El ánodo del mundo

Este relato ha sido el ganador del concurso de divulgación Ciencia Jot Down con la temática «Elementos críticos: del wolframio a las tierras raras» en la modalidad de ensayo.

La quinta temporada de la serie Sexo en Nueva York arranca con Carrie Bradshaw que se apresura en buscar refugio ante una lluvia inesperada. Llega al Café Edison, en la calle 47 con Broadway, que está muy concurrido. Le pide al encargado acomodarse en una mesa, pero al ir sin acompañante le dice con tosquedad que ni hablar.

—¡A la barra, señorita!

Encuentra un taburete libre junto a una señora que disfruta de dos generosas bolas de helado de chocolate.

—El encargado es un idiota —le dice la señora—. Yo lo aguanto porque vengo continuamente. Soy del barrio y me conocen.

Al acabar la frase, saca del bolso un frasquito con un polvo blanco. Carrie la observa de reojo.

—Litio. Me gusta espolvorearlo sobre el helado. ¿Qué modulador del ánimo usas tú?

—Pues… la verdad es que no uso ninguno.

—Yo tampoco usaba ninguno hasta que rompí con aquel tipo. Fue en el 82. Se llamaba Marty.

Carrie se quedó mirando aquellas bolas de chocolate mientras se imaginaba a sí misma, en unos años, contando una historia parecida.

De haber terminado con el tal Marty varias décadas antes, la entrañable señora no hubiese necesitado dopar su helado. Le habrían bastado un par de rondas de un refresco cuya etiqueta afirmaba contener, además de sabor a limón, citrato de litio. Su nombre inicial, 7up Lithiated Lemon Soda, se simplificó en 1937 a 7up. No hay motivo para alarmarse. El 7up no incluye litio en su composición desde 1950.

Si el origen del «up» puede sugerir la acción estimulante del estado de ánimo, el sentido del «7» es más especulativo. ¿Haría referencia a sus siete ingredientes, a que su envase contenía siete onzas o a la masa atómica del litio que, redondeando, también es 7?

En cualquier caso, ni el mejor estudio de mercado pudo elegir un momento más idóneo para su lanzamiento: dos semanas antes de la Gran Depresión de 1929.

Hubo otro intento de incluir litio en la dieta. En la primavera de 1948, la firma estadounidense Foster, Milburn & Co. afirmaba haber encontrado un producto inocuo, el cloruro de litio, como sustitutivo de la sal de mesa para personas con cardiopatías o hipertensión. Tras unos meses, quienes consumían esta sal comenzaron a experimentar síntomas que iban desde náuseas y pérdida de apetito hasta temblores y visión borrosa. Pero en febrero de 1949 la cosa se volvió más preocupante. Un paciente de Michigan se encontraba en estado crítico, mientras en Cleveland dos habían muerto y otros cinco estaban graves. Todos los casos se relacionaron con el consumo de sal de litio.

Mientras en EE. UU. se prohibía su uso, un médico australiano lo emplearía de manera accidental en un ensayo. Según la hipótesis del doctor John Cade, el ácido úrico tenía un papel esencial en los síntomas de pacientes maníaco-depresivos. La orina de estos pacientes resultaría más tóxica debido a, presumiblemente, un mayor contenido de ácido úrico. Como es un compuesto insoluble en agua, necesitó combinarlo con algún elemento químico que lo volviese soluble para inyectarlo en cobayas. Podría haber escogido cualquier otro elemento, como el sodio o el potasio, pero eligió el mismo que la ex de Marty añadió como topping para su helado. Resultó que las inyecciones de urato de litio generaban un efecto tranquilizador en los conejillos de indias, pero no, el responsable no era el ácido úrico. El litio abandonó la sal para hipertensos y la receta del 7up para protagonizar una idea revolucionaria por entonces: una enfermedad mental podía tratarse con fármacos.

Del salto de la rana al vuelo de una abeja

Un elemento peculiar desde el principio. Desde muy al principio. En un universo de apenas tres minutos de edad, el litio ya estaba presente junto al hidrógeno y al helio. Un metal que no necesitó de los hornos estelares para formarse; una excepción a la poética somos polvo de estrellas de Carl Sagan. 13.800 millones de años después, una especie avanzada descubriría otra de sus atractivas cualidades: es el elemento más apropiado para los dispositivos acumuladores de electricidad.

Pero antes hacía falta «un pequeño salto» que tuvo lugar en el laboratorio de Luigi Galvani. Se cuenta que al terminar de diseccionar una rana, Lucia Galeazzi, esposa de Luigi, insertó un gancho de latón que atravesó la médula espinal del anfibio y la colgó en un soporte de hierro. La rana penduleó y al regresar de su oscilación, una extremidad tocó el soporte de hierro y el anca se contrajo. A Galvani no se le escapó aquel leve movimiento y le pidió a su mujer que lo repitiese, pero esta vez empleando el bisturí que aún tenía en la mano. Galeazzi apoyó el mango del bisturí en el soporte de hierro y tocó con la hoja el anca de la rana. La extremidad se contrajo de nuevo.

Este experimento estimuló el diseño de dispositivos que aprovechasen lo que parecía una nueva fuente de energía: la «electricidad animal». Uno de ellos fue la inquietante batería que concibió Eusebio Valli hacia 1790, y que se componía de diez ancas de rana cuidadosamente desolladas y abiertas longitudinalmente. Dispuestas en una macabra fila, se solapaban de manera que la superficie interior de cada anca se ponía en contacto con la exterior de la siguiente. Concluida la hilera, de las ancas de los extremos emergían los terminales de la batería. Y lo cierto es que funcionaba, porque la electricidad que se originaba a partir de tejidos animales responde a un fenómeno conocido como potencial de lesión, según el cual entre el tejido sano y el lesionado se genera una diferencia de cargas eléctricas capaz de producir una corriente.

Aunque las grotescas «baterías batracias» tuvieron su utilidad en los laboratorios, Alessandro Volta tenía otro punto de vista. Estaba convencido de que la contracción del anca que observó Galvani no se debía a ninguna electricidad animal, sino a la simple combinación de metales diferentes: el latón del gancho y el hierro del soporte. Para comprobarlo, reprodujo el circuito de la rana sustituyendo el gancho por un disco de cobre y el soporte por un disco de cinc. El anca, en su papel de electrolito (la sustancia que permite el intercambio de cargas eléctricas entre ambos metales), la remplazó por un disco de cartón empapado en salmuera.

Este sándwich, la celda galvánica, es ya una pila elemental. En este emparejamiento, uno de los metales tiene mayor tendencia a ceder electrones (el cinc, como electrodo negativo o ánodo) que el otro, que tiende a captarlos (el cobre, como electrodo positivo o cátodo) produciendo el flujo eléctrico. Solo queda apilar más celdas cuanto mayor voltaje se desee. El 20 de marzo de 1800, la Royal Society recibía la carta en la que Volta anunciaba el invento. En rigor, no fue la primera pila eléctrica si consideramos las baterías de rana, pero sí fue la primera en proporcionar una corriente estable y, afortunadamente, en prescindir de material biológico.

Lo verdaderamente curioso es que la pila de Volta fue catalizadora de su propio desarrollo. El químico Humphry Davy no tardó en sacar provecho del invento para separar un compuesto en sus elementos constituyentes por medio de la electricidad. El nuevo proceso, que se conocería como electrólisis, permitió a Davy identificar seis nuevos elementos químicos entre 1807 y 1808. En 1821 añadió el séptimo; la atrevida cobertura del helado de chocolate, el antiguo ingrediente del 7up, el elemento de masa atómica 7: el litio. Como el metal más ligero y con gran tendencia a ceder electrones, su destino quedaría ligado a las herederas de la pila de Volta. Consagrado como «ánodo del mundo» desde las pilas botón hasta los acumuladores de vehículos eléctricos.

Pero el elemento que revolucionaría las baterías no lo iba a poner fácil. Tan bipolar como el trastorno que ayuda a tratar, lo mismo modula el ánimo de un paciente que muestra su faceta más violenta. En estado metálico puro, reacciona de manera explosiva al contacto con el agua. El camino para domar el carácter del litio aún sería largo. Por un lado, había que disminuir su peligrosidad renunciando a su uso en estado puro; por otro, que los múltiples ciclos de carga y descarga no acortasen la vida útil de las baterías por degradación de sus materiales. La clave fue concebir estos materiales haciendo uso de una analogía: la de una abeja entrando y saliendo de una colmena.

El litio presente en las baterías abandona su forma pura en favor de óxidos o sales de litio, lo que disminuye su reactividad. A esta innovación para hacer las baterías más seguras se suma la innovación para su durabilidad. Los discos metálicos de la pila de Volta se sustituyen por compuestos con una microestructura cristalina en forma de láminas o panales. Con esta disposición, el litio, como hacendosa melífera, puede trasladarse de un electrodo a otro alojándose y desprendiéndose con facilidad de estos panales, minimizando el deterioro de los electrodos.

Una peregrinación al desierto

La evolución de las baterías de litio ha sido merecedora del Premio Nobel de Química en el año 2019. Sin embargo, su uso para tratar el trastorno bipolar no ha recibido un reconocimiento equivalente, hecho del que es muy consciente Jamie Lowe, escritora y columnista del New York Times. Un día, siendo aún adolescente, comenzó a sospechar que sus padres la vigilaban y grababan sus conversaciones telefónicas, por lo que cada vez pasaba más tiempo fuera de casa. Era frecuente verla por la calle ataviada con veinte collares y siete capas de ropa lo más desentonada posible. Pero cuando comenzó a susurrar a los demás que existía un plan para envenenar a la población y que solo ella podía detenerlo, se confirmaron las sospechas. Fue diagnosticada de trastorno bipolar con diecisiete años, edad a la que comenzó su tratamiento con carbonato de litio.

Gracias al litio, Lowe ha podido hacer vida normal. Desaparecieron sus delirios, se graduó en arte en la Universidad de California, aprendió a cocinar en un restaurante italiano, escribió, pintó, viajó… Pero el daño renal por el uso prolongado del litio le dio un ultimátum: o cambiaba de medicación o necesitaría un trasplante de riñón antes de diez años. Le aterraba la idea de que el nuevo tratamiento no funcionara y las crisis maníacas regresaran, pero no tenía otra opción.

—No creo en Dios, pero creo en el litio —afirmaba. Así que antes de internarse en terreno desconocido, decidió visitar uno de los lugares más imponentes y extraordinarios: la mayor reserva de litio del mundo. Haría una peregrinación a la fuente de su cordura.

La inmensidad del salar de Uyuni, en Bolivia, no fue lo único que la dejó sin aliento. Sus 10.582 km², equivalentes a la superficie del Principado de Asturias, se encuentran a 3.650 metros de altitud. El último descenso de nivel del lago Tauca, hace unos 8.500 años, formó este desierto de sal que, durante la época húmeda, cambia su aspecto. Si el espesor de lluvia acumulada es suficiente, el agua inicia un baile de densidades. Un ciclo que la hace ascender a la superficie cuando se calienta y que la hunde de nuevo cuando la sal disuelta se concentra por evaporación. Una noria de convección que dibuja cada islote en que se divide este vasto teselado. Un embaldosado que responde al nombre de células de Bénard.

Lowe caminó por esa extensión costrosa para sentir su granularidad mientras sus botas se inundaban de agua salada lechosa. Los lejanos picos andinos parecían flotar, sin cimientos aparentes. Tras unos días de caminata, se detuvo en un campamento y durmió en una construcción hecha de ladrillos de sal: un iglú de litio. Se sentó en aguas termales cargadas del metal prodigioso y observó el vapor elevarse en un horizonte iluminado por la Luna.

Si se sumergía en ese baño caliente el tiempo suficiente, tal vez no se sentiría tan mal por dejar la medicina que la había ayudado durante veinte años. Estaba sedienta y exhausta, pero emocionada. Si existe en la Tierra un escenario para un delirio grandioso —se dijo a sí misma —, ese es el salar de Uyuni.

El uso del litio para tratar el trastorno bipolar parece el presagio de un mundo futuro dependiente de este elemento. El de un planeta que debe resolver la bipolaridad entre la exaltación de los combustibles fósiles y las promesas de una energía descarbonizada.

Con los electrodos de las baterías transformados en microcolmenas, solo queda un cuello de botella. El camaleónico electrolito, que ha habitado desde cartones borrachos de salmuera hasta las entrañas de una rana muerta, protagoniza otra vuelta de tuerca. En la actualidad se experimenta con materiales denominados superiónicos que permitirán baterías de más autonomía, carga más rápida, menor peso y mayor vida útil. Los más prometedores emulan la estructura de un mineral llamado argirodita que facilitará considerablemente el movimiento de las partículas de litio entre los electrodos con un funcionamiento más estable y seguro. Una peculiaridad de las argiroditas, que pueden adoptar un estado intermedio entre el cristalino y el líquido, parece hacerlo posible.

Una imagen que nos lleva de vuelta a la señora asidua del Café Edison. Quién podría imaginar que con aquellas bolas de chocolate medio heladas, medio fundidas y con partículas de litio moviéndose entre ellas, estaría degustando una gozosa analogía de las baterías del futuro.

Referencias:

Medicine: Case of trie substitute salt. February 28, 1949. TIME Magazine. Vol. LIII No. 9.

Theodore A. M. Progress into lithium-ion battery research. Journal of Chemical Research. 2023;47(3). https://doi.org/10.1177/17475198231183349

Lowe, J. I don’t believe in God, but I believe in lithium. My 20-year struggle with bipolar disorder. June 28, 2015. New York Times Magazine.

Ding, J., Gupta, M.K., Rosenbach, C. et al. Liquid-like dynamics in a solid-state lithium electrolyte. Nat. Phys. 21, 118–125 (2025). https://doi.org/10.1038/s41567-024-02707-6