El inventor Buckminster Fuller describió una vez el progreso tecnológico como "efímera". Los rayos del sol y la brisa están reemplazando al carbón y al petróleo como fuentes de energía, las marcas son más importantes que los edificios para las corporaciones, y el dinero fiduciario ha suplantado al oro y la plata. Por lo tanto, parece razonable concluir que la tabla periódica de elementos, esa taxonomía torpe de cosas físicas como el cobre, el hierro, el mercurio y el azufre, es pasada de moda, no más relevante que una máquina de escribir manual.
Excepto que exactamente lo contrario es cierto. La materia todavía importa. Y en el 150 aniversario de la formulación de la tabla periódica por el químico ruso Dmitri Mendeleev, es más importante que nunca.
Es cierto que la tecnología ha hecho que la economía sea más virtual, pero también ha aumentado enormemente la capacidad y la sofisticación de los objetos materiales. Gran parte de la eficacia mejorada de los motores a reacción, chips de computadora y medicamentos se reduce a lo que están hechos: los elementos. ¿Necesita un imán súper fuerte para una unidad de disco duro? Prueba el neodimio. ¿Un material para absorber neutrones en el reactor nuclear de un submarino? Hafnio. ¿Una llave inglesa a prueba de chispas? Berilio. ¿Un agente de contraste para la resonancia magnética? Gadolinio. Incluso el efímero mundo de software e ideas de Fuller vive en computadoras, servidores y redes de fibra óptica muy reales, construidas a partir de la famosa mesa de Mendeleev.
Durante el último siglo y medio, pero particularmente desde la Segunda Guerra Mundial, los científicos e ingenieros han aprendido a tratar la tabla periódica como una mesa de banquete, una variedad abundante para extraer lo que necesitan. Hay escandio en los cuadros de las bicicletas, estaño (fluoruro estannoso) en la pasta de dientes, tungsteno en los catéteres y arsénico en algunos chips de computadora. Ya pasamos la Edad de Piedra, la Edad de Bronce y la Edad de Hierro, y entramos en la Era de Todo, porque casi todas las entradas en la tabla periódica se están utilizando en la economía actual (excluyendo elementos sintéticos que son costosos para hacer y altamente radiactivo, como el einsteinium).
Los teléfonos celulares ejemplifican la complicación. Los primeros en la década de 1980 "eran del tamaño de una caja de zapatos y constaban de 25 a 30 elementos", dijo en 2017 Larry Meinert, subdirector adjunto de energía y minerales del Servicio Geológico de EE. UU. "Hoy, caben en su bolsillo o su muñeca y están hechos de aproximadamente 75 elementos diferentes, casi tres cuartos de la tabla periódica”. Eso puede incluir tantalio de Ruanda, potasio de Bielorrusia, plata de México, estaño de Myanmar, carbono de India y germanio de China.
La medicina nuclear es otro ejemplo, destacado en un artículo de 2013 en la revista Resources, Conservation & Recycling de Thomas Graedel y Aaron Greenfield del Centro de Ecología Industrial de Yale. En 1936, los médicos utilizaron isótopos de fósforo y sodio para tratar la leucemia. En 1939 fueron pioneros en un isótopo de yodo para imágenes y tratamiento de tiroides. En 1957, xenón para estudios de ventilación pulmonar. Alrededor de 1964, tecnecio para imágenes de esqueleto y músculo cardíaco. Y así hasta 2008, cuando se utilizó un isótopo de lutecio para aplicaciones de cáncer de próstata.
Al explotar más de los elementos disponibles para nosotros, estamos siguiendo el curso de nuestra evolución como especie. Durante millones de años, nuestro cuerpo ha evolucionado para aprovechar 30 o más miembros de la tabla periódica, cosas del entorno que ahora se incorporan a nosotros mismos. La mayor parte de lo que somos, 96%, es carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. Pero nuestros cuerpos también usan, y están compuestos de calcio, cloro, magnesio, fósforo, potasio, sodio y azufre, además de pequeñas cantidades de boro, cromo, cobalto, cobre, flúor, yodo, hierro, manganeso, molibdeno, selenio, silicio, estaño, vanadio y zinc, entre otros.
Como nuestra primera fábrica, nuestros cuerpos son un buen modelo a seguir para los ingenieros de productos y los científicos de materiales. Una lección es que las cantidades importan. El cobalto, por ejemplo, es parte de la vitamina B12, que es esencial para la formación de proteínas y la regulación del ADN. Pero en exceso, es un veneno. Otra lección es que todavía hay mucho que aprender. Los biólogos están tratando de descubrir la utilidad, si la hay, de un par de docenas de otros elementos que se encuentran en el cuerpo en cantidades aún más pequeñas.
Antes de que "vivir mejor a través de la química" se convirtiera en una referencia más relajada al uso de drogas recreativas, era un eslogan de DuPont, una invocación sincera de darle un buen uso a la tabla periódica. Había mucho de lo que estar orgulloso. Los químicos modernos son un gran paso adelante de los alquimistas medievales, que intentaron inútilmente transformar el plomo en oro. La creación de Mendeleev de la tabla periódica ayudó a marcar el comienzo de una era dorada de la química, en la que Alemania fue uno de los primeros líderes. En 1910, el alemán Carl Bosch amplió el proceso de su compatriota Fritz Haber para hacer reaccionar el nitrógeno del aire con hidrógeno para producir amoníaco, el ingrediente principal en los fertilizantes. Los rendimientos de los cultivos se dispararon, permitiendo alimentar a más personas. Incluso con menos personas trabajando en granjas. Si trabaja en una oficina hoy en lugar de en una granja, gracias a Haber, Bosch, y la fijación de nitrógeno.
Como muestra la historia del nitrógeno, no solo los elementos difíciles de encontrar se han puesto en nuevos usos. Silicon Valley fue construido sobre una base de silicio común, el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno. Otro elemento común, el hidrógeno, el más abundante en el universo, podría algún día salvar al planeta deteniendo el cambio climático. . En este momento, el hidrógeno se produce principalmente a partir del gas natural, junto con algo de carbón, en procesos que cada año emiten tanto carbono como las emisiones combinadas del Reino Unido e Indonesia, según la Agencia Internacional de Energía. Pero el hidrógeno también puede derivarse del agua corriente con una descarga de corriente eléctrica, produciendo nada más que oxígeno como subproducto. Ese hidrógeno puede luego recombinarse con oxígeno en una celda de combustible para producir energía para una nave espacial o automóvil. Lo único que sale del tubo de escape es el agua.
El hidrógeno, en otras palabras, puede funcionar como el último portador de energía limpia. La clave para el medio ambiente es encontrar formas más baratas y limpias de generar la electricidad que electroliza el agua. La energía solar parece un buen candidato. El hidrógeno también es el actor principal en otra tecnología para salvar el planeta, el reactor de fusión nuclear, que (algún día) fusionará átomos de hidrógeno en helio y emitirá energía limpia.
El impulso moderno por los elementos ha traído nuevas trampas, como nuevas formas de escasez. La madera, el sustrato de una era anterior, puede no ser un material milagroso, pero al menos es fácil de obtener. La tecnología actual es vulnerable a las interrupciones de las cadenas de suministro que se extienden a los rincones de la Tierra. China es el proveedor dominante de metales de tierras raras, un grupo de 17 elementos utilizados en imanes avanzados, baterías y otros dispositivos. Un solo submarino de ataque clase Virginia en la Marina de los Estados Unidos usa casi 5 toneladas de ellos.
Si el mercado libre funciona de manera eficiente, la escasez inminente de elementos debería corregirse con el aumento de los precios, lo que desalienta el consumo al tiempo que fomenta una mayor producción o el desarrollo de sustitutos. Como dice el dicho del mercado, la cura para los precios altos son los precios altos. El biólogo Paul Ehrlich, autor de The Population Bomb , perdió una apuesta famosa con el economista Julian Simon cuando predijo en 1980 que los precios del cromo, cobre, níquel, estaño y tungsteno aumentarían en la siguiente década. Los cinco se volvieron más baratos.
Pero hay razones para no confiar completamente en el mercado. Uno es la seguridad nacional. Si la guerra amenazara con estallar entre los EE. UU. Y China o Rusia, ningún precio sería lo suficientemente alto como para atraer a esos enemigos a abastecer a la máquina de guerra estadounidense con materias primas. La guerra es a menudo el resultado cuando un país no puede obtener los recursos naturales que necesita. Japón, pobre en recursos, ocupó Manchuria antes de la Segunda Guerra Mundial para obtener su mineral de hierro. Alemania, carente de casi todos los recursos excepto el carbón, buscó Lebensraum, literalmente, "sala de estar", para tomar cobalto, cobre, mineral de hierro, petróleo, caucho, tungsteno y bauxita para el aluminio. Los poderes del Eje finalmente perdieron en parte porque los Aliados les cortaron el acceso a esas materias primas críticas.
Saleem Ali, profesor de planificación ambiental en la Universidad de Delaware, argumenta a favor de un tratado internacional para evitar la repetición de "antiguas luchas coloniales por la riqueza", que señala que se han producido no solo con minerales sino también con azúcar, especias y vainilla.
Las fuerzas del mercado también pueden responder muy lentamente. Graedel de Yale, profesor emérito de ecología industrial, estima que lleva de 15 a 30 años llevar una nueva mina a la producción comercial. El permiso acelerado ayudaría con eso, dice, siempre que no abra la puerta a los abusos de las compañías mineras. Irónicamente, la economía verde depende de muchos elementos cuya producción es todo menos verde. Sin estándares globales sólidos, el mercado libre podría impulsar la producción a los países que hacen menos para proteger el medio ambiente.
Tanto la economía como la geopolítica impulsarán al mundo hacia una mayor reutilización de elementos. El reciclaje se integrará en el diseño de productos. Eso favorecerá los elementos que sean más adaptables. "El carbono, que puede ser tan suave como el grafito o tan duro como el diamante, puede ser el material de elección", escribió Jamais Cascio, investigador del Instituto para el Futuro, un grupo de expertos en Palo Alto, California, en 2012. "En lugar de preocuparnos por minimizar la producción de carbono, podemos encontrarnos trabajando para maximizar las entradas de carbono", agregó.
El valor de la producción mundial sigue aumentando en términos de dólares por tonelada, más valor por menos masa. Pero Buckminster Fuller estaba equivocado. El progreso tecnológico no es efímero. Es una invención, y no hay un ejemplo más claro de invención que la explotación de la tabla de elementos de Mendeleev.