El mar es básico

03/08/2015 11 comentarios
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El análisis de la composición del agua de mar permite responder preguntas fundamentales: ¿Por qué el mar es salado? ¿Cuál es su pH? ¿Es saludable beber agua de mar?

El término "básico" sugiere importancia y relevancia. Y, ciertamente, esta acepción del término puede aplicarse al mar, a los océanos, de forma plena. Sin ir más lejos, desde un punto de vista específicamente humano, el mar es el medio de transporte por excelencia y ha desempeñado un papel crítico en el devenir de la Historia, para bien y para mal. No pocas invasiones, conquistas y conflictos bélicos se han dirimido en el mar.

El mar en cifras

La cantidad total de agua que contiene el conjunto de los océanos y mares es tan elevada que es difícil imaginar. De poco sirve dar su valor numérico, 1400 trillones de kilos. Otra forma de verlo es que esta masa corresponde a 1350 millones de kilómetros cúbicos, que equivale a un cubo de 1100 kilómetros de lado. El agua terrestre ocupa el 72 % de la superficie terrestre, curiosamente un porcentaje muy parecido al contenido de agua en el cuerpo humano. Por supuesto, estas dos cifras no guardan relación, son una mera y agradable coincidencia.

No podemos concebir el planeta Tierra, tal como es, sin la influencia de su inmensa masa de agua salada que conforma los mares. El océano mundial define el agua interconectada que se divide típicamente en 5 océanos. Esta enorme masa ocupa el 71 % de la superficie terrestre, mientras que los mares interiores, como los Grandes Lagos, el mar Caspio, etc... ocupan el restante 1 %, del 72 % antes mencionado.

Origen y desarrollo de la vida
 
Las principales formas de vida se originaron en el mar. No en vano, los aminoácidos, los ladrillos estructurales de las proteínas, están presentes todavía hoy en el agua de mar, a razón de 2 microgramos equivalentes de nitrógeno, por litro de agua. Debe remarcarse, no obstante, que es probable que los minerales tuvieran también un papel muy relevante en las etapas iniciales de síntesis de las moléculas de la vida, tanto el ARN y el ADN, como las primeras proteínas. Y no debemos olvidar el papel de los meteoritos: las condritas carbonáceas, formaciones rocosas con un 12 % de agua y un 5 % de carbono, bombardearon masivamente nuestro planeta hace 3800 millones de años, en el episodio denominado “Gran Bombardeo Tardío", justo antes de que apareciera la vida en la Tierra, tal como cuentan Trigo y colaboradores en IyC (J.M. Trigo, C.E. Moyano y M. Martínez: “Condritas carbonáceas, mensajeros del pasado”, Investigación y Ciencia, 467 (2015) 44–45).
 
Actualmente se conocen unas 230.000 especies de animales marinos, aunque se estima que sólo se ha explorado un 5 % de los océanos. Por tanto, el número de especies podría llegar fácilmente a los 2 millones. Estas cifras, no obstante, no incluyen los virus y bacterias. Hasta los años 90 fue realmente difícil estimar el número de especies de microorganismos presentes en el agua marina. Las mejoras en las técnicas de caracterización, que incluyen el cifrado del ADN, están permitiendo trabajar con más rigor en este campo. La cifra actual es que un litro de agua contiene 20.000 especies diferentes, pero los expertos opinan que podrían existir más de 10 millones de bacterias y virus diferentes. Definitivamente se trata de un área del conocimiento que dará muchas sorpresas en un futuro muy cercano.
 
Economía y energía
 
El sistema económico mundial depende de forma crítica del mar. Por ejemplo, el transporte total de mercancías es de unos 700 millones de toneladas anuales, es decir, unos cien kilos por habitante y año. El mar proporciona también alimentos, de forma directa. Una fracción importante de los alimentos que consumimos a diario se obtienen del mar, siendo así el sustento de millones de personas en todo el planeta. Es más, en zonas económicamente poco desarrolladas, las comunidades de subsistencia pueden serlo gracias al alimento que capturan diariamente del mar.
 
La ausencia de accidentes geográficos, es decir, su plana geometría, está permitiendo, en tiempos recientes, el desarrollo de las centrales eólicas marinas, una forma ciertamente muy sostenible (aunque no 100 % sostenible) de generación de energía eléctrica. Las “wind farms” europeas, por ejemplo, están ya proporcionando una fracción muy importante de energía, al continente europeo. Actualmente representan el 8 % del suministro de energía eléctrica. Y una fracción cada vez más importante se debe a la energía eólica marina, hasta el punto que la primera mitad de 2015 ha supuesto un nuevo récord en potencia instalada, 2,3 GW, y en número de turbinas, 584, cada una de ellas proporcionando una potencia media de 4,2 MW.
 
Central eólica marina.  La cantidad y potencia de los generadores instalados se incrementa año tras año.
 
Hasta aquí las razones de origen antropológico por las que el mar es básico. El término, no obstante, admite mayor precisión, y el mar es básico en un sentido muy primordial, que tiene que ver con su composición. Veamos por qué.
 
¿Por qué el mar es salado?
 
Empecemos por el principio, analizando la característica más conocida del agua del mar, su sabor salado. Se trata de una pregunta que, muy probablemente, muchos se atrevan a responder. El agua del mar es salada debido al aporte de sales disueltas que, a través de miles de millones de años, realizan los ríos. Bien, se debe al aporte de sales, más la evaporación del agua que realiza la radiación solar, que permite que la sal se concentre lentamente; ¡sólo así la cantidad por litro, de sales en el mar, puede ser superior a la de los ríos!
 
Este modelo tradicional lo desarrolló Sir Edmond Halley, también descubridor del cometa que lleva su nombre, allá por 1750. Sin embargo, cuando este modelo se somete a prueba, surgen dificultades. La más importante, que el modelo no consigue explicar la enorme abundancia del cloruro sódico, la sal común, que es el compuesto disuelto más relevante. La razón es que en los minerales terrestres no existe suficiente concentración de iones cloruro, como para justificar su abundancia en el agua marina.
 
Actualmente se considera, entonces, que el modelo de Halley es sólo parcialmente correcto, puesto que hay dos aportaciones adicionales de sal. Por un lado, la propia agua marina extrae iones sodio de los minerales del fondo marino. Esto no es extraño, puesto que todos los compuestos que contienen sodio son bastante solubles. Por otro lado, los volcanes submarinos, y las chimeneas hidrotermales del fondo marino, aportan de forma casi continua ácido clorhídrico, gas que una vez disuelto en el agua genera iones cloruro. Por tanto, estas dos aportaciones extra justifican por qué el cloruro de sodio es la sal dominante, por mucho, en los mares.

 

La acidez de los mares proviene de los compuestos disueltos

Lo cierto es, sin embargo, que la mayor parte de estas sales no tienen influencia, o tienen muy, muy poca, en otra propiedad no menos importante, su nivel de acidez. Sorprendentemente, el mar es básico, es decir, su pH es superior a 7, prácticamente en cualquier lugar del planeta. Es un hecho importante y hasta cierto punto curioso.

Distribución del pH superficial del agua marina.

El mapa muestra cómo los valores de pH en la zona central, ecuatorial, se sitúan alrededor de 8, mientras que se eleva gradualmente a medida que nos acercamos a las regiones polares. En algunas regiones costeras del hemisferio norte se dan los valores más básicos, cercanos a 8,5. Parece existir una cierta conexión entre aguas más frías y pH mayores, que sería consistente con el hecho que las aguas más frías albergan una mayor concentración de vida marina.
 
Las causas de la acidez de los océanos
 
¿De dónde proviene el peculiar pH de los océanos? Desde luego, no proviene del agua de los ríos, ni del agua de lluvia, puesto que en todos estos casos el pH es ácido, típicamente entre 5 y 6. Por tanto tiene que haber otro mecanismo que empuje el pH hacia valores básicos. Exhaustivas investigaciones han determinado que los seres vivos, en el interior del mar, desempeñan un rol decisivo. El pH de los océanos es básico, debido a la acción conjunta del CO2 atmosférico y los caparazones de los moluscos. Estos últimos se han ido depositando, durante miles de millones de años, en el fondo marino, a medida que los seres vivos morían.
 
El nivel de acidez de los océanos resulta por tanto del equilibrio entre dos procesos antagónicos.
 
Por un lado, la disolución del CO2 gaseoso es la fuente primaria de acidez. El proceso básico de transformación que tiene lugar puede en el siguiente vídeo.
 
 
Es decir, la compleja transformación del dióxido de carbono implica que, cuando el gas se introduce en el agua, se genera ácido carbónico, bicarbonato, carbonato y protones. Cada uno de estos compuestos, sin embargo, se genera en cantidades diferentes, puesto que las diferentes etapas tienen lugar en diferente extensión y, además, se influencian unas a otras.
 
Por otro lado, diversas especies de seres vivos evolucionaron una forma de protección a partir de un caparazón calcáreo. El mecanismo de fabricación se basa en segregar iones calcio, que junto al carbonato presente en el agua, genera un sólido bastante insoluble, el carbonato de calcio, que recubre gradualmente las partes blandas del organismo. El consumo de carbonato, para formar los caparazones, tiene como efecto secundario el desplazamiento del pH hacia valores más básicos, así como una presencia mucho mayor de bicarbonato disuelto en el agua.
 
Una forma de cuantificar mejor la influencia de los seres vivos es mediante la siguiente tabla, donde se comparan las cantidades presentes de los diferentes compuestos, cuando no existe mineral calcáreo y cuando está presente. Sería una comparación entre lo que sucede en el agua en la que no existen organismos que forman caparazones, con agua en la que sí están presentes.
TableCO2
 
La tabla muestra que el agua del mar con carbonato mineral, contiene mucho más bicarbonato que sin el mineral. Curiosamente, esa cantidad de bicarbonato solo es el 0,14 % del total de sales disueltas en el agua de mar. En cambio, en los ríos, donde no hay seres vivos con caparazones calcáreos (o hay muchísimos menos que en el mar), el bicarbonato representa el 48 % de todas las sales disueltas. ¿Cómo se entiende esto? Por el contenido mucho menor de sales en los ríos, que hace que el 100 % de sales en el río sea mucho menos, en términos absolutos, que el 100 % de sales en el mar.
 
Excepción: los mares hipersalinos
 
Los mares cerrados, desconectados del Océano Mundial, pueden presentar situaciones diferentes, hasta el punto que el pH de sus aguas puede ser netamente ácido, alrededor de 6. Los casos más extremos corresponden al Mar Muerto, situado entre Israel y Jordania, y al Gran Lago Salado, situado en el estado de Utah, en Estados Unidos.
 
En estos pequeños mares, el elevado ritmo de evaporación, y la ausencia conexión con las grandes masas de agua oceánica, ha provocado que su nivel de salinidad se incremente hasta valores casi 10 veces superiores a la salinidad media de los océanos. Este nivel de salinidad tan elevado ha impedido la proliferación de seres vivos con caparazones calcáreos, impidiendo así la evolución del pH hacia valores básicos.
 
Pseudociencia y el pH del mar
 
Durante el proceso de documentación para el presente artículo, me he topado, cómo no, con un sinfín de blogs, entradas e incluso portales proclamando las bondades del consumo humano de agua de mar. Aquí tenéis un ejemplo reciente.
 
Afortunadamente, estos temas han tenido, y tienen, su correspondiente réplica, donde se analizan los graves problemas de salud que genera la ingesta continuada de agua salada. Las podéis consultar aquí y aquí.
 
Para no ser repetitivo, quisiera analizar aquí un aspecto que mis colegas no han tratado con tanto detalle.
 
Se argumenta que el consumo de agua de mar se desaconseja por la influencia de la potente industria embotelladora de agua dulce.
 
De ser eso cierto, lo que se habría observado es que el ser humano, históricamente, habría consumido agua de mar, hasta que la “presión” de este sector industrial habría obligado a abandonar ese hipotéticamente saludable hábito.
 
Sin embargo, esto no ha sido así, puesto que nunca se ha consumido agua de mar. De hecho, el ser humano ha padecido sobremanera la falta de agua potable. Históricamente, los últimos 40.000 años se han caracterizado por enormes corrientes migratorias, precisamente buscando enclaves que garantizaran el suministro de agua dulce. La falta de agua potable está detrás de muy importantes situaciones de extinción, o casi extinción. Un ejemplo no muy lejano sería el de los primeros colonos de las costas norteamericanas, a principios del siglo XVII. Incluso actualmente, se producen catástrofes humanitarias, por la falta de agua potable a raíz de sequías, tsunamis o terremotos.
 
¡Qué situaciones más absurdas, cuando la solución era simplemente beber agua de mar! ¡Qué ignorantes que han sido la totalidad de nuestros antepasados, y los pueblos que sufren actualmente las catástrofes!
 
Va a ser que no...
 
Ya puestos, dejadme terminar con unas reflexiones un poco más generales. Me parece demasiado fácil culpar a las grandes multinacionales de una buena parte de nuestros males. Es una forma demasiado fácil de ganar adeptos a "nuestra causa", culpando a un enemigo poderoso y externo, sin tener que entrar en argumentaciones serias y rigurosas. Sistemáticamente, estas acusaciones se basan no en hechos, sino simplemente en sembrar la sospecha de la duda, sin llegar a decir nada en concreto.
 
Personalmente, sólo puedo considerar fiables, las acusaciones de este tipo que entran en argumentaciones sobre la base fisicoquímica del problema y, sobre todo, cuando aportan datos contrastables al respecto.