Es una señal esperanzadora. Pfizer ha anunciado que su vacuna Covid-19 podría tener una eficacia del 90%. Eso podría ayudarnos a superar esta maldita pandemia. Pero hay una trampa. La vacuna se basa en el ARNm (ARN mensajero), que lee el ADN en el núcleo de la célula y transporta las instrucciones al citoplasma, donde se producen las proteínas. El problema es que el ARNm suele tener una vida corta. Interactúa con el oxígeno o se pliega sobre sí mismo y luego no cumple su función. Así que si se quiere utilizar en una vacuna, hay que hacer que el ARNm dure más tiempo. Eso significa que hay que mantenerlo frío. Muy frío. La temperatura de almacenamiento estándar para este tipo de vacunas es de -80 grados Celsius. Sí. Así que, eso significa que tenemos que hablar de cosas frías. Hagámoslo.
¿Cómo de frío es -80 grados Celsius?
Quizás no estés muy familiarizado con las unidades de temperatura en Celsius -te escucho. Honestamente, no hay nada malo con la unidad de temperatura Fahrenheit (excepto que nunca puedo recordar cómo se escribe). La ventaja de la unidad Celsius es que es más fácil de calibrar. El método original consistía en utilizar el punto de congelación del agua como 0°C y el punto de ebullición del agua como 100°C. Sin embargo, el valor de 1°C se redefinió posteriormente para determinarlo a partir de la constante de Boltzman, una constante fundamental que da una relación entre la energía cinética media de las partículas y la temperatura de un sistema.
Si conoce dos valores de temperatura correspondientes tanto en °C como en °F, puede establecer una ecuación que convierta de Celsius a Fahrenheit. También puedes usar tus habilidades algebraicas básicas para cambiar esto en una ecuación que tome la temperatura en Fahrenheit y la convierta a Celsius. Aquí están esas dos ecuaciones.
Entonces, si pones una temperatura de -80°C obtienes una temperatura de -112°F. Sí, eso es bastante frío. Pero aquí está mi temperatura favorita: 40 bajo cero. Hay dos cosas buenas sobre los -40. La primera es que no tienes que especificar si está en grados Celsius o Fahrenheit, ya que -40°C = -40°F (compruébalo tú mismo). La segunda cosa impresionante sobre -40 es que es la temperatura en la superficie de Hoth (de Star Wars V: El Imperio Contraataca). Vale, puede que no todo el mundo esté de acuerdo con la temperatura de Hoth, pero este es el valor que se utilizó en el episodio de Star Wars de MythBusters, así que me voy a quedar con él.
¿Cómo se consiguen bajar las cosas a -80 grados centígrados?
La forma más sencilla de conseguir que algo se enfríe es ponerlo en contacto térmico con otro objeto que esté aún más frío. Pero es posible que no puedas encontrar algo más frío que -80°C (aunque hay una opción a la que llegaré dentro de un rato). Eso significa que tienes que utilizar un método de refrigeración diferente. Probablemente, el método de refrigeración más común es el mismo que utiliza tu nevera. Puedes entender cómo funciona esto con una demostración muy simple usando una banda elástica-así que ve a buscar una.
Bien, tienes tu banda elástica (con suerte). Cógela y estírala con las manos, y mantenla estirada. Ahora toca la goma estirada con tu labio (que es muy sensible a los cambios de temperatura). Deberías notar que la goma está más caliente que la temperatura ambiente. No dejes que la goma se relaje, sólo mantenla estirada durante un rato (30 segundos como mínimo). Debería enfriarse hasta alcanzar la temperatura ambiente. La siguiente parte es la mejor. Por último, deja que la goma elástica vuelva a su longitud normal. Tócala de nuevo en tu labio y podrás sentir que la goma está ahora fría.
Así que esto es lo que ha pasado. Estirar la goma elástica hace que se caliente. Si dejas que vuelva a su longitud original de inmediato, no ocurre nada interesante. Sin embargo, al dejar que la goma elástica estirada se enfríe hasta la temperatura ambiente, sigue disminuyendo su temperatura cuando vuelve a su estado relajado, pero ahora acaba más fría que la temperatura ambiente.
Esto es exactamente lo que hace un frigorífico, pero no con las gomas elásticas. En su lugar, utiliza algún tipo de gas líquido llamado refrigerante (hay muchos productos químicos diferentes que podrías utilizar aquí). Puedes empezar con el refrigerante como gas y comprimirlo hasta que se convierta en líquido. Esta compresión hace que el refrigerante se caliente. El siguiente paso es dejar que el refrigerante comprimido se enfríe en el exterior de la nevera. Ahora puedes poner el refrigerante dentro de la nevera y dejar que se expanda de nuevo hasta convertirse en un gas, y se enfríe, mucho más frío que la temperatura ambiente. Así es como se mantienen fríos los alimentos.
¿Pero qué tiene de diferente el congelador a -80 grados para almacenar vacunas? Resulta que es prácticamente imposible conseguir que la temperatura interior del congelador baje a -80°C con su refrigerante normal. En su lugar, se necesitan DOS conjuntos de refrigerantes. Es algo así como un congelador dentro de un congelador. El congelador exterior es muy parecido al de tu cocina. El congelador interior utiliza un refrigerante diferente (quizá alcohol isopropílico) para que, al comprimirse, pueda enfriarse dentro del congelador normal. Pero el hecho de tener dos compresores es lo que los hace más caros. Oh, ¿quieres ver una foto?
Este es el congelador del laboratorio de bioquímica de la Universidad del Sudeste de Luisiana. Ahora ya sabes cómo es.
Hielo seco
Te dije que había algo que podrías encontrar que estuviera a -80°C, y es el hielo seco: dióxido de carbono sólido. Para hacer hielo seco, se empieza con gas de dióxido de carbono. Este gas de dióxido de carbono se enfría y se comprime en dióxido de carbono líquido. Después, cuando se quita la presión al dióxido de carbono líquido, se convierte de nuevo en gas. Pero esta transición de fase también disminuye la temperatura y lo enfría lo suficiente como para congelarse a -80°C y convertirse en un sólido.
Pero el dióxido de carbono sólido hace cosas raras a presión atmosférica (una presión de 1 atm): cuando se calienta, pasa directamente de sólido a gas sin convertirse primero en líquido. Esto se llama sublimación. Es extraño. Como no se convierte en líquido, no es húmedo. Sí, de ahí viene el nombre de «hielo seco».
¿También puede hacer esto el H2O? Sí. Nos gusta pensar que el punto de congelación y fusión del agua está a una temperatura determinada, pero no es así. También depende de la presión. Por eso, es útil hacer un gráfico de la temperatura frente a la presión para diferentes sustancias químicas. A esto lo llamamos diagrama de fases. Este es el aspecto que tendría el H2O.
Hay mucho en ese diagrama, así que permítanme señalar algunas cosas importantes. Fíjate en esa línea horizontal de puntos. Esa es la línea que corresponde a la presión atmosférica (esa es la presión con la que vivimos en la superficie de la Tierra). Si te fijas en el gráfico de la izquierda, a lo largo de la línea punteada, esto sería algo frío y el agua sería un sólido (lo llamamos hielo). En el punto A, la temperatura es de 0°C y ésta es la temperatura de una transición de fase de sólido a líquido. El punto B está a 100°C y es la transición de fase de líquido a gas. ¿Pero qué pasa con el punto C? Se llama el punto triple. Si se reduce la presión, se pueden tener las fases sólida, líquida y gaseosa al mismo tiempo. En el caso del agua, esto ocurre a una temperatura de 0,1 °C con una presión de 0,006 atmósferas. Es muy chulo, compruébalo en este vídeo.
Puedes ver cómo el dióxido de carbono es diferente mirando el diagrama de fases. Se parece a esto.
Si te fijas en la línea de puntos para una presión de 1 atmósfera, ahora está por debajo del punto triple. Eso significa que un sólido hará un cambio de fase directamente a un gas. Eso es lo que ocurre con el hielo seco. Pero si aumentas la presión hasta unas 5 atmósferas, PUEDES conseguir que el dióxido de carbono sólido haga una transición de fase a la fase líquida. Como extra, te voy a mostrar este dióxido de carbono líquido.
Así es como puedes hacerlo. Poner el hielo seco en un recipiente de plástico que está sellado en ambos extremos. Yo voy a utilizar una pajita de plástico transparente para beber. A medida que el hielo seco se calienta, se convierte en un gas como le gusta hacer al hielo seco. Sin embargo, este gas de dióxido de carbono no tiene adónde ir, y esto aumenta la presión dentro de la pajita. Finalmente, la presión es tan alta que se forma dióxido de carbono líquido. Pero al final la presión es demasiado alta y la pajita explota. No es una gran explosión, es sólo una pajita. Aquí, compruébalo.
Creo que esto es realmente genial. Normalmente, cuando tienes dióxido de carbono líquido, está en un tanque metálico a presión y no puedes verlo realmente. Bueno, al menos yo nunca lo había visto antes de hacer este experimento.
¿Pero qué pasa con la vacuna Covid-19?
Sí, este es el problema logístico al que nos enfrentamos ahora mismo. Va a ser bastante difícil enviar y almacenar la vacuna para que pueda ser distribuida. Esto va a requerir una combinación de los congeladores ultra fríos y el almacenamiento en hielo seco. Pero de cualquier manera, parece que realmente necesitamos una vacuna para superar esta pandemia. Como cualquier héroe, necesita un complemento que, en este caso, es la refrigeración superfría.
Más historias fantásticas de WIRED
- 📩 ¿Quieres lo último en tecnología, ciencia y más? ¡Apúntate a nuestros boletines de noticias!
- La extraña y retorcida historia de la hidroxicloroquina
- Cómo escapar de un barco que se hunde (como, por ejemplo, el Titanic)
- El futuro de McDonald’s está en el carril de autoservicio
- Por qué importa qué cargador usas para tu teléfono
- Los últimos resultados de la vacuna Covid, descifrados
- 🎮 Juegos WIRED: Obtén los últimos consejos, reseñas y más
- 💻 Mejora tu juego de trabajo con los portátiles, teclados, alternativas para escribir y auriculares con cancelación de ruido favoritos de nuestro equipo Gear