Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

Presentes en balas de cazadores, tiradores deportivos y fuerzas del orden, dispositivos de uso militar de todo tipo y en equipos de demolición, obras públicas y minería, por mencionar solo los usos legales, se emplean muchos más explosivos anualmente en todo el mundo de lo que podemos llegar a imaginar. Y este uso tiene un impacto ambiental: los productos de la detonación, tóxicos, que pueden acumularse dentro de los seres vivos y el uso de metales pesados en los componentes del explosivo.

Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich (Alemania) ha sintetizado uno de los explosivos no nucleares más potentes de los creados hasta la fecha. El compuesto tiene una estabilidad suficiente pero limitada, por lo que también han sintetizado su sal potásica más estable térmicamente. Ambas formas serían más ecológicas que muchos de los explosivos primarios que se usan comúnmente en la actualidad.

Los dispositivos explosivos militares e industriales contienen tradicionalmente varios elemntos explosivos. Por un lado, una mezcla de compuestos que se conoce como explosivo primario o iniciador; encartuchado para uso comercial se llama detonador. Un iniciador es un explosivo que puede hacerse detonar muy fácilmente por medio de un impacto o por una chispa eléctrica. La detonación activa un explosivo secundario o carga explosiva, que tiene una densidad energética muy alta pero que es mucho más estable. Por seguridad iniciadores y cargas se transportan y almacenan por separado.

Un ingrediente ideal de los explosivos primarios, también desde el punto de vista medioambiental, el tetraceno, resulta inapropiado para muchas aplicaciones porque su estructura cristalina contiene agua, que reacciona con los iones metálicos presentes en muchos otros explosivos. El problema es que las alternativas solucionan el problema usando metales pesados tóxicos como el plomo.

Basándose en las propiedades de compuestos relacionados, se había predicho que un determinado compuesto de la familia de los tetrazoles debería tener tanto una densidad de energía extremadamente alta como una alta sensibilidad, pero los distintos intentos de producirlo habían fallado hasta ahora. Los investigadores de la Ludwig Maximiliam han conseguido producirlo en una síntesis en varias etapas partiendo de productos disponibles industrialmente como el carbonato de dimetilo y el hidrato de hidrazina (este compuesto se usa como combustible de cohetes espaciales), y han confirmado su enorme potencia y sensibilidad: un impacto de 1 julio (aproximadamente el que produce una manzana si se la deja caer desde un metro de altura) es suficiente para detonarlo. La sal potásica, algo menos potente, es mucho más estable térmicamente, por lo que es preferible su uso.

Los investigadores demostraron que una cantidad ínfima, tan solo 50 mg, de la sal potásica podría detonar el explosivo RDX (la base, entre otros, del explosivo plástico de uso militar y fama cinematográfica C-4). Esto convierte al nuevo tetrazol en el iniciador ideal para las municiones donde la activación ocurre por impacto.

El análisis de la toxicidad de los compuestos producidos aún no ha concluido, pero se espera que sean mucho menos tóxicos que los de otros explosivos debido a su alto contenido en nitrógeno, lo que implica que el principal producto de la detonación será nitrógeno molecular (recordemos que el 79% e la atmósfera terrestre es este compuesto), y que los productos serán muy polares y por tanto hidrofílicos, lo que dificultaría su acumulación en la grasa corporal, además de no contener metales pesados.

Como es habitual en estos casos estamos ante un descubrimiento muy interesante con unas aplicaciones potenciales muy atractivas desde el punto de vista comercial, militar y medioambiental, pero cuya única limitación para llegar a ser una realidad es un proceso muy difícil de llevar a escala industrial. En este caso podemos intuir que no faltarán fondos para intentar optimizarlo.

Referencia:

Fischer, D., Klapötke, T. M. and Stierstorfer, J. (2015), 1,5-Di(nitramino)tetrazole: High Sensitivity and Superior Explosive Performance. Angew. Chem. Int. Ed.. DOI:10.1002/anie.201502919

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance