La química explica cómo el jugo de remolacha hace que el hielo y la nieve se derritan

En el Gran Norte Blanco, las tormentas de nieve son una cuestión de vida o muerte. O, al menos, eso es lo que parece en estos días, ya que un nuevo método de limpieza de nieve está haciendo que algunas calles se vean como el lugar de una masacre sangrienta. Esta semana, en Calgary, Alberta, los funcionarios de la ciudad tomaron las calles nevadas con una mezcla de sal y jugo de remolacha, que dicen que es una manera más ecológica y económica de deshielo de las carreteras que usando solo sal.

los CBC informó el martes que Calgary está expandiendo su uso de jugo de remolacha luego de que las pruebas de pruebas anteriores tuvieron éxito. La ciudad nevada sigue los pasos de ciudades como Laval y Cowansville, tanto en Quebec como en Toronto, todas las ciudades que anteriormente habían usado mezclas similares de jugo de remolacha en las carreteras como preparación para las tormentas. En Calgary, la mezcla de jugo de remolacha y sal se está rociando directamente en las calles desde un camión de dos toneladas que puede contener 40,000 litros de jugo de remolacha.

Las ciudades afectadas por las tormentas de invierno han estado buscando alternativas a la sal durante varios años, ya que las cantidades excesivas de cloruro de sodio no solo dañan los automóviles, las carreteras y las propiedades personales, sino que también afectan el medio ambiente. En 2016, la Autoridad de Conservación de Toronto y la Región declaró que la disminución de las poblaciones de peces y bichos probablemente estaba vinculada a la dependencia de la ciudad de la sal durante los meses de invierno.

La razón por la cual la sal es un descongelador de carreteras tan eficiente es, en primer lugar, que reduce el punto de congelación del agua a su alrededor. Todo el hielo tiene una película muy delgada de agua líquida en su superficie, y cuando un trozo de hielo se mezcla con ese líquido, disminuye su punto de congelación, que aumenta su temperatura, lo que a su vez hace que el hielo a su alrededor se derrita, y así sucesivamente. Este proceso se vuelve más y más efectivo a medida que aumenta la concentración de sal. Por ejemplo, una solución de sal al 10 por ciento se congela a 20 grados Fahrenheit (-6 grados Celsius) y una solución al 20 por ciento se congela a 2 grados F (-16 grados C).

A nivel molecular, esto sucede porque las moléculas de sal se entremezclan con las moléculas de agua, lo que dificulta que estas últimas se unan en el cristal molecular que constituye el hielo. Aquí es cómo lo explican los físicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign:

Digamos que tienes una taza de agua pura y una taza de agua algo salada. A medida que bajas la temperatura, parte del agua pura comienza a formar cristales de hielo. La razón es que aunque las moléculas de agua congelada, alineadas en un cristal, tienen menos formas de moverse (menor "entropía") que las moléculas líquidas, liberan calor cuando se congelan y eso aumenta aún más la entropía del entorno. Así que la entropía neta aumenta a medida que el agua se congela, como siempre lo hace en el camino hacia cualquier estado de equilibrio.

¿Qué pasa con el agua salada? Hay un término adicional en el cambio de entropía. La sal no encaja en los cristales de hielo. Así que a medida que se forman, la sal restante se deja con menos espacio para deambular, y por lo tanto menos entropía. Por lo tanto, debe enfriar el agua salada antes de obtener una ganancia neta de entropía al congelarla.

Pero el cloruro de sodio no es la única molécula que puede romper un cristal de agua. Las moléculas de azúcar del jugo de remolacha tienen un efecto similar, lo que significa que si se agrega azúcar de remolacha a la solución de sal al 20 por ciento y se rocía sobre hielo, el punto de fusión del hielo será incluso inferior a 15 grados F. Lo que la mayoría de las ciudades canadienses han intentado mezclar las melazas de remolacha azucarera, un subproducto de desecho del refino de la remolacha azucarera, junto con las soluciones salinas existentes para reducir la concentración de sal necesaria para producir los mismos efectos de fusión del hielo. La adherencia de las melazas también ayuda a unir la sal a la superficie de la carretera, donde puede maximizar sus efectos.

El único inconveniente de los trocitos de jugo de remolacha, National Geographic El informe de 2014 es que a veces puede filtrarse en los arroyos, donde el azúcar atrae a las bacterias que absorben todo el oxígeno del agua en el que dependen los animales.

Por supuesto, está el problema del jugo de remolacha que convierte las calles en un desorden rojo marrón, como si fueran los restos oxidados de una sangrienta batalla. Algunas ciudades, como Laval, han usado jugo de remolacha blanca para evitar la mancha, pero otras simplemente han aprendido a abrazar lo malo con lo bueno. Como mínimo, se dice que el dulce licor huele a un Tootsie Roll.

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