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La barbarie de la impersonalidad en el lenguaje científico (I)

En los últimos meses he tenido que escribir mucho. Como resulta evidente, no para este blog. Informes, artículos, una estancia en una empresa y trabajos para terminar mi máster han ocupado buena parte de mi tiempo. Esto último, el Trabajo Fin de Máster (y su normativa), es lo que me ha dado la motivación para escribir una entrada sobre la primera persona en la comunicación científica. Una entrada de denuncia y crítica inmisericorde, por supuesto. Hablar bien de los profesores está socialmente mal visto; únicamente lo hago en la intimidad.

El Trabajo Fin de Máster es, como cualquier original research paper que enviamos a una revista para su revisión y ulterior publicación, un trabajo de investigación. Un trabajo con su aplicación del método científico: sus hipótesis, su planificación de experimentos, su obtención de resultados y la discusión de los mismos. Un trabajo que desemboca en un documento científico con su introducción, su descripción del método experimental, su exposición y discusión de resultados, sus conclusiones y sus referencias bibliográficas. Lo típico.

Es pertinente que insista en que es un trabajo de investigación y no un documento técnico. Pues bien, entre las rígidas normas a las que debe ajustarse el texto, encontramos esta regla de estilo:

El trabajo debe ser redactado en pasiva refleja y nunca en primera persona, ni del singular ni del plural (por ejemplo, se realiza, se aprecia, se midió, se obtuvo, etc.).

SIC. En 2015. Estoy hablando de una asignatura de un máster nuevo, iniciado en el curso 2013-2014, por lo que la disidia a la hora de actualizar las normativas no es excusa.

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¿El fracking puede ser sostenible?

El fracking es eso que se lleva tanto en Estados Unidos, algo en Canadá y un poco en Argentina y otros países. Es la causa principal de que Estados Unidos, en comparación con el año 2005, produzca un 30% más de gas y el doble de puestos de trabajo en el sector energético. Parece que las cosas van bien para los que se lanzaron antes a la piscina, y no tan bien para las empresas que llegaron antes a la fiesta: en Shell se arrepienten de haber invertido 24.000 millones de dólares.

Sus defensores se desesperan al ver la oportunidad que estamos perdiendo, mientras que sus detractores advierten de que es verdaderamente catastrófico. ¿Es posible una postura conciliadora?

Tengo la sensación de que estamos abordando un tema complejo como si fuera un mero enfrentamiento entre economía y ecología: ventajas económicas, desventajas medioambientales. En realidad, no se puede exagerar con el impulso que el fracking da a la economía de un país: no hay shale gas o shale oil para toda la vida, el sector energético no es toda la economía y, al fin y al cabo, supone solamente una pequeña parte de los puestos de trabajo. No sabemos realmente cuán grandes son las reservas no convencionales, y las estimaciones de los optimistas vienen a ser cinco veces mayores que las estimaciones de los pesimistas. Por otro lado, en el aspecto ecológico no son todo desventajas. Se trata de obtener un recurso propio, sin necesidad de importarlo (ahorrando el impacto ambiental que ello acarrea), que produce en su combustión muchos menos gases de efecto invernadero por unidad de energía producida que, por ejemplo, el carbón.

Operación de fracturación hidráulica en Dakota del Norte. Fotografía de Joshua Doubek.

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La encrucijada nuclear

El referéndum celebrado en Escocia el pasado jueves fue todo un ejemplo de participación electoral: más del 85%. Ojalá otras consultas lleguen a ser consideradas igual de importantes. El hecho de que resultara ganadora la opción unionista ahorró quebraderos de cabeza a Londres, pero eso no significa que los dilemas hayan desaparecido. Al fin y al cabo, el gobierno de Cameron, ante la persuasión independentista de Salmond (que dimite), había prometido más poderes y competencias para el parlamento de Escocia. Y para Gales, para Irlanda del Norte y para Inglaterra, claro. En definitiva, parece claro que se va a plantear y negociar el viraje del Reino Unido hacia un modelo más… federal.

Me gustaría hablar aquí de una de las disensiones más curiosas entre el gobierno británico central y el SNP (Scotland National Party), en el gobierno de Escocia. Mientras que el gobierno central apuesta firmemente por la energía nuclear, los dirigentes escoceses son detractores de la misma, no aprueban la instalación de nuevos reactores y son partidarios de avanzar hacia una Escocia nuclear-free. Ello en un país, Escocia, cuyo consumo eléctrico viene suministrado por dos centrales nucleares de Big Six en nada menos que un 46%.

Central nuclear en el suroeste de Escocia, Chapelcross.

En una Europa que, siempre con la excepción de la muy nuclear Francia y alguna otra, parece negada a la ampliación de la energía nuclear (Alemania, p. ej.), el gobierno de Cameron fue el responsable de un acuerdo con EDF para construir la primera central nuclear en… ¡nada menos que 20 años! En palabras de David Cameron:

…[P]roveerá miles de trabajos y proveerá un suministro de electricidad seguro y duradero durante mucho, mucho tiempo.

(La traducción es mía.)
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La guerra contra los óxidos de nitrógeno

Mi primera entrada en el blog, Ciudades sin cielo, estuvo dedicada al smog fotoquímico, una consecuencia de interacciones entre distintos compuestos gaseosos. Entre esos compuestos, ocupan un lugar importante los óxidos de nitrógeno (NOx), destacando especialmente la molécula de NO, seguida por NO2. El N2O, conocido coloquialmente como “gas de la risa“, es producido de forma natural por microorganismos, aunque también por algunas de nuestras actividades. Su potencial de efecto invernadero no da tanta risa.

Las grandes aglomeraciones urbanas del este de China tienen altas concentraciones de NO2 sobre ellas. Fuente: Giorgiogp2, Wikipedia.

Pero el smog no es lo único a lo que contribuyen los óxidos de nitrógeno.

  • Tienen un gran potencial de efecto invernadero, es decir, contribuyen al cambio climático.
  • Dan lugar a aerosoles ácidos.
  • Junto con los óxidos de azufre, son causantes de la lluvia ácida.
  • Al absorberse en agua, deterioran su calidad.
  • Concentraciones superiores a 100 g de NO/m3 son perjudiciales para la salud y el crecimiento de las plantas, y el nivel crítico de exposición durante 24 horas para humanos es de 75 g/m3. Bueno, no se puede decir que sea un compuesto muy tóxico, pero sí participa en reacciones en las que se producen sustancias más malignas.

Expuestas todas estas felonías perpetradas por estos contaminantes, parece sensato minimizar la concentración que de ellos hay en nuestra atmósfera por causa antropogénica (es decir, emitidos por nosotros). Los emitimos, fundamentalmente, desde nuestros vehículos a motor, salvo que sean eléctricos; desde centrales térmicas para producir electricidad, funcionen con fuelóleo, con carbón, con GLP, con gas natural o con cualquier otro combustible; desde hornos de vidrio, cerámicos, siderúrgicos; desde plantas de producción de ácido nítrico, de ácido adípico, de amoníaco…

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La biomasa vegetal como sustituto del petróleo

Si pregunto por las sustancias más abundantes en la corteza de este planeta, seguramente me responderán con una serie de nombres de compuestos inorgánicos: dióxido de silicio, óxidos de hierro y de aluminio, agua, cloruro de sodio, óxidos y sales de calcio…

Los compuestos inorgánicos tienen aplicaciones esenciales para nuestra vida; qué duda cabe. No podríamos vivir sin agua o sin iones fundamentales como el ion sodio y el ion potasio. Y, además de nuestras necesidades fisiológicas, el mundo actual no sería lo mismo sin el amoniaco o sin el ácido sulfúrico, compuestos de producción masiva, fundamentales en el desarrollo técnico, económico y demográfico en la Edad Contemporánea. Son inorgánicos el vidrio, el cemento, el yeso, el acero y otros de los materiales más comúnmente utilizados.

Evidentemente, los compuestos inorgánicos no valen para todo. No conozco ningún ser vivo que pueda alimentarse exclusivamente de sales minerales. He oído hablar de microorganismos anaerobios que no necesitan O2 (bacterias metanogénicas, por ejemplo), pero no he tenido el placer de conocer a alguno que pueda vivir sin una fuente de carbono. Y estoy hablando de los compuestos orgánicos.

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El film de “plástico biodegradable” no es la solución

Hace dos semanas, asistí a un curso en Coímbra (Portugal) sobre caracterización de partículas y flujo multifásico. Si bien dicho tema tiene evidentes aplicaciones medioambientales (separación de partículas, p. ej.), quería tratar aquí otro tema: el hecho de que, en el supermercado, te empaqueten sistemáticamente cada artículo (excepto si son artículos pequeños) en una bolsa de plástico biodegradable. A veces, que sea biodegradable no quiere decir que sea maravilloso.

En efecto, el residuo que resulta del abandono de la bolsa no persiste en el medio ambiente durante tanto tiempo como una bolsa de polietileno de alta densidad (convencional). Pero, por otro lado, estas bolsas se utilizan para un solo uso.

Imagen

La clave no está tanto en la biodegradabilidad del residuo abandonado, como en la minimización de ese abandono. Se contamina el medio ambiente desde la propia extracción de materias primas y, en el caso de las bolsas biodegradables de un solo uso, esta contaminación no es poca cosa.

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Necesaria, pero no suficiente

La producción de energía y la manufactura de bienes en los países industrializados emiten ciertas sustancias a tasas superiores a su tasa de asimilación natural, y hacen uso de ciertos recursos indispensables a tasas superiores a las de su regeneración.  Es decir: no se cumplen aún las reglas de Daly. Demandamos diariamente tantos productos y tanta energía que uno debe preguntarse: ¿tal vez deberíamos demandar un poco menos? O un corolario: ¿deberían ofrecernos menos?

¿O, quizás, la tecnología, junto con el mercado, resolverá este problema de forma más o menos espontánea?

En efecto, la tecnología ha ido consiguiendo, cada vez, una mayor eficiencia:

  • un menor consumo relativo de materia prima por kilogramo de producto final;
  • un menor consumo de combustible por gigajulio de energía (eficiencia energética). La cantidad de contaminantes emitidos también ha ido reduciéndose;
  • descubrimiento de nuevos procesos o nuevas materias primas que resultan en una menor contaminación.

Parque eólico en Texas. Fotografía: Leaflet.

Pero, aun así, la tecnología no es suficiente. Alguien podría argüir que, si se trata de que la tasa de utilización sea menor que la tasa de regeneración, la tecnología también puede incrementar esa última tasa (regeneración natural + regeneración artificial). Pero, desde luego, en prácticamente cualquier caso que se me ocurre, es mucho más fácil, viable, barato y sin consecuencias perniciosas el minimizar esa utilización: el consumir menos agua, el consumir menos energía, etc.

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De la biomasa lignocelulósica hacia el etanol

La obtención de etanol a partir de biomasa lignocelulósica tiene, al menos, cuatro etapas fundamentales: pretratamiento, sacarificación, fermentación y separación. La fermentación y la separación selectiva de etanol son comunes a los procesos que parten del almidón, pero obtener azúcares de la celulosa con buen rendimiento económico es un desafío bastante mayor que obtener azúcar de una patata.

 

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Planta de etanol y azúcar en Brasil. El principal residuo de la caña de azúcar es el bagazo. Fotografía: Mariordo.

 

En la biomasa vegetal podremos encontrar, fundamentalmente, α-celulosa, hemicelulosa, lignina, cenizas, sales y sílice.

La α-celulosa está constituida por monómeros de celobiosa unidos por enlaces β–glucosídicos. A su vez, la celobiosa es un disacárido que consta de dos moléculas de glucosa. La hemicelulosa, por otra parte, tiene una estructura más compleja, encontrando hexosas y pentosas sin un orden definido, además de múltiples ramificaciones. Su aprovechamiento para producir azúcares sencillos y fermentables, no obstante, es igualmente posible: arabinosas, xilosas, además de, también aquí glucosas. Si bien el producto principal de la sacarificación es una mezcla de celobiosa, glucosa, xilosa y, en menor medida, otros monosacáridos y disacáridos, también se da lugar a productos que son fruto de una hidrólisis incompleta: celotriosas, celotetrosas, etc.

Los demás componentes, lamentablemente, no resultan en azúcares fermentables.

El pretratamiento de la biomasa lignocelulósica se alza como una etapa importantísima y que, con razón, suscita muchísimo interés en la investigación. Los métodos seguidos deben separar o degradar los compuestos no deseados, pero sin degradar los carbohidratos a compuestos no fermentables o, peor aún, tóxicos para los microorganismos alcoholizantes. Y, además, deben llevarse bien con el medio ambiente: ¿qué sentido tendría fabricar etanol con un fin medioambiental, si en el proceso contaminas más que produciendo gasolina? Esto invalida opciones de tratamiento con compuestos de azufre o de cloro que generen mercaptanos o efluentes con compuestos halogenados. Algunas posibilidades son: agua muy caliente, ácidos muy diluidos, amoniaco concentrado, etanol, etc.

Se entiende por sacarificación el proceso consistente en obtener oligosacáridos a partir de polisacáridos, fundamentalmente la celulosa. En la obtención de bioetanol desde celulosa, la sacarificación es la etapa previa a la fermentación: su objetivo es obtener azúcares fermentables. La obtención de biocombustibles no es la única utilización posible de esos oligosacáridos: también pueden ser empleados en la preparación de disolventes, en fármacos y productos alimenticios, y en la manufactura de bioplásticos, como el ácido poliláctico.

 

Henri Braconnot, químico, farmacéutico y botánico francés. La sacarificación de materiales lignocelulósicos no fue su único descubrimiento.

El primer proceso conocido de sacarificación de celulosa data de 1819, y fue llevado a cabo por H. Braconnot. Desde entonces, se han propuesto y ensayado centenares de métodos de hidrólisis de celulosa, empleando toda clase de agentes: ácidos, álcalis, oxidantes, microorganismos, enzimas, catalizadores heterogéneos, etc. Sin embargo, muchos procesos que obtienen grandes resultados a escala de laboratorio, cuando se ensayan a escala industrial, dan lugar a rendimientos muy inferiores. Actualmente, hay dos clases de métodos que destacan por distinto motivo:

  • los tradicionales procesos de sacarificación con ácidos, con un recorrido y una vigencia de nada menos que 195 años, aún relevantes en la actualidad;
  • los más novedosos bioprocesos de sacarificación con enzimas y/o con microorganismos, que en los últimos años están centrando el interés de investigadores y productores de bioetanol.

Una vez hemos conseguido tener una gran cantidad de pequeños sacáridos, sobre todo glucosa, en el medio de reacción, entra en juego el mejor amigo del hombre. No, el mejor amigo del hombre no es el perro. Nuestros mejores amigos son los hongos (levaduras, concretamente) y las bacterias que, en su proceso metabólico, toman azúcares como sustrato y desprenden etanol. Por ejemplo, la levadura S. cerevisiae. Así ha sido desde que el hombre descubrió cómo hacer cerveza y distintos tipos de bebidas alcohólicas. En la actualidad, claro está, el alcohol etílico tiene más fines, y uno de ellos es proporcionar energía de forma mucho más limpia que un combustible fósil.

 

S. cerivisiae, a sus anchas en su medio de cultivo.

Bioetanol. ¿De dónde?

El bioetanol es aquel etanol que:

  • se obtiene a partir de biomasa;
  • se emplea como combustible (no para bebida, limpieza, desinfección, colonia, excipiente de lociones, etc.).

La obtención de etanol a partir de biomasa requiere la fermentación de azúcares sencillos, fundamentalmente glucosa, que a su vez se puede obtener por hidrólisis del almidón, de la celulosa o, en el caso más sencillo, de la sacarosa en melazas y jugo de caña de azúcar. La hidrólisis de la sacarosa resulta en dos isómeros: glucosa y fructosa. La fermentación de los mismos con un microorganismo adecuado, como S. cerevisae, produce etanol y CO2.

Partiendo de polímeros, para obtener azúcares sencillos que serán fermentados a etanol, es necesario romper los enlaces que mantienen unidos los monómeros. Teóricamente, es decir, si el rendimiento es del 100%, se obtienen 111 g de glucosa por cada 100 g de polímero.

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Por qué los biocombustibles

Se entiende por biocombustible aquel combustible que es obtenido a partir de biomasa, principalmente partes de plantas, aceites vegetales, estiércol y residuos de agricultura. El uso de biocombustibles ha atraído el interés de investigadores, fabricantes de automóviles, compañías de refinería y/o energéticas, gobiernos, asociaciones ecologistas y organismos internacionales. La atención que reciben los biocombustibles tiene fundamentalmente cinco razones.

 

File:Rapsfeld 2007.jpg

Cultivo energético de colza en Bavenhousen, Alemania. Fotografía: Daniel Schwen.

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