Como el fuego es un plasma, ¿podría usarse plasma de agua para apagarlo?

Antes de responder a la pregunta te explicaré que el plasma no es más que un estado de la materia. Cuando tenemos cualquier elemento muy frío suele estar en estado sólido pero si elevamos su temperatura pasa a líquido (cada elemento tiene una temperatura diferente para solidificarse o convertirse en líquido). Pero puedes imaginar el agua de tu pregunta. Cuando está muy fría es hielo, es decir, sólida. Si le subimos la temperatura se convierte en agua líquida. En este momento las moléculas (dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno) empiezan a estar menos fijas que en un elemento sólido, en un sólido todos los elementos que la componen están bien sujetos con los de su alrededor. En un líquido, los átomos tienen cierto grado de libertad. Pero si sigue subiendo la temperatura, el agua se convierte en vapor, un gas. Y en un gas cada molécula está por su lado, ya no tiene memoria, no sabe qué otros elementos estaban a su alrededor. Si sigo elevando más y más la temperatura, la molécula se rompe en átomos y cada átomo se desprende de los electrones, queda una sopa de núcleos de oxígeno, hidrógeno, y electrones, todos sueltos, y a una energía tan alta que ya no pueden reaccionar entre sí de ningún modo, a menos que enfriemos el plasma y la materia con suerte vuelva a condensar en moléculas de agua. En todo caso, el plasma construido a partir de agua, nada tiene que ver con el agua como la conocemos.

Como dices en tu pregunta, efectivamente el fuego es un plasma. Pero veamos lo que ocurriría si generamos un plasma a partir del agua y lo proyectamos sobre la llama de un fuego ¿se apagará el fuego? Bueno, si por fuego entendemos el plasma de la llama, observa que proyectar más plasma (proveniente de moléculas de agua) no hace más que añadir plasma al plasma, mientras que a la combustión que da lugar a dicho plasma no le estaría afectando nada (con una salvedad que explicamos más adelante). De modo que si la combustión subyacente, la que da origen al fuego referido, no cesa, dicha proyección de plasma sobre plasma no tendrá efecto alguno. Lo que esté combustionando seguirá ardiendo, y seguirá generando más plasma (llama).

Ahora bien, observa que el uso del agua en estado líquido como medio de extinción de incendios se basa en que el agua ataca a dos puntos del triángulo del fuego (aunque solo para fuegos de determinado tipo): por un lado, hace disminuir la energía de activación del fuego, y por otro, aísla el combustible del comburente, impidiendo que la reacción de combustión continúe. Por ejemplo, echar agua a un tronco de madera que está ardiendo permite que la temperatura del tronco ardiente descienda, y a la vez, al mojar su superficie, impide el contacto del tronco (combustible) con el oxígeno de la atmósfera (comburente), por lo que la combustión cesará al cabo de un tiempo.

Llegados a este punto, aunque en un principio parece que el plasma no puede apagar un fuego, hay que hacer una salvedad: si aportamos suficiente plasma como para desplazar todo el oxígeno de las proximidades de nuestro tronco en llamas, este ya no tendrá nada con lo que combustionar pues el oxígeno presente en el plasma está desprovisto de electrones, y a tanta energía que no puede reaccionar químicamente con los hidrocarburos del tronco. El tronco dejará de combustionar, pero en su lugar, todo el plasma circundante lo calentará tanto que lo convertiría igualmente en plasma. Esto ocurriría si arrojas tu tronco en llamas a la corona solar, donde el plasma lo engullirá convirtiéndolo en más plasma.

Lo cierto es que si hubiera que hacer apuestas, yo apostaría a que un plasma elaborado a partir de agua, proyectado sobre una llama, no apagaría la combustión que da origen a dicha llama. Y si arrojáramos mucho plasma es seguro que empeoraríamos la situación.

A pesar de que el plasma es muy desconocido para la mayoría de nosotros porque no solemos relacionarnos con él en nuestra vida cotidiana, más allá del fuego, los rayos o los tubos fluorescentes de luz, es el estado en el que está el 99% de la materia en el universo. Y es que las todas las estrellas están en estado de plasma y en el universo hay billones de estrellas.

En mi trabajo también utilizamos plasma porque estamos desarrollando una máquina que consiga energía mediante la fusión nuclear. En el Ciemat trabajamos para lograr la fusión entre núcleos de átomos, reacción que libera mucha energía y que es la que se produce en nuestro sol. Para conseguirlo hacemos un gran vacío en el contenedor en el que vamos a formar el plasma de hidrógeno y lo mantenemos confinado mediante altos campos magnéticos (dado que el plasma tiene carga eléctrica, estos elementos quedan sujetos a las líneas de campos magnéticos) de esta manera y elevando muchísimo la temperatura, hasta millones de grados, estudiamos los plasmas para la producción de energía. La energía de fusión se encuentra todavía en fase de experimentación.

Isabel García Cortés es doctora en Física e investigadora en el Laboratorio Nacional de Fusión del Ciemat.

Pregunta enviada vía email por Joaquín Herrera

Coordinación y redacción: Victoria Toro

Nosotras respondemos es un consultorio científico semanal, patrocinado por la Fundación Dr. Antoni Esteve y el programa L’Oréal-Unesco ‘For Women in Science’, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnología. Son científicas y tecnólogas, socias de AMIT (Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnólogas), las que responden a esas dudas. Envía tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por Twitter #nosotrasrespondemos.

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