Terremoto en Lorca: ¿Por qué ha sido tan destructivo?

El pasado 11 de mayo de 2011, dos terremotos de 4,5 y 5,1 de la escala Richter sacudieron la localidad murciana de Lorca. Entres sus devastadores efectos hay que contar nueve fallecidos, miles de personas damnificadas, edificios inhabitables, el patrimonio artístico destruido...¿Por qué ha sido tan destructivo un seísmo que a priori no es especialmente intenso?. Esto es lo que pretendo contestar con esta entrada.

Primero quiero aclarar en que consiste la escala Richter. Esta es una regla de medida de la intensidad de un movimiento sísmico. Es una escala logarítmica. Esto significa que entra una cifra y la siguiente no hoy una unidad, sino diez. Un terremoto de 5 no es una vez mayor que uno de 4, sino 10 veces más.

Después de este apunte, quiero destacar que la escala Richter mide únicamente la energía producida por el terremoto, no sus efectos en la superficie. Esto se registra gracias a la escala Mercalli Modificada.

Y es que las consecuencias destructivas de los seísmos depende de una gran cantidad de factores, entre los que se puede señalar:

• La distancia del epicentro de los lugares poblados y su profundidad. Cuánto más cerca de una población y más superficial sea un movimiento, más intensos son sus efectos.
• El tipo de terrenos geológicos en las que se encuentran las estructuras. Un terreno blando y con un nivel freático alto puede producir un fenómeno denominado licuefacción del suelo: el agua subterránea asciende y, literalmente, el terreno se licua, con la destrucción que ello supone.
• La legislación sísmica para la construcción de edificios e infraestructuras. Y esto es muy cruel: hay terremotos de pobres y de ricos. Un terremoto de magnitud 7 en Seattle no causa víctimas, y uno de 6 en Haíti mata a 350.000 personas.

El terremoto que afectó a Lorca se produjo a menos de un kilómetro del casco urbano, y a 2 de profundidad, en la falla del Guadalentín. Esta es la principal razón por la que el seismo arrasó la población. Gracias a que las normas de construcción en Murcia se ajustan a que esta regíón se encuentra en una zona de riesgo sísmico, no se han producido una enorme sucesión de derrumbes de viviendas, como ocurrió en el terremoto del norte de Turquía en 1999.

Como el movimiento fue muy superficial, los daños principales se centran en los bajos, entresuelos y primeros y segundos pisos. Todas las iglesias antiguas de Lorca quedaron afectadas, debido a su construcción con mampostería y argamasa rígida. Las edificaciones que mejor resisten los embates sísmicos son aquellos que pueden oscilar, que tienen tolerarncia al movimiento. Además, deben ser más lígeros en las zonas altas. Esta es la razón por la que se prohibe construir piscinas en los pisos altos en las zonas de riesgo sísmico.

Para una información geológica completa, aquí está el informe del Instituto Geológico.

El terremoto japonés y los reactores nucleares.

Esta entrada la escribo con animo tranquilizador hacia las inquietudes que se puedan tener acerca de la situación de los reactores nucleares existentes en suelo nipón.

En primer lugar, los reactores en sí, donde residen los elementos radiactivos, han sido diseñados para aguantar los terremotos que se produzcan en la zona, usando una doble pared de hormigón armado de alta densidad de varios metros de grosor y asentado en lechos estables ante los terremotos.

Además, todos los reactores afectados están parados desde el primer momento del seísmo. Los centros de control están dotados de sismógrafos que activan la parada. Las barras de boro caen y se detiene las reacciones de fisión nuclear. Ese no es el problema. El problema ha surgido con los mecanismos de refigeración. 

Aunque el reactor esté parado, como el motor de un coche, sigue irradiando calor. Y en el caso de un reactor nuclear, este calor es enorme. Por ello, existen bombas diésel para bombear agua al sistema de refigaración, Y estos motores diésel es lo que ha fallado en el reactor nº 1 de Fukushima‐Daiichi.

Se han instalado motores diésel portátiles para suministrar una mezcla de agua de mar con ácido bórico(absorbente de radiación) para enfriar los reactores. También se ha efectuado el venteo de los gases existentes en los reactores nº 1 y nº 3. Estos gases son filtrados y expulsados al exterior.

Es precisamente en este proceso de venteo en el que se produjo este sábado la explosión en la central de Fukushima‐Daiichi. El calor había descompuesto el agua que sirve de moderador en el reactor en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno, como es sabido, es altamente explosivo.

Ahora mismo, las autoridades japonesas están haciendo lo correcto. Han evacuado la zona y suministrado pastillas de iodo a la población. Toda precaución es poca. Pero el tiempo juega a favor. Con los reactores parados, sólo resta refigerar los núcleos de los reactores, reparar los sistemas cuanto antes, y vigilar los niveles de radiación en el exterior en todas las centrales afectadas.

Más información en Foro Nuclear.

El carbón: moderna extracción y combustión

Con esta entrada finalizo la serie que he dedicado al consumo de combustibles fósiles. Y esta va sobre el carbón. Me acabo de dar cuenta que debería hablar también del gas natural y los hidratos de metano, pero ya estoy cansado del tema. Así que otra vez será.

Mientras que sobre las reservas de petróleo siempre se está discutiendo si se agotarán en las próximos años, décadas, etc., sobre el carbón no existe tal polémica: se sabe que tenemos reservas de carbón para los próximos siglos.

El problema del carbón es de otra índole: es, con mucho, la fuente de energía más contaminante. No me refiero a sólo dióxido de carbono, sino a gases como el dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, fósforo y arsénico u otros. Y es que al quemar carbón, del tipo que sea, se queman sus impurezas, que son lo que producen estos residuos gaseosos.

¿Se puede minimizar este impacto negativo en la salud medioambiental y humana de la energía procedente del carbón? Sí. De hecho, las técnicas disponibles para ello no han parado de avanzar desde el siglo XX.

La aplicación de estos avances en la combustión del carbón no son baratos de incorporar, pero compensa a la larga debido al aumento del rendimiento energéticico (energía que se saca de cada tonelada de carbón) y a la moderna extracción del mineral, que permite costes bajos gracias a la máximización de la maquinaria minera(camiones de 400 toneladas, grúas de carga de 80 metros de altura, etc).

Camión de 400 toneladas

En la actualidad, se está llevando a cabo toda una transformación en las plantas de energía térmica con las tecnologías de combustión en lecho fluido y gasificación. La primera consiste en combinar el carbón con un lecho fluido(mezcla de piedra caliza, cenizas, etc.) en donde el carbón se consume con un mejor rendimiento energético y produciendo menos contaminantes gaseosos. En la segunda el carbón es tratado para obtener gas de síntesis o syngas, que posteriormente se quema. Así se obtiene energía sin los indeseados residuos gaseosos.

Ambas técnicas se pueden combinar con las tecnologías que permiten el almacenamiento geológico de dióxido de carbono. Este método es simplemente bombear los gases resultantes a estratos bajo tierra capaces de almacenar estos restos gaseosos y contaminantes. Este proceso es complicado y costoso de aplicar en las antiguas centrales, pero es mucho más fácil incorporarlo en las que están en proyecto.

Es muy importante avanzar en el desarrollo de estas plantas modernas, ya que esta forma de energía es una de las que más van a usar los países emergentes.(China, India, etc). Si construyen sus generadores térmicos con estos avances industriales, el impacto medioambiental de su consumo energético disminuirá de forma significativa.

Craig Venter y microorganimos de diseño.

Domingo por la mañana. Algunas personas van a comprar churros, otras de senderismo o a ver a la familia, y yo, a escribir entradas del blog. Y es que voy un poco retrasado. 

Bueno, después de este breve asomo a mi mejorable vida, mi propósito es continuar con la serie de entradas sobre los combustibles fósiles. Y además, en un aspecto que refleja los grandes avances tecnológicos que se producen, casi en silencio para el público general.

Uno de los hitos científicos del año 2010 fue la publicación de la creación de vida artificial por parte del equipo liderado por Craig Venter, eminente biólogo, especialista en biología molecular. Lo primero que he de decir es que esta afirmación era bastante exagerada por parte de los medios de comunicación. No es una forma de vida surgida de la nada, sino un híbrido, como explico a continuación,

Pero realmente lo que hizo Venter y sus colaboradores es muy importante. Conocian la secuencia del ADN de la bacteria Mycoplasma mycoides, formada por unas 700.000 bases de ADN.  

Para aclarar, hay cuatro tipos de base del ADN, codificadas como A(adenina), G(guanina), C(citosina), y  T(timina), y en una sección de un genoma se ordenarían  así, por ejemplo:

AACCATTGGATTACCC

El orden de estas bases es lo que se denomina secuencia del ADN de un genoma. Para una mejor información, ver el siguiente video:

Bien, Venter copió la secuencia de ADN de la Mycoplasma mycoides base por base, o sea, letra a letra, gracias a un ordenador y una máquina para sintetizar ADN. Es decir, escribió en  un ordenador una secuencia como la que he puesto como ejemplo

AACCATTGGATTACCC

y la máquina lo fabricó. 

Una vez construida mediante este método el genoma de 700.000 bases, se introdujo en otra bacteria, Mycoplasma capricolum, a la que se le había extraído su ADN original, y la bacteria así formada empezó a funcionar normalmente como una bacteria Mycoplasma mycoides cualquiera, hasta en su reproducción.

Las dos bacterias indistinguibles: una natural y la otra híbrida

¿Por qué es tan importante este descubrimiento?¿Y qué tiene que ver con los combutibles fósiles?. La respuesta es que ahora podemos introducir cualquier gen o serie de genes que queramos en un microorganismo y ajustar el funcionamientos de estas entidades a nuestras necesidades.

Ejemplo: podríamos diseñar una bacteria que formara petróleo de forma natural sólo con añadir un conjunto de genes apropiados con la máquina de síntesis de ADN. O que devorase petróleo y otros contaminantes de los vertidos en ríos, suelos y mares.

Esto no es fruto de mi imaginación. La investigación anterior y actual de Craig Venter está financiada por la industria petrolera, como alternativa a la explotación al petróleo mineral menos costoso y renovable. 

Y es que esa imagen absurda de las compañías petrolíferas conspirando para eliminar cualquier fuente de energía que desplace al crudo es falsa. De hecho, estas empresas son los mayores fabricantes de paneles solares, por ejemplo. No es que sean altruistas, sino que si quieren tener un futuro competitivo, necesitan explorar todas las opciones en su ámbito de negocio.

Biocombustibles celulósicos.

Continuando la estela del petróleo, en esta entrada voy a abordar las alternativas al petróleo que han emergido con fuerza en los últimos años. Me refiero a los biocombustibles.

El sustituir el petróleo y sus derivados por elementos extraídos de la producción agrícola es algo antiguo. Siempre se ha sabido que los motores de combustión interna, sobre todo los diesel,  podian funcionar con alcohol etílico, e incluso aceite. De hecho, los carros de combate y otros vehículos militares están diseñados para que puedan usar ese tipo de combustible, en caso de necesidad.

Pero la idea surgió con ímpetu tras la primera gran crisis del petróleo de 1973. Y arraigó en Brasil, donde el cultivo de caña de azúcar y su industria asociada, ha conseguido suministrar una parte considerable del combustible requerido por esta nación sudamérica. Debido a su éxito, otros países optaron por imitarlo con otros cultivos, como EEUU, con sus grandes excedentes cerealísticos.

El proceso es simple: los azúcares del maíz, trigo o caña se introducen en cubas de fermentación, en donde las levaduras convierten estos hidratos de carbono en alcohol etílico. Cuando terminan, se destila el producto para concentrar la cantidad de etanol hasta hacer posible su uso en la automoción.

Cubas de fermentación de etanol

Los problemas empezaron a aparecer en las vísperas de la actual crisis económica. El alza de los precios del crudo en 2004 y 2005 dio la excusa para aumentar la producción de combustibles de origen biológico, o biocombustibles. Pero no se contó con que esta medida sustraería recursos alimentarios a la población, y además se comprobó que para el maíz o el trigo, se consumía tanto carburante para producirlo que el que se obtenía de ellos, sino más.

Por tanto, la alternativa al petróleo no puede pasar por los cultivos y métodos de extracción de etanol. Se necesita un sustituto, y los biocombustibles celúlosicos se ven como una de las opciones más viables.

¿Qué es la celulosa?. Es un azúcar, o hidrato de carbono, que forma parte de la estructura de las plantas. Es la responsable de construir las partes sólidas, como el tallo, el tronco, las hojas. Vulgarmente la conocemos como fibra, y no podemos digerirla, por eso es buena para el tránsito intestinal.

Tallos de hierba formados por celulosa

Volviendo al tema, como azúcar que es puede funcionar como combustible. Pero obtener energía de esta sustancia es muy díficil. Es complicado romper sus enlaces. El objetivo de las investigaciones en curso es encontrar o fabricar una bacteria o microorganismo que descomponga la celulosa, y a partir de estos trozos produzca etanol. Y todo ello a nivel industrial. He aquí el problema.

Si esto se lograra, se podría producir biocombustibles de los residuos de la silivicultura y la agricultura: madera, astillas, rastrojos, paja, etc. Sin contar con el cultivo de plantas prolíficas, como sorgo, o el pasto varilla, que no precisan apenas fertilizantes u otros cuidados. Se calcula que la producción anual de celulosa a nivel mudial equivaldría hasta 160.000 millones de barriles de petróleo. El consumo actual mundial de petróleo es de 30.000 millones/año.

¡Ah, se me olvidaba!. Los cultivos para estos combutitibles absorben el dióxido de carbono de la atmósfera, y además limpian suelos y convierten en aprovechables extensiones de terreno no cultivadas.

Para más información: Programa de Biomasa del Departamento de Energía de EEUU.

Compatibilidad de tejidos y transplante de órganos.

Siguiendo con temas sanitarios. Esta entrada surge de una duda planteada por mi hermana: ¿Por qué se puede donar sangre a cualquier persona que la necesite (y tenga el mismo grupo sanguíneo) y no se puede hacer esto con los órganos?. Y yo extiendo esto a la donación de tejidos.

Sangre en una arteria

Corazón humano

Después de investigar un poco tengo una serie de respuestas.

Todos los tejidos donados (sangre, órganos u otros) son susceptibles de sufrir el rechazo del cuerpo del receptor, es decir, que su sistema inmunitario ataque a los tejidos recibidos y los destruya, con fatales consecuencias. Esta respuesta del mecanismo inmune depende de los llamados antígenos HLA(Human Leucocyte Antigens), situados en la superficie de las células. Y está es la clave que permite responder este misterio.

Existen tejidos que tiene pocos antígenos HLA que induzcan un ataque de los linfocitos del receptor, como son la córnea, el cartílago, huesos, sobre todo si han sido preparados de forma conveniente. Esto significa que es más fácil controlar la acción inmunológica, y por ende, son más accesibles para un injerto en un receptor. Y uno de los tejidos de este tipo es la sangre.

En la sangre la reacción inmunológica está determinada por los factores o grupos ABO y Rh. Normalmente, las transfusiones de sangre o sus componentes se realizan entre personas del mismo grupo. Aquí hay una tabla sobre que grupos sanguíneos pueden donar y recibir cada tipo de sangre:

	Puede donar a	Puede recibir de
A+	A+ (AB+ no aconsejable)	0+ y 0- A+ y A-
A-	A+, A- (AB+ y AB- no aconsejable)	0- y A-
B+	B+ (AB+ no aconsejable)	0+ y 0- B+ y B-
B-	B+ y B- (AB+ y AB- no aconsejable)	0- y B-
AB+	AB+	AB+ y AB- (0, A y B no aconsejable)
AB-	AB+ y AB-	AB- (0-,A-, B- no aconsejable)
0+	0+, A+, B+ (AB+ no aconsejable)	0+ y 0-
0-	Todos (AB+ y AB- no aconsejable)	0-

Aún así, cuando se va a realizar una transfusión que no sea de urgencia, se efectúan pruebas adicionales de histocompatibilidad, para evitar un fracaso catastrófico de la transferencia de sangre.

En relación a órganos y tejidos más complejos, como válvulas cardíacas, se requiere un análisis pormenorizado de los antígenos HLA. Una vez hecho este examen exhaustivo, se buscan receptores con la mayor cantidad de antígenos HLA compatibles entre sí. 

Cuanto más número de antígenos HLA se tengan compatibles, y más se parezcan, mayores son las posibilidades de éxito del injerto a largo plazo, excepto en las donaciones hepáticas. Por ello, se buscan donantes emparentados con los receptores en el siguiente orden de preferencia: 1º, padres y hermanos; 2º, parientes más cercanos; 3º, bancos de tejidos y listas de transplantes.

A título personal, yo y mi hermano Adolfo poseemos antígenos HLA altamente compatibles, por lo que en caso necesario, podemos someternos a injertos con altas probabilidades de éxito. Esto es realmente un tesoro.

En cualquier caso, el injerto de tejido donado en una persona requiere de terapia inmunodepresora para que el organismo no ataque los elementos ajenos. Esto supone un riesgo en tanto a enfermedades infecciosas como al desarrollo de determinados tumores.

Tierras, supertierras y la misión Kepler.

La otra noticia aparecida hoy es referente a los primeros resultados de la misión Kepler de búsqueda de planetas situados en otras estrellas. 

El Kepler es un telescopio espacial que observa constantemente a las estrellas de una pequeña sección del cielo(en concreto, una 1/400). La idea en la que se basa es muy simple: si un planeta pasa por delante de una estrella, la luz que recibimos de ella disminuye. Este es un fenómeno conocido como tránsito. El Kepler vigila 150.000 estrellas a la vez.

Obviamente, la disminución de la luz estelar es minúscula, pero el Kepler cuenta con instrumentos con la suficiente sensibilidad para detectarla. Otro detalle es que sólo podemos detectar los planetas que por fortuna estén en medio de la línea visual que conecta La Tierra con la estrella. De otro modo, no veremos nada. 

En fin, los primeros resultados provisionales parecen apuntar a la existencia de 68 planetas tamaño Tierra, 288 supertierras, de un tamaño de 2 a 10 masas terrestres, 662 tamaño Neptuno, 165 tamaño jupiter, y 19 mayores que Jupiter. De los planetas tipo Tierra y supertierra, 54 estarían situados en la zona habitable de su estrella, es decir, la zona de órbitas en la que las distancia a la estrella primaria posibilita la temperatura óptima para la existencia de agua líquida en su superficie.

Es muy significativo el hallazgo de un gran número de supertierras, porque las primeras simulaciones acerca de la dinámica interna de este tipo de planetas, han permitido llegar a la conclusión de que estos planetas son mejores candidatos para albergar vida que los de tipo Tierra. De hecho, se ha llegado la Tierra está en el límite inferior del tamaño que requiere tener un planeta para que pueda poseer durante largo tiempo las condiciones indispensables para la vida tal y como la conocemos.

Todos estos resultados son provisonales. Requieren que el Kepler siga con las observaciones y confirme los datos. Pero ha sido un gran paso. Posiblemente, en las próximas dos décadas, podremos descubrir un planeta que tenga indicios claros de que sustenta vida. 

Y podremos señalar al cielo y decir: "Allí hay vida".

Dos enlaces:

Página web de la NASA sobre la misión Kepler

Noticia en Universe Today

Metamateriales ópticos: el logro de la invisibilidad.

¡Qué casualidad! Llevo la semana planeando escribir sobre dos temas en concreto y hoy jueves aparecen dos noticias relacionadas sobre ambos temas.

El primer tema, es sobre los nuevos avances que se están produciendo en el campo de la óptica gracias al diseña de nuevos materiales con propiedades ópticas únicas.

La noticia que ha salido publicada es que se ha logrado que la luz rodee objetos pequeños, haciéndolos virtualmente invisibles. Esto se ha conseguido rodeando el objeto de calcita, un material birrefringente, cubierto por una fínisima capa de oro que aumenta su refractancia. Un cristal birrefringente divide la luz en dos rayos con diferente índice de refracción. Cada uno sigue un camino distinto, y esta propiedad es la que se ha potenciado para lograr el efecto de invisibilidad.

Hasta ahora, la esperanza de conseguir la invisibilidad se había depositado en los metamateriales. Estos nuevos materiales estaban siendo diseñados desde su estructura molecular para exhibir propiedades insólitas respecto a la luz, como son índices de refracción negativos. Pero estos nuevos compuestos permitirán no sólo alcanzar a construir una capa de invisibilidad, sino fabricar microscopios que perciban detalles más pequeños que las longitudes de onda de la luz, además de otros usos (fotolitografía, sensores, etc.).

Esto es una de las cosas fantásticas, propias de la ciencia-ficción, que veremos en los próximos años y décadas, como expuse en mi entrada anterior La transformación del mundo científico y tecnológico en las próximas décadas.