Estamos a punto de terminar un año con la esperanza de que la pandemia padecida en nuestro país con tan funestos resultados este tocando a su fin. Queda todo un periodo de reflexión posterior para implementar los cambios sociales de convivencia que será obligado acometer, alguno de los cuales ya mencionamos en ciclos anteriores.

Como punto de encuentro y observación les hablaremos de tres temas de los que es imposible sustraerse en este territorio, porque los medios de comunicación los mencionan cada día.

• El Tren que Viene.
• La Guerra en Directo.
• El Hierro del Mundo.

El Tren que Viene

 Fuimos testigos de la máquina de vapor, de los automotores, el tren diésel, el eléctrico y pronto de esa especie de “alta velocidad” que se llamará “Avril” en lugar de “Alvia” y que nos llevará a la misma velocidad que el actual cuando va por las llanuras y cuya única ventaja va a ser acortar el trazado actual bajo las montañas, que no es poco.

El impulso de los trenes se realiza con motores térmicos o eléctricos. Los térmicos necesitan una combustión de sustancias solidas o líquidas bien sean carbones o diésel. Los eléctricos se mueven por la corriente que obtienen de generadores eléctricos externos transportada por un cable suspendido de la catenaria que, a su vez, conecta con los motores mediante el pantógrafo.

En la tracción de vapor, el carbón mineral sólido son antracitas, hullas lignitos y turbas y con los combustibles líquidos se usa el petróleo como fuente principal de los hidrocarburos. Lo más importante aquí es el rendimiento calorífico, muy bajo, porque en una locomotora de vapor está entre el 6% y el 10% y en un diésel puede llegar al 30% con su consiguiente impacto económico. Consecuentemente las mezclas de componentes y su aprovisionamiento son fundamentales para que los generadores de corriente optimicen las reacciones exotérmicas descritas cualitativamente:

Carbones: C + O2 = CO2

Hidrocarburos: CnHm + O2 = CO2 + H2O

Las luces de los faros pasaron de ser de aceite a lámparas de carburo, paradigma de la mejor química, cuando el carburo cálcico CaC2 reacciona con agua produciendo acetileno (C2H2) que arde con luz brillante proporcionando a su vez hidróxido cálcico. Con la iluminación eléctrica, pasamos ya a baterías electrolíticas y luego a generadores eléctricos de varios tipos, acoplados a los motores de tracción.

Mantenemos todavía el hierro y el aluminio en las carrocerías expuestas a la corrosión y la combatimos en el hierro, con la incorporación de cromo, molibdeno, níquel y wolframio a la espera de la sustitución en un futuro de las piezas de metal por polímeros reforzados con fibras en base a resinas epoxi que permiten reducción de peso y diseños modulares.

Las vías del tren van pasando todas a cemento de diferentes formulaciones que se apoyan en balasto con base caliza o mejor de sílice (SiO2). El paisaje lo vemos a través de vidrios especiales fundiendo carbonato sódico, piedra caliza y arena con diferentes composiciones del tipo Na2O.CaO.6SiO2.

Conformémonos con todo esto, a la espera de los trenes Maglev de levitación magnética que llegan ya a 600 Km/h con absoluta seguridad y ya están funcionando en pruebas en numerosos países. Nosotros de momento no necesitaremos mejorar con el tren que nos llega la adherencia de frenada sin añadir a la vía SiO2 como se hacía antaño.

La Guerra en directo

Este año tenemos en Ucrania una guerra importante, una guerra casi por correspondencia donde asistimos desde el sillón de la televisión a las desgracias que conlleva tanta destrucción, muertes, heridos y refugiados.

Ahora se evita el combate cuerpo a cuerpo mediante ingenios técnicos de última generación. Cohetes, misiles y drones son la combinación perfecta de la física y la química para el avance de las ciencias en el campo bélico.

Pues bien, estos ingenios no existirían sin la energía propulsora almacenada de los productos químicos que llevan incorporados, como combustibles sólidos, líquidos o en forma de baterías suministradoras de corriente eléctrica. En sus formulaciones y desarrollos siempre están investigadores químicos optimizando las composiciones moleculares en los campos de prueba.

La bomba V-1 alemana fue el primer misil guiado precursor de los actuales misiles de crucero en el año 1944. Pero el posterior cohete V-2 si es el verdadero predecesor de toda la astronáutica moderna como misil balístico de combate.

Desde las V-1 y las V-2 precursoras de la nueva era, hasta el cohete más potente que existe en el mundo, el SLS utilizado por la NASA en el lanzamiento de la nave ORION en la reciente misión Artemisa 1 con destino a la luna, todas las naves usan motores de reacción con combustibles y formulaciones químicas.

Los investigadores han definido los propelentes de cohetes y misiles en estado sólido, líquido, gaseoso o mixto para impulsar los ingenios espaciales de diferentes modelos con o sin retorno, capsulas, satélites o simplemente material explosivo en busca de blancos prefijados.

Ejemplos de propulsantes solos o combinados son el hidrogeno líquido, oxigeno líquido, hidrato de hidracina, tetróxido de nitrógeno, queroseno, peróxido de hidrógeno y algunos más.

Como combustibles sólidos tenemos metales en forma de polvo como el magnesio, aluminio o zirconio y sus oxidantes necesarios nitrato amónico o perclorato de sodio, siempre mezclados con un aglutinante y envasados en una carcasa. Para propulsores gaseosos se usan gases como el xenón cuyos iones son acelerados por un campo electromagnético y expulsados a grandes velocidades.

Nos queda hablar de una última moda tecnológica de gran utilidad que ha venido para quedarse. Se trata de los Drones que, conocidos ya desde principios del pasado siglo, su uso ha crecido de forma exponencial por el avance de las nuevas tecnologías, usos y diseños.

Con precios oscilantes por unidad entre los 20 euros para juegos y los 220 millones de dólares para temas más serios. Sus baterías generalmente son de litio y sus reacciones químicas redox limitan la autonomía tiempo de vuelo, carga de transporte y condicionantes del plan de vuelo.

Es el futuro, no lo duden, porque además de volar en enjambres como los pájaros actúan de mensajeros de vida o muerte con muy poco coste.

El hierro del mundo

Finalmente, completamos este XII ciclo de cine, pensando en el Hierro Metal. Un elemento que, al ser el cuarto más abundante, en la corteza terrestre, parece vulgar, pero que es indispensable para la vida, al jugar un papel vital en la oxigenación y metabolismo de la mayor parte de las células.

En Asturias, conocemos la importancia de la producción de acero y de los buenos resultados socioeconómicos que supone el funcionamiento competitivo de estas mega factorías. Fácil de obtener por reducción de sus minerales, su aplicación es masiva en forma de productos siderúrgicos.

Esta reducción de los óxidos de hierro para dar lugar a la escoria y el arrabio, se realiza en presencia de coque y carbonato cálcico en todo el mundo, pero el cambio climático y la descarbonización del planeta marcan un giro radical en la forma de producir el acero.

La nueva siderurgia utilizara como reductor el hidrógeno verde generado mediante electrolisis del agua produciendo simultáneamente oxígeno. Se hace a partir de fuentes renovables, eólica, solar hidráulica o marina mediante dos electrodos sumergidos en agua y conectados a la fuente de alimentación que produce la reacción química de oxidación-reducción.

Ya no asociaremos siderurgia con contaminación de humos y gases. El H2 será el vector energético que nos permita llegar a la energía totalmente renovable y abrir las puertas a las pilas de hidrógeno para almacenar y desplazar esta energía.

Como apunte final recuerden que para diferenciar el H2 verde de otras fuentes del mismo gas llamamos H2 gris al procedente de combustibles fósiles con el reformado del gas natural, H2 azul al mismo anterior, pero capturando en el proceso el CO2 para que no contamine y finalmente H2 magenta al procedente de la electrólisis del agua usando energía nuclear que ya es verde también.