Un nuevo material que captura el oxígeno nos permitirá respirar bajo el agua

El aire que nos rodea está compuesto en un 21% por moléculas de oxígeno (compuestas por dos átomos de este elemento) sin las cuales no solo la vida sería imposible, sino que tampoco muchos de los procesos químicos que nos rodean sin darnos cuenta nunca ocurrirían: la presencia de oxígeno hace que muchos alimentos se estropeen, mientras que algunos vinos dependen del momento de la oxigenación para alcanzar todo su potencial. Los motores de gasolina necesitan un aporte de oxígeno para la combustión, y es entre otros el oxígeno el que hace que los residuos biodegradables se desintegren en sus componentes más básicos.

Sin embargo, a veces esa cantidad de oxígeno no es suficiente. Basta con pensar en un enfermo con las capacidades respiratorias mermadas, en astronautas o buceadores que necesitan pesados y costosos equiposo en determinadas reacciones químicas con interés para la industriaque requieren la presencia de oxígeno para desarrollarse. Por eso, un estudio llevado a cabo por científicos daneses, y publicado en la revista Chemical Science,puede ser de gran relevancia para el futuro de muchas industrias químicas: han creado un material cristalino capaz de adsorbery almacenar oxígeno del ambiente en grandes cantidades, que puede volver a ser liberado de forma controlada, cuando y donde se quiera.

Adsorción y absorción son dos procesos químicos diferentes: "Técnicamente la adsorción es el proceso físico o químico por el cual átomos, iones o moléculas son atrapadas o retenidas en la superficie de un material mientras que la absorción es el proceso físico o químico en el cual átomos, moléculas o iones pasan de una primera fase a otra incorporándose al volumen de la segunda fase", como explica Teresa Valdés-Solís, investigadora del Instituto Nacional del Carbón, Teresa Valdés-Solís.

"En el laboratorio hemos visto cómo este material cogía el oxígeno del nuestro alrededor", ha explicado la profesora Christine McKenzie, del departamento de Física, Química y Farmacia de la Universidad del Sur de Dinamarca. Según sus resultados, un cubo que contenga unos 10 litros del cristal puede capturar todo el oxígeno de una habitación.

Hemoglobina sólida artificial

El elemento clave de este material es el cobalto, empleado para fabricar una molécula orgánica nueva especialmente diseñada para esta función. El empleo de metales para interaccionar con el oxígeno se puede ver también en la naturaleza: los humanos y otras especies tienen el hierro;los crustáceos y los arácnidos, el cobre... "Pequeñas cantidades de algún metal son esenciales para la absorción del oxígeno, así que no es del todo una sorpresa ver este efecto en nuestro nuevo material".

Que una sustancia reaccione en presencia de oxígeno, como decimos, no es extraño. Pero este nuevo elemento tiene algunas características que lo hacen especialmente interesante. Por un lado, que no es una reacción irreversible, de forma que se puede utilizar como sensor y contenedor de oxígeno para almacenarlo y transportarlo a donde se quiera, "como si se tratase de hemoglobina sólida artificial", explica McKenzie.

"Por otra parte, también es interesante que el material puede adsorber y liberar oxígeno muchas veces sin perder esta propiedad. Es como sumergir una esponja en agua, escurrirla y volver a repetir el proceso una y otra vez". Es decir, que una vez retenido el oxígeno, se puede mantener almacenado en el material todo el tiempo que se quiera. Para liberarlo, solo hace falta aplicar una de estas dos magnitudes: temperatura o presión.

Dependiendo de la cantidad de oxígeno, la temperatura y otras condiciones del ambiente, el cristal puede tardar minutos u horas en chupar el oxígeno que le rodea. Además, la sustancia puede ser modificada para actuar a distintas velocidades, algo que permitiría construir mecanismos con distintas funciones: no sería lo mismo un respirador para un enfermo que para un astronauta en un paseo espacial.

Pero no solo podría facilitar la respiración en el espacio. También podría hacerlo bajo el agua. Según explica McKenzie, cuando la sustancia está saturada de oxígeno, se puede comparar a una botella llena de oxígeno a presión, con la diferencia de que, a mismo volumen, puede contener tres veces más cantidad de este gas. De forma que podría ser la base de unos nuevos equipos para respirar bajo el agua, más ligeros y eficaces.

"Los buceadores podrían dejar las botellas de aire comprimido en casa, y en vez de eso obtener oxígeno de este material a medida que filtra y concentra el oxígeno del agua que lo rodea. Unos pocos granos pueden concentrar oxígeno suficiente para una inspiración, y puede ir recogiendo y proporcionando oxígeno a medida que el buceador avanza, de forma que no haría falta llevar nada más".