon en la película The Martian cuando se quedaba solo y abandonado en Marte. Ignoro cómo adaptaron esta expresión en la versión doblada al castellano, pero probablemente perdería todo el punch del intraducible original. La expresión me ha regresado a la mente al descubrir que David, Marta, Tommy y Armella, los cuatro seres humanos (un comentario sobre esto al final del artículo) que quedaron a la deriva frente a las costas de Borneo, han logrado sobrevivir durante diez días en el mar gracias a su astuta capacidad de science the shit out of this.

Tom Hanks en la película 'Náufrago' (2000). Imagen de 20th Century Fox / DreamWorks Pictures.

Tom Hanks en la película ‘Náufrago’ (2000). Imagen de 20th Century Fox / DreamWorks Pictures.

Según han contado los dos españoles a los medios, construyeron un sistema rudimentario de purificación de agua de mar por evaporación utilizando un par de bolsas, un procedimiento que al parecer habían visto en una película (a mi compañero de blog Carles Rull, de El cielo sobre Tatooine, le gustará saber que el cine puede salvar vidas).

Lo que hicieron fue algo similar a lo que aparece en esta figura. Se vierte agua de mar en un recipiente grande, en cuyo centro se sitúa otro más pequeño. Todo ello se cubre con un plástico en cuyo centro se coloca un pequeño peso, como una piedra o una moneda. La energía solar hará el resto: al calentarse el agua de mar, se evapora y se condensa en el plástico superior, dejando las sales en el recipiente grande. El agua purificada que se condensa en la tapa se agrupa en gotas gracias a la tensión superficial, una de las raras propiedades del agua a las que debemos la vida, y las gotas chorrean hasta caer en el vaso central. En el caso de los náufragos de Malasia, utilizaron bolsas de plástico en lugar de recipientes, lo cual aumenta la dificultad.

Esquema del sistema para purificar agua de mar por evaporación. Imagen de WikiHow / CC.

Esquema del sistema para purificar agua de mar por evaporación. Imagen de WikiHow / CC.

¿Por qué no podemos beber agua de mar? Basta con recordar un dato: nuestros riñones solo pueden procesar agua con una máxima concentración de sales de en torno al 2%. El agua de mar tiene más o menos un 3,5% de sales. Lo que significa que el riñón debe diluir esta concentración utilizando agua ya existente en nuestro organismo. Así que la cuenta es simple: para rebajar la concentración de sal de un litro de agua de mar hasta un 2%, el riñón necesita añadirle 0,75 litros de agua que nos va a arrebatar del cuerpo. Es decir, que si bebemos agua de mar, morimos de sed más rápidamente.

En 1952 el médico y biólogo francés Alain Bombard realizó un experimento de naufragio voluntario del que aseguró haber sobrevivido bebiendo pequeñas cantidades de agua de mar, una cucharada cada 20 minutos dejando que la saliva en la boca diluyera la sal. Puede ser un último recurso en caso de emergencia extrema.

Aquamate Solar Still. Imagen de Landfall Navigation.

Aquamate Solar Still. Imagen de Landfall Navigation.

Por si a alguien le interesa, hay sistemas comerciales por ahí que funcionan según el principio de evaporación, por ejemplo el Aquamate Solar Still de la marca estadounidense Landfall Navigation, que produce entre medio litro y dos litros de agua al día. Por desgracia su tienda online no hace envíos fuera de EEUU, pero aceptan pedidos por email. El precio de 239,95 dólares no es precisamente barato, pero si te salva la vida, es una ganga. También existen unos packs que funcionan mediante ósmosis pasiva.

De propina, he aquí algunos consejos para no morir de sed en caso de naufragio, cortesía del Manual de Supervivencia del Ejército de EEUU:

  • El mismo riesgo de beber agua del mar se aplica a la orina, también rica en sales. No beberla, por mucho que apetezca.
  • Al beber, humedecerse los labios, lengua y garganta antes de tragar.
  • En la medida de lo posible, protegerse del sol, tanto directo como reflejado del mar. Permaneciendo a la sombra, humedecer la ropa y escurrirla durante las horas de más calor, y evitar el ejercicio físico.
  • Comer poco o no comer. El cuerpo necesita consumir agua para hacer la digestión.
  • Los peces marinos son asombrosas máquinas osmóticas; su concentración de sales es menor que la del mar. Pero cuidado: beber solo el fluido alrededor de la raspa y el líquido de los ojos. Evitar otros fluidos como la sangre, ya que son demasiado ricos en alimento que consumirá agua durante la digestión.

Y para terminar, el comentario final del que advertía más arriba. Esto no tiene relación alguna con la ciencia, pero sí con el periodismo: ¿A alguien más le ha llamado la atención que muchos medios se abstuvieran por completo de mencionar que había otros dos seres humanos en la barca junto con los dos españoles? ¿Se les habría ignorado del mismo modo si hubieran sido estadounidenses o alemanes?

PD- Según la información publicada en muy poquitos medios, los otros dos ocupantes de la barca eran el chino Tommy Lam Wai-yin, propietario del hotel de playa donde trabajaban David y Marta, y su pareja, la malasia Armella Ali Hassan. Hay que irse al Borneo Post para leer que el padre de Armella también lloró cuando supo que su hija estaba viva.

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¡Sorpresa! Las grasas saturadas no provocan infartos

19 de junio de 2014

Ya que la semana va de proclamas científicas controvertidas, a ver qué tal suena esta: las grasas saturadas no aumentan el riesgo cardiovascular, ni el de diabetes, ni elevan el colesterol, y ni siquiera hacen engordar. Tales son las conclusiones publicadas en la revista Annals of Internal Medicine por un equipo de científicos de las Universidades de Cambridge, Oxford e Imperial College London (Reino Unido) y de Harvard (EE. UU.), entre otras instituciones. Los investigadores han elaborado un metaestudio –estudio de estudios– recopilando más de 70 trabajos previos realizados con más de 600.000 personas de 18 países. «Las pruebas actuales no apoyan claramente las directrices cardiovasculares que aconsejan un alto consumo de ácidos grasos poliinsaturados y un bajo consumo de grasas saturadas totales», concluyen los autores. La afirmación es sorprendente y contradice lo que todos creemos saber. La pregunta es: ¿por qué creemos saber lo que creemos saber?

Un extenso estudio absuelve a las grasas saturadas, como las de esta hamburguesa, del riesgo cardiovascular. NCI/NIH.

Un extenso estudio absuelve a las grasas saturadas, como las de esta hamburguesa, del riesgo cardiovascular. NCI/NIH.

En general, las directrices que orientan a un estilo de vida saludable, y que vienen dictadas por autoridades y organismos sanitarios, se apoyan en conclusiones de estudios epidemiológicos. Dícese de estudios elaborados de la siguiente manera: se parte de una hipótesis que se trata de demostrar como correcta y que normalmente se basa en una idea razonable (los epidemiólogos llaman a esto «plausibilidad biológica»). Se reúnen datos de una población de tamaño lo mayor posible. Se extraen estadísticas sobre distintas variables y se comparan. Y si se encuentra una correlación estadísticamente significativa, ¡voilà! Ya tenemos recomendación al canto. En ocasiones incluso existe un conflicto de intereses cuando los proyectos están financiados por partes implicadas, algo que solo recientemente ha empezado a especificarse obligatoriamente en las revistas científicas. Y cómo no, en una sociedad dominada por la publicidad, también se acaban tomando como consejos nutricionales lo que son simplemente eslóganes de marca científicamente cuestionables, pero que llegan a calar entre el público como si fueran verdades absolutas.

Los seguidores de este blog ya sabrán que soy muy crítico con los estudios epidemiológicos. No pretendo equipararlos con las investigaciones sobre el Bigfoot o el monstruo del lago Ness, pero sí con las pesquisas sobre precognición de las que también he hablado aquí. Muchas investigaciones en psicología se basan en los mismos métodos, por lo que ciertos trabajos que han validado la existencia de capacidades precognitivas en las personas han motivado que se cuestionen no ya dichos estudios, sino gran parte de la metodología que emplea la psicología experimental. Anteriormente he citado también aquí cómo las asociaciones estadísticas se pueden utilizar para mostrar lo que a uno le convenga, como la relación entre las muertes por ahogamientos en piscinas y el número de películas protagonizadas por Nicolas Cage. Pero correlación no implica causalidad, y esto resulta problemático cuando el estilo de vida saludable que se recomienda a la población se basa en conclusiones epidemiológicas sin un fundamento causal empíricamente contrastado más allá de la «plausibilidad biológica».

Es por este y otros motivos que algunas recomendaciones sanitarias han ido cambiando de chaqueta a lo largo de los años. Cualquiera que supere los 40 podrá preguntar a sus padres (o los más jóvenes, a sus abuelos), sobre aquella época en la que el aceite de oliva era desaconsejable y se preferían los de girasol o soja, a los niños se les daba anís porque era beneficioso para ellos, y el pescado azul, hoy glorificado por su omega-3, era el mismísimo Lucifer con branquias. Respecto a las grasas, en los últimos años se han venido acumulando estudios que el pasado año llevaron al cardiólogo británico Aseem Malhotra a publicar un artículo en la revista British Medical Journal en el que animaba a «desterrar el mito del papel de las grasas saturadas en la enfermedad cardiovascular». Malhotra destacaba que la «demonización» de las grasas saturadas nació en 1970 con la publicación del llamado Estudio de Siete Países, un extenso trabajo epidemiológico al que debemos el conocimiento de los beneficios de la dieta mediterránea. Malhotra no objetaba a esto último, pero en cambio señalaba que las pruebas científicas no avalan la influencia de las grasas saturadas en el riesgo cardiovascular, y sí la de los azúcares. Con ocasión del artículo de Malhotra, la Fundación Británica del Corazón admitió que había «pruebas conflictivas» al respecto.

El nuevo estudio, cofinanciado precisamente por esta Fundación, viene ahora a asestar otro mandoble al «mantra de las grasas saturadas», en palabras de Malhotra. Es más: las conclusiones de los investigadores tampoco sostienen que las grasas conocidas como buenas –las insaturadas de vegetales y pescados, como el archifamoso omega-3– reduzcan el riesgo de infarto. En su lugar, los autores aconsejan disminuir el consumo de azúcares (carbohidratos), cuya incidencia en la enfermedad coronaria han identificado como mayor de lo sospechado. Y sí mantienen la advertencia contra las llamadas grasas trans (parcialmente hidrogenadas), ácidos grasos insaturados de origen artificial que se encuentran en muchos alimentos procesados. El estudio ha recibido tanta atención que ha merecido reportajes en algunos de los medios más influyentes del mundo, como el diario The New York Times, y ocupará la portada del próximo número de la revista Time (23 de junio) bajo el título «Coma mantequilla» y el subtítulo «Los científicos etiquetaron a la grasa como el enemigo. Por qué estaban equivocados».

Quizá alguien se esté preguntando por qué este estudio debería considerarse más atinado que los utilizados anteriormente para sostener lo contrario. Una de las claves está en el prefijo «meta»: el análisis de una batería de estudios aumenta el tamaño de la muestra, lo que redunda en la fiabilidad de los resultados. Pero es que, además, los investigadores han incluido estudios que consideraban parámetros más objetivos que los cuestionarios dietéticos, como marcadores biológicos en la sangre, y lo que es más importante: subrayan que el efecto de las grasas saturadas sobre el LDL (el colesterol malo) actúa de forma predominante sobre un tipo de partículas grandes y de poca densidad cuya preponderancia, lo que se conoce como patrón A, no es perjudicial. Además, las grasas saturadas elevan el HDL, el llamado colesterol bueno. No es solo algo biológicamente plausible, sino una relación de causalidad.

El lema de los "ocho vasos de agua al día" es un mito sin respaldo científico. Walter J. Pilsak vía Wikipedia / Creative Commons.

El lema de los «ocho vasos de agua al día» es un mito sin respaldo científico. Walter J. Pilsak vía Wikipedia / Creative Commons.

El estudio socava un tótem dietético, uno más de los que han venido tambaleándose en los últimos años, como los perjuicios de la sal y la necesidad de beber ocho vasos de agua al día. Respecto a lo primero, las investigaciones acumuladas en los últimos años (más información aquí) apuntan que sigue vigente la recomendación de no abusar de la sal, pero que un consumo medio moderado es más beneficioso que nada en absoluto. Y con respecto a la tan arraigada patraña de los ocho vasos de agua, ni siquiera se apoya en ninguna clase de dato médico. Nadie parece saber a ciencia cierta cuál es el origen de este mito ni qué presuntos motivos lo inspiraron, pero lo cierto es que logró abrirse camino en las recomendaciones sanitarias sin que nadie pudiese citar ningún estudio científico que lo respaldara. Por suerte, los expertos están reaccionando y se esfuerzan por extender la recomendación de beber simplemente cuando se tenga sed y, si acaso, vigilar el color de la orina (demasiado oscura es signo de baja hidratación), pero el mito es persistente y su erradicación es difícil una vez se ha convertido en vox pópuli, sobre todo cuando, una vez más, la publicidad de la industria hace lo posible por perpetuarlo.

¿Un mito más antes de terminar? ¿Qué tal el del colesterol? Nadie dice que la acumulación de esta grasa en las arterias sea beneficiosa, pero otra cosa es pensar que la placa de colesterol de ese paciente procede del huevo frito que ingirió en la cena de ayer. «Esta idea de que comes algo, va a tu torrente sanguíneo y obtura tus arterias es simplemente falsa. No ocurre nada ni remotamente parecido», declaraba esta semana el cardiólogo de la Facultad de Medicina de Harvard Dariush Mozaffarian en un reportaje publicado en el diario The Washington Post (y ya saben qué responder al próximo que les repita aquella famosa frasecita: «eso va directamente a tus arterias»). Lo cierto es que la mayoría del colesterol de nuestro cuerpo lo produce el propio cuerpo. ¿Y qué efecto tiene el que ingerimos sobre el que producimos?

Para responder a la pregunta, nadie mejor que el responsable histórico de que el colesterol, junto con las grasas saturadas, se haya convertido en el gran Satán de la dieta: Ancel Keys, el promotor del Estudio de Siete Países mencionado más arriba. En 1991 (21 años después de la publicación de su gran obra), y en respuesta a un estudio en la revista The New England Journal of Medicine que informaba sobre el caso de un hombre que comía 25 huevos al día y presentaba niveles normales de colesterol en sangre, Keys escribió lo siguiente en una carta al director: «El colesterol de la dieta tiene un efecto importante en el nivel de colesterol en sangre en pollos y conejos, pero muchos experimentos controlados han demostrado que el colesterol de la dieta tiene un efecto limitado en humanos. Añadir colesterol a una dieta libre de colesterol aumenta el nivel en sangre en humanos, pero cuando se añade a una dieta sin restricciones, su efecto es mínimo». Es decir: después de haber dejado a media humanidad sin comer grasas (o, al menos, sintiéndose muy culpables al comerlas), el doctor Keys se nos desmarcó de esta manera. ¿Qué les parece? ¿Es o no es… ¡sorpresa!?

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