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El agua crea vida y ayuda a mantenerla
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Adolfo Marroquín Santoña | 25-01-2017 | 19:33

El agua y en general el conjunto de los recursos hídricos del planeta, son ya esenciales en la actualidad, pero pueden pasar a ser nuestro único medio de supervivencia y de desarrollo sostenible a medida que avanza el siglo XXI.

Aparentemente el agua es un fluido enormemente simple, cuya molécula (H2O) está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, elementos muy simples a su vez, de forma que la estructura química del agua parece en efecto muy sencilla. Por otra parte, el agua es la sustancia que más abunda en la Tierra y es la única que se encuentra en nuestro planeta, de forma simultánea, en los tres estados, líquido, sólido y gaseoso.

Esto resulta ya una propiedad no muy frecuente, pero si profundizamos un poco más en “las cosas del agua”, encontramos aspectos que hacen de éste elemento un fluido esencial para la vida, a pesar de que su comportamiento a menudo difiera bastante de lo que podría considerarse un fluido “normalito”. De hecho, actualmente se conocen decenas de anomalías en la composición, estructura y comportamiento del agua. Una de esas anomalías, muy útil por cierto, es el hecho de que su máxima densidad se presenta a una temperatura de 4 ºC, gracias a lo cual los peces y muchos otros seres vivos pueden sobrevivir en ríos, mares o lagos helados, puesto que el hielo flota en la superficie, mientras que el agua en estado líquido queda al fondo.

 

A la presión atmosférica normal (1013 milibares o 760 mm de mercurio) el punto de fusión del agua pura es de 0ºC, cristalizando en el sistema hexagonal, presentándose como nieve o hielo, que son dos aspectos de la misma cosa; al congelarse aumenta de volumen, por lo que su densidad como hielo es menor que la del agua líquida, flotando por tanto sobre ésta.

Como decíamos, el agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 4 ºC, siendo esa densidad de 1 gramo por centímetro cúbico, y su capacidad calorífica es muy alta, con un calor específico de 1 caloría/gramo, gracias a lo cual una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima de nuestro planeta, donde las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre, jugando por ello un importante papel en el clima terrestre.

 El calor latente de evaporación o condensación del agua, es decir la energía necesaria para pasar de líquido a vapor o de vapor a líquido, es de 540 calorías por gramo (cal/g) y el calor latente de congelación o fusión  del agua,es decir la energía necesaria para pasar de líquido a sólido o de sólido a líquido, es de 80 cal/g. Ambos valores resultan ser excepcionalmente elevados y excepcionalmente útiles a la hora de formar las nubes, de recargarlas de energía y de transportar esa agua y esa energía, de unas áreas a otras del planeta.

 

Otro ejemplo de lo raro que es el comportamiento del agua (sin impurezas), es el hecho de que puede alcanzar temperaturas extremadamente bajas en estado líquido y sin congelarse, pudiendo llegar hasta los -47 ºC, dentro de una planta, permaneciendo en estado líquido, y en el laboratorio se puede llegar hasta los -92 ºC, sin que el agua llegue a congelarse; ciertamente son estados metaestables, es decir estados del sistema que se encuentran un en equilibrio aparente, pero que cambiarán a un estado más estable, ante cualquier pequeña modificación de su entorno, pero, mientras eso no ocurre, la naturaleza lo aprovecha.

 De entrada, simplemente observando su aspecto, nadie diría que el agua líquida, el hielo y el vapor de agua son la misma cosa, la misma sustancia. En efecto, comparando un salto de agua como el de unas cataratas, con un glaciar, o con la cumbre nevada de una montaña, se podría pensar que se trata de cosas diferentes. Y sin embargo es prácticamente la misma composición química molecular, las mismas moléculas de agua, con su hidrógeno y su oxígeno, variando “casi únicamente” su aspecto final.

Hasta el siglo XVIII se creyó que el agua era en sí un único elemento, y fue el químico ingles Cavendish quien obtuvo agua a partir de una combustión de aire e hidrógeno; sin embargo, los resultados de este experimento no fueron interpretados hasta años más tarde, cuando Lavoisier concluyó definitivamente que el agua no era un elemento simple, sino un compuesto formado por dos elementos simples, oxígeno e hidrógeno.

Como queda dicho, el agua es absolutamente esencial para la vida; de hecho, cuando el hombre trata de encontrar vida por el espacio, en cualquiera de los planetas de nuestro sistema solar o en los exoplanetas, exteriores a nuestro sistema, empieza por buscar agua o bien huellas de las que se pueda deducir que al menos hubo agua allí, alguna vez.

Lo cierto es que, a pesar de ser un elemento esencial y enormemente abundante, que está presente casi por doquier, formando parte de casi todos los seres y objetos, vivos o inanimados, a pesar de ello digo, escasea en muchas y grandes áreas de nuestro planeta, y lamentablemente es escasa para millones de personas en todo el mundo.

Los desastres naturales relacionados con el agua como sequías, inundaciones, tormentas tropicales, tsunamis, etc., tienen una enorme repercusión en la vida del día a día de nuestro planeta. Gran importancia tiene, en estos aspectos, la forma bajo la que se presenta el agua. Sabemos que, bajo la forma líquida, la ausencia o la excesiva presencia de este elemento nos crea bastantes problemas, puesto que la sequía azota periódicamente a muchos países, entre ellos algunos de los más pobres del planeta y, por otra parte, las inundaciones provocan grandes daños, a veces en esos mismos países. Estos aspectos perjudiciales de ausencias o excesos del agua, en su fase líquida, están básicamente ligados al clima y a la meteorología, respectivamente y, si lo ampliamos a la fase sólida, con el agua bajo la forma de nieve o hielo, resulta que su importancia sobre nuestras vidas y haciendas crece enormemente.

La acumulación de nieve puede servir como depósito de bienestar (“Año de nieves, año de bienes”, dice el refrán), pero también puede ser fuente de serios problemas si se acumula en las poblaciones o en las carreteras, o si se funde rápidamente y a destiempo, puesto que daría lugar a inundaciones. Por otra parte, evidentemente su caída, en forma hielo, desde las nubes al suelo tiene aspectos muy negativos para los cultivos agrícolas, e incluso para la integridad de las casas y de las cosas, terrazas, tejados, cubiertas, vehículos, etc.

Al mismo tiempo, el papel del agua, una vez depositada sobre el terreno, bajo su forma sólida, juega un papel absolutamente esencial en el clima de nuestro planeta; pensemos que los mayores depósitos de hielo que existen en la Tierra, la Antártida, el Ártico y los glaciares, son, junto con las corrientes oceánicas (también agua; aunque esta vez en fase líquida),los auténticos rectores del clima.

Prácticamente todas las reacciones químicas que ocurren en el organismo humano, y en los de la mayoría de los seres vivos, tanto animales como vegetales, utilizan el agua como solvente. En las diferentes funciones vitales de su cuerpo, el hombre pierde grandes cantidades de agua, que deben ser recuperadas; de ahí las frecuentes recomendaciones de tomar agua cada día, aparte de la que ya ingerimos a través de los diferentes alimentos.

 

Otro aspecto, de los muchos que podríamos seguir añadiendo a la importancia fundamental del agua en nuestro planeta, es el hecho de que, más allá de cubrir las necesidades básicas del ser humano, en muchas partes del mundo, el agua constituye una de las principales fuentes de energía, a través de la producción hidráulica. Pero, a no mucho tardar, es muy probable que esta ayuda energética del agua, se vea aumentada notablemente.

La dramática disminución de las reservas mundiales de petróleo llevará en pocos años, si no se encuentra antes una solución alternativa, a una crisis energética sin precedentes que obligaría a cambiar drásticamente el actual modelo energético, y con él nuestro modo de vida. Llegados a esa situación, todo parece indicar que el futuro de la energía pasa por el hidrógeno, el combustible más limpio que existe, muy versátil y eficaz, que puede transformar las relaciones sociales y económicas en todo el mundo, al tiempo que supone una esperanza en la conquista de una economía energética sostenida y sostenible.

Las ventajas de la utilización del hidrógeno como carburante son evidentes: es una fuente de energía abundante y su combustión sólo origina vapor de agua como residuo, siendo un sistema energético absolutamente no contaminante.

Un problema es que no existen yacimientos de hidrógeno en los que acceder directamente a él, pero sabemos que éste se encuentra en la madera, el carbón, el petróleo, el gas, etc., y sobre todo en el agua, de la que la manera más simple y limpia de extraer ese hidrógeno es por medio de la llamada electrólisis, que separa el hidrógeno del oxígeno mediante una corriente eléctrica. En la línea de proteger el medio ambiente sería muy deseable que esa corriente eléctrica provenga de fuentes de energía renovables, como las instalaciones solares fotovoltaicas o bien de los parques eólicos, con la gran ventaja de que, al ser el hidrógeno un gas, podría almacenarse, ayudando así a resolver uno de los mayores problemas de la energía, como es la acumulación para poder disponer de ella, cuando y donde se necesite.

Así las cosas, como decíamos al principio, los recursos hídricos del planeta, que ya son esenciales en la actualidad, pueden pasar a ser uno de los pocos medios de supervivencia y de desarrollo sostenible a lo largo del actual siglo XXI.

Adolfo Marroquín Santoña

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Adolfo Marroquín, Doctor en Física, Geofísico, Ingeniero Técnico Industrial, Meteorólogo, Climatólogo, y desde 1965 huésped de Extremadura, una tierra magnífica, cuna y hogar de gente fantástica, donde he enseñado y he aprendido muchas cosas, he publicado numerosos artículos, impartido conferencias y dado clases a alumnos de todo tipo y nivel, desde el bachillerato hasta el doctorado. Desde este blog, trataré de contar curiosidades científicas, sobre el clima y sus cambios, la naturaleza, el medio ambiente, etc., de la forma más fácil y clara que me sea posible.