Etanol: la historia de una molécula.

viernes, 3 de enero de 2014

Esta entrada participa en la XXXI Edición del Carnaval de Química (Z=31), hospedado por el blog ZTFNews. Si te interesa, puedes esta entrada, o difundirla por la redes sociales.

Los humanos llevamos un tiempo viéndonoslas con el alcohol. Hasta hace poco, se pensaba que la historia de las bebidas alcohólicas empezó hace unos 7 mil años, en algún lugar de los Zagros iraníes. El motivo es que, tras el análisis de varias vasijas de unos diez litros y siete milenios de antigüedad, se encontraron residuos secos de alcohol. En 2004, sin embargo, científicos estadounidenses encontraron residuos similares en jarras de cerámica china de hasta hace 9 mil años. En resumen, no sabemos seguro dónde empezó la tradición alcohólica humana, pero sí sabemos que fue hace mucho, mucho tiempo.

Pero volvamos a la cerámica china. Los arqueólogos que la estudiaron descubrieron que la bebida alcohólica que una vez llenó las jarras estaba compuesta de arroz, miel, uvas y frutos de espino. Tiene sentido que fuese así, pues estos ingredientes y un clima más o menos cálido pueden dar como resultado que se produzca la fermentación del alcohol.



Las levaduras —presentes naturalmente en algunos alimentos— son seres unicelulares. En las condiciones adecuadas pueden consumir carbohidratos (los azúcares de la fruta) para producir alcohol etílico. O dicho de otra forma, el azúcar de las uvas se transforma en etanol, resultando la mezcla en un brebaje que hacía que los sentidos del consumidor se nublasen. También se produce dióxido de carbono.


Además, la fermentación puede producir bebidas con una graduación de hasta un 15% en volumen (algo más del triple de la graduación de una cerveza corriente). Esto pudo representar alguna ventaja para los consumidores del neolítico, pues el alcohol en concentraciones más o menos altas es letal para la mayoría de los microorganismos. De hecho, se sabe que en la Europa medieval (así como en la América colonial) se producía una bebida alcohólica de poca graduación, la cerveza pequeña (o small beer). Esta bebida se servía a niños y sirvientes, y además tenía varias ventajas: no estaba tan contaminada como el agua corriente de la época, y era barata. También puede que nuestros ancestros neolíticos usasen el alcohol como desinfectante, además de durante rituales religiosos (la cerámica iraní del principio se encontró junto a varias tumbas) y festividades.

Pero hay una pega. Las levaduras son microorganismos, y hemos dicho que el alcohol los mata. Ese es el motivo por el que las bebidas alcohólicas obtenidas mediante fermentación (acción de levaduras) sólo pueden alcanzar una concentración de alcohol del 15% en volumen. Y sin embargo, si vamos a cualquier licorería, podemos ver cosas como esta:



Si queremos un trago de vodka (o en general, cualquier bebida de alta graduación alcohólica), vamos a tener que dar un salto y abandonar aquel poblado chino de hace nueve mil años. Más concretamente, debemos desplazarnos a la Grecia de los siglos II y III a. de C., donde ya se practicaban destilaciones  —pero aún no se hacía vodka— .

La destilación es un proceso que se basa en el principio de que diferentes sustancias hierven a diferentes temperaturas. En teoría, si hervimos una mezcla de dos sustancias, se evaporará primero la que tenga un punto de ebullición menor. Los griegos lo sabían, así que usaban la destilación para obtener agua potable a partir de agua salada, así como para extraer alcohol del vino. El griego Anaxilao de Tesalia (que fue expulsado de Roma en el 28 a. de C. por hacer magia)  notó que el vino, una vez destilado, no es inflamable (pues tras la destilación, el alcohol se evaporaba y se perdía en el aire). Pero pronto descubrieron que, si se calienta el vino lentamente en una jarra y se pone un recipiente en la apertura superior, el etanol se condensa formando pequeñas gotitas que posteriormente se pueden recoger.



Por cierto, los griegos no llamaban a la destilación por este nombre, sino por la palabra griega que quiere decir hervir. Esto se debe a que, al principio, las destilaciones consistían en hervir una mezla, sin ningún montaje adicional. La palabra actual viene del latín, gotear, por el motivo que mencionamos anteriormente.

En Egipto y Persia, principalmente, las técnicas de destilación se hicieron cada vez más especializadas y complejas. Para principios del siglo XIII, la Iglesia ya permitía que se fabricasen bebidas alcohólicas en los monasterios utilizando la destilación. Estas bebidas (llamadas genéricamente agua de vida) consistían en una mezcla de agua, alcohol etílico, y hierbas aromáticas que se cultivaban en las inmediaciones de los monasterios.

El agua de vida, en gaélico, se dio a llamar usquebaugh. Los hablantes del idioma pronto acortaron esta palabra a usky, que con el tiempo pasó a transformarse en whisky. Para finales del siglo XV, toda una explosión había tenido lugar: se conocían ciertas propiedades curativas de los licores, las bebidas destiladas se consumían en diferentes variedades y graduaciones a lo largo de todo el mundo, y las técnicas de destilación ya se controlaban bien. Hasta nuestros días.


Pero pasemos a hablar de la química del etanol. Durante toda la entrada he estado utilizando las palabras alcohol y etanol indistintamente. Esto, aunque muy extendido, es incorrecto. Desde el punto de vista químico, un alcohol es un compuesto que contiene un grupo hidroxilo unido a un carbono mediante un enlace simple. De forma más visual, sería equivalente a decir que todos los de abajo son alcoholes porque contienen ese par de esferas rojas y blancas unidas a una esfera negra:



Y en especial, el alcohol al que nos referimos en las conversaciones del día a día es el etanol (o alcohol etílico). Sería el del extremo izquierdo de la fila de arriba. No sé por qué, pero la forma de esa molécula me recuerda siempre a un perro. 

El etanol es un disolvente muy usado en los laboratorios. Además, puede mezclarse con agua en cualquier proporción, pudiendo usarse como anticongelante o desinfectante. Sirve de molécula de partida para sintetizar otros compuestos diferentes. También se puede utilizar como combustible.

Eso de que puede usarse como anticongelante puede sernos útil en más de una ocasión. Especialmente, si tenemos que enfriar bebidas y no disponemos de mucho tiempo. Si mezclamos hielo, agua, sal de mesa y alcohol etílico, veremos que el hielo se derrite. Puede dar la impresión de que la mezcla se ha calentado (al derretirse el hielo), pero en realidad está a unos cuantos grados bajo cero debido a un fenómeno llamado descenso crioscópico. Al ser una mezcla líquida, contacta mucho mejor con las paredes del recipiente, bajando la temperatura de las latas y botellas que sumerjamos mucho más rápido que si usamos hielo simplemente.

El alcohol etílico se puede sintetizar de otros modos, a pesar de que aquí nos hemos centrado solo en su origen como resultado de la fermentación alcohólica. Se puede encontrar en la naturaleza, en yacimientos petrolíferos, principalmente. Se forma cuando el eteno (una hidrocarburo muy sencillo) reacciona con agua para formar la molécula sobre la que llevamos ya casi 1200 palabras hablando, según la reacción:

Me parece muy curioso que una mera agrupación de átomos tan sencilla pueda dar tanto, tanto juego. Quizás sea esa la magia de la química: a partir de sólo tres tipos de átomos diferentes podemos crear una de las moléculas más importantes a nivel industrial, que además sirve para empinar el codo, propulsar un coche, desinfectar heridas, y quién sabe qué mas.

Fuentes

-Ethanol History: From Alcohol to Car Fuel [enlace]
-The oldest known grape wine, from Iran [enlace]
-BBC: Ancient brew discovered in China [enlace]
-Wikipedia: Small beer [enlace]
-Wikipedia: Ethanol [enlace]
-Distilling History [enlace]
-Imágenes de moléculas de Wikimedia Commons.

4 comentarios:

  1. muy buena info pero falto mas de la qumica

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    1. Quizás sí. A mí me gusta el resultado, pues a fin de cuentas lo que promete el título es la historia (al menos la parte relacionada con la historia humana) de un compuesto químico. Pero sí que es verdad que podría haber mucha más química. Quizás escriba un día algo sobre el tema.

      ¡Gracias por el comentario!

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  2. Me gusto mucho y aprendí. Muy bonita historia. Fue encantador.

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