Se necesita una alternativa a las sales para carreteras durante el tiempo nevado o de heladas.
La sal para carreteras no solo es cara, sino que también puede dañar las calzadas y tener un efecto negativo en la naturaleza.
Los científicos trabajan en la creación de versiones sintéticas de las proteínas anticongelantes observadas en peces, insectos e incluso algunas plantas.
Muchas personas asocian una nevada reciente con placeres como el chocolate caliente y los deportes de invierno. Pero para los habitantes de las ciudades, también puede significar una capa de sal adherida que se pega a los zapatos, a los bajos de la ropa y a los coches. Esto se debe a que, en cuanto la temperatura baja del punto de congelación y se prevén precipitaciones, los gobiernos locales empiezan a esparcir sales anticongelantes para evitar que las carreteras se hielen.
Estas sales suelen ser una forma menos refinada de sal de mesa, o cloruro de sodio, pero también pueden incluir otros compuestos, como el cloruro de magnesio y el cloruro de potasio. Funcionan reduciendo el punto de congelación del agua.
Las sales anticongelantes también causan daños considerables en los automóviles, las infraestructuras y el medio ambiente. Y las ciudades las utilizan en cantidades enormes: casi 20 millones de toneladas al año en las ciudades del cinturón de nieve de EE. UU. Canadá, Europa y Japón también utilizan intensamente sales anticongelantes.
Pero hay nuevas opciones en desarrollo. Soy científico de materiales y busco soluciones para nuestras aceras excesivamente saladas, analizando cómo el mundo natural hace frente al hielo. Los peces, los insectos e incluso algunas plantas han aprendido a adaptarse a climas fríos a lo largo de cientos de miles de años, fabricando sus propios agentes anticongelantes para sobrevivir a temperaturas bajo cero. Siguiendo el ejemplo de la naturaleza, mis colegas y yo esperamos desarrollar compuestos anticongelantes igualmente eficaces, pero más benignos.
Efectos nocivos de la sal
Como saben bien muchos conductores, la sal para carreteras acorta la vida de los coches al acelerar el proceso de oxidación. Un estudio de 2010 estimó que el uso de sales anticongelantes cuesta a los conductores estadounidenses 23.400 millones de dólares en todo el país al año en daños en los vehículos debidos a la corrosión.
Las sales para carreteras también dañan las superficies por las que circulamos. Contienen iones de cloro, átomos con carga negativa, que alteran la química del agua y la vuelven más corrosiva cuando entra en contacto con materiales como el hormigón y el acero.
Como consecuencia, las sales para carreteras aumentan las tensiones existentes en estructuras envejecidas. Las sales anticongelantes han contribuido a fallos en puentes y a provocar grietas y otras formas de deterioro por la intemperie en las superficies de las autopistas.
Las sales anticongelantes también tienen efectos generalizados en la naturaleza. Si conduce por una carretera rodeada de bosques después de un largo invierno nevado, puede que observe que los árboles junto a la carretera parecen un poco más marrones que los demás. Esto se debe a que las sales para carreteras desplazan minerales del suelo y de las aguas subterráneas, lo que genera una condición conocida como sequía fisiológica.
Esto significa que los árboles no pueden absorber agua a través de sus raíces, aunque el agua esté disponible libremente en el suelo. Cuando ya existen condiciones de sequía natural, como en lugares como Colorado, la sequía fisiológica puede aumentar el riesgo de incendios forestales al hacer que las plantas sean más propensas a la ignición.
Los arroyos, ríos y lagos son especialmente vulnerables a la escorrentía de agua que contiene sales anticongelantes. El cloro de la sal puede impedir que los peces desoven y reducir los niveles de oxígeno disuelto en el agua, lo que perjudica a los peces y a otra vida acuática. La escorrentía cargada de sal también puede favorecer el crecimiento de peligrosas cianobacterias, también conocidas como algas verdeazuladas. Algunas formas de algas verdeazuladas producen toxinas que pueden enfermar a personas o animales que las consumen en el agua potable.
Anticongelantes naturales
Una opción alternativa para el deshielo debería ser no tóxica y descomponerse en componentes inocuos, pero no demasiado deprisa, o sus efectos no durarían. Para entender por qué esto es importante, considere el propilenglicol, que se utiliza para descongelar aeronaves.
El propilenglicol se prefiere para este fin porque es menos tóxico que el etilenglicol que evita que el radiador del coche se congele. Pero los efectos del propilenglicol son de corta duración, por lo que las aeronaves normalmente solo pueden esperar un período limitado entre el deshielo y el despegue. Por eso, el propilenglicol rara vez se esparce sobre carreteras y superficies. Además, aunque generalmente se clasifica como seguro para las personas, sigue pudiendo ser letal para la vida acuática.
La merluza antártica nada en las aguas más frías de la Tierra gracias a las proteínas anticongelantes naturales de sus tejidos.
¿Y qué hay de las alternativas naturales? Los científicos han descubierto insectos y arañas en Alaska que producen en sus cuerpos proteínas anticongelantes que reducen el punto de congelación del agua en unos pocos grados. Y algunos peces, como la merluza antártica (Dissostichus mawsoni), producen glicoproteínas anticongelantes que impiden que la sangre de sus venas se congele en las aguas más frías de la Tierra.
La mayoría de estas glicoproteínas son estructuras delicadas que se descomponen rápidamente en el duro entorno exterior. Pero mis colegas y yo estamos aprendiendo a fabricar nuestros propios compuestos anticongelantes mediante la imitación. Nuestro primer reto es entender cómo funcionan las versiones naturales para poder recrearlas.
Aunque aún queda mucho que no entendemos, estamos utilizando modelización informática avanzada para ver cómo interactúan las proteínas anticongelantes con las moléculas de agua. Otros científicos han descubierto que las glicoproteínas anticongelantes de los peces contienen dos segmentos principales, y que ciertas secciones son más esenciales que otras.
En concreto, pequeños compuestos llamados grupos hidroxilo, formados por átomos de hidrógeno y oxígeno, hacen la mayor parte del trabajo. Estos pequeños compuestos encajan en las moléculas de agua, como una llave en una cerradura, para evitar que se forme hielo. También forman parte de la mayoría de las secciones críticas de las proteínas que se unen a la superficie de los cristales de hielo en formación e impiden que crezcan.
Las proteínas anticongelantes son polímeros naturales, moléculas enormes y largas formadas por moléculas más pequeñas que se repiten, como los eslabones de una cadena. Recrear estos compuestos no es tarea fácil, pero podemos crear nuestras propias versiones sintéticas en un laboratorio, partiendo del alcohol polivinílico, o PVA. Se trata de un compuesto sencillo y económico que es no tóxico para las personas y la vida acuática y es un ingrediente habitual en muchos productos cotidianos de cuidado personal.
El PVA contiene los mismos grupos hidroxilo que los que se encuentran en las proteínas anticongelantes de los peces. Mediante un poco de ingeniería química, podemos cambiar la ubicación de esos hidroxilos en la estructura del polímero, haciéndolo más parecido a los compuestos que producen los peces. En el futuro, quizá podamos convertir el PVA, de un compuesto cotidiano, en una sustancia anticongelante que pueda utilizarse prácticamente en cualquier lugar.
Como el PVA no se degrada demasiado rápido, tiene potencial para funcionar en superficies que deben mantenerse libres de hielo, como carreteras, aceras y barandillas. Su larga estructura química lo hace adecuado para darle forma y adaptarlo a aerosoles o recubrimientos. Algún día, las ciudades podrían depender en invierno de anticongelantes no tóxicos en aerosol que no manchen su ropa ni corroan su coche.
