Pilas para todo

Justo en el año 1800 publicaba Volta los primeros resultados sobre su pila eléctrica. Desde entonces hasta hoy, las baterías han alcanzado calidades excelentes como la todavía reciente batería de iones de litio, que hoy tienen casi todos los teléfonos móviles. A pesar de lo cara que es, su rendimiento hace que de sobra merezca la pena. Pero hay un uso de las baterías que hasta finales del siglo XX había quedado desechado: el de fuente de energía potente y limpia.
Me explico: los usos que hemos dado a las baterías, de momento, son principalmente para aparatos de baja potencia; pequeños dispositivos eléctricos que tienen por lo general un bajo consumo como relojes, teléfonos, marcapasos, ordenadores… ¿Pero podrían usarse baterías para llevar lejos y con suficiente velocidad a un coche? ¿Podrían servir para levantar aviones? Entiéndase por suficiente velocidad aquella que no haga desesperar al viajero. En esta línea de investigación nos encontramos con las llamadas células de combustible, que son como las pilas que todos conocemos, pero con características muy especiales.
Una batería convencional tiene productos químicos en su interior que a su vez tienen un cierto potencial químico entre sí. Cuando entran en contacto por mediación de cierto tipo de conductores, la corriente eléctrica circula de uno al otro, hasta que sus potenciales quedan igualados. Entonces tenemos dos posibilidades: tiramos la batería (en un punto verde a ser posible), o la recargamos (en caso de que el tipo de batería lo permita).
Con las células de combustible no sucede lo mismo. Los productos químicos entran continuamente en ellas, de forma que nunca se consumen. Siempre que haya entrada de los productos necesarios, habrá salida de corriente eléctrica. Para que todo esto sirva de algo, los productos en cuestión deben hallarse abundantemente en nuestro entorno. Así, la mayoría de las células de combustible usan hidrógeno como combustible y oxígeno como comburente. En 1899, Nernst observa una elevada conductividad de oxígeno de la zircona dopada con ytria. En 1937, Bauer y Preiss obtienen de este sistema una reacción de combustión con una peculiaridad: no tiene llama. Sin embargo el rendimiento es mucho mayor que aquel que proporcionaba el motor de combustión interna. En esta línea de desarrollo, las células de combustible prometen ser a la vez sustitutas de turbinas, plantas de potencia que alimentan ciudades, y baterías para coches, ordenadores etc… Pilas para todo.
Sin embargo, todavía tenemos varios problemas por resolver antes de disponer de forma generalizada de las células de combustible. Es fácil imaginar que el oxígeno es fácil de obtener, simplemente bombeando aire en la cámara del cátodo. ¿Pero de donde sacamos el hidrógeno? No suele haber tubos de hidrógeno con extensiones a nuestras casas, o a las gasolineras. Nos servimos de un aparato suplementario que se llama reformador, que se sirve de hidrocarburos o alcoholes para obtener el necesitado hidrógeno. Pero claro está, esto tiene un coste. Los reformadores pueden llegar a calentar excesivamente la célula de combustible, si se encuentra suficientemente cerca. Pero todavía es más grave que por disociar este hidrógeno, pasemos a emitir otro tipo de productos no deseados.
El 80% del hidrógeno es aprovechado como energía eléctrica. Ahora bien, si este hidrógeno es obtenido por mediación de un reformador, el rendimiento cae hasta el 40% en el mejor de los casos. Luego, el motor eléctrico con inversor (que rinde al 80%), hace que el rendimiento final sea como mucho del 32%. Mucha energía perdida en el camino desde la reacción química hasta el movimiento de nuestro coche. Evitar este gasto es precisamente el camino que nos queda por andar. No es una quimera, sólo cuestión de tiempo.

Digestión de neuronas

Un hombre está caminando. Salvo una alternancia de músculos en brazos y piernas, y el siempre inquieto movimiento ocular, se puede decir que está relajado. Pero todos sus sentidos están alerta. Como puntos de luz, los impulsos nerviosos parten del tronco y las extremidades para arremolinarse en su columna vertebral. Suben por ella como un chorro violento de paquetes de información. Se tumba y cierra los ojos. Su actividad es todavía intensa, la sensación del lecho y el calor se hacen predominantes. Los músculos se relajan y cesa el tráfico neuronal motriz. Poco a poco se apaga el sistema. Las señales que parten hacia el cerebro se distinguen en su ascensión por las vértebras como las luces de un tren que atraviesa un largo puente. De una en una…El hombre está durmiendo.
Según pensaba Nietzsche, los hombres de la antigüedad creían estar descubriendo un mundo alternativo cuando soñaban dormidos. Sobre esta tesis, decía que se fundaban los orígenes de la metafísica, y creencias sobre la separación de cuerpo y alma de los primeros filósofos. Separarse del cuerpo para dar un paseo por el cosmos; sin duda es lo más parecido a lo que todos consideraríamos un sueño.
A día de hoy se han hecho innumerables estudios sobre las razones y las formas de los sueños. Parece en principio que el cerebro aparta ese tiempo del día para “reordenarse”, de tal manera que pueda dedicarse a tareas de respuesta inmediata cuando estamos despiertos. El sueño se puede entender por tanto como una digestión eléctrica que pone a punto nuestro órgano central. Los estudios sobre el sueño se han centrado principalmente en dos áreas: la estimulación fisiológica de conexiones neuronales y la necesidad psicológica de una reorganización de ideas.
La primera rama se basa en la idea de que los sueños nos permiten ejercitar determinadas conexiones neuronales que tendrán después relación directa con ciertos tipos de aprendizaje. Coloquialmente hablando es comprobar que los cables funcionan para cuando haga falta usarlos. La segunda rama es la más conocida por el público en general. Se centra en la capacidad que desarrollamos para dar estructura de uso a nuestras ideas durante el sueño, pero sobre todo, para desechar aquello que no necesitamos. La estructura de uso consiste simplemente en un fácil acceso a la información para cuando haga falta en el periodo de estar despierto. Por eso nos sabemos mejor la lección si hemos dormido lo suficiente, y tocamos mejor un instrumento musical si dejamos que una buena cabezadita nos refuerce la llamada memoria muscular.
La primera teoría del sueño desarrollada en profundidad fue la de Sigmund Freud. El centro de su argumento es que los sueños son el lugar perfecto para liberar los deseos reprimidos en la vida real. A Freud le tocó vivir en la época victoriana, lo que explica en parte que su enfoque sobre la represión se centrara en el sexo. Su asociación directa de situaciones y objetos con el sexo en todas sus vertientes es lo que más se ha difundido en la cultura general.
En 1973, Hobson y McCarley dieron una nueva interpretación a lo que ocurría en nuestro cerebro. Impulsos eléctricos aleatorios desembocaban en nuestra memoria dando así lectura mental a trozos de experiencias pasadas. Esto por sí mismo no generaba las historias, sino que la parte activa de nuestro cerebro, en un esfuerzo por dar sentido a estos pedacitos de realidad sensitiva recordada, compone las historias que en último término nosotros reconocemos como sueño. El cerebro quiere, por tanto, dar sentido a todas las sensaciones que le llegan, ya sean de fuera o de dentro.


Digestión de neuronas

La química del amor

Independientemente de si podemos llegar al fondo de la cuestión o no, es fácil ver que el sentimiento de amor romántico es un motor primitivo y universal del ser humano que nos impulsa a la vez que cambia nuestra visión de ciertas cosas. Sin este sentimiento, nuestro mundo sería completamente diferente, sin excepción de cultura y costumbres. Los fenómenos electroquímicos que sufre nuestro cerebro en este periodo se ajustan a una serie de finalidades de tipo evolutivas, siendo la principal de ellas la conservación de nuestra especie. Esta dinámica cerebral vuelve a reestructurarse cuando tenemos hijos, y nos vemos impulsados a mantenerlos junto a nosotros hasta que crezcan y se valgan por sí mismos en este mundo para, en última instancia, volver a repetir todo el ciclo.
El factor más evidente que nos mueve a fijarnos en alguien es su apariencia. Hay estudios de todo tipo mostrando que tenemos una inclinación clara a vernos atraídos por aquellas personas que se parecen a nuestros padres. También se ha demostrado como habitual que nos gusten las personas que se parecen a nosotros mismos. El psicólogo David Perrett fotografiaba a sus pacientes en un estudio, luego alteraba la foto para que pareciera la misma persona pero cambiada de sexo. Al mostrar la foto alterada entre otras más, el paciente con frecuencia se elegía a sí mismo como la persona que más le atraía físicamente. Ni siquiera se daban cuenta de que se trataba de ellos mismos.
Una característica sexual secundaria no química, es la personalidad de la persona que nos atrae. Nos referimos también con esto a sus gustos, su sentido del humor y cosas por el estilo. De nuevo la marca que dejan nuestros padres es evidente. Buscamos personas que tengan dejes y maneras de ser que hemos visto en casa desde que éramos pequeños.
Pero sin duda la característica sexual más conocida son las feromonas. Etimológicamente la palabra significa “el que lleva la excitación/agitación”. No se ha podido determinar el peso específico que tiene esta sustancia, pero conocemos bien como funciona. Se encuentran principalmente en la orina o el sudor, y son inodoras. Para detectarlas nuestra nariz dispone del órgano vomeronasal, que algunos identificarían con un sexto sentido. A partir de esta percepción, el cerebro puede discernir si la persona que tenemos delante tiene un sistema inmunológico parecido o distinto al nuestro. Cuanto más diferentes sean los sistemas inmunológicos de las dos personas, mayor será la atracción. De esta manera la recombinación de genes es mucho más rica, y se aumentan las probabilidades de tener un vástago más sano.
El Ministerio de Agricultura norteamericano ha llegado a afirmar que los efectos de los llamados alimentos afrodisíacos están basados en tradición popular y no en hechos. Sin embargo el peso de esta creencia hace que todavía queden cosas por comprobar en este sentido. La revista Discovery Health lista entre los afrodisíacos más populares a los espárragos (por su vitamina E), los pimientos rojos (por las endorfinas), el chocolate (por la feniletilamina que también segrega nuestro cuerpo cuando estamos enamorados) o las ostras (por su alto contenido en Zinc) entre otros. El efecto placebo, y el deseo a priori de tomar estos alimentos con la intención de gustar a alguien distorsionan la medida y todavía dejan temas por aclarar.
Gracias a las imágenes obtenidas por resonancia magnética funcional hemos podido aprender mucho del recorrido de diferentes hormonas en nuestro cerebro, desde el estrógeno y la testosterona en nuestra pubertad, hasta las oxitocinas y endorfinas más propias de una relación estable. Que por todo esto el amor sea sólo cuestión de química es algo que queda de momento abierto a la opinión de cada uno. Esta visión sería tan extrema como aquella que no reconoce efecto hormonal alguno en el proceso. El que lee, entienda.


La química del amor

Triste historia del movimiento perpetuo

Lo más increíble de la historia del móvil perpetuo es, precisamente, que tenga historia. Porque de lo que no cabe ningún tipo de duda es de que ni existe, ni existirá. Ya son más de 9 siglos los que dan testimonio de miles de intentos, y de sus correspondientes fracasos. La segunda cosa que sorprende es que esta historia no se haya terminado de una vez, y para siempre. Todavía hoy te encuentras con quien dice que conoce a alguien que tiene un móvil perpetuo funcionando en el salón de su casa. Aunque por supuesto, cuando llega la hora de las demostraciones y las cosas claras, todo son problemas para hacer una comprobación rigurosa. La existencia del movimiento perpetuo implicaría la obtención de una energía limpia e ilimitada. Esto revolucionaría de tal manera nuestro mundo, que podríamos considerar como un salvador a aquel que invente semejante artefacto.
No se sabe con exactitud quién fue el primer ingeniero casero que compuso en su cabeza un aparato que, según se esperaba, nunca dejaría de moverse. El primer boceto en papel que conservamos de un móvil perpetuo lo diseñó sobre el año 1150 un indio llamado Bhaskara. Se trataba de un sistema de tubos con líquidos (Imagen 1) que a pesar de ser el primero, superaba en ingenio a la mayoría de los móviles perpetuos que posteriormente se diseñarían en la Europa de la baja edad media y el renacimiento. Más tarde el arquitecto D’Honnecourt propuso la típica rueda que siempre tenía más pesas a un lado que a otro, y que por tanto, nunca pararía de girar. Este es el típico sistema que a muchos se les ocurre como posible. Tras el diseño de D’Honnecourt, la rueda con pesas se fue perfeccionando hasta niveles excelentes (Imagen 2), pero nunca funcionó. Leonardo da Vinci cuenta con un boceto de móvil perpetuo entre sus dibujos. Se trata de un sencillo sistema de tornillos de agua y es tal su genialidad, que si se diseñara de la mejor manera posible, estaría al borde de ser un móvil perpetuo. Afortunadamente dedicó la mayor parte de su tiempo a cosas mucho más productivas. Más tarde vinieron los móviles perpetuos magnéticos y los hidráulicos. Era difícil resistir la tentación de pensar que la fuerza de un imán puede mover una rueda de imanes sin parar. Los móviles perpetuos hidráulicos, por su parte, pretendían aprovechar el efecto sifón de tubos comunicantes. Todos, absolutamente todos ellos fueron un fracaso.
Pero la mezcla de buenas intenciones y sueños de grandeza han llegado a confundir a muchísima gente. Un ejemplo que es digno de película de humor es el de Orfireus, que llegó a seducir a buena parte de la nobleza europea, e incluso al mismísimo zar de Rusia con una “máquina maravillosa” (Imagen 3), y un “secreto inconfesable”. Consiguió mantener su engaño durante varios años gracias a que guardaba su máquina en un cuarto sellado en un castillo, y los que entraban solo podían echar un vistazo desde la puerta, y de esa forma ver que siempre se movía. La realidad era que había una falsa pared y detrás estaban los sirvientes empujando una rueda. Al final se descubrió el pastel por que su sirvienta se fue de la lengua. Esta historia, aunque aquí esta resumida, no tiene desperdicio cuando se lee en detalle. Otro famoso farsante fue Kili con sus motores americanos de finales del siglo XIX, que por supuesto tuvo un final semejante.
Ya en el siglo XX, los móviles perpetuos se fueron haciendo mucho mas complejos y difíciles de discutir. Las leyes que pretendían violar son mucho mas complicadas de explicar, y aprovechando esa confusión no han perdido fuerza. Todavía hoy se registran decenas de patentes de móviles perpetuos en todo el mundo. Aunque por supuesto, ninguna sirva para nada. Y parece que la historia continuará. No deja de sorprender que esto no sea sólo cosa de gente sin estudios, sino también de gente muy preparada y con amplios conocimientos en ciencias físicas. La Academia de las Ciencias de París decidió rechazar todos los móviles perpetuos en 1775. ¿Cuánto habrá que esperar para que una decisión tan buena eche raíces en nuestra cultura general?


Móvil perpetuo de Bhaskara


Móvil perpetuo de Alejandro Capra


El confuso bosquejo del móvil perpetuo de Orfireus