Tungsteno: el metal perfecto para balas y misiles

Imagina un trozo de hierro del tamaño de una pelota de tenis. Pésalo en tu mano. Ahora déjalo caer sobre tu pie. ¿Cómo se siente? Ahora imagina un objeto idéntico tres veces más denso. ¿Cómo se sentiría eso si lo dejaras caer? ¿Volverías a caminar?

Ese metal es tungsteno.

Además de ser increíblemente denso, también es increíblemente duro y tiene el punto de fusión más alto de todos los elementos a 3422 °C.

Hace aproximadamente un siglo, el mundo no tenía ningún uso para él: era casi imposible moldearlo o trabajarlo. Sin embargo, ahora usamos tungsteno para escribir, atravesar glaciares, emitir rayos X y destruir edificios sin el uso de explosivos.

Para comprender cómo sucedió esto, debemos comprender las fuerzas competitivas que han dado forma a todo en nuestro mundo, y ¿dónde mejor comenzar que un misterio en el corazón de la evolución de la vida?

Durante los primeros cuatro mil millones de años, la vida en realidad no evolucionó mucho. Los organismos eran pequeños, simples y bastante raros. Luego, hace unos 500 millones de años, sucedió algo extraordinario: los registros fósiles muestran que hubo una increíble explosión de vida.

Apareció una extraordinaria variedad de nuevos y maravillosos organismos. Hay criaturas con ojos de platillo con tentáculos debajo y un arco de espinas dramáticas en la espalda, hay calamares con brazos de cangrejo y cosas extrañas como colchones de aire flotantes con una franja de diminutos dedos que se agitan.

Charles Darwin consideró que lo que se conoce como la "explosión cámbrica" ​​era la objeción más poderosa a su teoría de la selección natural. Este florecimiento abrupto de las especies iba en contra de la idea de evolución gradual.

Entonces, ¿qué podría haberlo causado?

Muchos científicos ahora creen que esta gran proliferación de nueva vida fue impulsada por el desarrollo de lo que era, según los estándares del Cámbrico, una nueva capacidad exótica: las teorías incluyen el ojo o incluso el ano.

¿O qué hay de los dientes? Las criaturas parecidas a gusanos con púas alrededor de la entrada de sus entrañas que aparecieron por primera vez durante el Cámbrico parecen temibles incluso ahora, pero solo piense en los asesinos efectivos que serían estas mandíbulas depredadoras en un mundo de organismos blandos y vulnerables.

Y eso no es todo. El Cámbrico también es cuando las conchas y los exoesqueletos aparecen por primera vez en el registro fósil en cantidades significativas. También está la primera evidencia de madrigueras, de criaturas excavando en el fondo del mar.

"Es como encontrar los inquietantes restos de una carrera armamentista -espadas con escudos, armas con tanques, bombas con refugios antiaéreos- en una excavación arqueológica", ha escrito el paleobiólogo Martin Brasier.

La teoría es que el resto de la creación tuvo que adaptarse muy rápidamente para defenderse, de ahí la armadura de carbonato de calcio que arrojaron muchas criaturas, y por qué algunos animales evolucionaron para cavar y ponerse a salvo.

Los biólogos llaman al proceso coevolución.

Entonces, ¿qué tiene que ver todo esto con el tungsteno? Probablemente te estés preguntando.

Bueno, el mundo de la fabricación implica un poco de coevolución. Se desarrollan nuevos materiales, aleaciones súper fuertes, por ejemplo, lo que significa que algo como un avión o una turbina eléctrica puede hacerse más resistente y, a menudo, también más liviano y económico.

Pero los componentes más fuertes requieren herramientas más duras para trabajarlos, y ahí es donde entra el tungsteno. El elemento 74 en la tabla periódica es una de las sustancias más duras de la naturaleza.

En SGS Carbide, un fabricante de herramientas en las afueras de Londres, usan mucho material. Fabrican una gama de brocas y herramientas de corte utilizadas en la industria aeroespacial, automotriz y muchas otras industrias con carburo de tungsteno, un compuesto súper duro de tungsteno y carbono, cementado junto con cobalto.

Entonces, ¿cómo se da forma a uno de los materiales más extremos del planeta?

Tienes que usar lo único más resistente: los diamantes. Incluso utilizando herramientas de corte de diamante, el trabajo implica una batalla profana, aunque no lo sabría dentro de la fábrica de SGS Carbide. No hay humo ni chispas. Todo lo que escucha es un zumbido silencioso de los tornos y otras máquinas.

Cada uno está contenido en su propia caja insonorizada y cuenta con un sofisticado sistema de refrigeración mediante aceite refrigerado. Pero incluso con estas máquinas de última generación, puede llevar 10 minutos o más cortar una sola broca. Y son caros: una sola broca puede costar más de 500 libras esterlinas (750 dólares).

Sin embargo, a medida que se utilizan más y más aleaciones avanzadas en la industria, ha crecido la demanda de herramientas súper resistentes, súper duraderas y súper precisas que producen empresas como SGS Carbide. Dado que la mayor parte del tungsteno extraído en el planeta se utiliza para fabricar estas herramientas, el precio del metal en bruto ha ido en aumento.

Al mismo tiempo, lo que puede ser el uso industrial más conocido del tungsteno ahora parece estar en declive terminal.

En una pequeña habitación junto a uno de los pasillos del departamento de química del University College London, el profesor Andrea Sella sostiene una bombilla incandescente anticuada. A través del cristal transparente puedo ver el frágil filamento temblar cuando sacude suavemente la bombilla.

"Cuanto mayor es la corriente, más caliente se vuelve esa pequeña bobina de tungsteno y más brillante brilla", explica Sella.

Antes, todas nuestras casas estaban iluminadas con bombillas como estas, pero se necesitaron casi 100 años de prueba y error para decidirse por el tungsteno. Los grandes científicos e inventores que desarrollaron las primeras bombillas probaron filamentos de platino, iridio, hilo de coser carbonizado e incluso bambú, ambas innovaciones de Thomas Edison.

Luego, en 1908, otro gran inventor estadounidense, William D Coolidge, finalmente descubrió cómo hacer cables con tungsteno ultrarresistente. Estos demostraron ser un material de filamento ideal: fuerte, duradero y calentable hasta un brillo extremo sin derretirse.

Los filamentos de tungsteno nos sirvieron bien durante un siglo, pero la verdad es que siempre fueron mucho mejores para producir calor que luz; en algunas bombillas, hasta el 97 % de la energía se perdía en forma de calor. Es por eso que en todo el mundo las bombillas incandescentes están siendo reemplazadas por fluorescentes compactas mucho más eficientes, diodos emisores de luz y otras tecnologías.

Pero el tungsteno sigue siendo la base de las dos tecnologías cruciales que nos ayudan a ver el mundo de maneras muy diferentes.

Los filamentos de tungsteno generan los rayos X que nos permiten ver el interior de nuestros cuerpos y huesos, y también las soldaduras que mantienen unidos a los barcos, aviones y puentes. También se utiliza para formar las puntas emisoras de los cañones de electrones que permiten a los microscopios electrónicos mirar hacia abajo y examinar objetos tan pequeños como moléculas individuales.

Pero fue la densidad del tungsteno lo que le valió su nombre: proviene del sueco tung sten, piedra pesada.

Es casi tres veces más denso que el hierro, casi el doble que el plomo y prácticamente igual que el oro.

Y, al igual que la proliferación de nuevas especies durante la explosión del Cámbrico, han evolucionado todo tipo de aplicaciones extrañas para explotar las cualidades únicas del tungsteno.

Se utiliza en las púas de las pistas de conducción de las motos de nieve, los vibradores que hacen tambalear nuestros teléfonos móviles cuando suenan, las pesas para los aparejos de pesca, las bolas de los bolígrafos y los dardos profesionales.

También es por eso que los estafadores a veces han logrado obtener una ganancia fácil al hacer pasar barras de tungsteno chapadas en oro como si fueran reales. Y su densidad y dureza es la razón por la cual los militares han llamado al tungsteno al servicio en otro tipo de carrera armamentista evolutiva.

"El tungsteno hace muy buenas balas", me dice el analista militar Robert Kelley. "Es el tipo de cosa que si disparas a la armadura de otra persona, la atravesará y la matará".

Y al igual que las criaturas del período Cámbrico, una vez que alguien comienza a usar dientes (o balas de tungsteno), debes hacer algo al respecto.

"Si introduces tungsteno en tus balas, tienes que introducir tungsteno en tu armadura", dice Kelley.

Describe el fascinante equilibrio que los ingenieros militares tienen que negociar entre la fuerza del tungsteno y los costos en combustible y maniobrabilidad que trae todo ese peso adicional.

"Pondrán el tungsteno en el costado del tanque, pero no en la parte superior. Entonces, la gente desarrollará ojivas que volarán hacia el tanque y luego, en el último minuto, subirán y luego caerán sobre él, entonces tienes que empezar a armar la parte superior del tanque.

"Así que es un juego constante de toma y daca".

Y las extraordinarias propiedades del tungsteno han llevado al desarrollo de una clase de misiles que funcionan sin explosivos.

Las armas de "bombardeo cinético" implican disparar lo que son, en efecto, lanzas de tungsteno a una velocidad increíble hacia su objetivo. Pueden penetrar armaduras de acero grueso y causar una devastación terrible, pero muy localizada.

El único rival del tungsteno para este tipo de aplicación es el elemento radiactivo uranio. El uranio empobrecido es (casi) tan denso como el tungsteno y tiene la ventaja añadida, desde una perspectiva militar, de que arde a las temperaturas extremas que se generan cuando te abres camino a través del blindaje de acero del tanque.

Eso a menudo hará estallar cualquier explosivo en el tanque.

"Ponlo de esta manera, si eres el tipo dentro del tanque, no recordarás lo que pasó", dice Kelley sin rodeos.

Entonces, ¿por qué los militares todavía usan tungsteno si el uranio tiene esta macabra pero útil propiedad adicional?

Porque, como descubrió el pueblo de Kuwait después de la primera Guerra del Golfo, el uranio empobrecido deja un polvo potencialmente mortal después de quemarse. Suena extraño pero, en el mundo de la guerra, el tungsteno es la alternativa ecológica.

Todos estos usos militares e industriales en evolución explican por qué muchas naciones clasifican el tungsteno como un elemento estratégico crítico.

Sin embargo, más del 80 % del suministro mundial está controlado por China y, en los últimos años, China ha impuesto restricciones a la exportación de tungsteno, junto con muchas otras materias primas. Quiere fomentar el desarrollo de las industrias de alta tecnología que utilizan tungsteno dentro de la propia China.

Eso también ayudó a impulsar los precios, lo que hace que valga la pena extraer depósitos no chinos que antes no eran rentables.

Hemerdon, en las afueras de Dartmoor, es la primera mina de metal nueva que se abre en Gran Bretaña en 40 años y explotará el tercer depósito de tungsteno más grande del mundo.

Está siendo reabierto por una compañía llamada Wolf Minerals, que lleva el nombre de "wolframio", un nombre alternativo para el tungsteno y por qué el elemento está representado por una W en la tabla periódica. (De hecho, "volfram" es el nombre que se usa en Suecia, donde "tungsteno" se refiere a Scheelita, tungstato de calcio).

Esta nueva mina es otra manifestación de las presiones competitivas que dan forma al mundo moderno y, como hemos descubierto, también impulsaron la evolución en el mundo primordial.

Aunque, irónicamente, las rocas que extraerán en Hemerdon son mucho más jóvenes que el Cámbrico: apenas 400 millones de años.

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