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48.1 QUÍMICA E INVESTIGACIÓN - AGUAS MÁS O MENOS AGITADAS PARA EL AGARART

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Aguas más o menos agitadas para el AgarArt

Los sorprendentes efectos de limpieza que se pueden conseguir con la aplicación de los geles de agar, tanto en su forma fluida (en caliente), como en su forma triturada (en frío, como Nevek), han despertado la curiosidad y el deseo de entender, también a nivel teórico, los mecanismos básicos. Hoy podemos añadir a los centenares de aplicaciones prácticas llevadas a cabo en todo el mundo, dos importantes estudios científicos.
El primero procede de los laboratorios de la Superintendencia de Aosta, bajo la dirección del químico, D. Lorenzo Appolonia, que ha coordenado la investigación de la becaria Sylvie Cheney, con el empleo de la Calorimetría por Escaneado Diferencial (DSC) para determinar las energías de cristalización en el paso de líquido a sólido, del Microscopio Electrónico de Barrido (SEM) para observar los canales que integran la misma estructura, y finalmente de la Resonancia Magnética Nuclear (NMR), para establecer la cantidad de agua libre y ligada a la estructura del gel: esta última información nos parece especialmente interesante, ya que está directamente relacionada con el efecto limpiador, y surge lo siguiente: en los geles de agar existen dos tipos de agua. Tenemos agua fuertemente ligada a las cadenas del biopolímero, de hecho, bloqueada, y la contenida en las cavidades, que tiene movilidad, y que se puede expulsar con una simple presión en el gel (este fenómeno se llama sinéresis); es precisamente esta agua la responsable del efecto de limpieza y de absorción de la suciedad soluble dentro del grosor del gel. Intuitivamente, cuanto mayor es la cantidad del polímero en el gel, mayor será el % de agua ligada, y menor el % de agua "libre"; por tanto, como conclusión, será menor también el efecto limpiador, sin embargo, gracias a una mayor compactabilidad del gel rígido, también habrá una menor difusión del agua en el sustrato. 
Hoy en día, gracias al estudio de Sylvie Cheney y Lorenzo Appolonia, tenemos una indicación de las relaciones de estas dos "aguas". En la tabla podemos ver que existe un salto evidente entre las concentraciones del 3 y del 4%; en el caso de los porcentajes inferiores al 3 el agua estructural es mucho menos que la mitad del total, y este es un valor que no varía mucho, aunque baje al 1%.
Subiendo al 4% la subida es repentina, y el valor alcanza el 77%, o incluso el 83% con una concentración de AgarArt del 5%.
Está claro que unos valores tan elevados de agua "bloqueada" se corresponden también con una reducción de la cesión de agua al sustrato, y parcialmente también del efecto limpiador. 
                         % de AgarArt                         % de agua de estructura
                                      1                                                33,7
                                      2                                                38,9
                                      3                                                44,0
                                      4                                                77,0
                                      5                                                83,4

Otra observación importante es la relativa a los “recocidos”: la experiencia de los que trabajan con los geles de agar es que volver a llevar los geles otra vez a la fase líquida a través de un segundo (o incluso tercer) calentamiento, mejora las propiedades limpiadoras del gel mismo. Esta impresión se ha confirmado incluso a través de las mediciones DSC: con el paso a dos y a tres cocidos se ha detectado una mayor movilidad del agua "libre" dentro del retículo del gel.

Ha llegado a los mismos resultados también un grupo de investigación creado entre las Universidades de Turín y Milán, el CNR-IVBC de Milán y el CNR de Roma [2], que ha llevado a cabo en los geles de agar, además de las mediciones DSC y NMR, incluso mediciones termogravimétricas (TGA), que permitan establecer la cantidad de agua en las diferentes formas de asociación.
 
En estos últimos resultados se pueden observar hasta 3 tipos diferentes de agua: 
•       Agua ligada no-congelable que está fuertemente asociada a la estructura del polímero y no muestra ninguna transición de fase sólido-líquido. Según las mediciones DSC está alrededor del 7% si el agar está al 1%, y sube al 20% con el agar al 3 y 5%. 
•       Agua ligada congelable, que es la fracción menos fuertemente ligada a la matriz polimérica y que tiene una temperatura de fusión y de congelación claramente diferentes con respecto al agua libre. 
•       Agua libre que se porta como el agua no gelificada (temperaturas de fusión y de congelación similares). Según las mediciones NMR hay una cantidad de agua ligada del 4-7%, claramente inferior con respecto a lo conseguido a través de la técnica DSC, así que la libre sube al 93-96%. Las curvas TGA muestran unos procesos de complejos, ligados precisamente a estos diferentes tipos de agua, que se terminan con la deshidratación completa, alcanzando incluso los 170° en algunos casos. En general se observa que la estructura del gel ralentiza:
         1. el movimiento de las moléculas de agua con respecto a las de una solución (se establece a través de las velocidades de relajación en NMR);
         2. la evapor