Ancora sulla chimica cattiva

 

Ormai anche le dolomiti sanno che sono un chimico; sanno anche che sono alquanto irritabile quando leggo certe cose. E guardando alla foto di Figura 1 mi sono irritato non poco.

 

Figura 1. Post comparso sulla pagina pubblica di una nutrizionista

La dottoressa scrive: “i dolcificanti artificiali, che sono chimici e tossici”.

Cosa vuol dire che i dolcificanti artificiali sono chimici? Forse che il saccarosio (ovvero quella polverina bianca che usiamo per dolcificare il caffè al bar) non è inquadrabile come un composto chimico? Ed il fruttosio? E tutti gli altri zuccheri? Non sono forse anche essi composti chimici? Ma, del resto, esiste un qualche composto nell’intero universo che possa essere definito come “non chimico”? Anche le rocce che sono su Marte sono composti chimici.

Ancora una volta il termine “chimico” viene usato male.

Come sto ripetendo fino alla nausea da un po’ di tempo a questa parte, la chimica è una forma di conoscenza. Come questa conoscenza possa essere utilizzata è ben altro. Non voglio ripetermi per l’ennesima volta. Vi invito a leggere le interviste che ho rilasciato a “La medicina in uno scatto” (qui) e Gravità Zero (qui) oppure l’intervista che è apparsa su Il Sole 24 Ore (qui).

Il linguaggio popolare

Capisco che per le persone che non sono abituate al linguaggio scientifico il termine “chimico” voglia dire “di sintesi”, ovvero fatto in laboratorio. Ma il fatto che un composto chimico sia fatto in laboratorio non vuol dire che esso sia necessariamente tossico. Nella intervista a “La medicina in uno scatto” (qui) faccio l’esempio della nitroglicerina che è un composto che non esiste in natura; può essere usato come esplosivo (e di fatto è l’ingrediente della dinamite), ma anche come medicinale, dal momento che il suo sottoprodotto di degradazione nell’organismo umano è un ottimo vasodilatatore e viene usato come farmaco antianginoso. Questo è solo uno dei tanti esempi che si possono fare. Un altro è l’insulina. Fino a una cinquantina di anni fa, l’insulina (sì, quel famoso ormone la cui carenza è legata all’insorgenza del diabete) era isolata dal pancreas animale (in particolare del maiale). Il suo grado di purezza non era sufficiente a garantirne una completa innocuità perché gli individui che assumevano questo prodotto di origine animale potevano rispondere negativamente alle impurezze in esso contenuto. Oggi l’insulina è fatta in laboratorio (mediante l’uso di organismi geneticamente modificati, sì, proprio i bistrattati OGM) ed il suo grado di purezza assicura agli esseri umani un ottimo grado di tollerabilità. Oggi i diabetici possono condurre una vita “normale” fino a tarda età facendo ovviamente attenzione a ciò di cui si alimentano e facendo uso costante di questo farmaco di sintesi.

I dolcificanti di sintesi

Ed ora ritorniamo ai dolcificanti di sintesi. Sono tossici? Non più di quanto lo sia un qualsiasi altro alimento. Ne parlo molto dettagliatamente nel mio libro “Frammenti di Chimica“, ma ne ho parlato anche diverse volte in un mio reportage sui dolcificanti. Per esempio qui parlo dell’acesulfame K, qui della “tossicità” dello zucchero raffinato (ma ne parlo anche nell’intervista a Gravità Zero, qui), qui parlo della saccarina, qui dell’aspartame. Insomma, la “tossicità” degli edulcoranti di sintesi è una leggenda. È ovvio che se assumiamo quantità enormi di un qualsiasi dolcificante, questo bene non fa. Il trucco è tutto nella moderazione e nella variabilità alimentare.

Metabolismo veloce; metabolismo lento

Altro punto che mi lascia perplesso, e molto, è il concetto di “accelera il metabolismo”. Il metabolismo è una complessa serie di reazioni chimiche dalle quali traiamo la nostra capacità autopoietica (per approfondire ne ho già parlato in passato qui e qui). Il metabolismo (la cui complessità è in Figura 2) non può essere inteso come un’automobile che accelera quando pigiamo sul pedale dell’acceleratore o rallenta quando pigiamo il pedale del freno.

Figura 2. Mappa metabolica (Fonte)

Le reazioni metaboliche vanno in una direzione o nell’altra a seconda delle attività che svolgiamo durante la giornata. “Accelerare” o “rallentare” il metabolismo è un non-senso biochimico; in altre parole non significa nulla. L’uso di questi termini non fa altro che alimentare dei miti e delle leggende popolari che, a loro volta,  posso generare bufale.

Come difendersi dalle bufale?

L’educazione alla scienza, la difesa dalle bufale, passa anche dal modo con cui noi professionisti del settore usiamo le parole. Non possiamo, noi, abbassarci al linguaggio popolare. Dobbiamo fare in modo che il linguaggio popolare venga dismesso e le parole vengano usate nel modo opportuno. Questo lo possiamo fare solo se noi tutti ci impegniamo nella corretta divulgazione ed educhiamo il salumiere, la massaia, il professionista che è fuori dal contesto scientifico, all’uso corretto delle parole che appartengono al nostro mondo.

 

Fonte dell’immagine di copertinahttps://www.scientificast.it/chimica-bella-chimica-brutta-scientificast-126/

Il Workshop “Società e Salute: tra scienza e pseudoscienza” sui giornali

Il 25 Ottobre 2018 si è concluso il primo CNMP Workshop dal titolo “Società e Salute. Tra scienza e pseudoscienza”. Obiettivo dell’evento è stata la sollevazione del mondo scientifico contro la diffusione delle pseudoscienze. Spettatori attenti, non solo professionisti di ogni settore, ma anche studenti. Ed è proprio a questi ultimi che il Workshop è dedicato. Bisogna fornire proprio ai più giovani gli strumenti adatti per riconoscere le fake news o bufale che si presentano ovunque: dai siti web alla carta stampata.

Diversi gli interventi tra cui quello del Dr. Nino Cartabellotta presidente dell’Osservatorio GIMBE. La sua lezione è stata oggetto di un articolo su LiveSicilia

Uno dei temi toccati si riassume in queste parole del Dr. Cartabellotta: “Siamo cresciuti nella cultura dell’aneddoto, quello che fa notizia è il sensazionalismo del trattamento straordinario e non i risultati della ricerca media”.

In attesa del montaggio dei filmati relativi ad ogni intervento, si può avere un sunto della lezione del Dr. Cartabellotta al link della redazione di LiveSicilia qui.

 

Anche i vaccini fanno oh!

È di queste ore la notizia che il nostro Ministro degli Interni (Salvini) nella sua campagna elettorale permanente ha strizzato gli occhi alla fazione antivaccinista presente in Italia nel tentativo di racimolare voti per le elezioni che si terranno nel momento in cui egli deciderà di far cadere questo governo: “Alcuni vaccini salvano la vita ma dieci vaccini per alcuni bambini sono inutili ed alcuni pericolosi. Non sono un ‘no vax’ e ci sono tante reazioni avverse documentate. Io ritengo che la salute dei bambini spetti alla mamma e al papà e quindi alcuni vaccini sono fondamentali, troppi vaccini rischiano di far male” (qui il link alla notizia).

Opinioni in ambito scientifico da parte di non addetti al settore lasciano il tempo che trovano, ma quando certe cose vengono dette da un esponente politico che ricopre una carica istituzionale importante come quella di Ministro degli Interni, le cose cambiano.

Se i vaccini sono pericolosi, non è certo togliendo l’obbligo vaccinale che essi diventano meno pericolosi.  Siano essi uno, due o dieci,  restano comunque pericolosi. Ed allora dovere delle istituzioni, incluso quello del Ministro degli Interni, è la salvaguardia della salute pubblica (Art. 32 della Costituzione). Alla pericolosità dei vaccini si risponde non solo togliendo l’obbligo ma anche eliminando del tutto le vaccinazioni. Perché se i vaccini sono pericolosi, più pericolosi delle malattie da cui si pretende essi ci proteggano, allora ne va impedita la somministrazione a tutti e non solo ai pochi illuminati ai quali si consentirebbe, abolendo l’obbligo vaccinale attualmente in vigore,  la libera scelta di non vaccinare.

Naturalmente la mia è una provocazione. Bene hanno fatto il Prof. Burioni ed il Prof. Lopalco ad alzare gli scudi contro questa infelice uscita del Ministro Salvini evidenziandone tutta l’inconsistenza scientifica (qui e qui le posizioni di Burioni e Lopalco, mentre qui quelle del Ministro della Salute).

Su cosa poggia l’idea sulla pericolosità dei vaccini del Ministro Salvini? La risposta la dà lui stesso quando loda Gatti e Montanari per il loro coraggio nel denunciare il contenuto tossico dei vaccini da essi analizzati mediante microscopia elettronica (qui la notizia).

Veniamo, quindi, al punto.

Non voglio entrare nel merito scientifico della validità dei vaccini.  Fior di medici (Burioni e Lopalco sono solo i front men) ne sanno molto più di me e  sono bravissimi a fugare ogni dubbio in merito.

Come chimico  voglio, invece, entrare nei dettagli del lavoro di Gatti e Montanari che è preso come riferimento dagli anti-vaccinisti e dal Ministro Salvini che, nonostante le sue dichiarazioni, si dice non anti-vaccinista (caro Ministro, la sua opinione di padre in merito all’utilità dei vaccini, purtroppo per lei, non è significativa. Non è lei, non virologo e non medico, a poter dire “i vaccini sono utili” oppure “alcuni vaccini sì, tanti altri no”. Sono gli addetti ai lavori che hanno passato anni sui libri e nelle corsie degli ospedali ad avere l’ultima parola sulla parte tecnica della prevenzione vaccinale, non lei. Lei può indicare la strada da percorrere in senso politico per le cose che le competono; ma, mi dispiace per lei, in merito agli aspetti tecnici sui vaccini e sulla validità del lavoro di Gatti e Montanari, le sue opinioni non hanno alcuna consistenza).

Nel 2016, I dottori Antonietta Gatti e Stefano Montanari hanno pubblicato un lavoro dal titolo “New Quality-Control Investigations on Vaccines: Micro- and Nanocontamination” su una rivista che si chiama International Journal of Vaccines and Vaccination. Questa rivista è inserita nella lista Beall degli editori e delle riviste predatorie. Una rivista predatoria è tale quando, a fronte di una tassa più o meno elevata, pubblica un lavoro senza una attenta valutazione in peer review. Per questo motivo articoli di natura pseudo scientifica appaiono in letteratura e diventano il baluardo di tante persone che, non abituate al pensiero razionale, non sono in grado di comprendere che le conclusioni riportate in questi lavori sono completamente sbagliate. Tuttavia, come ho avuto già modo di scrivere (qui), non bisogna focalizzarsi sul contenitore per giudicare un lavoro scientifico, bensì sul contenuto del lavoro stesso.

Ed eccoci qui. Leggiamo il lavoro assieme (qui).

Lasciamo da parte i fronzoli dell’introduzione. Questa in genere è scritta per riassumere i punti salienti che spingono una ricerca in una certa direzione. A noi non interessa. Sappiamo che gli autori vogliono trovare conferma ai loro bias cognitivi, ovvero vogliono dimostrare che i vaccini sono pericolosi perché contengono sistemi chimici di natura tossica. Soffermiamoci, invece, sull’aspetto tecnico e valutiamone la consistenza scientifica.

Dopo la lista delle preparazioni vaccinali che hanno deciso di analizzare, gli autori scrivono:

we performed a new kind of investigation based on observations under a Field Emission Gun Environmental Electron Scanning Microscope (FEG-ESEM, Quanta 200, FEI, The Netherlands) equipped with the X-ray microprobe of an Energy Dispersive Spectroscope (EDS, EDAX, Mahwah, NJ, USA) to detect the possible presence of inorganic, particulate contaminants and identify their chemical composition“.

La tecnica, i cui dettagli sono descritti qui,  qui e qui, consente di “vedere” e “quantificare” il contenuto elementare di sistemi inorganici presenti in micro-campioni rappresentativi dei sistemi sotto indagine.

La Figura 1 mostra il risultato quali- quantitativo ottenuto dall’analisi di una microgoccia (20 μL) di uno dei vaccini presi in considerazione (la microgoccia viene seccata prima di ogni analisi per cui quest’ultima viene effettuata sulla fase solida che si ottiene dal trattamento del campione).

Figura 1. Cristalli di vari sali identificati mediante spettroscopia EDS (Fonte)

Gli autori scrivono:

Figure 1a shows a layer of crystals of Sodium chloride (NaCl) embedding salts of Aluminum phosphate (AlPO4) in a drop of Gardasil (anti-HPV vaccine by Merck) as the EDS spectrum (Figure 1b) shows. Saline is the fluid base to any vaccine preparation and Aluminum salts or Aluminum hydroxide [Al(OH)3] are the adjuvants which are usually added. Looking at the area outside these precipitates but inside the liquid drop, we identified other things: single particles, clusters of particles and aggregates (organic-inorganic composites) that are due to an interaction of the inorganic particulate matter with the organic part of the vaccine“.

In altre parole, Gatti e Montanari, dicono di aver trovato cristalli di cloruro di sodio (il normale sale da cucina) assieme a fosfato di alluminio la cui presenza è giustificata dal fatto che, come adiuvante vaccinale, vengono utilizzati sia sali di alluminio che idrossido di alluminio. Oltre a quanto già riportato,  gli autori evidenziano come abbiano trovato anche complessi metallo-organici come conseguenza delle interazioni tra le componenti inorganiche e quelle organiche presenti nei vaccini.

Subito dopo la fotografia mostrata in Figura 1, gli autori riportano tutta una serie di foto al microscopio elettronico dalle quali affermano di aver trovato tanti altri metalli pesanti e tante altre sostanze addirittura non dichiarate nella composizione dei vaccini che di solito si legge sui bugiardini. Per esempio, riportano della presenza di ferro, rame, cromo, silicio, titanio, piombo etc etc etc.

Sono veramente informazioni che fanno paura, vero? Una persona a digiuno di chimica quando legge che nei vaccini sono stati trovati miscele di metalli pesanti come quelli indicati, ha ragione a preoccuparsi. Ma come? Si parla tanto dei pericoli dei metalli pesanti e ce li ritroviamo nei vaccini che vengono iniettati in esserini indifesi come sono i neonati?

Che dire. Le preoccupazioni sarebbero fondate se non ci fosse un “ma”. Prendiamo per esempio il cromo. Simbolo Cr, il cromo è un metallo di transizione (Figura 2) con due stati di ossidazione importanti sotto l’aspetto biochimico: Cr3+ (anche indicato come Cr(III)) e Cr6+ (anche indicato come Cr(VI)).

Figura 2. Tavola periodica degli elementi (Fonte)

Come indicato in tutti i testi di farmacologia, l’attività biochimica delle due forme di cromo è diversa. Il Cr(III) è un microelemento essenziale per la vita dell’uomo. Esso è coinvolto nel metabolismo del glucosio cosicché una sua carenza può provocare il diabete oltre che problemi cardiaci. Un suo eccesso nella nostra dieta può portare a problemi di salute come l’insorgenza di macchie cutanee. Il Cr(VI), a differenza del Cr(III), non è un micronutriente e l’esposizione al cromo (VI)  provoca eruzioni cutanee, problemi di stomaco e ulcera, problemi respiratori, indebolimento del sistema immunitario, danni a fegato e polmoni, alterazione del materiale genetico, cancro ai polmoni e morte.

Questa breve disamina sul cromo mi serve solo per far capire che non basta dire che in un sistema chimico ci sono metalli pesanti per aver paura. Per potersi preoccupare è necessario che si conosca anche sotto quale forma è presente quel determinato metallo pesante. Nei vaccini non è presente il cromo nello stato di ossidazione +6.

È vero che alte concentrazioni di uno qualsiasi dei metalli anzidetti, anche se biochimicamente non tossico, può provocare danni alla salute. Tuttavia, sono gli stessi autori del lavoro che ci aiutano a capire che non dobbiamo preoccuparci. Vediamo perché.

Leggiamo la tabella 3 del lavoro di Gatti e Montanari. In particolare, facciamo attenzione alla seconda colonna, quella indicata come “Total Debris n.”, ovvero numero di particelle sotto forma di precipitato. Si legge che gli autori hanno individuato nelle diverse tipologie di vaccino un numero di particelle solide che va da 2 (in Anatetall) a 2723 (in Varilrix). Sono veramente tante, vero? Direi di si. Trovare ben 2723 particelle solide in 20 μL di vaccino (questa è la quantità usata per le analisi) vuol dire che in 1 mL di una dose vaccinale ci sono 136150 particelle solide. È un numero veramente grande. Perché dovremmo consentire che ad un neonato vengano iniettate queste enormi quantità di particelle solide? Chi ci può assicurare che questo numero così alto di particelle solide non porti problemi ai bambini?

A questo punto bisogna ricorrere alle conoscenze di chimica elementare e ricordare che il parametro che ci consente di valutare l’effetto di una sostanza sulla salute umana è la concentrazione. La concentrazione in chimica si riferisce al numero di moli di una sostanza per unità di volume. In altre parole la concentrazione è un parametro che ci consente di dire quanto di una data sostanza è presente in dato volume di soluzione.

Ricordo anche che un parametro molto importante in chimica è il numero di Avogadro. Esso ci dice che una mole di sostanza contiene 6.022 x 1023 particelle elementari. In altre parole, per esempio, una mole di acqua pesa 18 g e contiene 6.022 x 1023 molecole del tipo H2O.

A questo punto ci possiamo chiedere: 136150 particelle differenti a che concentrazione corrispondono?

Semplice. Basta dividere il numero di particelle per il numero di Avogadro e per il volume iniettato. Supponiamo, allora, di fare un’iniezione di 1 mL (cioè 1 x 10-3 L), si ottiene:

[136150/6.022 x 1023]/1 x 10-3 mol/L = 2.26 x 10-16 mol/L

In altre parole, la concentrazione di sostanza corrispondente a 2723 particelle solide ottenute per evaporazione di 20 μL di vaccino è al di sotto delle femto moli (< 10-15 mol, oppure fmol) per litro. Si tratta, insomma, di una quantità di materia che è assolutamente innocua sotto il profilo farmacologico.

Gli autori del lavoro giocano semplicemente col modo di esprimere le misure. 2723 particelle in 20 μL sembra un numero elevatissimo. Ma se lo esprimiamo  in unità mol/L, che sono quelle normalmente utilizzate in farmacologia, ne viene che i vaccini sono assolutamente puri sotto l’aspetto chimico.

Conclusioni

Gatti e Montanari, col loro lavoro, hanno semplicemente dimostrato che i vaccini hanno una elevatissima purezza chimica. Caro Ministro Salvini, forse farebbe meglio a far leggere certi riferimenti ai suoi consulenti scientifici prima di fare le dichiarazioni che ho letto.

Altre letture

I love it when an antivax study meant to show dirty vaccines are backfires so spectacularly

 

Fonte immagine di copertina: Wikimedia Commons. Photo Credit: James GathanyContent Providers(s): CDC – This media comes from the Centers for Disease Control and Prevention’s Public Health Image Library (PHIL), with identification number #2674.

 

”Acqua che squilli, acqua che brilli, dacci l’ossigeno senza rovelli”, ovvero sul perché l’acqua ricca di ossigeno è una bufala

Sì, lo so. Come poeta non sono un granché. Niente al confronto con D’Annunzio che scriveva:

Acqua di monte,
acqua di fonte,
acqua piovana,
acqua sovrana,
acqua che odo,
acqua che lodo,
acqua che squilli,
acqua che brilli,
acqua che canti e piangi,
acqua che ridi e muggi.
Tu sei la vita
e sempre sempre fuggi.

(“Acqua” di G. D’Annunzio)

Ma se io sono una scarpa come poeta, ci sono persone che possono essere considerate delle vere e proprie ciabatte in ambito scientifico ed in particolare nel settore chimico.

In questi giorni sto intervenendo su una pagina facebook di una ditta che produce acqua arricchita di ossigeno. Addirittura nella loro pagina internet affermano di solubilizzare fino al 3000 % di ossigeno rispetto alle normali acque da tavola. Ad onor del vero, sembra che le acque ricche di ossigeno siano di moda attualmente. Basta andare in Google e digitare “acqua ricca di ossigeno” perché vengano trovate pagine internet di aziende che mettono in vendita questa acqua ritenuta più salutare della normale acqua da rubinetto, sia che l’ossigeno sia presente in modo “naturale”, sia che questo vi sia stato aggiunto.

Ma perché si sente l’esigenza di porre l’accento sul contenuto di ossigeno disciolto nelle acque?

Il BOD ed Il COD

Da un punto di vista squisitamente chimico spiego ai miei studenti (insegno sia ”Chimica del Suolo“ che ”Recupero di aree degradate”) che il contenuto di ossigeno disciolto nell’acqua è un parametro molto importante per la qualità (in termini positivi) di questo comparto ambientale. Infatti, anche gli organismi marini hanno bisogno di ossigeno per sopravvivere, esattamente come noi organismi terrestri. La differenza è che mentre noi siamo adatti a vivere in un fluido gassoso, ovvero l’aria fatta da circa il 79% di azoto molecolare, il 20% di ossigeno molecolare e l’1% di altri gas come l’anidride carbonica e l’argon, gli organismi marini sono adatti a vivere in un  liquido, cioè l’acqua, da cui riescono ad estrarre l’ossigeno che occorre per i loro processi metabolici.

In termini fisiologici, l’ossigeno di cui abbisognano le nostre cellule viene “catturato” dai polmoni, “legato” all’emoglobina e trasportato dove serve (Figura 1).

Figura 1. Schema della respirazione polmonare (Fonte)

La stragrande maggioranza degli organismi marini è dotata, invece, di branchie (Figura 2).

Figura 2. Meccanismo di funzionamento delle branchie (Fonte)

L’acqua passa attraverso le branchie venendo a contatto con delle sottilissime membrane al di là delle quali si trova il sangue. L’ossigeno disciolto nell’acqua diffonde attraverso queste sottilissime membrane per diffondere nel sangue povero di ossigeno.
I diversi meccanismi con cui gli organismi terrestri e quelli marini assorbono l’ossigeno per la realizzazione dei propri processi metabolici, fanno in modo che noi non possiamo sopravvivere in acqua, né gli organismi marini possono sopravvivere al di fuori dell’acqua (mi scuso con i miei lettori biologi se non sono stato troppo corretto nella descrizione dei processi di assunzione dell’ossigeno).

Fatta questa premessa semplicistica, due dei parametri che i chimici usano per valutare la qualità di un’acqua riferita alla sua capacità di sostenere la vita marina sono il Biochemical Oxygen Demand (o BOD) ed il Chemical Oxygen Demand (anche indicato come COD).

Il “BOD” è una misura della quantità di ossigeno che i microorganismi presenti nelle acque usano per la decomposizione aerobica della sostanza organica. Più elevato è il BOD, meno ossigeno è disponibile per il sostentamento della vita degli organismi marini (per es. i pesci).

Il “COD” è una misura della quantità di ossigeno richiesta per l’ossidazione della sostanza organica presente nelle acque sia per effetto di reazioni di natura microbiologica che di reazioni in cui non sono coinvolti i microorganismi. Come per il BOD, più elevato è il valore del COD, meno ossigeno è disponibile per il sostentamento della vita acquatica.

L’ossigeno disciolto riguarda gli organismi terrestri?

Da quanto appena scritto, si capisce che la quantità di ossigeno molecolare disciolto in acqua è importante per la vita acquatica. Ma cosa c’entriamo noi? Perchè l’ossigeno disciolto dovrebbe riguardarci? Una risposta la si trova in rete cercando nei vari siti di aziende produttrici di acqua ad alto contenuto di ossigeno:

  1. l’ossigeno disciolto migliora le prestazioni lavorative
  2. l’ossigeno disciolto favorisce la digestione
  3. l’ossigeno disciolto esalta il gusto delle pietanze
  4. l’ossigeno disciolto aumenta la resistenza fisica

etc etc etc

Insomma, come si legge, sembra che l’ossigeno disciolto nelle acque che beviamo sia come l’olio di serpente, ovvero una panacea per tutti i mali. Peccato che non avendo branchie come i pesci, l’ossigeno disciolto nell’acqua a noi non serva assolutamente a nulla.  In altre parole, le acque cosiddette ricche di ossigeno non sono altro che acque potabili in grado di toglierci la sete e mantenerci idratati esattamente come tutte le acque potabili di questo mondo, incluse quelle dal rubinetto.

Quanto ossigeno può essere disciolto in acqua?

Chi studia la chimica, anche al livello di scuola superiore, sa benissimo che esiste una relazione diretta tra pressione parziale di un gas, temperatura e solubilità del gas in un liquido.

La Figura 3 mostra l’andamento della solubilità dell’ossigeno molecolare in acqua deionizzata.

Figura 3. Solubilità dell’ossigeno molecolare in acqua deionizzata (Fonte)

Le tre curve indicano la quantità di ossigeno disciolto in acqua deionizzata a tre pressioni differenti: 1 atm (curva blu), 2 atm (curva rossa) e 4 atm (curva gialla). Per spiegare la traslazione delle curve (ovvero perché quella gialla è più in alto e quella blu più in basso) immaginate di dover spingere sott’acqua dei palloncini gonfi di aria. Se ne volete spingere uno solo, dovete applicare una certa forza; per spingerne due, dovete applicare una forza maggiore; questa forza aumenta all’aumentare del numero di palloncini che intendete spingere sotto il pelo dell’acqua.

La Figura 4 mostra la solubiità dell’ossigeno molecolare in un’acqua contenente dei sali.

Figura 4. Solubilità dell’ossigeno molecolare in acqua salata (Fonte)

La posizione delle curve è identica a quella mostrata in Figura 3 (curva gialla in alto, curva blu in basso). Tuttavia, salta subito agli occhi che l’ammontare di ossigeno disciolto nelle stesse condizioni della Figura 3, è inferiore.  Perché? La solubilità di un gas in acqua (o in un liquido qualsiasi) non dipende solo da temperatura e pressione, ma anche dalla presenza di soluti disciolti.

Come ho già avuto modo di scrivere (qui), il processo di solubilizzazione di un soluto in un solvente può essere considerato come una vera e propria reazione chimica in tre stadi:

  1. soluto-soluto → 2 soluto
  2. solvente-solvente → 2 solvente
  3. soluto + solvente → soluto-solvente

in cui l’ultimo stadio descrive la formazione di interazioni tra il soluto ed il solvente. Più affini sono soluto e solvente, maggiore è la solubilità del primo nel secondo. Non discuto in questa sede delle condizioni di saturazione per cui non è possibile sciogliere un soluto in un solvente oltre una certa quantità.

Nel caso dell’ossigeno in acqua deionizzata, tutte le molecole di acqua sono “a disposizione” per l’interazione con l’ossigeno che si scioglie nel solvente. Se, però, nel solvente è già presente un soluto, lo schema di solubilizzazione a tre stadi precedentemente descritto, si arrichisce di due ulteriori stadi:

  1. soluto1-soluto1 → 2 soluto1
  2. soluto2-soluto2 → 2 soluto2
  3. solvente-solvente → 2 solvente
  4. soluto1 + solvente → soluto1-solvente
  5. soluto2 + solvente → soluto2-solvente

Se il secondo soluto corrisponde all’ossigeno molecolare in fase gassosa, lo stadio 2 appena descritto non deve essere preso in considerazione. Quello che accade è che l’ossigeno molecolare in forma di gas compete con il soluto1 disciolto per le interazioni col solvente. Poichè l’affinità tra acqua e sale è maggiore che tra acqua e ossigeno gas,  ne viene che quando l’ossigeno viene “spinto” nell’acqua salata, la quantità di ossigeno gas in grado di sciogliersi (secondo lo schema descritto) è inferiore a quella in grado di sciogliersi in acqua deionizzata.

In definitiva, più basso è il contenuto salino di un’acqua, più elevata è la quantità di ossigeno che si può sciogliere; più alta è la pressione esercitata sulla superficie del liquido, maggiore è la quantità di ossigeno disciolto; a parità di contenuto salino e di pressione, più bassa è la temperatura del sistema e maggiore è la quantità di ossigeno che si può sciogliere.

Conclusioni

Possiamo sciogliere tutto l’ossigeno che ci pare in un litro di acqua adottando gli accorgimenti descritti nella parte finale del paragrafo precedente, tuttavia questo ossigeno non ci serve perché non abbiamo le branchie come gli organismi marini; in ogni caso, una volta che non sono rispettate le condizioni atte a garantire la massima solubilizzazione del gas in acqua, valgono le condizioni di equilibrio alla temperatura ed alla pressione di esercizio. In altre parole, quando apriamo una bottiglia di acqua arricchita di ossigeno alla pressione atmosferica ed alle temperature di questi giorni (oltre i 30 °C) ci dobbiamo aspettare una effervescenza dovuta  alla fuoriuscita del gas per raggiungere le condizioni di equilibrio a quei valori di temperatura e pressione. Il prodotto che si beve è né più né meno che acqua potabile (e ci mancherebbe) con tutte le caratteristiche tipiche di un’acqua qualsiasi venduta al supermercato o presa al rubinetto di casa.

Fonte dell’immagine di copertina

 

 

 

Come si costruiscono le bufale. Il caso dello zucchero raffinato

Nella mia attività, sia di docente/ricercatore che, più recentemente, di divulgatore, mi trovo spesso di fronte a una serie di notizie che apparentemente sembrano serie, ma che in realtà sono delle vere e proprie bufale. La bufala nasce dal fatto che si mescolano ad arte informazioni vere con altre verosimili e con alcune del tutto prive di fondamento. L’obiettivo è quello di indurre il lettore poco preparato o poco attento a credere a delle vere e proprie sciocchezze. Volete un esempio?

Ho appena trovato un sito in cui si esaltano le proprietà della stevia partendo da presupposti tutt’altro che scientifici. Ecco il link.

Analizziamo quello che è scritto nell’incipit:

“Stevia, tutto quello che c’è da sapere sul dolcificante naturale del momento. Lo zucchero raffinato, si sa, non è benefico per il nostro organismo e molte persone cercano alternative naturali alla sua dolcezza artificiale

Ho colorato in rosso una frase in cui compare, messo lì apparentemente in modo casuale, “zucchero raffinato” e  “si sa”. Ovvero, secondo gli autori di questo articoletto, è noto ormai anche a cani e porci che lo zucchero raffinato non è benefico per il nostro organismo.

Cosa vuol dire “zucchero raffinato”?

La raffinazione dello zucchero è un processo che parte dalla frammentazione meccanica della barbabietola da zucchero (è la pianta da cui ricaviamo il saccarosio nelle zone a clima temperato come l’Europa; nei paesi tropicali, il saccarosio viene ricavato dalla canna da zucchero) e passa per l’estrazione delle componenti idrosolubili usando acqua calda. Non mi risulta che l’acqua calda sia tossica. Certo se uno immerge la mano in acqua bollente si ustiona, ma questa è un’altra storia e, comunque, l’elevata temperatura non rende l’acqua tossica. A questo link si trova il significato dell’aggettivo “tossico” secondo l’enciclopedia Treccani.

L’estrazione in acqua calda genera un miscuglio (o sugo grezzo) che contiene anche il saccarosio. Tale miscuglio, però, è ben lontano dall’essere appetibile. Per poter ottenere il saccarosio dal caratteristico sapore dolce, occorre usare idrossido di calcio (Ca(OH)2) che consente la precipitazione di tante componenti poco appetibili oltre che la neutralizzazione delle sostanze acide contenute nel sugo grezzo (il termine tecnico è “defecazione”, ma mi rendo conto che non è una parola molto gettonata nel linguaggio comune quando associata a qualcosa che dobbiamo mangiare). Anche l’idrossido di calcio non è tossico. Al massimo può causare irritazioni, ma solo quando non è sciolto in acqua alle concentrazioni usate per la raffinazione dello zucchero (qui la scheda tecnica). In ogni caso, la fase successiva è la rimozione di tutto il calcio mediante uso di anidride carbonica (CO2). Quest’ultima permette la precipitazione del carbonato di calcio che poi viene successivamente allontanato. Neanche l’anidride carbonica è tossica. Certo, se saturiamo un ambiente chiuso con questo gas moriamo, ma non perché la CO2 sia tossica, solo perché ci asfissiamo per mancanza di ossigeno. Non sto a farla lunga, aggiungo solo che dopo queste operazioni, vengono operati processi di cristallizzazione successivi che servono  per separare i cristalli di saccarosio dalle impurezze ancora presenti nel sugo che lo contiene. La cristallizzazione non viene fatta usando solventi organici (questi si potenzialmente tossici), ma attraverso variazioni di temperatura. Infine, lo sbiancamento definitivo viene fatto usando il vapor d’acqua. Anche il vapor d’acqua non è tossico. Se fosse così saremmo già morti da un pezzo considerando tutta l’umidità che è presente nell’aria.

Raffinato non non vuol dire tossico

Il termine “raffinato”, in definitiva, non è sinonimo di “pericoloso” o “tossico”. Non so da cosa nasca l’idea comune che tutto ciò che è raffinato sia pericoloso. Forse perché si associa l’idea di “raffinazione” alla lavorazione del petrolio (che certamente non è commestibile) per ottenerne le frazioni da usare nelle diverse attività antropiche? Ma cosa c’entra la raffinazione del petrolio con quella del saccarosio? Assolutamente nulla.

Sotto l’aspetto chimico, “raffinare” significa “purificare”, ovvero, nel caso specifico del saccarosio, eliminare dallo zucchero comune tutte quelle componenti che non lo rendono appetibile, come avete letto nel paragrafo precedente.

Vi sembra, allora, che la polvere bianca che usiamo per dolcificare il nostro cappuccino la mattina sia tossica? No. Non lo è. Non c’è nulla lì dentro che la renda tossica. Al più il saccarosio rappresenta un problema serio per i diabetici, ma questa è un’altra storia di cui ho già parlato qui.

Quindi se “raffinato” non è sinonimo di tossico, il “si sa” buttato lì è solo uno specchietto per le allodole. È solo un modo per attirare l’attezione dei gonzi e far loro credere che esiste una lobby del saccarosio (big-sucrose) che ci vuole tutti morti. Non c’è male come complottismo, devo dire. Fa il paio con “big-pharma”, le scie chimiche e, piuttosto di recente, con big-microwave (sì perché grazie al mio articolo sui forni a microonde sono stato indicato come servo del potere industriale dei forni a microonde).

In ogni caso, se non siamo soggetti a diabete e ci sentiamo male dopo aver esagerato con l’assunzione di dolci, il responsabile non è il saccarosio, ma la nostra intemperanza che non ci consente di controllarci e fare attenzione alle dosi di dolce che assumiamo.

Le bufale sulle alternative naturali

Come avete potuto leggere, ho evidenziato in blu un altro pezzo dell’incipit dell’articolo sulla stevia. “le persone cercano altenative naturali alla dolcezza artificiale”. Ma ha un senso questa frase? Il saccarosio viene estratto dalla barbabietola da zucchero (o dalla canna da zucchero). Si tratta per caso di sistemi artificiali? Cosa c’è di più naturale di una pianta come la barbabietola? Il saccarosio che si estrae dalla barbabietola non si forma per un atto magico. È un prodotto del metabolismo della pianta stessa. E perché la stevia dovrebbe essere una pianta più naturale della barbabietola?

La differenza tra un edulcorante steviolitico ed il saccarosio è che il primo non contiene il secondo e può essere usato senza problemi dai diabetici. È il glucosio contenuto nel saccarosio il vero problema per chi è affetto da diabete. Eliminando il saccarosio, si elimina il glucosio e si tengono sotto controllo i problemi di iperglicemia. La stevia, come qualsiasi altro edulcorante privo di glucosio, offre il vantaggio di poter essere assimilato anche da persone affette da questa patologia molto limitante.

Come si ottiene l’edulcorante steviolitico?

Nel paragrafo più su ho descritto per sommi capi l’estrazione del saccarosio dalla barbabietola da zucchero ed ho evidenziato che non vengono utilizzati solventi tossici. Peraltro, il processo di estrazione è progettato in modo tale da non lasciare alcun residuo dei composti usati durante il processo di raffinazione. Ma come si ottiene un sacchettino di edulcorante steviolitico? Non voglio entrare nei dettagli della composizione chimica di questo edulcorante. Basti sapere che si tratta solo di una miscela di diversi composti che vengono estratti dalla pianta che si chiama Stevia rebaudiana. Ebbene sì. Anche l’edulcorante noto col nome commerciale di stevia viene estratto da una pianta (esattamente come il saccarosio estrato dalla barbabietola). Ma sapete come? Esistono diversi metodi. Si può usare una miscela di acqua calda ed alcol etilico, oppure si può usare il metanolo. Sì. Avete letto bene. Si può usare il metanolo, ovvero un composto che è tossico nel vero senso della parola. Ne volete sapere di più? Basta leggere la scheda di sicurezza di questo alcol: qui. È ovvio che ci sono anche altre procedure estrattive oltre a quelle appena citate. Per esempio si può procedere per macerazione in acqua seguita da processi di filtrazione vari, scambio ionico, osmosi inversa ed essiccamento. Si tratta di un processo di produzione che può essere indicato come “raffinazione”, esattamente come quella del saccarosio. Il punto è che i supporters dei prodotti naturali a fini meramente commerciali si guardano bene dall’usare il termine “raffinazione” o “raffinato” quando parlano di dolcificante steviolitico. Anzi, molto subdolamente, come avete potuto leggere, parlano di dolcezza naturale dell’edulcorante steviolitico contro quella artificiale del saccarosio. Eppure si tratta di due edulcoranti entrambi di origine vegetale, con la stessa dignità chimica di fregiarsi dell’aggettivo “naturale”.

Conclusioni

Non lasciatevi fregare da chi esalta le proprietà della stevia spingendo sul concetto di edulcorante naturale. Da questa beve nota potete capire che non è così. Nessuno vieta di utilizzare la stevia al posto del saccarosio o di qualsiasi altro dolcificante di sintesi o meno. L’importante è essere coscienti del fatto che si tratta solo di una scelta soggettiva che deve incontrare i propri gusti personali. Per esempio, a me piace molto il sapore dell’aspartame rispetto a quello della stevia, ma è solo un fatto assolutamente soggettivo.

Fonte dell’immagine di copertina: Wikimedia Commons

Anche agli scienziati piace scherzare. La bufala dell’uomo del Piltdown

Piltdown. Sussex. Gran Bretagna. Anno 1912. Viene ritrovato il cranio di un ominide a metà tra uomo e scimmia. L’annuncio del ritrovamento viene dato nel Dicembre dello stesso anno nel convegno della Geological Society of London. Qui i due autori della comunicazione, Dawson (autore del ritrovamento) e Woodward, battezzarono l’ominide a cui apparteneva il cranio col nome di Eoanthropus dawsoni o anche uomo del Piltdown.

Al momento della scoperta del cranio dell’uomo del Piltdown, la teoria dell’evoluzione di Darwin aveva circa 53 anni – la famosa “Origine delle specie” aveva visto la luce intorno al 1859 – e si rincorrevano le interpretazioni più disparate sia per la comprensione dell’origine dell’uomo, sia per denigrare la teoria anzidetta che toglieva l’essere umano dal centro del creato per porlo in una dimensione meno centrale dell’universo.

Origine della specie

Secondo le prime interpretazioni della teoria di Darwin, l’essere umano doveva essere considerato come un diretto discendente delle scimmie. In altre parole, le scimmie avrebbero subito nel corso del tempo  delle costanti e continue trasformazioni mediate sia dall’ambiente che dalle abilità necessarie a sopravvivere ai cambiamenti ambientali.Secondo questa interpretazione, il passaggio graduale dalla scimmia all’uomo deve necessariamente aver prodotto degli ominidi con caratteristiche intermedie tra le due specie.

Una via di mezzo

L’uomo del Piltdown si pone a metà tra la scimmia e l’uomo dal momento che mostra caratteristiche simili a quelle di una scimmia, nella parte mandibolare del cranio, ed a quelle dell’uomo, nella parte superiore del cranio. Si tratta, quindi, dell’anello mancante. Nel 1953, però, gli studiosi del British Natural History Museum e dell’Università di Oxford capirono che il cranio ritrovato da Dawson era un falso. Indagini successive hanno confermato l’origine truffaldina del cranio dell’uomo di Piltdown evidenziando che Dawson “limò” e mise assieme ossa umane (di circa 700 anni) con ossa di diverse tipologie di scimmia.

Oggi sappiamo che l’evoluzione non è andata come si credeva all’inizio del XX secolo.

In realtà, l’uomo, così come tutte le specie viventi, si è evoluto per come lo conosciamo oggi grazie all’azione congiunta di “caso e necessità”.  In altre parole, modifiche ambientali del tutto casuali – come terremoti ed inondazioni – alterano l’habitat tipico in cui gli organismi vivono. Nell’ambito di una stessa popolazione esiste un certo numero di individui che, a causa di modificazioni genetiche casuali, si ritrova ad essere maggiormente adattato alla sopravvivenza nelle nuove condizioni ambientali. Per questo motivo, proprio gli individui più abituati alle nuove condizioni ambientali riescono ad avere maggiore possibilità riproduttiva. La conseguenza è che, nel corso del tempo, gli individui più adatti sono quelli che predominano, mentre quelli meno adatti si estinguono. Grazie a questo modello evolutivo possiamo dire che non ci dobbiamo aspettare nessun “anello mancante”. Uno scherzo come quello effettuato nel 1912 oggi sarebbe solo una bufala da primo Aprile.

Per saperne di più

Svolta nella beffa del Piltdown

La bufala dell’uomo di Piltdown

Il pesce d’aprile del 1912