30 octubre 2023

Sobre el tufo del vino y el dióxido de carbono

 

Acaba de finalizar la vendimia. Las bodegas, tanto industriales como caseras de particulares, se ocupan ahora de elaborar el vino de la reciente cosecha. En primer lugar, dejando que fermente la uva para, a continuación, ir dejando que el vino recién nacido se vaya limpiando, estabilizando y redondeando hasta adquirir en unos pocos meses su mejor aroma y sabor.

Lamentablemente, como casi todos los años, estos días nos han llegado noticias de accidentes causados por las emanaciones gaseosas que se producen durante la fermentación de la uva, emanaciones que se conocen popularmente como el “tufo” del vino. A primeros de este mes, todos los medios de comunicación del país nos daban la trágica noticia del fallecimiento de dos personas en una bodega de Lanciego, en la vecina Rioja Alavesa, a consecuencia de la inhalación del tufo de un depósito en el que hacían su labor.

Pero ¿qué es el tufo exactamente y cómo se genera durante la fermentación?, ¿es realmente tan tóxico como se dice?, y de no ser así ¿por qué puede llegar a ser tan peligroso? Sin duda existe mucha desinformación y circulan bastantes mitos infundados en torno a este hecho.

 

El tufo: mitos y misterio

Recordemos por ejemplo cómo daba la noticia de este accidente el locutor del telediario de TVE del pasado 1 de octubre, al afirmar que “el fatal desenlace se produjo al inhalar un gas toxico denominado an-jidrido carbónico que se desprendió durante la fermentación”. Con ese nombre peculiar a la vez que anticuado, como si fuese el descubrimiento del siglo, se refería al archiconocido dióxido de carbono (de fórmula CO2), que como en seguida veremos, se desprende en gran cantidad en cualquier fermentación y que va a ser la causa indirecta de estos accidentes, aunque en realidad no se pueda calificar como tóxico.

La supuesta alta toxicidad del dióxido de carbono liberado durante la fermentación es un mito muy extendido no solo en el público en general, sino también en los círculos relacionados con el vino y las bodegas. Basta buscar un poco de “información” navegando por internet para darse cuenta de esto.

Limpieza en un depósito de fermentación

Otra falacia bastante extendida es atribuir la peligrosidad del tufo no al dióxido de carbono (CO2) sino al monóxido de carbono (CO), que sí que es altamente tóxico y letal (te duerme y a continuación te mata en pocos minutos sin que te hayas enterado de haberlo inhalado); pero que no se produce nada en absoluto durante la fermentación. Tal vez esto sea debido a una confusión con los accidentes mortales producidos todos los años debido a las malas combustiones de calderas y braseros en ambientes mal ventilados, donde la escasez de oxígeno del aire hace que la combustión del gas o la brasa del carbón no combine dos sino un solo átomo de oxígeno por cada átomo de carbono, dando lugar a CO en vez de CO2, que es el gas que se desprende normalmente, junto con el vapor de agua (H2O), al quemar cualquier combustible que contenga carbono. 

La leyenda dice también que, al igual que el monóxido de carbono, el tufo te mata sin avisar en cuestión de segundos, y que una vez que entras en contacto con él ya estás perdido irremediablemente. En realidad, por supuesto que entraña un peligro, los hechos así lo constatan; pero veremos que la cosa no es tan dramática como parece. El tufo no es, para nada, como el gas de las trincheras en la gran guerra.

 

Fermentación y dióxido de carbono

Uvas y mosto en plena fermentación alcohólica


El componente principal del tufo de las bodegas es, como ya hemos visto, el dióxido de carbono que se produce durante la fermentación del mosto de uva que va a dar lugar al vino.

La fermentación alcohólica es un proceso bioquímico que tiene lugar cuando el mosto (jugo con alta concentración de azúcares contenido en la pulpa de las uvas) transforma sus azúcares (glucosa y fructosa mayoritariamente) en alcohol (etanol o alcohol etílico) en presencia de levaduras.   

La fermentación es exotérmica (desprende calor) y libera gran cantidad de gas carbónico (dióxido de carbono), por eso la cuba se recalienta espontáneamente a la vez que burbujea el gas desprendido, pareciendo que hierve, aunque lo que sucede realmente no tiene nada que ver con la ebullición.

Para que suceda la fermentación alcohólica es imprescindible la acción de las levaduras en condiciones anaeróbicas (ausencia de oxígeno). Las levaduras, en concreto la saccharomyces cerevisiae, responsable de la fermentación, son hongos microscópicos unicelulares que están ya presentes en el hollejo de las uvas o bien pueden ser añadidas al mosto antes de fermentar. Las levaduras se alimentan del azúcar que, gracias al oxígeno que respiran, descomponen para obtener la energía para su metabolismo, liberando dióxido de carbono y agua. Pero cuando el oxígeno escasea, como dentro de una cuba, las levaduras metabolizan el azúcar directamente produciendo alcohol etílico (etanol) en vez de agua, además del dióxido de carbono. Cuando ya no quede casi nada de azúcar del mosto y se haya transformado en alcohol, el medio líquido resultante ya puede llamarse vino. Las levaduras ya no podrán sobrevivir en ese medio hostil, y se retirarán en los primeros trasiegos junto con los demás sólidos en suspensión (orujos lías y posos) hasta dejar el vino limpio. 

Aunque tengan lugar algunas reacciones secundarias y aparezcan otros productos paralelamente al etanol, La fermentación alcohólica es con mucho el proceso principal que transforma el azúcar en alcohol, y en consecuencia, el mosto en vino. Se puede resumir en la siguiente reacción química, catalizada por las enzimas de la levadura:

 

Glucosa (disol. acuosa, mosto)   --->  etanol (disol. acuosa, vino) + dióxido de carbono (gas)

C6H12O6 (aq)   --->  2 C6H5OH (aq) + 2 CO2 (g)

 

En las bodegas suele durar entre 5 y 10 días y se realiza en amplios depósitos abiertos o semiabiertos para permitir la salida al aire del dióxido de carbono que, de no ser así, podría hacerlo explotar violentamente por la gran presión acumulada.

 

El dióxido de carbono

El CO2 que se desprende en la fermentación es el mismo que se desprende en las combustiones, el que exhalamos al respirar, o el que se produce en otras fermentaciones naturales; es el mismo que está presente en pequeña cantidad en la atmósfera y que absorben las plantas y algunos otros seres vivos para crecer, y por supuesto, el mismo que en concentración más alta de la normal contribuye a acrecentar el aumento de la temperatura global por efecto invernadero.  

El dióxido de carbono es un gas incoloro, inodoro e insípido. El aire normal contiene de forma natural una pequeña cantidad de unos de 380 ppm (1 ppm = 0,0001 %). Es sensiblemente más denso que el aire (una molécula de CO2 pesa 44 unidades frente a las 28,5 que pesan en promedio las de N2 y O2 que componen el aire) por lo que, si no hay corrientes, el exceso de CO2 tiende a concentrarse en la parte más baja las estancias en donde esté presente. Es poco soluble en el agua y débilmente ácido (la disolución saturada de CO2 en agua a 20ºC tiene una concentración de 1,5 g/L y pH = 6,5)

El dióxido de carbono no es tóxico. De hecho, es un producto de nuestro metabolismo que se forma en todas las células y es transportado por la sangre hasta los pulmones antes de ser eliminado en la espiración.

El gas que se desprende durante la fermentación y que puede llenar la atmósfera de la bodega si no se ventila adecuadamente está formado casi completamente por dióxido de carbono. Contiene además vapor de agua y algunas sustancias volátiles secundarias en muy pequeña cantidad, pero fácilmente detectables por el olfato, como etanol, acetaldehído, las sustancias responsables de los aromas primarios y secundarios de la uva, y trazas de dióxido de azufre. Nada que pueda ser calificado como tóxico en la cantidad en que aparece. El olor húmedo, intenso y un poco asfixiante de esta mezcla gaseosa de dióxido de carbono que desplaza al aire puro es precisamente lo que se denomina  “tufo” de la bodega.

 

Si el CO2 no es tóxico, entonces ¿dónde está el peligro?

Efectivamente, el dióxido de carbono en sí mismo no es tóxico, es decir, no ataca a ningún tejido ni es causa directa de ninguna disfunción en nuestro organismo. Sin embargo, sí que es cierto que exposiciones prolongadas a altas concentraciones de este gas en espacios interiores pueden ser perjudiciales para la salud, produciendo una sensación de malestar que puede llegar a producir náuseas, hiperventilación, confusión, adormecimiento e incluso pérdida del conocimiento. Son los síntomas de una insuficiencia respiratoria debida a la falta de oxígeno y a la insuficiente eliminación del dióxido de carbono de la sangre. Pero hay que subrayar que la causa del problema es la falta de oxígeno y no la acción directa del CO2, que lo único que ha hecho es desplazar el aire, ocupando su lugar.  

La cantidad de CO2 desprendido durante la fermentación es muy elevada. A partir de la ecuación química del proceso podemos calcular en qué medida lo es. En números redondos:

10 L de mosto contienen unos 2 kg de azúcares, que acabarán desprendiendo 1 kg de CO2 que se emite a la atmósfera ocupando un volumen de 500 L a presión normal. En una bodega, un solo depósito de 5000 L desprenderá durante la semana de fermentación unos 250 m3 de CO2, (¡50 veces la capacidad del depósito!), desplazando de su entorno ese mismo volumen de aire. Si la bodega no está suficientemente ventilada, en poco tiempo ahí ya no quedará oxígeno que respirar. El gas del tufo habrá desplazado a todo el aire ocupando su lugar.

El peligro de todo esto radica en que si un operario entra a hacer su labor en una estancia de una bodega o en un depósito que han permanecido sin ventilar lo suficiente durante el tiempo de la fermentación alcohólica, es muy posible que el CO2 desprendido durante la misma haya ocupado el lugar del aire y el ambiente, viciado, sea ahora muy pobre en oxígeno. En poco tiempo podrá llegar a sentir dificultad para respirar, cansancio y confusión, síntomas que podrá remediar fácilmente saliendo y ventilando muy bien antes de volver a entrar. Lo trágico sería que antes de querer darse cuenta, la anoxia originada por respirar casi sin oxígeno le produzca un adormecimiento o un mareo que le haga caer en el depósito o una pérdida del conocimiento que lo lleve a yacer en el suelo. En pocos minutos, la falta de oxígeno, mayor cuanto más cerrado y bajo esté, habrá provocado inevitablemente la muerte, y el tufo de las bodegas habrá vuelto a cobrarse una nueva víctima.

Antiguamente, algunos bodegueros, durante los días de la fermentación, dejaban en su bodega una vela encendida permanentemente o una jaula con un pajarito dentro, que fueran visibles desde afuera o nada más entrar, de tal manera que si observaban que la vela estaba apagada o el pajarito sin vida, entonces ya sabían que había que ventilar el tufo antes de hacer nada. Hoy ya no parece necesario recurrir a esas costumbres, pero para evitar este tipo de accidentes, sería importante que las bodegas dispongan de buenos sistemas de ventilación, naturales o mecánicos, y que sus operarios trabajen con las debidas medidas de seguridad y prevención de riesgos.

09 octubre 2023

Técnicas de Laboratorio de Física y Química

 

Curso de Formación

Durante este mes de octubre tendrá lugar en Logroño el curso: Recursos y actividades prácticas: “Técnicas de Laboratorio” de Física y Química. Se trata de un curso de formación organizado por el CRIE (Centro Riojano de Innovación Educativa) de la Consejería de Educación y Empleo del Gobierno de La Rioja, dirigido al profesorado de Física y Química en activo de esta Comunidad, y preferentemente que esté impartiendo durante este curso esta nueva materia optativa de 4º de ESO.

Con este curso se trata de dar respuesta formativa al profesorado de Educación Secundaria en la especialidad de Física y Química, para el diseño de prácticas de laboratorio que les ayuden en la impartición de esta asignatura de nueva implantación.

Entre los objetivos del curso, que será eminentemente práctico, están el explorar ideas, partiendo de la experiencia, para llevar a cabo prácticas en relación con los saberes básicos de esta nueva asignatura, así como que los participantes tengan la oportunidad de realizar in situ algunas de estas prácticas propuestas. Finalmente se tratará de que los participantes diseñen y compartan situaciones de aprendizaje en forma de prácticas de laboratorio.

El curso cuenta con 20 participantes, tiene una duración de 10 h, repartidas en 4 sesiones, y se desarrolla íntegramente en los laboratorios de Física y Química del IES Tomás Mingot de Logroño.

Los ponentes del curso seremos Laura Olasolo, como de profesora de FQ asesora del CRIE, y un servidor, en calidad de profesor de FQ “de infantería” muy currado ya en las Técnicas de Laboratorio de FQ con el paso de los años.  

Las prácticas que vamos a realizar a lo largo de este curso y algunos otros documentos relacionados, puedes verlos o descargarlos en la sección “Técnicas de Laboratorio FQ 4º ESO” de la página "Mis trabajos" de este blog.

 

 Técnicas de Laboratorio. Materia optativa de 4º de ESO. Los orígenes

Las Técnicas de Laboratorio u otras asignaturas de nombre y contenidos similares, eminentemente prácticos, y más o menos relacionadas con la Física y Química aplicadas, ya se venían impartiendo desde hace algunos años en Centros de Secundaria repartidos por todas las Comunidades Autónomas españolas. Antiguamente se trataba de materias optativas de libre configuración e incluso de Iniciación Profesional diseñadas desde los propios Centros y ofertadas para los dos últimos cursos de la E.S.O. y, ya con la LOE, fue regulada su oferta como “Iniciación a las Técnicas de Laboratorio”, para acabar desapareciendo al terminar el curso 2015-16.

La nueva ley educativa (LOMLOE) contempla la inclusión en el currículo de ESO de asignaturas o materias de carácter optativo previamente establecidas desde la propia administración educativa, algunas de ellas de nueva creación.  Con el ánimo de restaurar estas materias, la Asociación de Profesores de Física y Química de La Rioja (APFQR), al comenzar el año 2022, tomó la iniciativa de diseñar el currículo de esta asignatura, que lleva por nombre ”Técnicas de Laboratorio 4º ESO”. Para ello se improvisó un pequeño grupo de trabajo, en el cual tuve el placer de participar, que elaboró una propuesta curricular de la misma.   El currículo fue aprobado por la Consejería de Educación tal cual se presentó, y publicado con el resto del currículo de la ESO en el BOR del 15/07/2022, para comenzar a impartirse en los centros de La Rioja en el presente curso 2023-24.  Por la Dirección de la Asociación hemos sabido que no solo fue bien recibida por parte de la administración educativa de La Rioja, sino que ha servido de modelo para su inclusión en los currículos de otras comunidades autónomas.

El currículo de la asignatura, que puedes consultar a través de este enlace, concibe la asignatura como una disciplina STEM de carácter práctico a través del desarrollo de 5 competencias específicas evaluables bajo 15 criterios de evaluación, y que abarcan cinco bloques de saberes básicos con una marcada orientación práctica, y que son los siguientes:

A.  El trabajo en el laboratorio.
B.  Medida de magnitudes y propiedades.
C.  Técnicas de mezcla y separación de sustancias.
D.  Técnicas relacionadas con reacciones químicas.
E.  Técnicas experimentales en Física.
F.   Proyecto de investigación.

Paralelamente al curso del CRIE, la Asociación de Profesores APFQR ya había tomado la iniciativa de crear un grupo de trabajo de profesores que actualmente imparten esta nueva materia de Técnicas de Laboratorio con el fin de crear y compartir actividades y prácticas de laboratorio para todo el curso, iniciativa que probablemente se consolide, ya de forma oficial, en un proyecto de formación intercentros avalado por el CRIE.

De momento, el elevado número de solicitudes en la matriculación nos hace pensar que el alumnado riojano ha acogido esta nueva asignatura con muchas expectativas e ilusión.

 ¡Larga vida a las Técnicas de Laboratorio!