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What’s life, entropía, contaminación ambiental y cambio climático

Páez S

Abstract: El presente artículo muestra la estrecha relación que existe entre el libro

de Erwin Schrödinger “What’s life”, la entropía, la contaminación ambiental y el

cambio climático, y en consecuencia, qué medidas debemos tomar si es que

queremos sobrevivir como especie.

Es interesante ver que Erwin Schrödinger en su libro What’s life acuña el término

entropía negativa para explicar cómo un organismo no decae por medio de evadir la

segunda ley de la termodinámica alimentándose de lo que él llama “entropía

negativa”.

Erwin Schödinger (1887-1961)

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Sabemos que en un sistema físico la entropía siempre tiende a incrementarse, por lo

que el hecho de que en un organismo, si lo consideramos como un sistema, no pase

ésto da la impresión que se está violando la segunda ley de la termodinámica, la cual

trata de la dirección natural de los procesos (Castellan). De hecho, la entropía en un

organismo vivo, en teoría, sí debe incrementarse, pero lo hace en cantidades tan

pequeñas a través del tiempo, que en términos prácticos se puede considerar como

constante. Al morir un organismo la entropía se dispara llegando a un máximo, que

es cuando el sistema deja de funcionar y poco a poco comenzará a desintegrarse.

Algunos organismos se desintegran, otros se fosilizan, otros se momifican y otros se

conservan (como los restos que quedan enterrados en el hielo), pero todos llegan a

su estado de máxima entropía. El estado de máxima entropía es cuando cesa el

movimiento, cuando a pesar de que pase el tiempo el sistema se mantiene

inalterado, por lo que, los físicos le llaman a éste estado de muerte termodinámica.

Cuando se desintegran los organismos los elementos que los constituían pueden

continuar en movimiento regresando a la tierra o formando parte de otros sistemas

u organismos. Es importante mencionar que cuando el organismo se desintegra,

viéndolo como sistema, el concepto de entropía ya no tiene sentido para él, puesto

que tal sistema deja de existir. Los organismos están constituidos principalmente

por agua, la cual está constituida por Hidrógeno y Oxígeno y proteínas constituidas

principalmente por Carbono, Hidrógeno, Oxigeno y Nitrogeno (CHON). Los

elementos que forman los organismos generalmente son, por grupos de la tabla

periódica, del grupo I: Hidrógeno, Sodio, Cobre y Potasio, del grupo II: Mgnesio,

Calcio y Zinc, del grupo III: Aluminio, del grupo IV: Carbono, del grupo V: Nitrógeno

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y el Fósforo, del grupo VI: Oxígeno y Cromo, y finalmente del grupo VIII: Fierro. En

teoría estos elementos tienen que circular en el planeta.

Los conceptos de entropía, al igual que el de energía no son fáciles de comprender ni

de definir. Lo primero que podemos decir es que la entropía es una variable de

estado de un sistema, por lo que, el valor de ésta nos dice algo acerca de él, ¿qué?

Pues esto depende del tipo de sistema y cómo lo interpretemos.

Para poder continuar definamos qué es un sistema. Podemos definir un sistema

como un conjunto de elementos que interaccionan dentro de un espacio

hipotéticamente delimitado. Ejemplo de sistema es un volumen constante con un

conjunto de partículas confinadas idealmente dentro de él, en donde es posible

medir variables como presión, volumen y temperatura, y es posible calcular la

cantidad de calor y trabajo que entra o que sale. Nótese la importancia de en dónde

fijamos la frontera. En realidad, cualquier espacio delimitado por una frontera

hipotética se puede ver como un sistema. El único requisito es que tenga materia

adentro, ya que no tiene sentido trabajar con un sistema que no contenga materia.

Castellan define un sistema temodinámico de la siguiente manera:

Un sistema termodinámico es aquella parte del universo físico cuyas propiedades

se están investigando. Está confinado en un lugar definido en el espacio por la

frontera que lo separa del resto del universo, el entorno. Un sistema es aislado

cuando la frontera evita cualquier interacción con el medio exterior. Un sistema es

abierto cuando pasa masa a través de la frontera, cerrado cuando no pasa masa a

través de la frontera.

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En su libro de Fisicoquímica Gilbert W. Castellan una de las formas en que define la

diferencial de la entropía de un sistema es la siguiente:

Donde S denota la entropía, Q el calor y T la temperatura, que es constante. Note que

la diferencial de la entropía no esta tachada y que la del calor si. Castellan dice que la

entropía es una propiedad de estado extensiva univoca del sistema. Extensiva quiere

decir, por ejemplo, que la entropía de diez moles de una substancia, en ciertas

condiciones, es diez veces la entropía de un mol en las mismas condiciones y unívoca

quiere decir que solo hay un valor para la entropía de un sistema en ciertas

condiciones dadas. La diferencial dS es una diferencial exacta mientras que dQrev con

la “d” con una diagonal es una diferencial inexacta. Cómo no se cuenta en la

tipografía de los editores de texto con una “d” con una diagonal denotaremos a una

diferencial inexacta con un apóstrofe al final. Por lo tanto si escribimos “dx” estamos

denotando una diferencial exacta y se escribimos “dx´” estamos denotando una

diferencial inexacta. La diferencia entre una diferencial exacta y una inexacta es la

siguiente. Una diferencial exacta es una diferencial tradicional la cual una vez

integrada la función se calcula sacando la diferencia de los límites, mientras que la

integral de una diferencial inexacta se calcula sumando pequeñas cantidades de la

substancia a integrar. Por ejemplo, la energía en un sistema es una diferencial exacta

ya el cambio de energía se obtiene restando la energía del estado final menos la

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energía del estado inicial del sistema, obteniendo U = Uf –Ui, la cual es

independiente de la trayectoria, mientras que el calor que entra o que sale de un

sistema no se puede calcular de la misma manera, se obtiene sumando las pequeñas

cantidades de calor que entran o que salen, no siendo el calor una función de estado,

sino de la trayectoria, por eso se dice que es una diferencial inexacta. Castellan

justifica la existencia de esta propiedad extensiva del sistema, la entropía, dado que

la integral ciclica del segundo término en la ecuación anterior siempre es cero para

cualquier trayectoria cíclica en cualquier sistema, siendo ésta una forma de

encontrar variables de estado.

Para comprender mejor qué es una diferencial inexacta citemos la definición que da

Castellan del trabajo. Dice Castellan que la diferencial dW’ es la suma de pequeñas

cantidades de trabajo producidas a lo largo de cada elemento de la trayecoria, donde

W es la cantidad total de trabajo producido. dW’ es una diferencial inexacta. Dado

que W es la suma de pequeñas cantidades de trabajo, no es una diferencial

ordinaria, por eso la denotó como diferencial inexacta (lo cual no quiere decir que el

resultado sea inexacto). Castellan crea esta notación para distinguir la naturaleza

diferente de las diferenciales, y por lo tanto, de sus integrales.

Para un cambio de estado finito desde el estado 1 al estado 2 a temperatura

constante el cambio de entropía está dado por la siguiente ecuación:

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Dice Castellan que como los valores de S1 y S2 sólo dependen de los estados 1 y 2 no

importa si el cambio de estado se efectúa por un proceso reversible o por uno

irreversible, S tiene el mismo valor. Sin embargo, continua el autor, si utilizamos la

ecuación anterior para calcular S debemos usar el calor transferido en cualquier

trayectoria reversible que conecte los dos estados. El autor acuña el término

diferencial inexacta y lo denota con una “d” tachada, ya que se utiliza el flujo de calor

para calcularla y no una función matemática. Nosotros la denotaremos con un

apóstrofo, o sea dQrev’.

La energía y la entropía son variables de estado, sin embargo, el trabajo y el calor no,

son cantidades que dependen de la trayectoria que se recorra para llegar de un

estado a otro. Esto es nada más para aclarar un poco qué es una diferencial inexacta,

ya que así se define la entropía.

Regresando a nuestro tema, sabemos que en un sistema físico la entropía siempre

tiende a aumentar, por lo que el hecho de que en un organismo no se incremente

resulta en algo aparentemente antinatural. Como mencionamos antetriormente, el

concepto de entropía no es un concepto fácil de comprender y mucho menos de

interpretar. ¿Cómo podemos interpretar un incremento en la entropía en un

sistema? Schrödinger interpreta el incremento o decremento de entropía en un

sistema de dos maneras: el primero es, tomando en cuenta la posición de los átomos

de la substancia, entre más fijos éstos se encuentren, más baja será su entropía y

viceversa. Como sabemos, por la tercera ley de la termodinámica, la entropía de una

substancia que se conforma en forma de una estructura cristalina perfecta a 0 K es

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cero. Por ejemplo, la entropía de un diamante a 0 K es cero. Intuitivamente se le

puede dar a la entropía una interpretación de orden/desorden de los átomos, entre

menos libertad tengan los átomos menor será la entropía, y por lo tanto, el orden. En

una estructura cristalina que está a 0 K los átomos están fijos en sus posiciones.

Entre más fijos estén los átomos tendremos mayor orden pero menor libertad.

Schrödinger dice que al subir un K la temperatura en un litro de agua la entropía

del sistema se elevará en una cantidad constante por cada grado. Note que este

proceso es reversible. Aquí aparece un concepto de desorden y orden, entre mayor

libertad tienen los átomos mayor será el desorden. El orden es lo contrario al

desorden, entre menor libertad tienen los átomos para moverse mayor orden habrá

en el sistema.

Un segundo punto de vista o interpretación de la entropía es el de mezcaldo.

Schrödinger dice que si se ponen dos vasos en un sistema cerrado y en uno de ellos

ponemos agua y en el otro azúcar, poco a poco através del tiempo el agua pasará al

recipiente que contiene azúcar mezclándose, quedando al final el azucar mezcalda

en el total del agua, no solo aumentando con esto la entropía del sistema, sino

llegando a su nivel máximo. Es decir, el sistema tenía una entropía inicial la cual era

menor cuando las substancias no estaban mezcladas y una entropía mayor al final

cuando las dos substancias quedan mezcadas en un proceso isotérmico. Podemos

poner otro ejemplo: supongamos que tenemos dos volumenes de gases diferentes

que vamos a dejar mezclar quitando únicamente la pared que los separa. Al quitar la

pared estos se mezclarán dentro de todo el volumen, ocupando todo el espacio.

Notese que este proceso es ireversible. Castellan dice que una excepción a la tercera

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ley de la termodinámica es que la entropía de un compuesto a 0 K no es cero.

Nosotros más bien pensamos que la entropía de un compuesto tiene una

componente entrópica generada por la temperatura más una componente entrópica

generada por estar en forma de compuesto. Castellan menciona que Max Planck

“suguirió” que S0 únicamente es cero para una substancia cristalina pura a 0 °K. Por

lo tanto, cuando tenemos un compuesto a 0 °K su entropía no es cero. Esto quiere

decir que la entropía tiene dos componentes, una debido a la temperatura y otra

debido a la diversidad de átomos que componen la substancia.

Si observamos nuestros organismos y los consideramos como un sistema poniendo

una frontera imaginaria alrrededor de nuestra piel nos daremos cuenta que todo lo

que hacemos para vivir también lo hacemos para bajar o mantener nuestro grado de

entropía en niveles aceptables. Veremos que no solo comer nos ayuda a bajar

nuestra entropía, como dice Schrödinger, también respirar, miccionar, defecar, y, en

el caso de los homeotermos, emitir calor al medio ambiente. En los procesos

metabólicos, se obtiene energía de romper los enlaces C-H’s y para romper estos

enlaces se necesita oxígeno, produciendose CO2 y H2O. Al llevarse a cabo esta

reacción se aumenta la entropía ya que se produce calor, CO2 y H2O, es decir, calor y

compuestos. Además, el CO2 ya no es útil, por lo que se tiene que expulsar. El calor

excedente se expulsa por convección, el CO2 se expulsa por pulmones y si el agua es

excedente se expulsa por riñones o por la piel como sudoración. De no expulsar el

calor y los compuestos aumentaría nuestra entrtopía, por lo que, estos elementos

tienen que ser expulsados, bajando así nuestra entropía, pero aumentando la

entropía del entorno.

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Todas nuestras células vierten sus desechos al sistema venoso, estos son

principalmente CO2, ácido úrico, urea y creatinina. El ácido úrico, la urea y la

creatinina son compuestos orgánicos. Los riñones se encargan de extraer el ácido

úrico, la urea y la creatinina de la sangre, y mezclados con agua como medio de

transporte son eliminados, por lo que podemos pensar que al expulsar la orina

disminuímos la entropía de nuestro organismo y aumentamos la del entorno.

Molécula de ácido úrico

Molécula de urea

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Molécula de creatinina

Para el CO2, los pulmones se encargan de extraerlo de la sangre, bajando de esta

manera también la entropía de nuestro organismo, ya que se está eliminando un

compuesto.

Por ejemplo, en un cultivo celular se tiene que cambiar cada cierto tiempo el medio

a las células, hay que quitar el medio con los desechos, que pueden ser urea,

creatinina, ácido úrico y CO2 y reemplazarlo con medio limpio y con nutrientes. Los

procesos a través de los cuales las células intercambian substancias con el medio

son omeostáticos, es decir, a través de su membrana. Se puede ver este proceso

como un medio para mantener el valor de la entropía de las células en un intervalo

razonable a través de aumentar la entropía del entorno. Así, cada célula de nuestro

cuerpo también necesita estar manteniendo su nivel de entropía en un intervalo

razonable para poder continuar con vida. Le llegan nutrientes por el sistema arterial

y expulsa los desechos a través del sistema venoso.

Si pensamos en las poblaciones animales (que no realizan fotosintesis) como si

fueran sistemas celulares vemos que se requiere ingresar agua, alimento y oxígeno y

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se excreta agua con desechos (orina), desechos sólidos (eses fecales) y CO2

principalmente. Esto quiere decir que afortunada o desafortunadamente vivir para

los organismos que no realizan fotosíntesis implica aumentar la entropía del

entorno. Los organismos como las plantas, las cuales sí realizan fotosíntesis, bajan la

entropía del entorno ya que en el proceso de la fotosintesis absorven luz y CO2,

toman el carbono y regresan el oxígeno al medio ambiente bajando la entropía del

entorno al eliminar el enlace del CO2, es decir, al deshacer el compuesto. Esto quiere

decir que para alcanzar una sustentabilidad los organismos que realizan fotosíntesis

como el fitoplancton, las algas y las plantas, deben vivir en un equilibrio con los

organismos que no la realizan. Pero, ¿Es posible para los organismos que no realizan

fotosíntesis vivir sin aumentar la entropía del entorno? La respuesta es no, sin

embargo, en los sistemas como las zonas de reserva natural protejidas es posible ver

que la entropía no aumenta aunque en ella vivan organismos que no realizan

fotosíntesis. Esto sucede así, ya que, en ella, la materia se recicla y el entorno baja la

entropía que los animales que no hacen fotosíntesis producen. Hay un caso

particular que nos parece interesante y lo ponemos como modelo: el Parque

Nacional del Serengeti en la República Unida de Tanzania, en el continente Africano

(aunque cualquier reserva ecológoca puede servir de ejemplo).

En el Serengeti viven diferentes especies que mantienen un balance entre sí. Se

tienen leones, cebras, cocodrilos y pastizales entre otros. Las cebras comen los

pastisales y producen proteina animal. Las leonas cazan cebras, y por lo tanto,

mantienen una población estable y sana de cebras, ya que las más viejas o enfermas

rápidamente son devoradas, incluso, las jovenes que se alejan de sus madres. Los

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cocodrilos también depredan a las cebras ya que estas tienen que cruzar un río para

seguir a las lluvias y por lo tanto a los pastizales. Cuando un animal muere, no pasa

mucho tiempo en el que los restos son devorados por los buitries y demás animales

carroñeros. El excremento de todos estos animales es metabolizado por los

microorganismos de la tierra y sirve de abono para los pastisales. El agua nunca es

contaminada, únicamente es utilizada para beber tanto por las cebras como por los

leones. Probablemente este sistema lleva millones de años en este equilibrio y por lo

tanto, se puede decir que es “sustentable”. Entonces, definamos qué es un sistema

biológico sustentable. Un sistema biológico sustentable es aquel que puede

mantenerse estable por unidades de tiempo muy grandes cientos, miles o millones

de años sin intervención de nuestra especie, el cual únicamente requiere luz, agua, y

oxígeno para mantenerse.

En cambio, en los sistemas de nuestra especie se desecha mucho producto

industrializado imposible de metabolizar por la naturaleza en poco tiempo, grandes

cantidades de petróleo son extraidos de la tierra, una parte es refinado y es

quemado para producir trabajo consumiendo grandes cantidades de oxígeno y

produciendo gran cantidad de CO2 y calor, otra parte es utilizada para producir

plásticos, fibras sintéticas y otros productos derivados del petroleo como urea,

parafina, etc.

Solo en la Ciudad de México se queman diariamente alrededor de 20 millones de

litros de gasolina, se produce gran cantidad de excremento y orina, que son vertidos

a los drenajes junto con detergentes. Esto sin considerar substancias tóxicas

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provenientes de la industria. Se produce también gran cantidad de desechos sólidos

que no se pueden reciclar como celofanes, plásticos no reciclables como el unicel,

cartones plastificados, pilas descargadas, residuos sanitarios, aparatos

electrodomésticos, celulares y equipo electrónico, etc. Es difícil contabilizar todos

los desechos sólidos ya que son inumerables. Además, también hay desechos

industriales como rebaba, retazos de tela, retazos de papel, retazos de plástico que

no se pueden reciclar. De esta manera, es posible clasificar los desechos en sólidos,

líquidos y gaseosos, en los tres estados de la materia, aunque hay un cuarto desecho

que generalmente no se toma en cuenta, el calor, finalmente, toda la energía que

consumimos en nuestros aparatos se disipa en forma de calor. Por otro lado, fuera

de las ciudades también se produce contaminacón, como la generada en los

devastadores incendios forestales en todo el mundo. Agreguemos también a todos

los vehículos y transportes que viajan fuera de las ciudades, los cuales igualmente

contaminan. Los incendios producidos intecionalmente para la zafra (la cosecha de

la caña de azúcar), la quema de pastizales y la quema de basura en los campos

también producen contaminación. Además, se puede pensar que la radioactividad

también es otra forma en que se incrementa la entropía de la tierra, las catástrofes

de plantas nucleares como la de Chernobyl y Fukushima también deben contribuir

en el aumento en la entropía del planeta, aunque todavía no hay investigaciones en

cuanto a la relación que existe entre la entropía y la radiación nuclear.

Si pensamos que todo esto pasa a diario en el planeta podemos comprender el por

qué estamos aumentando su entropía tan abruptamente. Así pues, podemos

plantear que hay una correlación entre el aumento de entropía en nuestro planeta y

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la contaminación ambiental, y que la contaminación ambiental a su vez genera el

cambio climático.

Una vez me preguntaron ¿Es posible medir la entropía de la Tierra? La respuesta es

no. La Tierra es un sistema con miles de millones de componentes los cuales se

encuentran a diferentes temperaturas, diferentes presiones y con volumenes

imposibles de cuantificar (es imposible calcular en dónde termina exactamente la

atmosfera de la tierra), además, es un sistema abierto, por lo que no se han

desarrollado modelos científicos de estos sistemas tan complejos. Para comenzar, la

entropía sólo se ha medido en sistemas muy simples, de unas cuantas moléculas,

además de que la interpretación de ella es un tema de debate entre los científicos.

Una forma en la que podemos ver que la entropía de un sistema está aumentando es

midiendo su temperatura. Es un hecho que cuando en un sistema aumenta su

temperatura aumenta también su entropía, como se puede ver en la siguiente

ecuación.

Donde Cv es la capacidad calorífica del sistema a volumen constante. Entonces, por lo

que al menos podemos decir que si la temperatura promedio de la tierra está

aumentando también lo está haciendo su entropía.

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Por otro lado, como hay más substancias mezcladas tanto químicamente, como en

forma de compuesto, podemos decir que esto aumenta también su entropía, y

además, como esto esta sucediendo en todo el planeta, creemos que esta es una

prueba suficiente para afirmar que la entropía del planeta esta aumentando en su

componete de compuestos también. Esto lo podemos ver en la siguiente figura:

Así pues, entre más tecnificada esté una sociedad más va a contaminar. Pongamos

un ejemplo: si comparamos poblaciones menos tecnificadas donde la gente utiliza

animales de tiro para arar, tienen poca maquinaria, consumen productos del campo,

el consumo de oxigeno y agua para ellos será menor así como también los desechos

como el CO2, agua contaminada, desechos sólidos, y puesto que utilizan menos

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maquinaria utilizan menos gasolina o energía eléctrica, el agua de desecho la

reutilizan para riego, defecan en fosas sépticas, entonces la contaminacíon

producida será menor que en poblaciones altamente tecnificadas como las de las

ciudades o paises industrilizados. Sin embargo, en ciudades y poblaciones

tecnificadas más gente cuenta con automoviles, computadoras, celulares

consumiendo así más energía, combustibles fósiles, oxígeno, agua y nutrientes,

desechando más CO2, agua contaminada y desechos sólidos. Esto crea el dilema

destecnificación-resago/tecnificación-contaminación. La tecnificación nos trae una

mejor calidad de vida, pero por otro lado produce mayor contaminación. En

poblaciones como la China donde el nivel económico de la mayoría de la población

aún es bajo, las personas utilizan la bicicleta como medio de transporte,

contaminando menos. La propuesta es que a través de métodos de reciclamiento

más eficientes y la optimisación de recursos la tecnificación no necesariamente

signifique contaminación.

Por otro lado, los habitantes de los Estados Unidos de Norteamérica son de los

organismos que más contaminan ya que el poder adquisitivo de sus habitantes es

mayor y además están más tecnificados. Gran cantidad de personas tienen

automovil, en invierno utilizan calefactores alimentados con gas, en verano utilizan

ventiladores y climas artificiales alimentados con energía eléctrica. La mayoría tiene

celulares y computadoras, y no solo ésto, los actualizan constantemente. La mayor

parte de la comida que consumen es industrializada produciendo muchos desechos

sólidos no reciclables y además tienen una planta industrial amplia.

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Pero ¿Qué pasa con el sistema ampliado o superior, el planeta?. Podemos ver que con

la contaminación, producto de las actividades socioeconómicas de nuestra especie,

aumentamos su entropía. El problema no son nuestros desechos, el problema es que

la naturaleza no los puede metabolizar, interrumpiendose así los ciclos de los

átomos. Es importante hablar en este punto del sistema y el sistema ampliado o

superior. Por ejemplo, un sistema puede ser una célula y el sistema ampliado o

superior el organizmo donde vive esta célula. El sistema ampliado o superior es el

sistema al que a su vez se puede asumir que pertenece un sistema. Ejemplo: el

sistema ampliado o superior de una célula es el cuerpo o planta a la que a su vez

pertenece dicha célula. El sistema ampliado o superior de un animal o planta es el

sistema natural o ecológico al que a su vez pertenece, el cual puede ser una reserva

natural, una población humana, una ciudad o un pais, siendo finalmente el planeta el

sistema más grande que incluye a todos los demás. El sistema ampliado o superior

puede absorber el aumento de entropía de la misma manera que el entorno se puede

ver como un sumidero en termodinámica o una fuente de calor infinito, pero esto es

solo en la abstracción del modelo ideal. En la realidad, la entropía que se aumenta en

el sistema ampliado o superior puede ser tal que el sistema ya no pueda absorber o

procesar dicho aumento sin desestabilizarse, y entonces tendremos como resultado

un comportamiento caótico, y posteriormente el sistema llegará a su nivel de

máxima entropía, es decir, al estado de muerte termodinámica. Es claro que no

generan el mismo aumento de entropía una pequeña población de aborigenes en la

selva amazónica del Brasil al encender una hoguera para asar un puerco espín, que

miles de rostizadores de pollos funcionando en la ciudad de Nueva York.

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Antes de que nuestra especie existiera se formaron en la tierra sistemas bilógicos

que pudieron perdurar por millones de años, y afortunadamente aún perduran

algunos, las reservas naturales ecológicas son un ejemplo de ellos. La característica

de estos sistemas es que los animales que los conforman solo producen exalaciones

y excreciones de ellos mismos, de sus mismos cuerpos, no producidas por sus

máquinas o sus fábricas, y cuando se hacían débiles al envejecer eran devorados por

fieras y animales carroñeros. Un ejemplo de estos sistemas como anteriormente lo

mencionamos es la Reserva del Serengueti. Este sistema conserva un equilibrio

desde hace millones de años. En él, viven cebras, cocodrilos, leones y animales

carroñeros, entre otras especies.

Aunque crudo y salvaje, este es un perfecto ejemplo de sistema sustentable. Las

cebras se alimentan de pastisales produciendo proteína animal, es decir, su carne. Al

moverse, siguiendo las lluvias, tienen que atravesar rios, y cuando los atraviesan,

son devoradas por cocodrilos, ejerciendo presión sobre la población de cebras.

Cuando las cebras envejecen o enferman son presa fácil de las leonas, las cuales,

también, ejercen presión sobre la población de cebras. Todos los animales viven en

un perfecto equilibrio, así como los pastizales. Los leones y cocodrilos solo crecen en

la medida que hay alimento disponible.

Cuando nuestra especie apareció, al erguirse, tuvo libres las extremidades

delanteras, comenzó a elaborar objetos que la naturaleza no podia metabolizar en

tan corto tiempo, como por ejemplo las vasijas de barro. Como la madera es el

material más maleable que existe en la naturaleza, ya que es resistente, ligera y es

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posible cortarla, lijarla, pulirla o bien conformarla y finalmente flota, la especie

comenzó a talar árboles. Y no solo para esto taló, también para practicar la

agricultura, es decir, cambió el uso de suelo utilizando el método “roza, tumba y

quema”. También desarrolló otras actividades como la minería para obtener

minerales, carbón, piedras preciosas, etc., produciendo con esta actividad altos

índices de contaminación.

A partir de la Revolución Industrial comenzó una nueva era para la especie: la Era

científica. Esta era nos ha traido un gran avance, se desarrollaron las matemáticas, la

física, la química, las ingenierías, la biología, la biofísica, la bioquímica, la medicina,

se hicieron grandes descubrimientos científicos, se probaron teoremas

matemáticos, se descubrieron las leyes de la física, se inventaron infinidad de

máquinas, se descubrió la electricidad y el magnetismo, se logró la cura de

enfermedades hasta antes incurables, como por ejemplo la lepra y la viruela. Se

comprendieron mejor enfermedades como la diabetes, la hipertensión arterial y el

cáncer, se han inventado materiales más ligeros y resistentes como el plástico y la

fibra de carbono, y finalmente el desarrollo de la nanotecnología. Con el

advenimiento de Internet y las nuevas tecnologías de comunicación se ha producido

una nueva revolución en el mundo. En la actualidad, tenemos otra forma de ver el

mundo, otra cosmovisión. Qué maravilla, la postmodernidad, pero,

desafortunadamente todo esto está produciendo una mayor contaminación en el

planeta.

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Entonces, nos enfrentamos a un el dilemma científico ¿Debemos seguir haciendo y

aplicando la ciencia o debemos parar y regresar a como estabamos antes? Nos

parece que la respuesta es que debemos seguir adelante, no es posible regresar,

tenemos que utilizar la ciencia para comprender el problema que tenemos enfrente

y utilizarla para resolver nuestra nueva problemática. Creeemos que la ciencia es la

herramienta más poderosa que la especie ha desarrollado para comprender nuestro

mundo, la naturaleza, el universo y a nosotros mismos. La ciencia nos ha dado

mucha luz, nos ha ayudado a aumentar nuestra conciencia, nos ha dado

conocimiento, nos ha dado una mejor calidad de vida, una mayor esperanza de vida,

nos ha dado muchas respuestas, pero, paradojicamente, la hemos explotado sin

conciencia, produciendo gran cantidad de contaminación.

Un gran problema por resolver de la especie es el problema contaminacíon-

economía. En en la decada del los 20’s en los Estados Unidos de Norteamérica

ocurrió lo que llamaron la Gran Depresión por lo que el gobierno elaboró un plan

para reactivar la economía. Este plan consistía en motivar a través de los créditos y

la mercadotecnia que la sociedad se volviera más consumista. Este fue un problema

difícil de resolver ya que un país vive de su economía. Si la economía no se mueve no

se genera riqueza y por lo tanto el país se va a la quiebra, por lo que resolvieron el

problema creando el consumismo.

El problema es que el consumismo activa la economía pero genera gran cantidad de

contaminación, ya que se compran muchos productos que no se necesitan y que

pronto se desechan. Otro problema grave es la industrialización. La industrialización

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abarata mucho los costos, nos facilita mucho la vida, pero produce también gran

cantidad de contaminación. Lo hace por el lado de la fabricación y por el lado del

consumo. Por el lado de la fabricación no hace falta más que darse una vuelta por

Lerma y ver como las plantas industriales tienen contaminado al río Lerma. Por otro

lado, podemos ir al supermercado y comprar en su mayoría productos

industrializados. El problema es que estos productos, además de utilizar

conservadores (que pueden ser cancerígenos), generan mucha contaminación, ya

que vienen empaquetados en celofanes, plásticos, cartón plastificado y plásticos

como PET, HDPE, PVC, acrílicos, unicel y otros, produciendo toneladas y toneladas

de basura que la naturaleza no podrá metabolizar en millones de años. Pero por otro

lado, la industrialización da empleo a mucha gente y abarata los costos de

producción. Si la industria tuviera conciencia del aumento de entropía que genera

en el planeta haría más eficientes sus procesos generando menos desperdicios y

haciéndose más responsables de sus deschos industriales y de los problemas que

generan sus envases y envolturas, promoviendo la venta a granel, la reutilización y

recuperación de envases y la generación de envolturas reciclables.

Entonces, si analizamos los deshechos de la sociedad podemos hacer una primera

clasificación como mencionamos en líquidos (aguas negras), sólidos (basura) y

gaseosos (CO2 y gases producidos por la combustion de hidrocarburos).

Así pues, nuestra tesis consiste en que al vivir y producir toda esta cantidad de

desechos estamos aumentando la entropía del planeta. El problema es que si la

entropía en el planeta aumenta a tal nivel que el planeta ya no lo pueda compensar

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entonces ya no habrá más entropía negativa de la cual nos podamos alimentar y

entonces el planeta llegará a su muerte termodinámica. Entonces no quedará otra

opción que la colonización del espacio o de otro planeta al que desafortunadamente

le haremos lo mismo.

Por lo anterior, es fundamental tomar medidas inmediatamente para bajar las

emisiones y los desechos contaminantes que produce nuestra especie, detener la

deforestación tanto de bosques como de selvas, utilizar materiales plásticos en lugar

de madera, desarrollar nuevos métodos de cultivo del maíz, optimizar más los

procesos de producción, consumir menos productos industrializados, fomentar la

venta de productos a granel, producir envases y envolturas reciclables, ulilizar más

envases reciclables, aumentar y fomentar el uso de la energía solar, promover el uso

de sanitarios secos, fomentar la no contaminación del agua, reforestar, aumentar al

máximo las áreas verdes, recuperar los suelos perdidos, entre otras medidas.

Pensamos que en el problema hay cuatro actores; la sociedad civil, los industriales

capitalistas, los gobiernos y los científicos. Es fundamental establecer paneles

formados por integrantes de estos cuatro sectores que trabajen en acuerdos y

acciones conjuntas en función de atenuar los factores contaminantes. Para esto es

necesaro saber que en nuestras sociedades tecnificadas vivir es equivalente a

contaminar; sin embargo, podemos buscar maneras de vivir con las que

contaminemos lo menos posible, haciendo más eficientes nuestros procesos,

aprovechando mejor la energía. ¿Y cómo podemos hacer ésto? Pues reciclando la

mayor cantidad de materia posible, consumir más productos naturales y menos

productos industrializados, composteando los desechos orgánicos (la composta es la

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metabolización de desechos orgánicos para convertirlos en tierra), aprovechando lo

más posible el agua y los espacios verdes, reutilizando el agua para riego local,

tratar de no contaminarla, mejorar nuestros sistemas de transporte, nuestras

vialidades, utilizando más la energía solar, usando con discrecionalidad la energía

proveniente de hidrocarburos, entre otras medidas.

Otro punto importante que no se debe soslayar es el hecho de que la radiación del

sol no es la misma todos los días. El sol presenta ciclos de actividad. Cada cierto

número de años el sol incrementa su actividad. Nos quejamos de los altos costos de

los combustibles cuando en realidad tenemos grandes cantidades de radiación solar

desperdiciada. Si es fundamental tomar acciones para regular la temperatura del

planeta cotidianamente cuanto y más cuando la radiación solar es más fuerte. Si

aunado a las grandes cantidades de calor que discipamos tomamos en cuenta el

aumento de la radiación solar entenderemos por qué el aumento de la temperatura

en la Tierra se hace más crítico en las épocas de alta radiación.

En realidad el problema de bajar la temperatura de la Tierra es un problema

termodinámico. Nos parece que lo primero que se tiene que hacer es incentivar el

uso de la energía solar con la promoción del uso de calentadores solares y

concentradores de calor solar parabólicos. Aprovechar al máximo la energía solar

haciendo las construcciones con la mayor cantidad de domos posibles y utilizando

tonos claros en la pintura, y si es posible, aumentar el uso del color blanco para

pintar las parede, utilizar loseta de colores claros propiciando así menores

requerimientos de energía eléctrica para iluminación. Es importante mencionar que

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el uso de diodos emisores de luz (light emiter diode, LED’s) para la iluminación

también reduce mucho el consumo de la energía eléctrica ya que son dispositivos de

muy alta eficiencia.

En segundo lugar promover la generación de la energía eléctrica a través de paneles

solares fotovoltáicos.

En tercer lugar tener la mayor cantidad posible de áreas verdes. Las plantas

absorben gran cantidad de la radiación solar, reflejando únicamente la frecuencia

del verde, por lo que estas son excelentes sumideros de energía, absorben CO2 y

producen Oxígeno, además de que embellecen nuestro medio ambiente y además

pueden producir frutos.

Debe quedar claro que se necesitan establecer políticas para quemar cada día menos

combustibles de origen orgánico ya que el problema no nada más es el bióxido de

carbono y demás contaminates sino el calor que disipamos al medio ambiente. Al

utilizar energía cuyo origen es la energía solar disiparemos la misma energía solar

que se hubiera disipado si esta no se aprovechara, es decir, la energía que llega del

sol de todos modos quedará en la atmósfera y en la cortesa terrestre. Hay que

considerar que toda la energía que utilizamos para nuestros aparatos se disipa en

calor. Si la energía que tomamos para nuestros aparatos procede de la fuente solar

entonces no agregaremos más energía más que la que nos llega del Sol. El objetivo

es dejar de vertir tanto calor la atmósfera. La tierra disipa calor durante las noches,

pero es obvio que esta disipación no es suficiente. El problema es que la mayor parte

de las actividades económicas se mueven con combustibles fósiles, al menos en

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México, en otros países utilizan también la energía nuclear, como es el caso de

Estados Unidos de Norteamérica, Gran Bretaña, Alemania y Francia. El problema de

la energía nuclear es que también vierte al medio ambiente grandes cantidades de

calor que no provienen del Sol puesto que toda la energía que se produce finalmente

se disipará en calor. Entonces, es fundamental ir sustituyendo tanto las fuentes de

energía fósiles como los sistemas que convierten la energía en energía mecánica y

estos en energía eléctrica, por sistemas cuya energía provenga del Sol y dispositivos

que puedan tranformar la energía proveniente del Sol en electricidad.

En cuanto a tecnología, en este sentido, han salido buenas propuestas de autos

híbridos por parte de Honda como el Civic Híbrido o como el Toyota Prius, pero los

precios han sido altos y los compradores no han sentido la confianza para hacer

inversiones en esta tecnología.

Es fundamental hacer consientes, tanto a los grandes capitalistas como a los

gobernantes que si no se toman medidas urgentes va a llegar el momento en que los

grandes capitalistas no tendrán a quien venderle sus productos, ya sea por el bajo

poder adquisitivo de las poblaciones o por que la población ya se extinguió, y a los

gobiernos que va a llegar el día en que los pueblos van a ser ingobernables debido al

descontento social por los altos precios de los alimentos, la poca oferta de trabajo,

los bajos salarios, la escasez de agua, la gran contaminación y las pésimas

condiciones de vida.

Otro problema que tenemos que resolver es el relacionado a la explosión

demográfica y el asinamiento, entre más individuos hay en las ciudades más

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contaminación se produce, por lo que, es importante controlar la tasa de natalidad o

la densidad poblacional.

Vivimos en un mundo en donde el nivel sociocultural, tanto de la población como de

los gobernantes y de los empresarios, es muy bajo y por lo tanto, el nivel de

consciencia acerca de este terible problema, que es la contaminación y sus

consecuencias, tiembién lo es, por lo que es fundamental comenzar por

sensibilizarlos acerca de este gran problema. En UAM campus Iztapalapa tenemos

botes de basura especiales para PET, vidrio, aluminio y tetrapack, sin embargo, los

estudiantes tiran todo tipo de basura en estos botes. Si esto pasa en esta

Universidad donde se supone que hay un mayor nivel de consciencia ¿Qué no pasará

en la Ciudad?

Por otro lado, si cada individuo está consciente de que su presencia significa un

costo para la naturaleza esto puede ayudar para que sea consciente de ésto y escoja

formas de vida que contaminen lo menos posible. Pensamos que lo ideal sería

cambiar la forma de organización social de las ciudades y pueblos por aldeas

sustentables, claro que el costo económico de esto sería muy alto, pero valdría la

pena, o tal vez tarde o temprano, lo tendermos que hacer. Un individuo que ha

contaminado mucho puede contrarrestar la contaminación que ha generado

contribuyendo con reforestación y recuperación de suelos, pero sobre todo,

cambiando su estilo de vida; es como la dieta, lo importante para bajar de peso no es

hacer dieta, sino cambiar los habitos alimenticios y de ejercicio, es decir, tenemos

que cambiar nuestros hábitos. Pero ¿Cómo puede cambiar su estilo de vida una

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persona si no sabe de qué forma contamina? Por esto es importante este artículo y

hacer investigación en esta línea, para descubrir qué actividades son las que

contaminan más y cómo poder cambiarlas por otras que contaminen menos, o que

inculso idealmente no contaminen.

Concluimos diciendo que por conocimiento general es imposible bajar la entropía

del planeta, ya que la entropía en los sistemas, por la segunda ley de la

termodinámica, siempre tiende a incrementarse, sin embargo, podemos investigar

cómo podemos vivir aumentando la entropía lo menos posible. Por esto es

importante promover la investigación en esta linea, ya que conociendo mejor el

problema estaremos en posición de crear y desarrollar sistemas que contaminen

menos, prolongando así la vida de nuestra especie en nuestro planeta.

Referencias

1. Castellan, G., Fisicoquímica, 2a. Ed., Pearson-Addison Wesley, México, 1974,

1987.

2. Schrödinger, E., What is Life. 1974