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Tercer Milenio

La química de los incendios

Con el calor del verano sube el riesgo de incendios forestales. Pero ¿qué es exactamente el fuego y cuánta ciencia encierra en su interior?

Trágico incendio forestal en Portugal
Trágico incendio forestal en Portugal
AFP

Las noticias sobre incendios por toda la península nos inundan. Los telediarios arden con alertas de todos los colores. Ahora hay varias comarcas aragonesas en ‘alerta roja’ que, además de ser una peli de Charlton Heston, es el máximo nivel de riesgo de incendios forestales de la Agencia Española de Meteorología.

Pero, ¿qué es exactamente el fuego y cuánta ciencia encierra en su interior? Como casi todo en esta vida, el fuego es química. En concreto una reacción de oxidación muy violenta y exotérmica. No os preocupéis, ahora os explico qué narices quieren decir estos palabros.

Las reacciones de oxidación

¡Ay, qué sería de nosotros sin ellas! La vida misma, nuestra respiración nada menos es una reacción de oxidación. Pero, ¿en qué consisten? Lo primero y más importante es que tienen que ver con los electrones, unas partículas subatómicas que quizás os suenen por ser responsables de otros fenómenos como las corrientes eléctricas, que no son más que electrones en movimiento.

Las reacciones de oxidación, como las desgracias, nunca vienen solas. Siempre van acompañadas de sus hermanas siamesas e inseparables: las reacciones de reducción. Si algo se oxida, cede electrones, y tiene que haber por ahí algo que se reduzca y capte estos electrones liberados. Quizás el ejemplo más claro y sencillo de ‘reacción redox’ –así llaman los químicos a estas cosas– es la formación de herrumbre. Cuando el hierro se expone durante mucho tiempo al aire y a la humedad, se oxida, y es el oxígeno de la atmósfera el que se reduce. Juntos, el hierro oxidado y el oxígeno reducido forman el óxido de hierro, una sal anarajada-rojiza comúnmente conocida como herrumbre.

Quizás después de leer esto y lo de la respiración estéis algo preocupados. Pero tranquilos, no se os están llenando los pulmones de óxido naranja. Lo que ocurre en todas y cada una de nuestras células –más concretamente en unos pequeños orgánulos llamados mitocondrias– es una reacción de oxidación de glucosa. De azúcar, vaya. Literalmente, nuestras células queman azúcar para obtener energía. Tampoco temáis por salir ardiendo, las mitocondrias tienen todo bajo control. Se oxida el azúcar mediante una complicada cadena de reacciones bioquímicas, no se le prende fuego. Y hablando de fuego, ¿y si pasamos ya al siguiente apartado?

La combustión

Un tipo particular de reacción de oxidación es la combustión. Las reacciones de combustión son oxidaciones rápidas y violentas en las que se desprende una gran cantidad de calor. Una combustión, como buena reacción redox, tiene dos ingredientes básicos que, en este caso y para despistar todavía más, reciben nombres que no son oxidante y reductor, sino comburente y combustible.

El combustible es el material que se quema, lo que arde, lo que se oxida. En nuestro cuerpo sería la glucosa, en nuestros coches la gasolina y, en los incendios forestales, la madera de los árboles (y otros restos de materia orgánica que pueda haber por ahí). Los combustibles suelen ser ricos en carbono e hidrógeno. Los enlaces químicos de los combustibles son muy fuertes y almacenan una gran cantidad de energía. Cuando se queman, estos enlaces se rompen, y la energía se libera en forma de calor. Esto es lo que los científicos denominan una reacción exotérmica. Al quemarse el combustible y combinarse con oxígeno se producirán mayoritariamente dos gases: dióxido de carbono y vapor de agua (que técnicamente podría llamarse ‘óxido de hidrógeno’). Si el combustible tiene otros elementos como el nitrógeno o el azufre, como ocurre en el caso de la madera y la materia orgánica que se quema en los incendios, también se producen pequeñas cantidades de gases más peligrosos como los óxidos de azufre, culpables de la lluvia ácida, y los óxidos de nitrógeno, los archifamosos NOX que tanto contaminan nuestras ciudades.

El comburente es el que aviva la llama. Al igual que en nuestras células y en la formación de herrumbre, en los fuegos el comburente es el oxígeno. Por eso es tan complicado controlar y apagar un incendio. En nuestra atmósfera hay oxígeno a patadas, un 21% del aire que nos rodea es oxígeno.

Las ‘cuatro patas’ del fuego

Además del oxígeno, hay otros tres factores que hacen que un fuego se mantenga encendido y, lo que es peor, que se extienda y se descontrole. Son el combustible, el calor y lo que se conoce como ‘la reacción en cadena’. El primero es obvio: si se agota el combustible, lo que se está quemando, adiós fuego. Ocurre lo mismo si se agota el comburente. Ejemplo práctico: una vela. Si se acaba la vela, se apaga el fuego. Y si le cortamos el suministro de oxígeno tapándola con un vaso, el gas comburente se irá agotando y, al poco tiempo, veremos extinguirse la llama.

El calor y la reacción en cadena están estrechamente relacionados, ya que se comportan de manera similar, ambos son un descontrol. Cuando se queman los combustibles, como ya se ha explicado más arriba, se rompen enlaces químicos. Estos generan radicales libres, unas sustancias muy reactivas que siguen rompiendo otros enlaces, ‘amplificando’ la reacción. El calor también puede amplificar el incendio; es peligroso porque es capaz de generar nuevos focos. La materia orgánica y el oxígeno están en contacto todo el tiempo y no arden (y menos mal, si no, con la cantidad de oxígeno que hay en el aire entraríamos en combustión espontánea cada dos por tres). Sin embargo, cuando la materia orgánica se calienta, esta reacción se vuelve más accesible y es más sencillo que se incendie.

Como agotar el oxígeno (comburente) o el combustible en un incendio forestal es virtualmente imposible, cuando los bomberos luchan contra ellos se enfrentan a las otras dos patas del fuego. Se lanzan grandes cantidades de agua que, gracias a su enorme capacidad de absorber calor, enfrían el fuego. También se atacan las reacciones en cadena mediante el uso de los denominados extintores químicos. (¿Veis? Química de nuevo.) Estos contienen agentes sofocantes que pueden ser sales pulverizadas como el fosfato de amonio o CO2 sólido, también conocido como hielo seco. Los agentes sofocantes actúan interrumpiendo la reacción en cadena, atrapando los radicales libres antes que el combustible.

Para más información sobre el fuego y cómo funcionan los extintores, echad un vistazo a este vídeo de ‘En Ruta con la Ciencia’.

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