La fermentación es una reacción química natural producida por la actividad de ciertos microorganismos, que implica la transformación de sustancias complejas en compuestos orgánicos simples. Es un proceso químico ampliamente utilizado en la industria alimentaria.
Dióxido de Carbono (CO2): El Gas de las Burbujas
Durante la fermentación alcohólica, las levaduras transforman el azúcar en etanol y dióxido de carbono (CO2). Este gas forma las pequeñas burbujas que distinguen a los vinos espumosos de otros vinos "tranquilos". Los vinos espumosos de alta calidad se elaboran según el método tradicional, que requiere una segunda fermentación alcohólica de un vino base, al que se añade azúcar y levaduras, en botella cerrada, seguida de un tiempo de envejecimiento en contacto con las lías. Este método fue descrito por primera vez por el monje benedictino Dom Pierre Pèrignon (1638-1715).
Propiedades y Peligros del Dióxido de Carbono
El dióxido de carbono no es tóxico en sí, pero su principal peligro para la salud son las quemaduras que puede provocar si entra en ignición, ya que es altamente inflamable y puede llegar a formar mezclas explosivas con el aire. También es asfixiante y puede desplazar al oxígeno en un espacio cerrado. La asfixia puede sobrevenir si la concentración de oxígeno se reduce por debajo del 19,5 % por desplazamiento.
Metano (CH4): Un Gas de Origen Diverso
El metano (CH4) es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Cada uno de los 4 átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace covalente.
Fuentes de Metano
En la naturaleza, el metano se produce como producto final de la descomposición anaeróbica de las plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. El gas natural lo contiene en diversas proporciones según el yacimiento de donde es extraído, desde el 83 % al 97 %. El gas natural comercializado es mayoritariamente metano con algunos otros hidrocarburos añadidos en pequeña proporción, como etano, propano, butano y algo de nitrógeno. En las minas de carbón se le llama grisú y es muy peligroso, ya que al ser inodoro no se puede detectar, y es fácilmente inflamable y explosivo.
La metanogénesis es una ruta metabólica de organismos anaerobios denominados organismos metanogénicos. El 60 % de las emisiones de metano en todo el mundo es de origen antropogénico, procediendo principalmente de actividades agrícolas y otras actividades humanas.
- Los procesos en la digestión y defecación de animales (especialmente del ganado): 17 %.
- Las bacterias en plantaciones de arroz: 12 %.
La mayor fuente de metano es su extracción de los depósitos geológicos conocidos como campos de gas natural, donde se encuentra asociado a otros hidrocarburos combustibles y a veces acompañado por helio y nitrógeno. El gas, especialmente el situado en formaciones poco profundas (baja presión), se forma por la descomposición anaeróbica de materia orgánica.
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El Metano y el Calentamiento Global
El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que contribuye al calentamiento global del planeta Tierra, ya que tiene un potencial de calentamiento global de 23. Esto significa que en una medida de tiempo de 100 años cada kilogramo de CH4 calienta la Tierra 23 veces más que la misma masa de CO2. Sin embargo, hay aproximadamente 220 veces más dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra que metano, por lo que el metano contribuye de manera menos importante al efecto invernadero.
La concentración de metano en la atmósfera ha aumentado durante los últimos cinco mil años. Hace unos siete mil años en Oriente Próximo se descubrió la técnica del regadío y luego esta práctica se extendió hasta el sudeste asiático y el sur de China, creando así humedales artificiales. Su concentración es más alta en el hemisferio norte porque la mayoría de las fuentes (naturales y antropogénicas) son mayores en ese hemisferio.
Usos y Peligros del Metano
En muchas ciudades, el metano se transporta en tuberías hasta las casas para ser empleado como combustible para la calefacción y para cocinar. En este contexto se le llama gas natural. El metano es utilizado en procesos químicos industriales y puede ser transportado como líquido refrigerado (gas natural licuado, o GNL). Aunque las fugas de un contenedor refrigerado son inicialmente más pesadas que el aire debido a la alta densidad del gas frío, a temperatura ambiente el gas es más ligero que el aire.
En la industria química, el metano es la materia prima utilizada para la producción de hidrógeno, metanol, ácido acético, anhídrido acético. Para producir cualquiera de estos productos químicos, el metano se transforma primero en gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno, mediante reformación por vapor. Otros productos químicos menos importantes derivados del metano son el acetileno (obtenido haciendo pasar metano a través de un arco eléctrico) y los clorometanos (clorometano, diclorometano, cloroformo y tetracloruro de carbono), producidos por medio de la reacción del metano con cloro en forma de gas.
Dióxido de Nitrógeno (NO2): Peligro en Silos
El dióxido de nitrógeno es un gas reactivo rojizo, insoluble en agua, con un olor acre característico. Se forma por fermentación anaerobia cuando un silo o fosa se llena con material orgánico fresco (grano, hierba, etc.). Pueden desarrollarse niveles altos en la parte superior del grano en los silos o en la parte superior de las fosas de ensilaje a las pocas horas de su llenado. Los conductos de silos y otras estructuras cercanas expuestas a niveles significativos de dióxido de nitrógeno, a menudo, se tiñen de amarillo a rojo por el gas.
Efectos en la Salud por Dióxido de Nitrógeno
Debido a su baja solubilidad en agua, el dióxido de nitrógeno no es eliminado por las vías respiratorias superiores. Penetra profundamente en el pulmón, donde reacciona con los líquidos de la superficie pulmonar y actúa como un irritante pulmonar. Cuando el dióxido de nitrógeno entra en contacto con los fluidos de la superficie pulmonar, se hidroliza lentamente a ácido nitroso y nítrico, produciendo neumonitis química y edema pulmonar.
Las exposiciones agudas a altas concentraciones de dióxido de nitrógeno dan lugar a un síndrome de dificultad respiratoria aguda en personas, que se caracteriza por una aparición rápida o retardada (hasta 72 horas después de la exposición) de edema pulmonar progresivo e insuficiencia respiratoria. El síndrome de dificultad respiratoria aguda por dióxido de nitrógeno es menos común que otras lesiones tóxicas, ya que el olor acre y otros efectos del dióxido de nitrógeno, por lo general, desencadenan una evasión de la fuente de exposición. Este tipo de efecto grave es más probable cuando la persona afectada no puede escapar.
Los signos y síntomas agudos más comunes incluyen:
- Tos
- Mareo
- Disnea
- Opresión en el pecho
- Asfixia
- Sudoración
- Dolor torácico
- Sibilancias
Debido a la escasa solubilidad en agua del dióxido de nitrógeno, las membranas mucosas y la irritación ocular son signos relativamente raros. Por lo general, es más preocupante la capacidad de la inhalación de dióxido de nitrógeno para inducir, a veces, efectos retardados graves, como bronquiolitis obliterante (fiebre, tos y disnea), insuficiencia respiratoria, asma de nueva aparición, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) e hipoxia/cianosis. No hay un antídoto específico para la intoxicación por dióxido de nitrógeno.