EL TEMIBLE MERCURIO

El mercurio, de símbolo Hg, es el más volátil de todos los metales, siendo el único metal líquido a temperatura ambiente. Puede encontrarse en forma de metal, formando sales inorgánicas o compuestos orgánicos. Su toxicidad depende de la forma en que se encuentre: el mercurio líquido no es tan tóxico y la mayor parte de lo ingerido se excreta; las sales inorgánicas tampoco son muy tóxicas (se eliminan por la orina), pero las formas orgánicas (especialmente el dimetil-mercurio) son las más tóxicas y se absorben por los tejidos, pudiendo permanecer en el organismo durante largos períodos. En el medio ambiente, sus diversas formas se interconvierten: el mercurio líquido se transforma en dimetil-mercurio en los sedimentos fangosos de los ríos y lagos por la intervención de algunos microorganismos.

El mercurio elemental se utiliza en lámparas fluorescentes y lámparas de mercurio, termómetros, barómetros, interruptores eléctricos, bombas de difusión, rectificadores, tacómetros y termostatos. Sus compuestos se usan en la fabricación de pinturas, fungicidas, medicamentos, cosméticos, etc. Muchas aplicaciones aprovechan su capacidad de conducir la electricidad, otras las cualidades antisépticas y conservantes de algunos de sus compuestos. En agricultura y en la industria se han utilizado como fungicidas para reducir las pérdidas a causa del ataque de los hongos.

Además de los volcanes que son una gran fuente de emisión de mercurio, las actividades humanas (fuentes antropogénicas) como la combustión de carbón, petróleo y gasolina contribuyen en forma importante porque, aunque lo contienen en trazas, son de uso masivo. La incineración de residuos municipales (si tienen productos con mercurio, como baterías), la extracción de oro o plata si se hace por la formación de amalgamas, son importantes fuentes de contaminación. Se calcula que por cada gramo de plata producida se vierte alrededor de un gramo de mercurio hacia la atmósfera. También se encuentra en cantidades importantes en las aguas negras, por el uso que hacen muchas personas de compuestos químicos, farmacéuticos y pinturas, que lo contienen en pequeña cantidad.

Las amalgamas son soluciones sólidas o aleaciones formadas con mercurio y casi cualquier otro metal o combinación de ellos. La amalgama dental, usada por los dentistas, se prepara combinando mercurio líquido y una mezcla de plata y estaño. Actualmente se prefiere el uso de resina o porcelana porque las amalgamas recién preparadas liberan algo de mercurio cuando se mastica un alimento; además, la acción de la saliva puede ayudar a liberar mercurio.

El mercurio llega al hombre a través de compuestos agrícolas (fungicidas e insecticidas) y de sus fuentes de agua. Las plantas pueden incorporar compuestos de mercurio del suelo y de sus semillas si ellas lo han usado como fungicida. La concentración de mercurio en los peces, usualmente es mucho mayor que la del agua en que viven, porque tiene la capacidad de acumularse en los organismos vivos por largos periodos (“bioacumulación”) y, al ascender en la cadena trófica (“el pez grande se alimenta del chico”), su concentración va aumentando (“biomagnificación”). Muchos organismos acuáticos concentran metales pesados si viven en ambientes contaminados. Por ej. ostras y mejillones pueden contener niveles de mercurio y cadmio unas cien mil veces mayores que las del agua en que viven. En 1961 la FDA prohibió la venta del pez espada, al encontrar altas cantidades de mercurio.

El vapor de mercurio, y en menor grado sus sales, atacan el sistema nervioso central, pero el riñón e hígado son los principales órganos atacados. Los síntomas de la intoxicación dependen de su forma química: mercurio elemental, compuestos inorgánicos o orgánicos. Los principales efectos del mercurio sobre el ser humano son: daño al sistema nervioso, a las funciones del cerebro, reacciones alérgicas, irritación de la piel, cansancio, dolores de cabeza, daños en la esperma, defectos en los recién nacidos y abortos. Una vez liberado al medio ambiente, el mercurio no se descompone de manera inocua y se presenta en la atmósfera, en el agua y en el suelo.

En 1956 se produjo en Minamata, Japón, el caso más emblemático de contaminación humana por una planta de plásticos, que usaba una sal de  mercurio como catalizador y arrojaba sus residuos al mar. El metil-mercurio que se formó se acumuló en los peces a niveles de hasta 100 ppm (partes por millón). Miles de personas sufrieron el envenenamiento por mercurio, varios cientos murieron y se presentaron malformaciones en recién nacidos.

El manejo del mercurio se debe hacer con mucha precaución. La tendencia mundial es su eliminación gradual. En la medida que los esfuerzos continúen, los desechos de mercurio se convertirán en un tema crítico para la mayoría de las naciones. En la actualidad, sólo un número limitado de países tienen la capacidad o las instalaciones adecuadas para manejar sus desechos de manera ecológicamente segura.

BIBLIOGRAFÍA

·     DIGESA (2010). Morales. Exposición sobre el mercurio.

·     http://www.lenntech.es/periodica/elementos/hg.htm

·     MINAM (2010). De la Rosa, Alicia. Exposición sobre el mercurio. Grupo técnico del mercurio.

·     Colin Baird. “Química Ambiental” Ed. Reverté. España 2001.

Ing. LEONOR MÉNDEZ QUINCHO <leo.mendezq @ gmail.com>

ex-docente. Universidad Nacional Agraria La Molina.

QUÍMICA E HISTORIA DEL PERÚ

La ciencia y la civilización van de la mano en un constante proceso de mutua contribución. En este escenario, diversos acontecimientos vinculados a la química, han marcado la historia del Perú. Al mencionar algunos de ellos, sin perjuicio de valor de muchos otros de gran importancia, tal vez el más relevante haya sido la conquista del Imperio Incaico. Esta civilización, que aún deslumbra al mundo, dominaba diversas áreas de la ciencia como la química, agronomía, medicina, sanidad vegetal, astronomía, etc. Conocía no sólo de tecnología química para convertir el oro en piezas delicadas o de lujo, sino que también desarrolló los procesos químicos para convertir las pieles y fibras de auqénidos en prendas de vestir, tejidos y mantos. 

De las semillas, frutos y hojas, obtuvieron extractos medicinales y pigmentos cuyos colores permanecen inalterables hasta el día hoy en diversos tejidos, paredes y cerámicos. Utilizaron  magistralmente las propiedades químicas del agua para convertir bloques de granito en admirables piezas de arquitectura. Además, fueron prodigiosos en el arte y la técnica de la orfebrería, en la extracción, procesamiento, manipulación y aleación de varios metales como oro, plata, cobre, hierro, etc. que convertían en utensilios para uso doméstico, como material quirúrgico o material de guerra.

 

En la agricultura utilizaron los principios químicos como filtración, lixiviación, salinización, los que, quizás sin el conocimiento de las propiedades químicas de los ácidos húmicos, promovieron el uso racional del agua en los  sistemas de irrigación para cultivos a grandes alturas, manejo de pasturas y aplicación de nutrientes (minerales) para alimentar a sus animales domésticos y de carga. Sabían que con determinados granos podían producir alimentos nutritivos, aunque sin tener el conocimiento de las proteínas, lípidos, vitaminas, carbohidratos y minerales (componentes químicos – nutrientes - de un alimento), necesarios para que sus hijos crezcan sanos o para que sus guerreros puedan recuperar la salud. Utilizaban hojas para promover o mitigar las sensaciones fisiológicas sin tener conocimiento de la química de los alcaloides o glucósidos presentes en esos materiales. También emplearon la ciencia y la tecnología química para obtener fibras (compuestos principalmente de carbohidratos y proteínas) que después de teñidas y sabiamente organizadas en diferentes tamaños y colores (quipus),  constituyeron su propio sistema de escritura.

No obstante que la ciencia y tecnología química del Perú incaico seguirá siendo objeto de muchos estudios, los productos químicos en el Perú colonial, también tuvieron un impacto sobre las civilizaciones, basta recordar no sólo el oro, metales preciosos, granos y hortalizas (el tomate, ahora conocido como la mejor fuente de licopeno), que fueron transportados a Europa y otras materias primas traídas de allá. De esta época se puede recordar el efecto de los fertilizantes en la agricultura (salitre, guano de las islas), compuestos químicos naturales abundantes en el Perú, que fueron explotados hasta la devastación de los ecosistemas marinos y terrestres.

La Amazonía peruana suministró al mundo el látex del árbol del caucho, desarrollándose una industria química con él. La explotación del "caucho" en las poblaciones amazónicas, hizo florecer las civilizaciones y la riqueza de la amazonía peruana, aunque sin establecer la infraestructura necesaria para el mantenimiento sostenible de estas comunidades.


Numerosos hechos históricos en el periodo republicano mostraron al Perú en el escenario mundial, tal es el caso de la industria de harina de pescado que contribuyó eficazmente, desde el transporte de la harina hasta la valorización de sus productos sobre la base del contenido de proteínas y aceite, con la protección de las cadenas de ácidos grasos insaturados del aceite de pescado, sino también y sobre todo en el paradigma de la producción de ese producto. Además del crecimiento de la industria de pescado, el conocimiento del potencial de este recurso, por la presencia de ácidos grasos omega-3, esenciales para el humano, empleados en  muchos productos de las industrias de alimentos, químicas y farmacéuticas.

Por otro lado, la dinámica del petróleo y la petroquímica, no sólo es el resultado de las políticas públicas, sino también de la contribución de la química, los procesos químicos, la ingeniería química y la ingeniería ambiental. Otros sectores de la industria química que merecen atención en el Perú son el procesamiento de algodón (principalmente de fibra larga), la industria de la caña de azúcar, la minería y el gas. Recientemente, la gastronomía molecular ha demandado un mayor conocimiento de las propiedades físico-químicas de las moléculas de los alimentos y de los procesos que los convierten en productos de alto impacto sensorial. El mundo está disfrutando de moléculas presentes en la quinua, kiwicha, el olluco, maíz morado, cuy, ají amarillo, etc. y, en especial, de las especies de peces de la costa peruana. La química ha llegado a los consumidores de alimentos.

Finalmente, la química en la vida cotidiana promueve la revolución en los sistemas de transmisión de datos a través del uso de los átomos y de moléculas que promueven la información.

 Dr. Walter Augusto Ruiz <dqmwar @ furg.br>

Departamento de Química. U. Federal do Rio Grande. BRASIL.

LOS BIOCOMBUSTIBLES

El siglo XX ha sido llamado el “Siglo del petróleo” por el preponderante papel que éste ha jugado en el mundo. Los procesos de refinación y craqueo permiten obtener muchos combustibles (gas propano, gasolina, kerosene, diésel) que son usados en las cocinas domésticas, en el transporte y en la industria. Además, se ha desarrollado una formidable industria química entorno a sus numerosos sub-productos, para producir plásticos o polímeros, fertilizantes, disolventes, colorantes, etc. Se pensaba que las reservas de petróleo eran inagotables y que siempre iba a ser barato.

Sin embargo, el petróleo es una fuente “no renovable” de energía, por ser producto de la descomposición “anaeróbica” (en ausencia de oxígeno) de animales y plantas durante muchísimos años y por eso sus combustibles son llamados “fósiles”. Últimamente ha surgido la preocupación de que su uso masivo produzca el agotamiento de las reservas; además del preocupante incremento de los contaminantes producidos durante su combustión: el anhidrido carbónico (principal causa del “Calentamiento global” del planeta), el monóxido de carbono (tóxico) y los óxidos de nitrógeno y de azufre (causantes de la “lluvia ácida”).

Aproximadamente un 50% de la energía utilizada por la humanidad viene de fuentes fósiles y más de la mitad de ésta se destina al sector transporte. Una de las alternativas más importantes para disminuir el consumo de petróleo, es el uso de “bio-combustibles” que son de origen vegetal, considerados fuentes “renovables” de energía y su uso no requiere hacer mayores modificaciones en los motores actualmente en uso, a diferencia de otras alternativas como el motor eléctrico o el uso del hidrógeno como combustible.

Los principales bio-combustibles usados para reemplazar total o parcialmente a los derivados del petróleo son: el etanol (en reemplazo de la gasolina) y el bio-diésel (en reemplazo del diésel o “petróleo diésel”).

El etanol se obtiene por fermentación del azúcar de caña o de la remolacha azucarera. También puede obtenerse por fermentación de la glucosa que proviene del almidón (de maíz, arroz, etc.).

El motor diesel, usado en la industria y el transporte público, fue concebido para usar aceites vegetales como combustible. En 1911 su inventor, el ingeniero alemán Rudolph Diesel, afirmó: “El motor diesel puede ser alimentado con aceites vegetales y podrá ayudar considerablemente al desarrollo de la agricultura de los países”. Debido al menor costo y alta disponibilidad del petróleo en esa época, fueron modificados tanto el motor como el combustible en busca de mayor eficiencia y menor costo al punto que, actualmente, ya no puede usar petróleo crudo ni aceites vegetales, sino una fracción del petróleo llamada “petróleo diesel” de mayor viscosidad y mayores puntos de ebullición y de ignición que la gasolina. Las propiedades del “bio-diésel” son similares, con la ventaja de ser un combustible “renovable”, de alto rendimiento energético y cuya combustión genera menores cantidades de CO₂ y otros poluentes (como contaminantes azufrados).

El bio-diésel se obtiene a partir de aceites vegetales mediante un proceso de “trans-esterificación”, que consiste en transformar un éster en otro diferente. Se realiza calentando el aceite vegetal (triglicérido) con un catalizador (hidróxido de sodio o potasio) y metanol o etanol. En la reacción se transforma una molécula de triglicérido (en este caso tri-oleina, de peso molecular 884), en 3 moléculas de oleato de metilo, de peso molecular 296 (casi un tercio), modificándose algunas propiedades y se hace similar al petróleo diesel.

Por eso, el “biodiésel” se define como los “ésteres mono-alquílicos de ácidos grasos de cadena larga, provenientes de fuentes renovables (aceites vegetales o grasas animales), que se utilizan para sustituir los combustibles fósiles en motores del ciclo Diesel”.

BIBLIOGRAFÍA

1.   Quimica Nova Vol. 32, Nº 3, pág. 639-648 (2009).

2. Quimica Nova Vol. 31, Nº 2, pág. 421-426 (2008).

MSc. Mary Flor Césare Coral <mcesare @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina

EL REFRIGERADOR DEL DESIERTO

Un alimento mal conservado no sólo contiene componentes que han perdido sus capacidades nutritivas, sino que se convierte en una fuente de contaminación por las bacterias, hongos y otros microorganismos que se desarrollan en él. Los alimentos mantenidos a bajas temperaturas se conservan frescos por mayor tiempo por que las reacciones químicas que producen su deterioro se hacen más lentas y, además, los microorganismos se desarrollan más lentamente.

Los refrigeradores usados en la ciudad utilizan como fuente de energía la electricidad, el gas u otros combustibles. En el refrigerador se produce un intercambio de energía térmica entre los alimentos colocados en su interior y una sustancia (llamada refrigerante) que, al cambiar su temperatura y presión, cambia de fase (de líquido a vapor y viceversa) en un proceso cíclico. Los compuestos usados como refrigerantes son los cloro-flúor-carbonos, CFC, (“freones”) que poseen propiedades térmicas excelentes para ese fin. Posteriormente, cuando se comprobó su relación con la destrucción del ozono atmosférico, se optó por usar sólo aquellos que producen el menor daño a la atmósfera. En lugares alejados y pobres, que no cuentan con estas fuentes de energía, no se puede usar este refrigerador tradicional.

En 1995, el profesor Mohammed Bah Abba desarrolló un ingenioso sistema artesanal para conservar los escasos y valiosos alimentos de las zonas empobrecidas de África. Aprovechando la tradición alfarera de su natal Nigeria y sus conocimientos de biología, química y geología diseñó un sistema de refrigeración que no requiere de energía externa, al que se conoce como el “refrigerador del desierto” o también como “pot in pot”.

Básicamente, el “refrigerador del desierto” consiste de dos ollas una más pequeña colocada dentro de la más grande y, en el espacio de separación que queda entre ambas, se coloca arena húmeda, la que debe mantenerse constantemente humedecida. A manera de tapa, se usa una tela que también debe estar siempre humedecida para lograr mayor reducción de la temperatura interior. Dentro de la olla pequeña se puede conservar cualquier alimento, su temperatura es menor que la del exterior.

 

El fenómeno del descenso de la temperatura interior se logra gracias a un principio de la termodinámica que nos indica que la evaporación de un líquido (cambio de la fase líquida a vapor) consume una cantidad de energía. La lenta evaporación del agua que humedece la arena consume calor y provoca la disminución de la temperatura de la olla interna en varios grados. El mismo principio se aplica cuando transpiramos: la evaporación del agua de nuestro sudor produce la disminución de la temperatura corporal.

El profesor Abba ha probado la gran efectividad de su tecnología logrando conservar verduras por 27 días, mientras que a temperatura ambiente sólo se mantenían frescas por 3 días. El proyecto ha ido más lejos de lo esperado. Con la visión de un hombre de negocios de corte humanitario, Abba lanzó la primera producción de 5000 “refrigeradores del desierto” construidos por alfareros locales. Actualmente, a 10 años de iniciado el proyecto, ha fabricado 100,000 ollas refrigerantes, lo que ha significado un impacto económico muy importante en una extensa zona del continente negro, ya que el invento se utiliza también en países vecinos como Camerún, Chad y el Congo.

Además del impacto económico directo, el invento de Abba ha influido enormemente en la reducción de enfermedades producidas por algunos microorganismos y ha significado una oportunidad para que las mujeres de la zona puedan realizar otras actividades distintas a las de cosechar o recoger sus alimentos diariamente para evitar su descomposición. Por todos estos beneficios y el impacto social que representa, el profesor Abba, ha sido galardonado el año 2000 con el prestigiado Rolex Award a la Innovación que contribuya a mejorar la humanidad.

BIBLIOGRAFÍA

1.     Kotz J., Treichel P.  Weaver G. Química y reactividad química. Editorial Mc Graw Hill.2006. pág. 200-03

2.     http://translate.google.com.pe/translate?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://rolexawards.com/en/the-laureates/mohammedbahabba-the-project.jsp.

MSc. Mary Flor Césare Coral <mcesare @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina