EL PLOMO: UNA ANTIGUA AMENAZA

El plomo, Pb, es un elemento poco abundante, sólo constituye el 0,00002 % de la corteza terrestre, se encuentra generalmente como sulfuro (PbS) en la galena, mineral de donde es obtenido. Su densidad relativa es 11,4; su temperatura de fusión es una de las más bajas (327 ºC) entre los metales y, por ser bastante flexible y suave, es fácil trabajarlo y darle la forma deseada. Tiene una excelente resistencia a la corrosión, porque se reviste de una capa protectora de óxido. También forma aleaciones útiles con muchos metales.

Los romanos utilizaron el plomo en sus tuberías de agua y utensilios de cocina. La intoxicación por plomo (“saturnismo”) se conoce desde la Grecia antigua. En el siglo II a.C. un médico griego, Dioscórides, afirmó que “el plomo hace que se pierda la cabeza” y describe la intoxicación de niños con pinturas que lo contienen. Algunos historiadores consideran que el envenenamiento por plomo de la clase dirigente contribuyó a la caída del Imperio Romano.

La principal aplicación del plomo metálico es como electrodo en las baterías o acumuladores que usan casi todos los vehículos. Como muchas veces las baterías usadas son recicladas para recuperar el plomo, si en esta operación no se toman los cuidados adecuados, el plomo puede producir intoxicaciones.

El TMP o tetra-metil-plomo Pb(CH₃)₄ y el TME o tetra-etil-plomo Pb(C₂H₅)₄, son sus principales compuestos y son usados como “antidetonantes” de la gasolina. El plomo eliminado por el tubo de escape del motor forma partículas muy finas (micropartículas) que permanecen en el ambiente durante días y pueden depositarse en el agua, el suelo o las plantas (alimentos) o ser inhaladas por  los seres vivos. En muchos países ya no se usa la gasolina “con plomo” porque, además, el plomo interfiere en el correcto funcionamiento de los convertidores catalíticos que utilizan los vehículos actuales.

Desde hace muchos siglos, se usan varias sales de plomo como pigmentos porque sus colores son estables y brillantes (ver Tema 65 de AQV). Cuando se desprende la pintura de casas antiguas, hay el riesgo que los niños los mordisqueen e ingieran porque el plomo suele tener un sabor dulce.

El vitrificado es un proceso usado desde el Antiguo Egipto y consiste en fundir el óxido de plomo PbO que forma una fina película en la superficie de la cerámica haciéndola impermeable. Mezclado con el estaño forma la soldadura, aleación de bajo punto de fusión utilizada en la electrónica y otras aplicaciones (por ej. los envases de “lata”). También se usa como pantalla protectora de Rayos X y blindaje contra la radiación.

Muchos animales silvestres se intoxican con plomo por ingerir las municiones (perdigones) que quedan en el suelo o en los estanques confundiéndolos con alimento. Las aves predadoras cuando cazan aves acuáticas heridas por disparos de cazadores o que han ingerido municiones, sufren también los efectos tóxicos del plomo. Otros animales silvestres también han sido envenenados por tragar las piezas de plomo utilizadas en la pesca deportiva.

La contaminación por plomo es un problema de salud pública por estar directamente relacionado con el ambiente donde habita el ser humano. El plomo es un elemento tóxico que se acumula en nuestro organismo conforme lo inhalamos del aire o lo ingerimos con los alimentos y el agua. Los daños dependen de la cantidad y frecuencia de exposición al contaminante. 

La mayor parte del plomo del medio ambiente proviene de la gasolina. Una parte entra directamente al organismo al inhalar el aire, otra parte entra con la comida y, en algunos casos, se puede absorber a través de la piel. El plomo va a la sangre, luego a los órganos, se bloquea la síntesis de hemoglobina (produce anemia), se altera el transporte de la sangre y se deposita en los huesos, donde reemplaza al calcio. Afecta principalmente al sistema nervioso, los riñones y la sangre, reduciendo seriamente la capacidad intelectual, la agudeza auditiva, el comportamiento social y puede provocar la muerte.

La absorción de plomo es mucho mayor en niños que en adultos, siendo más sensibles los niños menores y los que están por nacer. El metal atraviesa fácilmente la placenta y pasa al feto. El riesgo principal en niños es su interferencia con el desarrollo normal de sus cerebros, tiene efectos nocivos en su comportamiento y, posiblemente, en su coeficiente intelectual.

BIBLIOGRAFÍA

§      Colin Baird. “Química Ambiental”. Edit. Reverté.- España 2001.

§      http://www.lenntech.es/periodica/elementos/pb.htm

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química.- Universidad N. Agraria La Molina. PERÚ.

LAS SORPRESAS DEL TEFLÓN

Los “polímeros” (poli = muchas, meros = partes) son moléculas muy grandes formadas por la unión de muchas moléculas pequeñas o “monómeros” (mono = uno). Mediante la polimerización se transforma moléculas pequeñas, gaseosas o líquidas, como etileno, estireno o cloruro de vinilo, en sólidos como poli-etileno, poli-estireno o poli-vinil-cloruro (P.V.C.). Así, un gas llamado “tetra-flúor-etileno” o TFE, cuya molécula tiene sólo 2 átomos de carbono y 4 de flúor se transforma en un sólido, el politetraflúor-etileno (PTFE).

En 1938 el químico norteamericano Roy J. Plunkett, de los laboratorios de investigación de DuPont, preparó el PTFE sin proponérselo. Por esos años, los freones (el TFE es un freón) recién aparecían en el mundo como sustancias de prometedoras propiedades para ser usadas en equipos de refrigeración y se evaluaba el más adecuado para esta finalidad.

El TFE, almacenado en balones de 2 libras de peso y en refrigeración, era sacado de su envase para ser evaluado cuando, repentinamente, el flujo de gas se detuvo. Por el peso del balón se descartó una posible fuga del gas, por lo que se procedió a abrir el cilindro y, en su interior, se encontró un polvo blanco de aspecto ceroso y dedujo que era su polímero. Intrigado, Plunkett realizó las pruebas habituales encontrando que se trataba de un material casi indestructible: no lo atacaban los ácidos ni las bases fuertes, tampoco los solventes orgánicos. No le afectaban la humedad ni la luz solar ni la electricidad. Resistía temperaturas muy altas, a las que casi todos los compuestos orgánicos funden (se vuelven líquidos) o se descomponen. Tampoco le afectaba temperaturas muy bajas a las que otros plásticos se vuelven quebradizos. Mantiene inalterables sus propiedades en un amplio rango de temperaturas (−267ºC a +316ºC) y es sumamente resbaladizo.

Por estas insólitas propiedades era un material único y la DuPont lo registró con el nombre comercial de “TEFLON”. A pesar que las evaluaciones técnicas y económicas sobre los costos de producción comercial y de la fabricación de productos útiles eran desalentadoras, en 1941 la empresa lo empezó a producir en pequeña escala.

Durante la II Guerra Mundial, el gobierno norteamericano compró toda la producción de PTFE y mantuvo en secreto su existencia; con éste fabricó algunas piezas de motores de avión, de equipos de radar, etc. En el Proyecto Manhattan, resultó ideal para recubrir válvulas y sellar tubos y tanques que contenían un gas muy tóxico y corrosivo (hexacloruro de uranio) usado en la preparación de uranio enriquecido para fabricar la bomba atómica. En 1946, al finalizar la Guerra, recién se desarrolló todo su potencial comercial, al descubrirse métodos más económicos para producirlo y moldearlo.

El peso molecular del PTFE puede exceder los 30 millones, por lo que se trata de una de las moléculas más grandes conocidas. El enlace C−F es mucho más fuerte que otros enlaces. Los compuestos que, como el PTFE, sólo tienen enlaces C−F y C−C tienen extraordinaria estabilidad, son casi inertes a las reacciones químicas. Sus muchísimos átomos de flúor crean una barrera prácticamente impenetrable al ataque de otras moléculas diferentes. Su superficie es muy resbaladiza, tiene uno de los coeficientes de fricción más bajos y produce una sensación cerosa o grasosa al tacto.

Por sus características es un material muy versátil, de usos múltiples. Es casi ideal para recubrir la superficie de sartenes y planchas antiadherentes y de fácil limpieza. El uso lo desgasta con relativa facilidad pero el inconveniente principal es que a temperaturas muy altas, por encima de 370ºC (rara vez alcanzada en las cocinas domésticas), se degrada y emite varios gases tóxicos.

Por ser un material inerte (no reacciona con sustancias ni tejidos y no es absorbido ni rechazado por el organismo) es usado en medicina para fabricar prótesis, válvulas cardíacas y vasos sanguíneos. En odontología como aislante y en reconstrucciones. Por su gran capacidad aislante se usa en circuitos electrónicos para computación, en el revestimiento de cables, en instrumentos ópticos, en amplificadores de sonido de alta calidad (menor distorsión de audiofrecuencias). También es lubricante (en polvo), se usa en rodamientos de vehículos y naves espaciales (no requiere lubricante), para proteger la pintura acrílica, como revestimiento de tanques para sustancias corrosivas, para sellar juntas y recipientes, en tejidos repelentes al agua y transpirables

Roy J. Plunkett

, etc.

BIBLIOGRAFÍA

§      http://www.bloogie.es/tecnologia/tecnologia-industrial/488-teflon-usos-riesgos-y-caracteristicas

§      http://www.lineaysalud.com/ique-es/406-teflon-dupont.html

 Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad N. Agraria La Molina. PERÚ.

AROMÁTICOS Y PELIGROSOS

En 1775 el médico británico Percivall Pott observó que los encargados de la limpieza de chimeneas (deshollinadores) presentaban una incidencia mucho mayor de cáncer al escroto. Similares hallazgos se hicieron en Alemania y Escocia en los operarios de la industria del alquitrán de hulla y la parafina, lo que indujo a pensar que los derivados del petróleo y el carbón contienen sustancias que originan tumores. Los investigadores japoneses Katsusaburo Yamagiwa y Koichi Ichikawa demostraron (en 1918) que el alquitrán aplicado a la piel de conejos puede inducir el cáncer. En Inglaterra (1920) Ernest Kennaway y su equipo, demostraron que ciertos compuestos aislados del alquitrán eran responsables de tumores en la piel de ratones.

El benzo[a]pireno (o benzopireno) fue aislado del carbón en 1931, ese mismo año fue sintetizado y demostró ser el responsable de los tumores cancerosos de los animales de experimentación. También fue hallado en el alquitrán de hulla, la brea, el hollín, etc. Fue uno de los primeros agentes inductores del cáncer (“Carcinógeno”) que se identificaron con claridad.

El benzopireno forma parte de un grupo de compuestos (ya son más de 100) llamados “Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos” o HAP’s caracterizados por tener 2 o más anillos bencénicos unidos, aunque también hay algunos que tienen anillos de 5 o 4 carbonos. Son de gran interés ambiental por su potencial tóxico, mutagénico y carcinógeno. El Comité Mixto de la FAO/OMS de Expertos en Aditivos Alimentarios (JECFA, 2005) y el Grupo de Expertos de Contaminantes de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA, 2008) han determinado que 16 HAP’s son indiscutiblemente genotóxicos y carcinógenos para las personas.

Algunos HAP’s son semi-volátiles y están en forma gaseosa a temperatura ambiente y otros son muy poco volátiles. En general, son inestables (la luz solar los degrada), insolubles en agua y lipofílicos (se disuelven y tienden a unirse a sustancias grasosas) por lo que se acumulan en los tejidos grasos como el hígado, donde es metabolizado generando un derivado oxigenado que es el que interactúa con el ADN produciendo un anormal crecimiento celular (cáncer). Generalmente están en mezclas complejas, por lo que la exposición no suele ser con uno solo sino con mezclas de ellos.

Las fuentes naturales de los HAP’s son las emisiones volcánicas, los incendios forestales naturales y los afloramientos naturales de petróleo. En pequeña concentración (alrededor del 1 %) se hallan en el petróleo crudo, asfalto, carbón, alquitrán, brea, creosota y algunos disolventes comerciales. La mayor parte tiene su origen en las actividades humanas (antropogénicas) como la combustión incompleta o pirólisis de combustibles fósiles. Cuando la combustión de la materia orgánica es “completa”, los átomos de carbono e hidrógeno reaccionan con el oxígeno y forman dióxido de carbono (CO₂) y agua. Pero si la cantidad de oxígeno es insuficiente, la combustión es “incompleta” y se forman otros subproductos como el monóxido de carbono (CO) y los HAP’s. En muchas actividades domésticas e industriales se producen combustiones y la tasa de formación de HAP’s depende de las condiciones de la combustión: si ésta genera mucho humo negro (hollín) los produce en mayor cantidad.

Los HAP’s se introducen al medio ambiente por los gases emitidos por las cocinas y calefactores a leña y carbón, los tubos de escape de los vehículos (a gasolina o diesel), el humo y el “alquitrán” de los cigarrillos, los incineradoras de basura, la quema de residuos agrícolas, la industria metalúrgica, especialmente del hierro y aluminio, los efluentes de las fábricas de papel, etc. También se han encontrado HAP’s en los alimentos preparadas a la parrilla, a elevadas temperaturas y en contacto directo con la llama. Por ejemplo en la superficie de la carne asada al carbón, el pan, la pizza y carnes o pescados ahumados. Se cree que proceden de la descomposición de la grasa que cae sobre el carbón al rojo, la vaporización de los hidrocarburos y su condensación sobre el alimento.

Por su volatilidad y solubilidad se condensan y unen a partículas de hollín y cenizas; así pueden viajar largas distancias y contaminar alimentos, agua, suelos, etc. En el aire están presentes como vapores adheridos a la superficie de pequeñas partículas sólidas, especialmente, a partículas muy pequeñas que pueden ser transportados hasta los pulmones. La respiración de aire contaminado es la principal vía de ingreso de HAP’s al organismo, también pueden ingresar al ingerir alimentos contaminados, pero su absorción es más bien lenta e incompleta. Además, algunos HAP’s pueden ser absorbidos a través de la piel y pueden atravesar la barrera placentaria.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.ugt.es/saludlaboral/Hidrocarburos.pdf

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad N. Agraria La Molina. PERÚ.

GRANOS ANDINOS Y DESNUTRICIÓN INFANTIL

Los cultivos andinos son plantas oriundas de los Andes que han sido cultivadas durante miles de años en el Perú y otros países andinos. Dentro de ellas tenemos plantas alimenticias como tubérculos (papa, oca, olluco), raíces (maca y arracacha), granos (quinua, kañiwa, kiwicha), leguminosas (ñuña,  tarwi, pallar) y frutas moras (chirimoya).

Durante mucho tiempo estos cultivos han sido la base de la dieta de sus habitantes. Con la llegada de los europeos, se introdujeron nuevas especies y los cultivos andinos fueron marginados y reemplazados por plantas de mayor rendimiento y más fáciles de preparar como trigo, arroz y cebada. Los cultivos andinos fueron rodeados de cierto “desprestigio” social, se los identificaba como comida de “pobres” o de “indios”, originando una menor producción de cultivos andinos y un aumento de la dependencia a los alimentos importados.

Desde el punto de vista nutricional, estos cambios en los hábitos alimenticios no fueron muy beneficiosos porque se han reemplazado productos de alto valor nutritivo (como quinua) por otros que no lo son tanto (como trigo y arroz). El acelerado proceso de crecimiento de los niños pequeños, requiere alimentos altamente nutritivos, que contengan las proteínas, carbohidratos, hierro, calcio, vitaminas y minerales en cantidad y calidad indispensables para el adecuado desarrollo de sus huesos, músculos, sistema nervioso, cerebro y para mantener los procesos metabólicos normales.

Según el I Censo Nacional de talla en escolares, (1993) del Ministerio de Educación, el 48% de la población escolar del Perú sufre de desnutrición crónica, que se manifiesta principalmente en el retardo en el crecimiento. En las zonas urbanas, la desnutrición crónica afecta al 35% de la población infantil, en el ámbito rural la cifra llega a 67%. Una causa de la desnutrición es el crecimiento vertiginoso de la población frente a la producción deficitaria de alimentos. Según la Encuesta Demográfica y de Salud Familiar (2010), a nivel nacional, la proporción de menores de 5 años con desnutrición crónica es de 18,4% si se tiene como Patrón Internacional de referencia el modelo NCHS; y de 23,6% con el Patrón Internacional de referencia OMS.

Una de las alternativas para solucionar esta problemática, es el empleo de cultivos andinos en la alimentación infantil porque, además, están adaptados a las condiciones ecológicas de los Andes, son muy resistentes (no requieren de mucho cuidado) y crecen en áreas no adecuadas para otros cultivos (zonas muy frías, suelos salinos, tierras marginales, etc.).

La alimentación de los niños de las zonas rurales y urbanomarginales es deficiente por las inadecuadas prácticas en su alimentación ya que a los infantes se les da alimentos muy aguados (sopas y mates) con baja densidad energética y, como la salubridad deja mucho que desear, se generan una serie de enfermedades por la contaminación de sus alimentos (infecciones y diarreas) que impiden su adecuado aprovechamiento, produciéndose así un retardo en el crecimiento por carecer de los nutrientes necesarios. Si las enfermedades infecciosas y diarreas se prolongan, la malnutrición se vuelve crónica, lo que repercute no sólo en el desarrollo físico del niño sino también en su rendimiento intelectual. En niños menores de seis años, los daños que causa la desnutrición son irreversibles.

En el cuadro siguiente mostramos el valor nutritivo de los 3 principales granos andinos y se aprecia que ellos tienen similar contenido proteico y superan al trigo y arroz en proteínas, grasas, hierro y calcio.

Composición química de los granos andinos (en 100 g de grano)

	Quinua	Kañiwa	Kiwicha	Trigo	Arroz
Proteína (g)	14,0	14,0	13,0	11,7	6,5
Grasa (g)	5,0	4,3	5,5	1,6	0,7
Carbohidratos (g)	61,0	54,3	63,3	75,0	78,7
Hierro (mg)	8,3	18,8	16,0	5,1	1,7
Calcio (mg)	136,0	131,0	220,0	73,0	40,0

El excepcional valor nutritivo de la quinua (Chenopodium quinoa) ha sido reconocido internacionalmente por la ONU, al declarar el año 2013 como “Año Internacional de la Quinua” y ha sido motivo del tema Nº 62 de AQV (15 de diciembre 2012). El contenido proteico de la quinua no sólo es mayor que el de otros granos alimenticios sino que sus proteínas contienen una adecuada proporción de aminoácidos, por lo que puede ser utilizada como sustituto de la carne o la leche. De los 3 granos andinos, la quinua es la única que contiene una sustancia amarga (saponina) que debe ser eliminada antes de consumirla.

La kañiwa (Chenopodium pallidicaule) es pariente de la quinua y destaca por su contenido en hierro, importante elemento para evitar la anemia, causa de debilidad y bajo rendimiento escolar. La kiwicha (Amaranthus caudatus) pertenece a la familia Amarantácea. Destaca por su alto contenido de calcio, muy importante para el desarrollo del sistema óseo del niño.

BIBLIOGRAFÍA

REPO-CARRASCO-V, RITVA. 1998. Introducción a la Ciencia y Tecnología de Cereales y Granos Andinos. Edi Agraria.

Dra. RITVA REPO-CARRASCO <ritva@lamolina.edu.pe>

D. de Ingeniería de alimentos y P.A.- U.N. Agraria La Molina. PERÚ. 

LOS FREONES Y LA CAPA DE OZONO

El proceso más utilizado para disminuir la temperatura es la refrigeración por evaporación, que se basa en que cuando un líquido se evapora absorbe calor (el "calor latente de evaporación"). Utiliza un compuesto líquido o "refrigerante" que debe vaporizarse (pasar al estado de vapor) y condensarse (volver al estado líquido) con facilidad ya sea por cambios en la temperatura (cercanas a la ambiental) o en la presión (compresión y descompresión).

n una refrigeradora el “refrigerante” transporta calor desde el evaporador (situado en el interior, en la zona más fría) hacia el condensador (ubicado en la parte externa y es enfriado por agua o aire). El refrigerante (líquido) se “vaporiza” al llegar al evaporador (por la muy baja presión interior) absorbiendo calor del medio. En estado gaseoso llega al compresor que lo comprime y se condensa (en el condensador) desprendiendo calor. En estado líquido llega al tubo capilar y el ciclo se completa al llegar nuevamente al evaporador. Este ciclo se repite hasta alcanzar el frío deseado.

En 1834 Jacob Perkins construye la primera refrigeradora que usaba éter como refrigerante. En una imprenta de Brooklyn se instaló, en 1902, el primer aire acondicionado con control de temperatura y humedad. Las fluctuaciones ambientales alteran ligeramente el tamaño del papel de impresión causando una falta de alineación de las tintas de color, lo que se corrigió con el aire acondicionado. También permitió una significativa mejora en la calidad en otras industrias (cápsulas medicinales, carnes procesadas, textiles, tabaco). En 1924 se inició su uso para el confort humano. Willis H. Carrier, ideó una fórmula que, hasta hoy, es la base de los cálculos fundamentales para esta industria y es reconocido como el “padre del aire acondicionado”.

Hasta 1929 se usó amoniaco (NH₃), cloruro de metilo (CH₃Cl) y dióxido de azufre (SO₂) como refrigerantes. Al ser gases tóxicos, sus accidentales pérdidas originaron mortales intoxicaciones. En 1928, Thomas Midgley Jr. sintetizó un “refrigerante ideal” registrado por la DuPont como Freon®. Luego se prepararon otros "freones" similares, que se distinguen con códigos. En 1950, los freones empezaron a usarse como propelentes de aerosoles, en espumas sintéticas y en la limpieza de componenetes electrónicos.

Los "freones" son derivados del metano o el etano, cuyos hidrógenos han sido sustituidos por átomos de cloro y flúor; es decir, son cloro-flúor-carbonos (CFC's). Si además de estos halógenos tienen átomos de bromo se denominan "halones". Son gases o líquidos de propiedades óptimas para su uso como refrigerantes, fáciles de sintetizar, casi insolubles en agua, no son tóxicos, ni corrosivos, ni inflamables, no los afecta la luz solar, muy resistentes a la oxidación y, por su baja reactividad, permanecen estables por mucho tiempo.

En 1970, el científico británico James Lovelock había detectado CFC’s en la atmósfera, pero creyó que no afectarían al ambiente. En 1974, Mario Molina (mexicano) y Sherwood Rowland (norteamericano) anunciaron que los CFC’s destruyen el ozono de la estratósfera, causando efectos muy nocivos a la naturaleza y al hombre. En 1985 se descubre el agujero en la capa de ozono cuyo tamaño es similar al territorio estadounidense. En 1995 Mario Molina, Sherwood Rowland y Paul Crutzen ganaron el Premio Nobel de Química.

Al ser liberados a la atmósfera, los CFC’s, son movilizados por vientos y corrientes de aire y viajan por varios años hasta llegar a la estratósfera. En ella, su estabilidad es mucho menor que en la superficie terrestre: la radiación ultravioleta (UV) en esa zona tiene mucho mayor energía y puede romper sus moléculas desprendiendo átomos de cloro, los que transforman el ozono (O₃) en oxígeno (O₂), formando óxido de cloro (ClO), que origina una cadena de reacciones en la que un átomo de cloro puede destruir más de cien mil moléculas de ozono, ocasionando su disminución o adelgazamiento o “Agujero de la capa de ozono”. Como el ozono estratosférico absorbe la radiación UV más nociva (UVC y UVB) su disminución origina un aumento del cáncer cutáneo, cataratas oculares, daños en el sistema inmunológico, etc. Además, cuando están en la tropósfera (parte baja de la atmósfera) los CFC’s y otras moléculas (dióxido de carbono, agua, metano y otros) actúan como “gases de efecto invernadero” (GEI) y absorben parte de la radiación infrarroja (IR) que emite la tierra, retienen el calor y originan el “efecto invernadero”. Se trata de dos efectos distintos: más rayos UV entrando y menos rayos IR saliendo.

BIBLIOGRAFÍA

http://inventors.about.com/library/inventors/blrefrigerator.htm

http://www.ambiental.net/noticias/cambioclimatico/CambioClimaticoRowlandEntrevista.htm

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad N. Agraria La Molina. PERÚ

METILMERCURIO: NEUROTÓXICO AMBIENTAL

Los procesos biológicos o químicos que ocurren en el ambiente pueden transformar un metal de un estado a otro, pudiendo transformarlo de sus formas inorgánicas (iones o complejos metálicos) a orgánicas (compuestos organometálicos). El mercurio (Hg) puede encontrarse en la atmósfera bajo tres formas diferentes: como mercurio metálico (Hg⁰), como sal inorgánica o ion mercurio (Hg²⁺) o como derivado organometálico (cuando tiene al menos un enlace metal-carbono). La mayor parte del mercurio que penetra en el medio acuático se puede ionizar, oxidar y transformar en Hg²⁺. Por la acción del oxígeno y otros agentes químicos u organismos vivos que se producen derivados organometálicos, de relevancia ambiental por ser neurotóxicos (capaces de provocar efectos adversos en el sistema nervioso central, el sistema nervioso periférico y órganos de los sentidos).

En esta transformación del mercurio, se ha observado que por la acción microbiana ocurre su metilación y utiliza dos vías: una anaeróbica (en ausencia de oxígeno) y otra aeróbica (en presencia de éste). El metilmercurio formado [CH₃Hg]¹⁺, puede concentrarse en los seres vivos acuáticos o puede ser nuevamente metilado por microorganismos produciendo dimetilmercurio (CH₃−Hg−CH₃), que es muy volátil e insoluble en agua, por lo que pasa del medio acuático a la atmósfera y después cae por la lluvia y, si ésta es ácida, se convierte nuevamente en metilmercurio completándose el ciclo.

El metilmercurio es unas cien veces más tóxico que el Hg⁰ o el Hg²⁺ y puede concentrarse más de un millón de veces en los peces y mariscos, actuando como una neurotoxina que puede llegar a causarles la muerte. La acumulación (bioacumulación) de metilmercurio es un alto riesgo en océanos, mares, lagos, lagunas, ríos y humedales, habiéndose observado un incremento creciente en especies destinadas al consumo humano.

Cuando el metilmercurio está libre en el agua, atraviesa las membranas biológicas con facilidad y se incorpora rápidamente a la cadena trófica acuática. Esta característica, unida a su liposolubilidad (es soluble en grasas) y a su afinidad por los grupos sulfhidrilo (−SH) de las proteínas, lo hacen muy peligroso para todos los seres vivos. Debido a la contaminación de los ecosistemas acuáticos en los peces y mariscos el mercurio se encuentra mayoritariamente como metilmercurio pudiendo llegar a representar más del 90 % del mercurio total; bajo estas condiciones, los peces y mariscos acumulan mercurio en su organismo a lo largo de su vida, alcanzando mayor concentración en las especies de gran tamaño.

Al estudiarse los casos de contaminación por mercurio en Japón e Iraq, se describen daños neurológicos en adultos y  niños (muchos de ellos murieron). Los más afectados fueron los fetos (el metilmercurio puede cruzar la placenta y afectar el sistema nervioso) y los niños lactantes, los que fueron expuestos al metilmercurio por los alimentos contaminados ingeridos por la madre. El cerebro de los niños desde antes de nacer y durante sus primeros años de vida, está en pleno desarrollo, absorbe los nutrientes e incrementa con rapidez la concentración de metilmercurio.

La FDA y la EPA (2004), organismos encargados del control de alimentos, medicamentos y del medio ambiente (en USA), advierten al grupo en riesgo (niños lactantes, mujeres embarazadas y en edad reproductiva) con el fin de minimizar la exposición a este contaminante a través del consumo de peces y de mariscos marinos y de agua dulce. La advertencia indica que los consumidores deben continuar incluyendo pescados y mariscos en sus dietas con niveles de metilmercurio “menor” y “moderado”, restringir el consumo de nivel “alto” y evitar el consumo de especies con nivel “muy alto”.

BIBLIOGRAFÍA

–EVERS, D. C.; TURNQUIST, M. A.; BUCK, D. G. 2012. Patterns of global seafood mercury concentrations and their relationship with human health, version 3. Biodiversity Research Institute. Gorham, Maine. BRI Science Communications Series 2012–45.

–SIERRA, M.; GÓMEZ–GALLEGO, M. 2007. Principios de Química Medioambiental. Editorial SÍNTESIS, S. A. España.

Dr. ELVITO VILLEGAS SILVA <elvito@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad N. Agraria La Molina. PERÚ.

TIERRAS RARAS: TESORO ACTUAL

Las “tierras raras” son un grupo de 17 elementos de propiedades similares y  que son indispensables para las tecnologías más modernas. El grupo está formado por los 15 metales de la serie de “lantánidos” más el escandio y el itrio. Seis de los lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio y samario) se conocen como “tierras raras livianas” y los otros nueve (europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio) como “tierras raras pesadas”. Salvo el prometio, todos se encuentran en forma de óxidos y están contenidos en minerales como bastnaesita (flúor carbonato de tierras raras) monazita (fosfato de tierras raras) y xenotima (fosfato de itrio).

El término "tierra" proviene de la antigua denominación que se daba a los óxidos y lo de "raras" no se refiere a su escasez, sino a que los lantánidos fueron descubiertos en minerales raros. Como su concentración suele ser baja y difícil su extracción y separación de sus minerales, el proceso es muy costoso y contaminante. Aunque su abundancia en la tierra es grande (por ej. el tulio, el más escaso de ellos, es unas 200 veces más abundante que el oro) no siempre es posible o rentable explorar sus yacimientos. Si se encuentran junto con elementos radiactivos, la extracción es más complicada y costosa.

Fueron descubiertas en el siglo XVIII y pasaban desapercibidas hasta que a partir de 1960 empezaron sus aplicaciones tecnológicas. El principal productor era Estados Unidos, seguido por India y Brasil. Cuando China empezó a explotar sus grandes yacimientos, los americanos cerraron sus minas porque no podían competir en precios. Las exportaciones chinas fueron creciendo hasta que el 2010 abarcaron el 95% del mercado mundial, aunque sólo posee el 23% de las reservas, seguido de Rusia (19%), Estados Unidos (13%) y Australia (3 a 5%). Hasta los países más desarrollados dependen de China para su abastecimiento. En 1992 el presidente chino Den Xiaoping expresó: “Oriente Medio tiene petróleo, China tiene tierras raras”. El 2010 se produjo la “guerra de las tierras raras”, cuando China suspendió la exportación de ellas a Japón en represalia por la detención del capitán de un barco chino que había invadido el área de las islas Daioyu (Senkaku para Japón), disputadas por ambos países, y Japón tuvo que liberar al marino.

Las tierras raras se utilizan en la fabricación de muchos productos de las tecnologías "limpias" o "verdes", las que no consumen combustibles fósiles y no producen gases contaminantes. Por ejemplo, se usan en autos eléctricos (en el motor y baterías), en paneles solares, en turbina eólicas, etc.

Los imanes de tierras raras contienen pequeñas cantidades de neodimio y samario, pero son 2 a 3 veces más fuertes que los imanes convencionales. Sin ellos sería imposible construir computadoras, teléfonos y discos duros tan pequeños. Los imanes de neodimio son usados en motores eléctricos para poder obtener el mayor rendimiento de sus pequeños y livianos motores.

Los electroimanes más potentes se logran con praseodimio, neodimio, samario y disprosio. Se usan en frenos y embragues electromagnéticos (de automóviles y trenes), en turbinas eólicas (que generan electricidad a partir de la energía del viento), en grúas para cargas muy pesadas, para separar magnéticamente metales (chatarrerías y centros de reciclaje) y en los trenes de levitación magnética (Mag Lev) que se desplazan a alta velocidad sin tocar la pista.

Las baterías que usan los autos eléctricos se fabrican con praseodimio, cerio y lantano. Las pantallas a color usan europio e itrio para producir los tonos de rojo. Las propiedades magnéticas del iterbio y terbio se emplean para el  almacenamiento de datos en computadoras. El holmio para la cirugía láser. Otros se usan como catalizadores en la refinación del petróleo, para fabricar fibras ópticas, paneles solares, equipos de resonancia magnética nuclear (para diagnóstico médico), misiles teledirigidos, pantallas de cristal líquido y plasma, baterías recargables, smarthphones, etc. La demanda de tierras raras sigue aumentando por las nuevas aplicaciones que diariamente les encuentran. El mundo moderno se ha construido sobre las tierras raras.

Sus precios no sólo han aumentado enormemente sino que el gobierno chino ha establecido cuotas para su exportación, lo que preocupa a muchos países desarrollados que tratan de disminuir su dependencia estimulando la creación de productos que no las contengan y/o aplicando políticas para incentivar las labores de recuperación y reutilización de tierras raras.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.neoteo.com/tierras-raras

Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. Universidad Nac. Agraria La Molina. PERÚ.