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Hipoclorito cálcico-cal clorada

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El hipoclorito cálcico (calcium hypoclorite) también se conoce como cal clorada (chlorinated lime) debido a que suele producirse mediante la cloración (con cloro) del hidróxido cálcico (calcium hydroxide), también conocido como «cal muerta» (slaked lime).

El oxido cálcico o «cal viva» (quicklime) y el cloruro cálcico (calcium chloride) guardan relación con el hipoclorito cálcico y con el hidróxido cálcico, pero son sustancias totalmente diferentes.

¡NO CONFUNDIR CHLORINE CON CHLORIDE, NI CAL CLORADA CON CLORURO CÁLCICO!

 

Un poco de historia

El cloro fue descubierto en 1774 por el sueco Carl Wilhelm Scheele. Trató un mineral llamado «pirolusita» con ácido clorhídrico (al que Scheele llamó «ácido marino») y la reacción produjo un gas verdoso con un olor sofocante y desagradable. Scheele pensó que este gas se había formado al retirar el flogisto del ácido clorhídrico, por lo que llamó al gas «ácido marino desflostigizado», aunque éste creía que se trataba de un compuesto que contenía oxígeno. Lo obtuvo a partir de la reacción del ácido sulfúrico con la pirolusita:

4HCl + MnO2 → MnCl2 + 2 H2O + Cl2

Poco después el químico inglés Humphry Davy demostró que este gas era un nuevo elemento, y le dio el nombre de cloro debido a su color verdoso (del griego χλωρος, que significa «verde pálido).

Los compuestos oxigenados del cloro atrajeron rápidamente el interés científico y comercial. Y así, por ejemplo, en 1787 el químico Claude Louis Berthollet preparó el primer hipoclorito haciendo pasar cloro sobre una solución de hidróxido potásico. Esta solución de lejía (conocida como agua de Javel o hipoclorito potásico) se utilizó para el blanqueo de tejidos y para la fabricación de papel. El químico francés Antoine-Germain Labarraque  sustituyó la solución de hidróxido potásico por una de hidróxido sódico, más barato y fácil de obtener, y obtuvo el hipoclorito sódico, también conocido como agua de Labarraque). El hipoclorito sódico se produce por electrólisis de cloruro de sodio desde 1801, procedimiento mucho más seguro y rentable que otras vías de síntesis.

En 1799 los químicos escoceses Charles Tennant y Charles Macintosh desarrollaron un proceso para la producción de «lejía en polvo» mediante la reacción de cloro con hidróxido cálcico seco. Este hipoclorito en polvo, hipoclorito cálcico, era mucho más estable que las disoluciones de hipoclorito descubiertas con anterioridad. A principios del siglo XX, en 1906, el químico alemán Gustav Pistor consiguió producir hipoclorito cálcico, en polvo, con más de un 70% de «cloro disponible».

 

El hipoclorito cálcico

El hipoclorito cálcico, Ca(ClO)2, es conocido también como cal clorada. Es una sustancia de color blanco y tacto suave, de peso molecular 142,98 g/mol, punto de fusión de 100 °C y densidad 2,35 g/cm3 (20 °C). Su número CAS es 7778-54-3, su número EC es 231-908-7 y su número ONU es 1748.

Normalmente el hipoclorito cálcico se presenta en forma de polvo seco, en mezclas que contienen hasta un 80% de hipoclorito cálcico, aunque lo más común es un 65-75 % e incluso menos. Comercialmente se conoce con otros muchos nombres, «cal hypo», «polvo blanqueador», «bleaching powder», «cal clorada», «chlorinated lime», «Caporit», «HTH», «BK powder», «Pittchlor», «Chemichlor G», «Chlorkalk», » Losantin»,  «Hy-Chlor «,»Chloride of lime (DOT)», etc..

El hipoclorito cálcico es poco soluble en agua, aproximadamente 21,4 g/L (20 °C), disociándose en iones Ca2+ e iones hipoclorito ClO–. El hipoclorito es una base débil que reacciona con el agua para dar ácido hipocloroso, HClO, con una constante ácido-base de 2,904 × 10-8 (pKa = 7,537) a 25 °C:

ClO– + H2O  ⇔ HClO + OH–

HClO ⇔ ClO– + H+

Por tanto su disolución en agua produce un pH alcalino, acrecentado por el hecho de ir acompañado de otras sustancias como el hidróxido cálcico o el óxido cálcico que son bases fuertes.

Además el hipoclorito cálcico es un polvo seco con fuertes propiedades oxidantes. Es un material oxidante que fácilmente cede oxígeno o que reacciona fácilmente para oxidar materiales combustibles. Por acción del calor se descompone en cloruro cálcico y oxígeno:

Ca(ClO)2 →CaCl2 + O2

¡PRECAUCIÓN EL HIPOCLORITO CALCICO EN POLVO REACCIONA VIGOROSAMENTE CON MATERIALES ORGÁNICOS Y OTROS AGENTES REDUCTORES PUDIENDO GENERAR INCENDIO Y EXPLOSIÓN!

Algunos hipocloritos son casi inodoros, mientras que otros presentan un olor más o menos fuerte a cloro o a ácido clorhídrico debido a la descomposición que sufren durante el almacenamiento:

Ca(ClO)2 + CaCl2 +2H2O → 2 Ca(OH)2 +2Cl2

Ca(ClO)2 + CaCl2 +2CO2 → 2 CaCO3 +2Cl2

Ca(ClO)2 +CO2 +H2O → CaCO3 + 2 HClO

La estabilidad de hipocloritos depende principalmente de su contenido en agua, que suele ser inferior a 1%; el hipoclorito cálcico que se emplea en las zonas tropicales se conoce como «bleach tropical» o blanqueador tropical, contiene incluso menos de un 0,3% de agua. Todos los hipocloritos sólidos son estables hasta unos 80 °C, y el hipoclorito cálcico empleado en zonas tropicales incluso hasta 100 °C. Cuando se calientan a 180 °C, se descomponen en cloruro y oxígeno. Los metales tales como hierro, níquel o cobalto disminuyen la estabilidad de los hipocloritos. Por lo tanto, las materias primas utilizadas para la fabricación de hipocloritos deben estar libres de tales metales. El hipoclorito cálcico empleado en zonas tropicales «Bleach tropical» (con menos de un 0,3% de agua) libre de metales pesados tiene una vida útil de más de 2 años, si se almacena correctamente.

Si no se almacenan en contenedores herméticos, los hipocloritos sufren pérdida de cloro:

  • reacción con agua:

Ca(ClO)2 + CaCl2 +2H2O → 2 Ca(OH)2 +2Cl2

  • reacción con el dióxido de carbono:

Ca(ClO)2 + CaCl2 +2CO2 → 2 CaCO3 +2Cl2

  • reacción con agua y dióxido de carbono:

Ca(ClO)2 +CO2 +H2O → CaCO3 + 2 HClO

El término «contenido de cloro disponible», también denominado «cloro activo», representa la fracción en peso de cloro liberado cuando el producto reacciona con ácido clorhídrico. Los contenidos de cloro disponible, en % en peso oscilan entre el 34-35 % del hipoclorito tropical, el 35-37 % del polvo de blanquear y el 70 % del hipoclorito de alto porcentaje:

Ca(ClO)2 + 4HCl → CaCl2 + 2H2O + 2Cl2 (99,2 % de cloro disponible)

NaClO + 2HCl → H2O + NaCl + Cl2 (95,3 % de cloro disponible)

Ca(ClO)2 + CaCl2 + 4HCl → 2CaCl2 + 2H2O + 2Cl2 (55,8 % de cloro disponible)

2NH2Cl + 4HCl → 2NH4Cl + 2Cl2 (137,7 % de cloro disponible)

2ClO2 + 8HCl → 4H2O + 5Cl2 (262,8 % de cloro disponible)

¡PRECAUCIÓN, LOS HIPOCLORITOS REACCIONAN CON LOS ÁCIDOS Y GENERAN CLORO GAS. EL CLORO GAS ES TÓXICO POR INHALACIÓN!

 

Fabricación

Los blanqueadores en polvo o lejías en polvo comerciales son una mezcla de hipoclorito cálcico, Ca(ClO)2, (CAS 7778-54-3), cloruro cálcico (CAS 10043-52-4) e hidróxido cálcico, Ca(OH)2, (CAS 1305-62-0), que contiene cantidades variables de agua. Se obtienen pasando cloro sobre cal hidratada. El método de preparación de Rheinfelden de Dynamit Nobel es una operación por lotes, donde la cal hidratada, cal muerta o hidróxido cálcico, en forma de polvo seco se trata con cloro líquido a 45 °C y baja presión (5,3 kPa) en un tambor de reacción horizontal, que agita permanentemente la masa de reacción mediante un rastrillo giratorio.

La reacción del hidróxido cálcico sólido y el cloro conduce a la formación de una mezcla de hipoclorito cálcico dibásico, Ca(ClO)2•2Ca(OH)2, (CAS 12394-14-8), y cloruro cálcico básico, CaCl2•Ca(OH)2•H2O, correspondiente a la conversión del 40% del hidróxido cálcico disponible:

5Ca(OH)2 +2Cl2 → Ca(ClO)2•2Ca(OH)2 + CaCl2•Ca(OH)2•H2O + H2O

En una cloración posterior, se forman el hipoclorito cálcico hemibásico, Ca(ClO)2•½Ca(OH)2, (CAS 62974-42-9), y cloruro cálcico hidratado. Después de la conversión de aproximadamente el 60 % del hidróxido cálcico, se detiene la reacción:

10Ca(OH)2 + 6Cl2 → Ca(ClO)2•Ca(OH)2 + Ca(ClO)2•½Ca(OH)2 +CaCl2•Ca(OH)2•H2O + 2 CaCl2•H2O + 3H2O

La reacción es fuertemente exotérmica, generando 1100 kJ por kg de cloro convertido. Este calor y la baja presión provocan que el agua formada durante la reacción y el cloro líquido se evaporen. En consecuencia, la masa de reacción se seca completamente al vacío a una temperatura máxima de 85 °C. El producto es un polvo de blanquear con un contenido de cloro disponible del 35-37%.

Para esta reacción también puede emplearse cloro gas pero la reacción es mucho más lenta (tarda de 2 a 3 veces más), la pérdida de cloro es mayor, y el contenido de cloro disponible del producto es menor.

Blanqueador tropical. Para reducir el contenido de agua, se añade al polvo de blanquear una cierta cantidad de óxido cálcico, «cal viva», que absorbe el agua transformándose en hidróxido cálcico. Aunque esta operación disminuye el contenido de cloro disponible en un 1-2 %, el «secado extra» permite que el polvo de blanquear resultante, conocido como blanqueador tropical, «Tropical Bleach», sea estable hasta temperaturas de 100 °C.


Hipoclorito de alto porcentaje.

Hipocloritos sólidos con contenido de cloro disponible del 70% o más pueden obtenerse por cloración de una lechada de hidróxido cálcico o de hipoclorito cálcico. Inicialmente, se forma el hipoclorito cálcico hemibásico, Ca(ClO)2•½Ca(OH)2. Si se continua clorando se forma hipoclorito cálcico dihidratado, Ca(ClO)2•2H2O (CAS 10035-04-8), que luego se seca para obtener el hipoclorito de alto porcentaje. En todas estas reacciones, se forma como subproducto cloruro cálcico. Algunos procesos buscan la recuperación del calcio mediante la adición de hipoclorito sódico:

2NaClO + CaCl2 → Ca(ClO)2 + 2NaCl

En estos casos, el producto consiste principalmente en hipoclorito cálcico, cloruro sódico y agua, que luego se elimina.

 

Disoluciones de hipoclorito cálcico

Si se desea una solución de hipoclorito cálcico, se clora una lechada de cal, suspensión de hidróxido cálcico en agua. La solubilidad del hidróxido cálcico en agua es 1,3 g/L a 20 °C, por lo que es necesaria una filtración para obtener una solución de hipoclorito cálcico.

Para evitar el almacenamiento prolongado de las soluciones de hipoclorito, las lavanderías prefieren almacenar el polvo decolorante y luego preparar las soluciones de hipoclorito sódico utilizando carbonato sódico, sulfato sódico o hidróxido sódico (sosa caústica):

CaCl(ClO) +Na2CO3 → NaClO + NaCl + CaCO3

CaCl(ClO) +Na2SO4 → NaClO + NaCl + CaSO4

CaCl(ClO) + 2NaOH → NaClO + NaCl + Ca(OH)2

Una desventaja de este método es la precipitación de CaCO3, CaSO4 y Ca(OH)2, que requiere la filtración o sedimentación de producto de reacción antes de la utilización de la solución de hipoclorito.

 

El hipoclorito cálcico como desinfectante

Las disoluciones que contienen cloro presentan una actividad desinfectante universal. Con la concentración adecuada y con el suficiente tiempo de contacto, las soluciones de hipoclorito pueden considerarse esterilizantes químicos ya que son capaces incluso de inactivar las esporas bacterianas. Sin embargo también tienen sus inconvenientes, son corrosivas para los metales y los tejidos vivos, y los compuestos orgánicos consumen mucho cloro y reducen rápidamente la concentración del mismo.

Las soluciones que contienen de 50-500 ppm de cloro disponible son eficaces contra bacterias vegetativas y la mayoría de los virus. La destrucción de las esporas bacterianas requiere concentraciones de orden de 2500 ppm con tiempos de exposición prolongados.

 

El hipoclorito cálcico como descontaminante

El hipoclorito cálcico se utiliza como agente descontaminante frente a los agentes químicos y biológicos, bien en forma de lechadas acuosas, disoluciones o incluso en forma de polvo, formando parte de diversas composiciones.

Descontaminante Composición
Lejía 2–6 %, en peso, de NaClO en agua
HTH (High-Test Hypochlorite) Ca(ClO)Cl + Ca(ClO)2 como sólido en forma de polvo o como lechada acuosa al 7%, en peso.
STB (Super-Tropical Bleach) Ca(ClO)2 + CaO como sólido en forma de polvo o como lechada acuosa al 7, 13, 40 y 70 %, en peso.
Polvo holandés (Dutch powder) Ca(ClO)2 + MgO
ASH (Activated Solution of Hypochlorite) Solución acuosa con un 0,5% de Ca(ClO)2 + un 0,5% de dihidrógeno fosfato sódico, NaH2PO4 + un 0,05% de detergente.
SLASH (Self-Limiting Activated Solution of Hypochlorite) Solución acuosa con un 0,5% Ca(ClO)2 + un 1.0% de citrato sódico + un 0,2% ácido cítrico + un 0,05% de detergente.

 

 

Referencias:

«Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids», Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 7th ed.

«White’s handbook of chlorination and alternative disinfectants», Black&Veatch Corporation, 5Ed.

«Calcium hypochorite», Fact Sheet 2-19, http://www.who.int/water_sanitation_health/hygiene/emergencies/fs2_19.pdf

«Calcium Hypochlorite», APSP Fact Sheet, https://apsp.org/Portals/0/PDFs/Fact%20Sheets/Calcium%20Hypochlorite%20-%20July%2029,%202014.pdf

«Hypochlorite salts», https://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol52/mono52-8.pdf

«Calcium Hypochlorite (CaCl2O2)/Sodium Hypochlorite (NaOCl)», ATSDR, http://www.atsdr.cdc.gov/MHMI/mmg184.pdf

«Dry Calcium Hypochlorite», http://theprovidentprepper.org/wp-content/uploads/2015/07/calcium-hypochlorite-instructions.pdf

«Selection and Use of Chemical Disinfectants», http://www.memphis.edu/ehs/pdfs/disinfectant.pdf

«Chemical warfare agents: toxicology and treatment», Timothy C. Marrs, Robert L. Maynard & Frederick R. Sidell.

«Decontamination of Chemical Warfare Agents», Beer Singh, G.K. Prasad, K.S. Pandey, R.K. Danikhel, & R. Vijayaraghavan, Defence Science Journal, Vol. 60, No. 4, July 2010, http://www.publications.drdo.gov.in/ojs/index.php/dsj/article/viewFile/487/245

 

 

 

 

 

La amenaza química del Daesh

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La amenaza química del Daesh

René Pita y Juan Domingo

Este artículo de análisis se escribió el 21 de noviembre de 2015. Una versión resumida fue publicada en La Voz de Galicia el 21 de febrero de 2016. El texto completo se publica ahora en cbrn.es.

 

Tras los atentados yihadistas del 13 de noviembre de 2015 en París, ha crecido la preocupación por la posibilidad de que el Daesh pudiera llevar a cabo ataques terroristas con armas químicas. Una situación parecida se produjo después de los atentados de Al Qaeda el 11 de septiembre de 2001 (11-S) en EE.UU. Pocos días después del 11-S, se realizaron varios envíos de sobres postales que contenían esporas de Bacillus anthracis, el agente biológico responsable del carbunco, una enfermedad conocida coloquialmente como ántrax. Estos envíos causaron cinco víctimas mortales, cifra que podría haber sido mayor si las autoridades sanitarias norteamericanas no hubiesen establecido el tratamiento con antibióticos de todas las personas sospechosas de haber estado expuestas a las esporas del microorganismo.

Por la proximidad en el tiempo con los atentados del 11-S, la lógica del momento hizo pensar que también era Al Qaeda la responsable del ataque biológico. Se sospechaba que durante los años que llevaba operando impunemente en territorio afgano, la organización terrorista había adquirido una importante capacidad de empleo de armas de destrucción masiva. Pero una vez finalizadas las operaciones militares en Afganistán no se encontró rastro alguno de esa capacidad, y únicamente se descubrieron tentativas para la puesta en marcha de algunos programas que no pasaron de una fase de planeamiento. Finalmente, en 2008, la investigación oficial sobre los envíos postales concluía que el responsable no fue el terrorismo yihadista sino un miembro del programa de defensa biológica del propio ejército norteamericano.

Tras los atentados en París de 2015, el primer ministro francés, Manuel Valls, alertaba sobre el riesgo de que el Daesh pudiese emplear armas químicas o biológicas. Estas declaraciones fueron entendidas como una amenaza concreta identificada por los servicios de inteligencia franceses. Sin embargo, las declaraciones de Valls se debían a que, pocos días antes, la Organización para la Prohibición de Armas Químicas (OPAQ) había hecho público un informe según el cual su Misión de Determinación de los Hechos en Siria confirmaba el empleo de iperita –también conocida como gas mostaza– en un ataque atribuido al Daesh en agosto de 2015. Con los ataques de París todavía recientes, la información de la OPAQ hacía verosímil la hipótesis de que el Daesh podía exportar este tipo de tácticas fuera de Siria.

Actualmente el Daesh ocupa territorios en Irak y Siria, si bien existen diferencias con respecto a la situación que tenía Al Qaeda en Afganistán. En primer lugar, el Daesh explota todos los recursos y riquezas de los territorios bajo su dominio. La financiación a través de la venta de petróleo es un claro ejemplo. En segundo lugar, y a diferencia de Afganistán, Irak y Siria tuvieron importantes programas de armas químicas. Por todo ello, cabe la posibilidad de que el Daesh pueda aprovechar las capacidades químicas que caigan en sus manos.

El programa químico iraquí permitió el uso masivo de armas químicas, especialmente iperita y sarín, en la guerra contra Irán en los años ochenta. Las investigaciones de la ONU y del Irak Survey Group –misión de investigación creada en el año 2003 y liderada por EE.UU.– confirmaron que el programa químico iraquí había finalizado a principios de los años noventa. No obstante, a fecha de hoy aún se siguen descubriendo restos de arsenales químicos que fueron abandonados o quedaron sin control.

El programa sirio, al igual que el iraquí, se decantó por la iperita y por los agentes neurotóxicos, como el sarín y el VX. Precisamente fue el sarín el agente químico utilizado el 21 de agosto de 2013 en las afueras de Damasco, que causó cientos de víctimas civiles. La presión de la comunidad internacional hizo que, semanas después, Siria se adhiriese a la Convención para la Prohibición de Armas Químicas (CAQ) y declarase su arsenal químico, que incluía, entre otros, unas 20 toneladas de iperita y 581 toneladas de DF, un precursor inmediato del sarín. Ante una difícil situación de guerra y de manera excepcional, se autorizó su destrucción fuera de Siria y el stock de iperita y DF fue trasladado a un buque norteamericano donde fue neutralizado, en aguas del Mediterráneo, bajo supervisión de la OPAQ.

Aun así, existen dudas de que Siria haya declarado toda su capacidad química. Durante las primeras inspecciones realizadas por la OPAQ en territorio sirio se encontraron discrepancias con las cantidades declaradas de agentes químicos e instalaciones de producción. Asimismo, tal y como ocurrió en Irak, es probable que, debido a la situación de guerra, algunos stocks de armas químicas pudieran haber quedado abandonados y fuera del control del gobierno sirio.

Con este escenario, existen distintas posibilidades que permitirían al Daesh acceder al arma química. La primera y más obvia sería a través de un arsenal abandonado en territorio bajo su control. En el caso de las armas químicas iraquíes, su principal problema sería el grave deterioro de la munición con el paso de los años, que haría peligrosa su manipulación. Además, el agente químico estaría bastante degradado por la acción del tiempo y las condiciones de almacenamiento. Por ejemplo, es frecuente que la munición cargada con iperita encontrada en Irak esté polimerizada, lo que impediría su empleo.

Con respecto a la munición química siria, de más reciente producción, la limitación de uso estaría condicionada por la disponibilidad de vectores de lanzamiento. De nada le serviría al Daesh poseer granadas de mortero o proyectiles de artillería químicos si no dispusiese de los morteros o de los cañones necesarios para su lanzamiento. Por ello, su uso estaría restringido al territorio sirio o sus proximidades, donde la organización terrorista dispone de medios de lanzamiento que pueden adaptarse a esta munición. De hecho, todo apunta a que en los ataques con iperita que tuvieron lugar en Irak y Siria en agosto de 2015, se habría empleado munición de origen sirio. En ambos casos, las escasas consecuencias de los ataques se habrían debido a la poca munición química disponible.

Otra de las posibles opciones sería que el Daesh consiguiese sintetizar sus propios agentes químicos de guerra y cargar las municiones en sus talleres de producción. En este sentido, se conocen los intentos de captar a personal de la Universidad de Mosul con conocimientos de síntesis en química orgánica y de acceder a instalaciones industriales iraquíes con pequeñas cantidades de precursores de iperita. Sin embargo, la producción de armas químicas a gran escala es un proceso complejo que requiere un equipo multidisciplinar de personal con el conocimiento explícito y tácito, es decir, con el know-how adquirido a través de la investigación aplicada. Esto complica a cualquier organización terrorista la opción de la producción propia.

Debido a estas dificultades para acceder a un arma química «clásica», el Daesh ha optado por recurrir a otro tipo de alternativas. Es el caso de los productos químicos industriales tóxicos (TIC) que, aunque son menos tóxicos, resultan de más fácil obtención. Con frecuencia se producen en Irak y Siria atentados con artefactos explosivos improvisados (IED) combinados con bombonas de cloro y otros TIC. A pesar de que estos artefactos causan menos víctimas que los IED convencionales, documentos incautados al Daesh muestran su interés en continuar con su empleo por el importante impacto psicológico que producen. Al mismo tiempo, dejan clara su intención de seguir explorando el acceso a otros agentes químicos más peligrosos.

Por último, es necesario hacer mención a Libia, que también desarrolló un programa de armas químicas. Si bien aquí el Daesh no tiene una presencia tan amplia como en Irak o Siria, sí ha mostrado su interés en afianzarse y expandirse en este país por su posición estratégica en el litoral mediterráneo y a las puertas de Europa. Libia se adhirió a la CAQ en enero de 2004, declarando 25 toneladas de iperita y 1.390 toneladas de precursores. Esta cantidad se incrementó a finales de 2011, tras la caída de Muamar el Gadafi, cuando se descubrieron dos instalaciones no declaradas con cerca de 2 toneladas de iperita cargada en proyectiles de artillería y bombas de aviación. La destrucción de toda la iperita almacenada, verificada por la OPAQ, finalizó a principios de 2014.

Tal y como ocurre en Irak y Siria, también existe la posibilidad de que otros stocks no declarados en Libia, de forma intencionada o no, puedan caer en manos de organizaciones terroristas. Ahora bien, el programa libio tuvo problemas técnicos para estabilizar los agentes químicos que producía, especialmente los agentes neurotóxicos, de los que sólo se tiene constancia del almacenamiento de precursores. Según la doctrina libia de empleo de armas químicas, su producción y carga en municiones se hacía justo antes de su empleo. También la experiencia de la destrucción del armamento químico supervisada por la OPAQ muestra que la iperita de reciente producción se encontraba polimerizada, lo que indicaría problemas de estabilización. El empleo de munición del programa libio estaría, por tanto, limitado por el estado en el que se encontrase.

Al igual que el resto de organizaciones terroristas yihadistas, el Daesh ha mostrado interés por conseguir una capacidad química, consciente del poder que le conferiría. Tras los ataques con iperita en Irak y Siria en agosto de 2015, la organización terrorista ya debe conocer los considerables problemas técnicos y de seguridad que supone transportar y emplear este armamento de forma eficaz. Pero aun siendo conscientes de estas limitaciones y de la escasa probabilidad de éxito, el importante efecto psicológico y mediático que entrañaría incluso el simple intento de atentar con este armamento en Occidente, nos obliga a no despreciar ni minimizar la posibilidad de un escenario de este tipo.

Impresoras 3D, ¿Nacidas para matar?

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Pues yo diría que no, pero no parece opinar lo mismo la analista del Instituto Español de Estudios Estratégicos (IEEE) que firma el documento de análisis «Las impresoras 3D: un desafío en la lucha de la proliferación de armas de destrucción masiva»1.

El IEEE es un organismo del Ministerio de Defensa de España dependiente del Centro Superior de Estudios de la Defensa Nacional (CESEDEN) y del Secretario General de Política de Defensa (SEGENPOL), que en el 2010 celebró su 40º aniversario de servicio a la sociedad española. El que el IEEE sea un organismo del Ministerio de Defensa ha hecho que este documento haya sido motivo de numerosos comentarios en medios de comunicación social, siendo recibido por el público con comentarios jocosos, que en el mejor de los casos lo tachan tan solo de alarmista o de barbaridad2,3,4,5,6.

Aunque no soy un experto en impresión 3D, mis conocimientos como especialista en Defensa NBQ me hacen pensar que las impresoras 3D no representan un desafío en la lucha de la proliferación de armas de destrucción masiva.

No es objeto de este artículo explicar en qué consiste la impresión 3D. Indicar tan solo que lo que ahora se llama popularmente Impresión 3D (3DP, 3D Printing) se corresponde con la Fabricación Aditiva (AM, Additive Manufacturing), término formal para lo que en un principio fue conocido como Prototipado Rápido (RP, Rapid Prototyping). Según la  ASTM F2792-12A «Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies»7, la Fabricación Aditiva es el proceso de unión de materiales para hacer objetos a partir de datos 3D de un modelo, generalmente capa sobre capa, en contraposición con las metodologías de fabricación sustractivas.

Las tecnologías y materiales empleados, así como las aplicaciones, probadas y en desarrollo, de lo que se entiende por impresión 3D son muy variadas y numerosas, y el lector interesado en el tema puede consultar en internet estos términos, o profundizar en ello con la lectura de algunos de los numerosos libros publicados8,9,10.

 

«Tubérculo» no es lo mismo que «Ver tu culo»

Proliferación Nuclear

En referencia a la proliferación nuclear, el documento del IEEE explica:

«Como se ha señalado con anterioridad, la información sensible, con mayor o menor dificultad, puede estar al alcance de una organización con fines delictivos y si además, se añade la posibilidad de materializar esa información en algo físico nos encontramos con un gran reto desde el punto de vista de la seguridad. Por ejemplo, en el caso de la proliferación nuclear, no se puede fabricar material fisible con una impresora 3D pero en el futuro y a medida que la impresión 3D de metal se vaya desarrollando11, se podrían crear centrifugadoras o cabezas de misiles»1.

La cita corresponde al artículo «3D printing WMD proliferation and terrorism risks»11, cuyo autor Francisco Galamas, licenciado en Relaciones Internacionales, recoge el comentario del escritor Stew Magnusson en su artículo «Proliferation of cheap 3-D printers raises security concerns»12.

Faltaría más que las impresoras 3D fuesen la piedra filosofal tan buscada por los alquimistas. Por supuesto que las impresoras 3D no pueden transformar el plomo en oro, ni transformar el uranio-238 en uranio-235. Eso sí, con cierto tipo de impresoras, que no están al alcance de cualquiera, pueden fabricarse, en distintos tipos de materiales, determinadas partes de algunos elementos, tales como válvulas, centrifugadoras o cabezas de misiles.

No se puede fabricar el elemento completo, pero la tecnología de impresión puede hacer más sencillo y fácil el proceso de producción. Los precios de las impresoras 3D pueden ir desde unos 1000€, una RepRapBCN (tamaño máximo de impresión 250×200×200 mm) a unos 300.000€, una Fortus900mc (tamaño máximo de impresión 914×610×914 mm)13.

 

Proliferación Química

Sobre las armas químicas el documento del IEEE indica:

“Por lo que respecta a la proliferación de armas químicas, las impresoras 3D también ofrecen la posibilidad, hasta la fecha de forma incipiente, de combinar diferentes reactivos para crear un producto químico. Este desarrollo se está llevando a cabo, principalmente, en la industria farmacéutica ya que permite la fabricación de medicamentos ˈin situˈ es decir producir un medicamento donde se necesite. Esta opción tiene la gran ventaja de ofrecer una mayor disponibilidad geográfica de estos fármacos a un menor coste, facilitando su suministro a países en desarrollo. Sin embargo, como contrapartida también abre la puerta a la síntesis de compuestos susceptibles de ser empleados como armas químicas14”1.

En el artículo citado «3D printing risks: not just plastic guns, but military parts, drugs and chemical weapons»14, esto es, «Los riesgos de la impresión 3D: no solo armas de plástico, sino componentes militares, drogas y armas químicas», su autora Roxanne Palmer, periodista sobre ciencia para el International Business Times («Bachelor of Arts» con un «Master of Science», de dos años), sin cortarse un pelo escribe: «Hoy en día, podemos imprimir orejas, como divulga Popular Science; en un futuro cercano, un terrorista podría ser capaz de imprimir ricina»14.

La ricina es una de las toxinas más potentes conocidas, que se extrae de las semillas del ricino (Ricinus communis) y que tiene dos cadenas polipeptídicas, una capaz de inhibir la síntesis de proteínas y otra con propiedades de lectina, es decir, capaz de unirse a hidratos de carbono. La cadena A (RTA), de 267 aminoácidos y 30-32 kDa, unida por un puente disulfuro a una cadena B (RTB), de 262 aminoácidos y 32-34 kDa. El puente disulfuro entre ambas cadenas se establece mediante los restos de cisteína en la posición 259 de la RTA y 4 de la RTB15.

No creo que con una impresora 3D se pueda sintetizar ricina, aunque quizás se pueda depositar ricina en un soporte, utilizando una disolución de ricina como tinta. Incluso la dificultad de extraer ricina de las propias de semillas del ricino fue publicada en un artículo de la revista Medicina Militar16.

En el artículo de Palmer, citando los trabajos del químico Leroy Cronin de la Universidad de Glasgow, la periodista escribe: «… Pero la capacidad de imprimir drogas según se necesiten plantea necesariamente la posibilidad de que la gente pueda imprimir drogas o cosa peores. La fórmula de la cocaína no es precisamente un secreto comercial. Tampoco lo es la fórmula del cloro gaseoso, una tosca arma química utilizada por los alemanes en la I Guerra Mundial y por los insurgentes iraquíes a mediados de la década de 2000”14.

Cuando habla de imprimir drogas se está refiriendo en realidad a dosificar drogas, es decir, que disponiendo del principio activo, se deposita la dosis personalizada. Las tecnologías de impresión tridimensional (3DP) permiten la creación de formas farmacéuticas de dosificación altamente reproducibles con un control preciso del tamaño de la gota y perfiles complejos de liberación de drogas17.

El grupo de Cronin trabaja fundamentalmente en cuatro áreas principales de investigación: fundamentos moleculares, biología inorgánica, sistemas sintéticos y dispositivos híbridos. Para el grupo, una aplicación atractiva y poco explorada, es la utilización de una impresora 3D para llevar a cabo reacciones químicas en las que los reactivos imprimen (se dosifican) directamente en un recipiente de reacción «3D reactionware», donde el diseño del recipiente de reacción, la construcción y la operación están bajo control digital18.

Obviamente, las estructuras de prácticamente todos los agentes químicos de guerra son conocidas (por ejemplo, iperita, sarín, somán, tabún, y VX, entre otros), y se conocen métodos de síntesis siguiendo rutas más o menos complejas. Pero se requieren recipientes de reacción apropiados y sobre todo los precursores necesarios para la síntesis, y no creo que en este punto las impresoras 3D solucionen o faciliten la resolución de los problemas.

No me imagino a un terrorista empleando una impresora 3D (y no digamos una HP Deskjet 930C “tuneada”) para mezclar el DF (Difluoruro de metilfosfonilo), el alcohol isopropílico y la isopropilamina, componentes necesarios para la síntesis binaria del sarín, cuando podría hacerlo mediante el empleo de micro-reactores de flujo o de reactores convencionales químicamente resistentes, o incluso con medios caseros, con el peligro que ello entraña.

 

Proliferación Biológica

Por último, respecto a la proliferación de las armas biológicas, el documento del IEEE señala:

«En el terreno de la biología, las posibilidades que ofrecen las impresoras 3D conocidas como ˈbioimpresorasˈ son casi infinitas. En la actualidad, ya se ha conseguido la creación de tejidos como piel humana, partes de intestino, huesos y corazón, abriendo un futuro muy esperanzador en el trasplante de órganos y la curación de enfermedades13. A esta posibilidad se une la de generar vacunas de una forma más barata y accesible, lo que supone un gran avance para frenar las enfermedades de los países en desarrollo. Sin embargo, frente a estos beneficios incuestionables se une la posibilidad de que este mismo proceso pueda ser empleado de forma malintencionada ya que la biología sintética abre la puerta a la creación de nuevos patógenos o modificar los existentes haciéndolos más resistentes a los medicamentos14 ….BioCurious es una organización integrada por científicos, definida por ellos mismos como el primer “espacio del hacker” del mundo en el terreno de la biología. Su filosofía se basa en la premisa de que los avances en el terreno de la biología tienen que ser accesibles para todo el mundo. Uno de los hitos más relevantes que han conseguido este grupo es transformar una impresora de tinta HP 5150 en una bioimpresora capaz de lograr células vivas17 «1.

Pues bien, imprimir con células vivas no se equivale con obtener células vivas. El término «bioprinting» se refiere a la impresión con materiales biológicos. La primera definición de «bioprinting» fue propuesta en la primera Conferencia Internacional de «bioprinting» en el Instituto de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Manchester  en septiembre de 200410. «Bioprinting» se define como «el uso de procesos de transferencia de material para diseño y ensamblado de materiales relevantes desde el punto de vista biológico – moléculas, células, tejidos y biomateriales biodegradables – con una organización prescrita para llevar a cabo una o varias funciones biológicas»10.

Es cierto que «la biología sintética abre, efectivamente, la puerta a la creación de nuevos patógenos o a modificar los existentes haciéndolos más resistentes a los medicamentos»1, pero las impresoras 3D no juegan en ello papel alguno.

En el artículo que se cita en el documento del IEEE, titulado «DIY-Bioprinter» («Hágalo usted mismo-Bioimpresora»)19, la comunidad BioCurious explica cómo transformó una impresora de tinta HP 5150 en una bioimpresora capaz de imprimir con una solución de arabinosa en papel de filtro, para luego cortarlo y ponerlo en una placa de agarosa previamente sembrada con Escherichia coli que incorporaba el plásmido pGLO. Este plásmido lleva la proteína fluorescente verde (GFP), bajo control de un promotor sensible a la arabinosa. Pero en ningún momento la bioimpresora HP 5150 fue capaz de «crear» células vivas.

 

Conclusión:

El análisis del documento del IEEE me permite concluir que está redactado de manera confusa y que carece de base científica. Lo que resulta más sorprendente es que las referencias bibliográficas que emplea la analista para justificar su texto no se corresponden con lo expresado en dichas referencias.

Es imprescindible que cualquier documento relacionado con las armas NBQ sea revisado antes de su publicación por algún experto en la materia, máxime cuando esta publicación se realiza en la página web de un organismo oficial perteneciente al Ministerio de Defensa.

 

Referencias:

  1. «Las impresoras 3D: Un desafío en la lucha de la proliferación de armas de destrucción masiva», María del Mar Hidalgo García, 2016, http://www.ieee.es/Galerias/fichero/docs_analisis/2016/DIEEEA17-2016_Impresoras_3D_MMHG.pdf
  2. «Defensa alerta que las impresoras 3D pueden servir para crear ˈarmas de destrucción masivaˈ», http://www.lavanguardia.com/politica/20160326/40683743363/armas-destruccion-masiva-defensa-impresoras-3d.html
  3. «Advierten que las impresoras 3D pueden servir para crear ˈarmas de destrucción masivaˈ», http://www.clarin.com/mundo/Advierten-impresoras-servir-destruccion-masiva_0_1548445334.html
  4. «Las impresoras 3D son también un desafío para la seguridad global», http://www.expansion.com/actualidadeconomica/analisis/2016/03/28/56efe2b8268e3ebc248b45da.html#comentarios
  5. «Defensa alerta sobre las impresoras 3D: pueden servir para crear armas de destrucción masiva», http://vozpopuli.com/actualidad/78682-defensa-alerta-sobre-las-impresoras-3d-pueden-servir-para-crear-armas-de-destruccion-masiva
  6. «El Instituto de Estudios Estratégicos alerta de que con las impresoras 3D se pueden crear armas de destrucción masiva», http://www.lasexta.com/programas/mas-vale-tarde/noticias/instituto-estudios-estrategicos-alerta-que-impresoras-pueden-crear-armas-destruccion-masiva_2016032801031.html
  7. ASTM F2792-12A «Standard terminology for additive manufacturing technologies», http://web.mit.edu/2.810/www/files/readings/AdditiveManufacturingTerminology.pdf
  8. «Additive manufacturing technologies-3D printing, rapid prototyping, and direct digital manufacturing», I. Gibson, D. Rosen, B. Stucker
  9. «Laser additive manufacturing of high-performance materials», Dongdong Gu
  10. «Bioprinting-principles and applications», Chua Chee Kai, Yeong Wai Yee
  11. «3D printing WMD proliferation and terrorism risks», Francisco Galamas, http://www.academia.edu/11289295/3D_Printing_WMD_Proliferation_and_Terrorism_Risks
  12. «Proliferation of cheap 3-D printers raises security concerns», Stew Magnuson, http://www.nationaldefensemagazine.org/archive/2013/November/pages/ProliferationofCheap3-DPrintersRaisesSecurityConcerns.aspx
  13. «De la impresión 3D a la fabricación digital», https://caminstech.upc.edu/es/blog/impressio3D
  14. «3D printing risks: not just plastic guns, but military parts, drugs and chemical weapons», Roxane Palmer, http://www.ibtimes.com/3d-printing-risks-not-just-plastic-guns-military-parts-drugs-chemical-weapons-1275591
  15. «Ricina: una fitotoxina de uso potencial como arma», René Pita Pita, María Rosa Martínez-Larrañaga, Arturo Anadón, Rev. Toxicol. 2004, 21: 51-63.
  16. «Extracción de ricina por procedimientos incluidos en publicaciones paramilitares y manuales relacionados con la red terrorista Al Qaeda», Pita R., Domingo J., Aizpurua C., Gonzalez S., Cique A., Sopesen JL., Gil M., Jimenez MV., Ybarra C., Cabria JC. y Anadon A. Med Mil (Esp) 2004, 60: 172-175.
  17. «Medical applications for 3D printing: current and projected uses», C. Lee Ventola, Pharmacy & Therapeutics 2014, 39: 704-711, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4189697/pdf/ptj4910704.pdf
  18. «Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis and analysis», Leroy Cronin et al., Nature Chemistry, 2012, 4: 349-354, http://www.chem.gla.ac.uk/cronin/files/papers/2012/222.SymesNatureChem2012.pdf
  19. «DIY-Bioprinter», http://www.instructables.com/id/DIY-BioPrinter/