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Los fuegos artificiales . Un invento milenario cada día más seguro, pero siempre con riesgos

Se aproxima el verano y, con él, innumerables fiestas en pueblos y ciudades de todo el mundo, donde no faltan los fuegos artificiales. La composición de este invento de más de 1.000 años de antigüedad ha ido cambiando a lo largo del tiempo, debido a la toxicidad de algunas de sus sustancias, tanto para la salud como para el medio ambiente. 

Por mucho que la tecnología anide en nuestras vidas y nos ofrezca innumerables sensaciones virtuales nuevas a través de todo tipo de instrumentos, nada sustituye a la sensualidad de aquel invento chino de hace más de 1.000 años. Posiblemente, a su belleza indudable se une el que su contemplación corresponda a momentos de alegría, celebración y regocijo colectivo. Ya se sabe que las emociones dejan rastro en el cerebro y, ante situaciones similares, los circuitos de la memoria se ponen en marcha. Los fuegos son evocadores y su faceta colectiva ayuda a generar sentimientos de pertenencia. No hay nada como hacer algo a la vez que los demás.

Los fuegos artificiales están basados en la pólvora, invento que fue utilizado para asustar a los malos espíritus e impulsar balas de cañón en la China milenaria. Su fórmula clásica consiste en una mezcla de carbón activo, azufre y nitrato potásico que producen juntos una reacción de combustión enormemente rápida, dando lugar a la aparición de luz. El color original de los fuegos de artificio es naranja y su luz se debe a la radiación del cuerpo negro, es decir, la emisión de las partículas sólidas calientes como resultado de la combustión. Los chinos pronto aprendieron a añadir pequeñas cantidades de hierro, cobre o zinc, que hacían que cambiara el color hacia tonos amarillentos o incluso blancos. Ya en los albores del siglo XIX, los químicos desarrollaron compuestos para lograr los colores verde, azul y púrpura. Por aquel entonces, ya se conocían los espectros emisión de los gases. La excitación de moléculas en fase gaseosa sustituyó a la radiación del cuerpo negro.

Tiempo después, la composición de los fuegos artificiales hubo de ser cambiada porque incluía sustancias como el cloruro de mercurio, el sulfuro de arsénico, el arsenito de cobre y el clorato de bario que, además de inestables, son muy tóxicas para la salud y para el medio ambiente. Este tema ha constituido el gran reto para este producto en las últimas décadas. Adaptar los fuegos a las exigentes medidas de seguridad actuales y hacerlos inocuos para el medio ambiente no ha sido tarea nada fácil.

La mezcla compleja de oxidantes, propelentes, combustibles, aglutinantes y agentes colorantes es lo que hace que la explosión de los fuegos artificiales sea brillante. Pero deja atrás unos cuantos productos de combustión y partículas de material, que descienden al suelo o al agua, en su caso.

Cuidar los bosques es una responsabilidad colectiva

Existe toda una línea de investigación en este tema para lograr fuegos artificiales más seguros, con menos tendencia a la explosión espontánea y que produzcan mayor variedad de colores, siempre, por supuesto, siendo menos agresivos para el medio ambiente. Así, por ejemplo, el clorato potásico daba lugar a estrellas muy bellas, porque actuaba, a la vez, de colorante y de oxidante, pero tiene una desgraciada propensión a formar compuestos sensibles a la explosión por percusión y cuando entra en contacto con azufre y ralladuras de algunos metales. Esto produjo algunos accidentes mortales, por lo que ha sido retirado de la composición de los fuegos. Su lugar ha sido ocupado por el perclorato potásico, que es más estable. Desafortunadamente, recientemente se ha demostrado que el perclorato también supone un riesgo potencial para la salud humana. Hay estudios que sugieren que inhibe la capacidad del tiroides de absorber el yodo del torrente sanguíneo y puede reducir la producción de hormona tiroidea. Y, debido a que el anión es altamente soluble en agua, es fácil que acabe en las aguas subterráneas. Uno de los mayores retos de la investigación pirotécnica es encontrar materiales de reemplazo del perclorato. Cuando se lanzan fuegos sobre un lago, la concentración de este compuesto tarda unos 80 días en volver a la normalidad.

También se han desarrollado polímeros de butadieno con terminaciones hidroxiladas para sustituir los materiales en los que iban empaquetados los compuestos químicos. Con estos materiales nuevos se logra que se produzca la combustión total de la vaina, evitando disgregar residuos después de la explosión.

La obtención de distintos colores está dominada por los cloruros de muchos metales, como el de estroncio, que produce el color rojo, o el de cobre, que da coloración azul. Además, estos cloruros son muy higroscópicos, tienen tendencia a humedecerse en contacto con el aire húmedo, lo cual disminuye el riesgo de que exploten espontáneamente. La humedad, además, hace que las partículas se unan en grumos, de manera que, cuando se produce la explosión, haya partículas suficientemente grandes para dar la impresión de estrellas en el cielo.

Uno de los últimos descubrimientos en este sentido es el uso de derivados de boro, en vez de los de bario, que dan colores mucho más puros, en concreto, el difícil color verde. También se está trabajando en sustituir los cloruros de cobre por bromatos de cobre, que consiguen brillantes colores azules. Al final, lo más difícil de obtener es curiosamente el rojo, que fue el color original de los fuegos chinos. Se lograba con estroncio, hoy retirado de la formulación por su toxicidad y se está intentando encontrar este color utilizando sales de litio, aunque, de momento, se tienen resultados muy efímeros. Todos estos metales dejan su rastro, tal y como se ha podido comprobar aprovechando los fuegos artificiales lanzados en lugares nevados. El análisis de la nieve permite determinar las concentraciones de metales tras el evento.

En la composición de los fuegos hace falta también un combustible y un oxidante para producir cantidades grandes de oxígeno en el entorno de la mezcla. Últimamente, se ha descubierto que la adicción de aleaciones de magnesio y aluminio produce colores más vívidos con sensación de florescencia eléctrica. En cuanto al combustible, el problema es reducir el humo desagradable y nocivo, y se logra sustituyendo carbono por nitrógeno. Los combustibles altamente nitrogenados apenas producen humo, pero son caros y, de momento, solo se utilizan para aplicaciones militares. No olvidemos que el uso de bengalas, señalizadores, fogueo, etc., es una importante aplicación de la pirotecnia en el campo militar.

La próxima vez que disfruten de unos fuegos de artificio no olviden recordar cuánta ciencia hay en ellos para que, además de bellos, sean seguros e inocuos.

Escrito por

Catedrático de Química Orgánica en la USP CEU y Licenciado en Ciencias Empresariales. Dirige el grupo de investigación de síntesis con compuestos organometálicos. Pertenece al grupo de trabajo Ciencia y Fe.

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