El agua pesada y sus incios, ¿objeto deporte?

Hace unos días una noticia en la radio recordaba el 95 cumpleaños del actor Kirk Douglas. Considerado como una de las grandes estrellas de Hollywood en las décadas de los 50 y 60, su trayectoria profesional se ha extendido hasta los primeros años de este siglo; hay que destacar que en la ficción ha sido infinidad de personajes, tales como boxeador, gladiador (mucho antes que Crowe), músico, pintor, farero, vikingo, gánster, pistolero, etc…

Aunque muchos de estos papeles son inolvidables, de entre todos ellos se podría recordar el “profesor de física” de la película “Los héroes del Telemark”, basada en hechos reales acaecidos durante la segunda guerra mundial. El film narra, con cierta libertad, las operaciones de sabotaje llevadas a cabo por los aliados en torno al agua pesada.

 

El óxido de deuterio o agua pesada (D2O) puede ser considerada al fin y cabo una molécula de agua, en la que el hidrógeno es en realidad su isótopo más pesado, el deuterio. El agua pesada tiene una densidad un 10% superior al agua normal, y de ahí su nombre: “agua pesada”. Se estima que aproximadamente el 0.015% de las moléculas de agua tienen deuterio, estando formando moléculas del tipo HDO. Dada la similitud de las moléculas de “ambas aguas”, su separación no es sencilla; sin embargo, la labor de físicos, ingenieros y químicos ha hecho posible que desde los años 30 se lleve a cabo su producción industrial, pudiendo destacarse tres métodos: intercambio químico (basado en poner en contacto dos corrientes con compuestos conteniendo hidrógeno, y la acumulación de deuterio en una de ellas bajo determinadas condiciones de presión y temperatura), destilación (la separación se consigue gracias a la diferencia de presiones de vapor del agua con ambos isótopos) y electrólisis (basado en la mayor facilidad de formarse hidrógeno frente a deuterio durante la electrólisis del agua, con la consiguiente acumulación de agua pesada en la fracción sin reaccionar).

Pero, ¿qué tiene que ver Kirk Douglas con el agua pesada?

Hay que tener en cuenta, que la evolución de la ciencia y la tecnología, sigue en gran parte un camino encadenado a los acontecimientos políticos e históricos del momento, y a veces como consecuencia de un cúmulo de casualidades. En 1931 Harold Urey descubrió el deuterio (recibió el Nobel por ello), y ya en 1933 en Estados Unidos se disponían de los primeros gramos de agua pesada. Sin embargo, la primera empresa que empezó a distribuir agua pesada para fines científicos fue la noruega Norks Hydro. Dicha empresa fue fundada en 1905 por Eyde y Birkeland, quienes pusieron a punto un proceso para la fijación de nitrógeno y la posterior obtención de nitratos (usados como abonos), que se basaba en el empleo de un horno de arco eléctrico. Las elevadas necesidades energéticas del proceso hicieron que determinadas regiones de Noruega, con gran capacidad de generación de energía hidroeléctrica, fueran lugares idóneos donde construir estas plantas. En 1911 se abrió una planta de este tipo en Rjukan, localizada en la región de Telemark, que estuvo funcionando hasta finales de los años 20, cuando el proceso Haber-Bosch (uno de los emblemáticos de la Ingeniería Química, que se estudia en la asignatura de Química Industrial) sustituyó al proceso Birkeland-Eyde. En ese momento la planta se adaptó al proceso Haber-Bosch, y la energía eléctrica disponible se dedicó a llevar a cabo la electrólisis del agua, y así producir el hidrógeno necesario; uno de los subproductos en dicha planta era una corriente de agua enriquecida en agua pesada.

Con el inicio de las investigaciones sobre las aplicaciones del agua pesada, Norks Hydro decidió invertir en un producto cuya demanda era en un principio incierta, y ya en 1935 era capaz de suministrar agua pesada del 99% de pureza (con una producción del orden de 20 L/año).

Paralelamente a todos estos acontecimientos, a finales de los años 30 se descubrió la gran energía liberada por la fisión del uranio, y la necesidad de emplear un moderador como el agua pesada o el grafito. A finales de los años 30, y ante un inminente conflicto bélico, los alemanes (al igual que los estadounidenses con el proyecto Manhattan) iniciaron un programa nuclear, donde participaron científicos como Heisenberg.  La necesidad de disponer de agua pesada para poner en marcha un reactor nuclear se hizo manifiesta, y motivó que en 1940, cuando los alemanes invadieron Noruega, tomaran el control de la planta de Rjukan aumentando en poco tiempo su producción hasta la tonelada anual de agua pesada. En este momento uno de los objetivos prioritarios del servicio de inteligencia aliado fue sabotear la producción de agua pesada, y realidad y ficción se funden en la película “Los héroes del Telemark”(1965), donde Kirk Douglas interpreta un profesor de física que se une a la resistencia noruega. En 1942, con la información suministrada por los agentes infiltrados en la planta de Norks Hydro, dos planeadores con treinta miembros del cuerpo de ingenieros británico fueron lanzados sobre Noruega; desafortunadamente la misión fue un fracaso pues con el mal tiempo los planeadores se estrellaron, y sus tripulantes o murieron en el accidente o bien fueron hechos prisioneros, torturados y ejecutados. En febrero de 1943 un grupo de comandos consiguió entrar en la planta de Rjukan y destruir las células electroquímicas, junto con 500 kg de agua pesada. Las instalaciones fueron reparadas rápidamente, y en respuesta, en noviembre de 1943 un grupo de bombaderos americanos fue enviado a la zona, causando graves daños a la población civil, pero relativamente pocos a la planta de producción de agua pesada. Previendo posteriores ataques o sabotajes, que causaran mayores daños, los alemanes decidieron trasladar la producción de agua pesada a Alemania, al igual que todas las existencias. El ferry que cruzaba el lago Tinnsja, donde viajaban los bidones de agua pesada, fue hundido por la resistencia noruega en febrero de 1944. Anecdóticamente, en libros como “The german national socialism and the quest for the nuclear power” se describe la colaboración en la destrucción de la planta de Telemark como un deporte nacional noruego; afortunadamente dicho “deporte” dejó de practicarse en 1944.

 

Juan Carlos García Quesada,
Mª Dolores Saquete Ferrándiz
Profesores del Departamento de Ingeniería Química

 

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