Cuando la nieve comienza a caer al suelo, también lo hace un segundo cristal blanco: la sal gema.
Si vive en una región donde el clima invernal es un peligro habitual, probablemente esté acostumbrado a echando sal en tus aceras o ver los camiones mojar las calles con él. pero como funciona? ¿Y cuánta sal vierten los humanos sobre la superficie de nuestro planeta? La segunda pregunta es más fácil de responder: mucho. Cubrimos calles y aceras con casi 23 millones de toneladas métricas de sal en todo Estados Unidos solo en 2018.
La sal no derrite directamente el hielo ni produce nieve simplemente desaparecer. En cambio, hace que sea menos probable que el agua se congele en un fenómeno llamado depresión del punto de congelación. “Básicamente altera la estructura cristalina que se forma al congelarse el hielo”, dice Julie Pollock, química de la Universidad de Richmond.
Este poder proviene de la forma en que la sal se disuelve en agua y se descompone en iones: en el caso de la sal de roca simple, que es una versión más cruda y menos pura de sal de mesa, cada molécula se divide en un ion de sodio y uno de cloruro. Normalmente, cuando el agua se congela y forma hielo, sus moléculas se alinean para formar una estructura hexagonal estable y ordenada. Sin embargo, los iones de sal interfieren con esa alineación y las temperaturas deben bajar más para superar esa interferencia y para que se produzca la congelación.
Pero si la sal necesita interactuar con el agua líquida, ¿qué hace cuando las temperaturas están obstinadamente por debajo del punto de congelación y el agua ya debería estar en forma de hielo? Ahí es donde los automóviles ayudan a abrirse camino al crear fricción y, a su vez, calor, dice Pollock. “La fricción permite que el hielo que ya se ha congelado se derrita un poco, y se produce ese tipo de material fangoso”, dice, en el que luego se disuelve la sal. “Ese material fangoso no se congela tan fácilmente como el agua por sí sola lo haría”.
Más allá de la capacidad de la sal gema para limpiar las calles heladas, también puede ser destructiva. Los iones de cloruro pueden corroer vehículos e infraestructuras. El aumento de las concentraciones de cloruro en los lagos de América del Norte podría comenzar a alterar las ecologías locales e interferir con fuentes de agua potable.
“Una vez que la sal de la carretera llega al agua, es muy difícil eliminarla”, dice Chan Lan Chun, ingeniero ambiental de la Universidad de Minnesota Duluth. “La sal en sí misma es benigna; no es una sustancia química dañina o peligrosa”, añade. Pero debido a que los iones en los que se disuelve la sal son fuertemente atraídos por el agua, la contaminación por sal puede tardar décadas en eliminarse de un ecosistema. “Una vez que entra al agua, no desaparece”.
El uso de sal de roca como salmuera, o ya mezclada con agua, puede reducir la cantidad necesaria para mantener seguras las carreteras, al igual que el uso de cálculos cuidadosos para determinar cuánta sal es realmente necesaria dadas las condiciones del terreno.
“Tradicionalmente, la gente simplemente arrojaba sal de roca”, dice Laura Fay, científica investigadora del Western Transportation Institute de la Universidad Estatal de Montana. “Simplemente publicaron todo lo que pensaron que necesitaban. Ahora hay camiones quitanieves realmente sofisticados (casi como un avión de combate cuando te subes a ellos) que tienen todos estos sistemas de control y de hecho pueden establecer tasas de aplicación exactas” que reducen la aplicación de sal con impactos mínimos en la seguridad.
Pero muchos gobiernos estatales y locales también están buscando alternativas a la sal gema. Otras sales, como el cloruro de magnesio y el cloruro de calcio, funcionan de la misma manera que el cloruro de sodio y quizás sean incluso más eficientes. Cada molécula de estas sales produce tres iones (uno de magnesio o calcio más dos de cloruro) para interferir con la formación de hielo, mientras que el cloruro de sodio se descompone en sólo dos. Pero estos compuestos alternativos son más costosos que la simple sal de roca y no reducen el impacto ambiental negativo de los iones de cloruro.
Algunos experimentos están probando otras soluciones para prevenir el hielo, incluidas aquellas que contienen azúcares disueltos en lugar de sales o además de ellas. “Una solución de cualquier cosa alterará la capacidad del agua para formar cristales de hielo con la misma facilidad”, dice Pollock, y añade que una mezcla de diferentes tamaños de iones o moléculas puede ser más efectiva que uno de componentes de tamaño similar para interferir químicamente con la proceso de congelación.
Otro enfoque depende más de la arena, que mecánicamente puede hacer que las carreteras sean más seguras. “En realidad, lo que hace es simplemente proporcionar una superficie de fricción para los neumáticos”, dice Pollock. “A medida que conduces, la arena puede empujar hacia abajo el hielo si ya hay hielo allí y romper el hielo en pedazos más pequeños, lo que da más superficie para que el sol venga y derrita el hielo”.
Chun señala que los municipios y condados deberían evaluar el potencial de los materiales locales, ya sea salmuera de queso en Wisconsin o corteza de árbol molida en su propio estado de Minnesota. Espera que estos materiales puedan tener menos efectos perjudiciales en los ecosistemas vecinos. “Necesitamos innovación y, al mismo tiempo, un poco de conservación. [mindset] también”, dice Chun.
Los ingenieros también están evaluando enfoques más dramáticos para el mantenimiento de carreteras en invierno, dice Fay. El pavimento calefactado es una opción inicial que ella encuentra particularmente intrigante. Es un enfoque costoso que reemplaza las carreteras asfaltadas tradicionales con superficies de concreto incrustadas con fibras que conducen la electricidad y, por lo tanto, pueden derretir directamente la nieve y el hielo.
Toda esta experimentación tiene como objetivo garantizar que las personas puedan viajar en cualquier condición climática, una tarea hercúlea cuando el invierno llega a su peor momento, dice Fay. “Todo el mundo quiere conducir por la carretera y quiere estar seguro”, afirma.