La ciencia detrás de lo cotidiano

Los fenómenos físicos y químicos están presentes en nuestra cotidianidad sin que nos demos cuenta. El estudio de los mismos juega un papel crucial en la comprensión de los fenómenos que rigen la materia y sus transformaciones.

Esto la convierte en una herramienta fundamental para el desarrollo de nuevos materiales y procesos, debido a que es crucial en el avance del conocimiento científico. Además, se aplica en diversas áreas, como la medicina, la tecnología y la industria alimentaria.

Avances en el sector alimentario

En este contexto, desde Nosotros entrevistamos a dos destacadas profesionales en el campo: la Dra. Silvana Fioramonti, profesora en la Facultad de Ingeniería Química e investigadora de CONICET, y la Dra. Paula Loyeau, también profesora en la misma facultad, quien posee una sólida formación en tecnología y biología.

Ambas comparten una gran pasión por la investigación y la enseñanza, y su trabajo en el Instituto de Tecnología de Alimentos se enfoca en aplicar estudios físico-químicos para mejorar la calidad y seguridad alimentaria. Su interés por la biotecnología, la química y la física las condujo a este campo. Coinciden en que la ciencia es fascinante, ya que les permite comprender fenómenos cotidianos y aplicar su creatividad, incluso en la gastronomía, a pesar de los retos que enfrentan.

Juntas, trabajan en estrecha colaboración con la Dra. María Laura Spotti, la Ing. Carolina Acosta y la Lic. Carolina Anabella Acosta, formando un equipo comprometido con la innovación en el ámbito académico y científico.

La ciencia en el día a día

Durante el mes de diciembre se conmemora el día del físico-químico por lo que quisimos hacer diversas preguntas que pongan de manifiesto la relevancia de la física química en la cotidianidad y su impacto en la innovación del sector alimentario.

-Nos darían un ejemplo cotidiano en el que la física y la química se encuentran en acción sin que nos demos cuenta

-Paula: Un ejemplo cotidiano de la presencia de la física y la química es cuando cocinamos un bife o una costeleta en casa. Al calentar la carne sobre una sartén, se llevan a cabo reacciones químicas en ese pedazo de carne que dan lugar a compuestos que alteran el color y el sabor. Estas reacciones, conocidas como reacciones de Maillard, son las que le dan ese sabor característico al alimento.

-¿Cuál es la reacción química crucial en el cuerpo humano sin la cual no podríamos vivir ni un minuto en nuestro día a día?

-Silvana: La respiración es un proceso vital que, aunque lo hagamos sin darnos cuenta, involucra reacciones químicas esenciales. Inhalamos oxígeno, un proceso físico que permite que las células de nuestro cuerpo lo utilicen para producir energía. Esta energía se almacena en "monedas energéticas" dentro del cuerpo, que luego se usan cuando las necesitamos. Este proceso produce como subproductos dióxido de carbono y agua, que es lo que exhalamos.

-¿Cuál es la reacción química más extraña o inesperada que hayan visto?

-Paula: Un ejemplo que mostramos en nuestra actividad es el "volcán químico", donde las chicas mezclaron clara de huevo con bicarbonato de sodio, y luego añadieron vinagre, que en realidad es ácido acético. Le agregamos colorantes para hacerlo más vistoso. Esta mezcla provoca una reacción química que libera dióxido de carbono, generando burbujas de aire que quedan atrapadas por las proteínas de la clara de huevo, formando una espuma que emula un volcán en erupción. Este tipo de reacción es especialmente útil para fines didácticos.

-Si pudieran tener un superpoder relacionado con la física-química, ¿cuál sería y por qué?

-Silvana: Pensamos que un superpoder muy útil sería el de cambiar los materiales según nuestras necesidades. Esto permitiría resolver muchos problemas, como transformar plásticos en materiales biodegradables o crear materiales médicos de manera instantánea en situaciones de urgencia. También sería útil en nuestra área de trabajo con alimentos, ya que podríamos crear platos de cocina molecular, generando diferentes texturas y estructuras simplemente manipulando las propiedades de los ingredientes de manera controlada.

-¿Cómo explicarías la física-química en fenómenos de la cocina, como por qué se esponjan los soufflés o se carameliza el azúcar?

-Paula: En los soufflés, cuando batimos las claras de huevo, estamos incorporando oxígeno que queda atrapado en la mezcla. Luego, cuando se somete a cocción, el calor provoca la expansión de las burbujas de aire, lo que hace que el soufflé crezca en volumen y adquiera la estructura que mantiene al salir del horno.

En el caso del caramelo, cuando ponemos azúcar sobre una hornalla y lo calentamos, primero se funde y se vuelve líquida. Si seguimos dándole calor, el azúcar cambia de color y textura, pasando de un líquido viscoso a un caramelo sólido. Estos son ejemplos de reacciones físico-químicas que producen cambios en la textura y propiedades de los alimentos.

-¿Se puede explicar la química entre dos personas desde la ciencia? ¿Qué tienen que ver las feromonas con la atracción?

-Silvana: Sí, la atracción entre dos personas puede estar influenciada por la bioquímica, especialmente por las feromonas. Las feromonas son hormonas que las personas liberan y que, a través del olfato, pueden provocar una atracción química en otras personas. Los científicos creen que estas feromonas nos atraen hacia personas que tienen una diversidad genética con respecto a nosotros, lo que explica por qué no nos sentimos atraídos por nuestros hermanos o familiares cercanos. Cuando las feromonas entran en acción, nuestro cerebro libera otras sustancias como oxitocina, dopamina y serotonina, que intensifican esa atracción y contribuyen a la conexión emocional entre las personas.

-Si pudieras controlar las moléculas a voluntad, como el personaje de Ant-Man, ¿Qué posibilidades reales tendría la ciencia para manipular las baterías y otros materiales?

-Paula: podríamos transformar radicalmente muchos aspectos de la medicina y la tecnología. En el ámbito médico, podríamos personalizar tratamientos, atacando enfermedades de manera precisa a nivel celular, como en ciertos tipos de cáncer, sin los efectos secundarios de tratamientos más generales como la quimioterapia. También podríamos reparar tejidos dañados de manera más eficaz. En la industria, esta capacidad de manipular materiales permitiría diseñar dispositivos médicos y tecnologías más eficientes y menos contaminantes, mejorando la producción y el diseño en diversas áreas.

-¿Qué tan cerca estamos de tener una capa de invisibilidad? ¿Qué papel juega la física-química en estos desarrollos?

-Silvana: Aunque todavía estamos lejos de alcanzar una capa de invisibilidad como la de Harry Potter, la ciencia está avanzando en el desarrollo de metamateriales. Estos materiales manipulan la luz a nivel microscópico, de modo que algunos objetos pueden volverse "invisibles" bajo ciertas condiciones muy específicas. Sin embargo, esta tecnología aún es costosa y está en fases experimentales. Los metamateriales, que tienen estructuras muy precisas, interactúan con la luz de maneras que nos permiten alterar su dirección o reflejarla, creando este fenómeno de invisibilidad. Pero este desarrollo sigue siendo limitado a objetos muy pequeños y bajo condiciones muy controladas.

-¿Cómo podría la física-química ayudarnos a desarrollar tecnologías para capturar dióxido de carbono y reducir el impacto ambiental?

-Paula: Al estudiar las reacciones a nivel atómico y molecular, podemos diseñar materiales capaces de capturar CO₂ de la atmósfera y almacenarlo de manera eficiente. Un buen ejemplo de esto es cómo las plantas absorben dióxido de carbono y lo transforman en oxígeno. Al entender cómo las plantas realizan este proceso, los científicos podrían emularlo para diseñar materiales artificiales que hagan lo mismo, ayudando a reducir el impacto ambiental y contribuyendo a la lucha contra el cambio climático.

-En un futuro cercano, ¿qué podría ser más revolucionario: baterías ultraligeras, superconductores accesibles o una energía nuclear más segura?

-Silvana: Las baterías ultraligeras parecen ser la opción más revolucionaria. Su ligereza reduciría el peso de dispositivos y vehículos, mientras que su mayor duración permitiría mayor autonomía en dispositivos portátiles y maquinaria. En el ámbito médico, podrían ser útiles para equipos que dependen de una fuente constante de energía, como aquellos en hospitales. Por otro lado, los superconductores accesibles podrían revolucionar la conducción de electricidad sin pérdida de energía, mientras que la energía nuclear más segura sigue siendo un reto por los riesgos asociados. Sin embargo, las baterías ultraligeras tienen un potencial más inmediato y práctico en una variedad de campos.

En definitiva, la físico-química no solo nos ayuda a entender lo que sucede a nuestro alrededor, sino que también abre nuevas puertas para resolver desafíos en áreas clave como la alimentación, la medicina y la tecnología. A medida que la ciencia avanza, es crucial reconocer su impacto en la mejora de nuestra calidad de vida y en el desarrollo de un futuro más innovador y sostenible.