¿Qué causó las explosiones de Tianjin?

29/09/20153 comentarios

El análisis de las causas del accidente en el puerto de Tianjin evidencia, una vez más, la importancia de los protocolos de seguridad, que tanto tiempo y sufrimiento han costado desarrollar. Conviene, además, conocer qué substancias explotaron realmente y por qué, y cuáles fueron los compuestos que causaron vertidos tóxicos.
El 12 de agosto de 2015 tuvieron lugar dos terribles explosiones en el puerto de la ciudad china de Tianjin, al este de Pekín. Sus efectos fueron devastadores: 173 muertos, de los cuales más de la mitad (95) eran bomberos, un número indeterminado de desaparecidos, casi 800 heridos, y daños materiales por valor de millones de euros. Entre éstos, 18.000 viviendas destruidas, más de 30.000 personas afectadas y 3000 vehículos calcinados. Una de las primeras medidas tomadas por las autoridades ha sido la detención de 12 ejecutivos de Ruihai International Logistics, la empresa responsable de las substancias almacenadas.
Las redes sociales y los dispositivos móviles multimedia, tan ágiles hoy en día, proporcionaron valiosos documentos gráficos sobre el suceso. Podéis consultar la red con las palabras clave "Tianjin blasts" para visualizar tanto el incendio inicial, como las explosiones y sus sobrecogedoras ondas expansivas.
A los pocos días de las detonaciones, la búsqueda de respuestas afloró un mundo de obscuros negocios, ligado al comercio, el transporte y el almacenaje de productos químicos peligrosos en China. Negligencias que dieron lugar a una imposible tarea de extinción de un importante incendio, y dos tremendas explosiones que segaron la vida de un elevadísimo número de bomberos y ciudadanos de a pie. Las autoridades políticas tampoco quedan fuera de culpa, puesto que una parte del problema se debe a la inoperancia en la vigilancia de las normas de seguridad.
Imágenes del crater creado por la explosión en el puerto de Tianjin, el 12 de Agosto de 2015.
Imágenes del crater creado por la explosión en el puerto de Tianjin, el 12 de Agosto de 2015.
Mientras las autoridades chinas realizan una investigación pormenorizada de lo sucedido, los datos acumulados permiten analizar, aun con un cierto margen de error, lo sucedido desde un punto de vista técnico. Cierto que las investigaciones arrojarán en su momento mejor luz sobre los acontecimientos. Aun así, las lecciones y el saber que podemos obtener, de los datos ya disponibles, son suficientemente importantes como para justificar esta temprana exposición. Por supuesto, los resultados de la investigación oficial permitirán corregir o, al menos, confirmar, cualquier conclusión que no se ajuste a los hechos y pruebas.
Cronología de los hechos
Del conjunto de declaraciones de testigos, así como de los relatos de bomberos supervivientes al accidente, se desprende la siguiente evolución temporal de los hechos, tal como han recogido diversos medios de comunicación: 
  • Sobre las 10:30 pm del 12 de agosto, hora local, se notifica un importante incendio en los almacenes de productos químicos del puerto de Tianjin.
  • Diversas dotaciones de bomberos se personan en el lugar para luchar contra el fuego, usando tanto agua como espuma. La intensidad de estas acciones se refleja rápidamente en una pérdida de presión de la red local de suministro de agua, que requiere el uso de los depósitos de agua del puerto para alimentar las cubas de los camiones antiincendio.
  • El agua no permite sofocar el incendio. Al contrario, se observa cómo éste se reaviva de forma muy presente, hasta el punto de que las dotaciones son obligadas a retirarse.
  • La orden no llega a tiempo, pues en el espacio de unos treinta segundos suceden las dos explosiones registradas en las filmaciones, causando la práctica destrucción de un área de varios miles de metros cuadrados, así como las víctimas y daños materiales mencionados al inicio de este artículo.
  • Los efectos del fuego y explosiones siguen durante varios días. Al día siguiente de la explosión, se detecta cianuro sódico en el agua del sistema de recolección del puerto. Se miden concentraciones relevantes, aunque dentro de los estándares, de los gases dióxido de azufre, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno, a 500 metros del centro de la explosión, mientras que a 2 kilómetros ya resultan indetectables.
  • Las primeras lluvias provocan la formación de abundante espuma en el piso de las calles, y las personas con piel sensible se quejan de irritación y picor.
  • Ocho días después, se suceden una serie de explosiones en el mismo puerto.
  • El 20 de agosto aparecen miles de peces muertos en las orillas de bancales a unos 6 kilómetros del lugar de la explosión. Los análisis concluyen que la causa más probable ha sido la falta de oxígeno en el agua, a consecuencia del suceso.
  • La lluvia del 25 de agosto provoca una nueva aparición de espuma, así como más quejas sobre problemas de piel, tanto en voluntarios como periodistas alojados en la zona.
Hasta aquí el relato de los hechos más destacables. Toca ahora analizar las causas, centradas principalmente en la cadena de reacciones químicas que siguieron al incendio inicial.
Las causas
De acuerdo con la información periodística, no está claro que los bomberos tuvieran noticia de las substancias químicas almacenadas, ni tan siquiera que preguntaran sobre ello. Debe añadirse que los responsables del puerto eran conocidos por su falta de supervisión, mucho mayor que en otros puertos de la región. Son factores humanos que explican la coincidencia de irregularidades y su fatal desenlace.
Las informaciones de las autoridades pronto desvelaron que los almacenes contenían mas de 40 tipos de substancias potencialmente peligrosas. Entre ellas, 700 toneladas de cianuro sódico (unas 70 veces el límite autorizado), 800 toneladas de nitrato amónico y 500 toneladas de nitrato potásico. También se almacenaban unos centenares de kilos de carburo cálcico, cantidades moderadas, pero a la postre causantes del problema, como más adelante veremos.
La pregunta que corresponde ahora es sobre las causas detalladas de las explosiones: ¿Qué productos químicos intervinieron, cómo lo hicieron, y qué substancias tóxicas se liberaron?
  • Las dos explosiones principales, de una fuerza de 3 y 21 toneladas de TNT, respectivamente, se debieron a dos compuestos químicos diferentes, de acuerdo con lo que se desprende de los hechos observados, y del conocimiento de las substancias almacenadas.
  • La primera explosión la causó el acetileno. Este se había liberado por acción del agua arrojada para combatir el incendio, sobre los depósitos que contenían carburo cálcico. El vertido de agua sobre el mineral provoca que el acetileno, gas inflamable, burbujee lentamente y se acumule el vapor en la zona del incendio. Una vez en suficiente cantidad, explotó generando grandes y muy calientes llamas, por encima de los 3000 ºC.
  • La propagación del fuego provocó una segunda y mucho mayor explosión, con certeza debido al nitrato sódico, nitrato potásico y nitrato amónico almacenados en contenedores adyacentes. Esta segunda explosión fue la más importante, equivalente a un movimiento sísmico de 2,9 grados en la escala de Richter (2,3 grados la primera explosión). La devastación causada por las explosiones liberó al cauce público grandes cantidades de otro compuesto, cianuro sódico, altamente venenoso y que, disuelto en agua, libera el gas tóxico cianuro de hidrógeno. 
Las substancias involucradas
Las substancias almacenadas no son extrañas. Al contrario, sus usos son tan comunes, que cualquier almacén al por mayor contendrá cantidades significativas de estos compuestos. Suele ocurrir que, ante hechos como el que aquí describimos, la percepción del ciudadano de a pie queda demasiado condicionada. Es razonable, pues, dar un contrapunto que permita valorar cada substancia en su justa medida. Será la forma de argumentar que la falta de vigilancia y el almacenamiento negligente son las causas directas del accidente. Conozcamos pues mejor los compuestos involucrados en el suceso.
Carburo cálcico
El carburo cálcico se manufactura a partir de dos minerales de fácil acceso, el carbón y la roca calcárea, el nombre común que designa el compuesto carbonato cálcico. Si se calienta la mezcla a 2300ºC, bajo un arco eléctrico, se forma un sólido incoloro, que se vuelve grisáceo con facilidad debido a las impurezas.
El carburo cálcico es un sólido incoloro, que se vuelve grisáceo debido a las impurezas retenidas durante su obtención, por acción de un arco voltáico sobre una mezcla de carbón y piedra calcárea.
El carburo cálcico es un sólido incoloro, que se vuelve grisáceo debido a las impurezas retenidas durante su obtención, por acción de un arco voltáico sobre una mezcla de carbón y piedra calcárea.
Los principales usos de este compuesto son, por un lado, la producción de acetileno, el conocido gas de soldadura, así como de cianamida cálcica, un fertilizante con alto contenido en nitrógeno. Por otro lado, se usa también en lafundición de hierro y producción de acero, como agente que permite tanto extraer el azufre presente en el metal, como los óxidos de hierro y manganeso que se añaden en los primeros estadios de la fundición.
Acetileno
La producción de acetileno a partir del carburo cálcico es un proceso en decadencia, puesto que es más rentable y limpia a partir del petróleo. Aun así, en China todavía predomina esta vía, por la abundancia y accesibilidad del carbón, de modo que este país comercia el 96 % del carburo cálcico que se consume en el mundo.
La reacción química que provocó la primera explosión, el carburo cálcico más agua para dar acetileno, se usaba antaño, bajo condiciones controladas, como un sistema de iluminación autónoma en las minas de carbón. Fue el químico Friedrich Wohler quien, a partir de 1860, introdujo tal uso para el carburo cálcico, revolucionando así los sistemas de iluminación de finales del XIX y principios del XX, hasta que las centrales eléctricas permitieron el uso generalizado de la electricidad.
Lámpara de acetileno, usada a finales del siglo XIX y principios del XX como sistema de iluminación, así como durante la postguerra civil española.  Su uso irregular fue pronto reemplazado por la electricidad.
Lámpara de acetileno, usada a finales del siglo XIX y principios del XX como sistema de iluminación, así como durante la postguerra civil española. Su uso irregular fue pronto reemplazado por la electricidad.
Curiosamente, algunos espeleólogos continúan usando este rudimentario sistema de iluminación, a modo de linterna acoplada al casco de seguridad. No tan curiosamente, las lámparas de carburo fueron muy usadas durante las restricciones de electricidad que sufrió la España de la postguerra civil, entre 1944 y 1958, aproximadamente. Los años de «pertinaz sequía» impedían suministrar la energía eléctrica necesaria, puesto que se obtenía, casi exclusivamente, de las centrales hidroeléctricas. Los rudimentarios aparatos funcionaban como podían, puesto que o bien se obturaban con facilidad o bien liberaban demasiado acetileno y explotaban. Eso sí, mientras funcionaban, la luz producida era muy brillante, como corresponde a la gran energía liberada en la combustión del acetileno.
Nitrato amónico
Pocas substancias como el nitrato amónico ilustran mejor la dualidad importancia–peligrosidad.
Por un lado, se trata de uno de los fertilizantes más utilizados en agricultura. Su elevado contenido en nitrógeno, así como su bajo coste y estabilidad, hacen del compuesto una de las mejores alternativas para incrementar el rendimiento de las cosechas agrícolas.
Nitrato amónico, importante fertilizante y explosivo por contacto con el fuego.  Se obtiene a partir de la mezcla de amoníaco y ácido nítrico, proceso y productos muy asequibles hoy en día.
Nitrato amónico, importante fertilizante y explosivo por contacto con el fuego. Se obtiene a partir de la mezcla de amoníaco y ácido nítrico, proceso y productos muy asequibles hoy en día.
Sin embargo, cuando entra en contacto directo con el fuego, explota violentamente. La razón es que el compuesto, de fórmula NH4NO3, descompone rápidamente, produciendo óxido de nitrógeno, N2O, y dos moléculas de agua, 2H2O. A la temperatura a la que ocurre la explosión, ambos productos son gases, que se expanden a enormes velocidades. Debido a la composición química de la substancia, su descomposición no necesita de agentes externos, como el oxígeno, puesto que ya lo contiene en su interior. Este hecho es el que justifica que su descomposición se acelere tanto que llegue a generar una onda expansiva tan destructora.
¿Cómo compara la explosión de Tianjin con otras explosiones?
Casi con total seguridad, las explosiones de Tianjin no son ni de lejos las más potentes que el hombre ha sufrido, de forma accidental. En 1917, la localidad de Halifax, en Nueva Escocia, Canadá, sufrió la explosión de un barco cargado con munición. La explosión se ha calculado que correspondió a 2900 toneladas de TNT, sólo un séptimo de la energía liberada con la primera bomba atómica, en Hiroshima. El accidente causó 1800 muertes, 9000 heridos, y la destrucción de 12.000 viviendas en un área de casi 20 kilómetros cuadrados.
El peor accidente de origen industrial tuvo lugar en Texas City, Estados Unidos, el 16 de abril de 1947. Dos mil trescientas toneladas de nitrato amónico detonaron en el puerto de la ciudad, a raíz de un incendio en el cargo SS Grandcamp. La detonación inicial, y otras que siguieron en instalaciones adyacentes del puerto, causaron 581 muertes. La potencia de la explosión fue tal que la onda explosiva se sintió, a 16 kilómetros de distancia, con suficiente fuerza como para lanzar la gente al suelo.
Los ejemplos anteriores pueden ponerse en perspectiva, a partir de la comparación con una explosión más reciente. El 21 de septiembre de 2001, sólo 10 días después de los atentados a las Torres Gemelas de Nueva York, una explosión también de nitrato amónico, equivalente a 20–40 toneladas de TNT, destruyó por completo la factoría de fertilizantes AZF, en Toulouse, Francia. La detonación dejó un cráter de 7 metros de profundidad y 40 metros de diámetro, causó un movimiento sísmico de intensidad 3,4 Richter, y fue oída a 80 kilómetros de distancia.
¿Podemos evitar el uso de estas substancias?
Ya para concluir, es tentador pensar que todos estos problemas, terribles, podrían evitarse si no tuviéramos que trajinar con estas substancias tan peligrosas. Una parte de la «quimiofobia» que manifiesta el ciudadano medio, de la que tanto nos quejamos los que vivimos profesionalmente la química, proviene precisamente de sucesos como el que ha motivado el presente artículo.
Sin embargo, como muy bien explica Claudi Mans en su post sobre señalizaciones en camiones de mercancías peligrosas, necesitamos los compuestos peligrosos, aquellos que pueden explotar o pueden crear nubes tóxicas. Si queremos mejores cosechas, medicamentos más capaces, alimentos más completos y desinfectantes más potentes, necesitamos compuestos peligrosos. Es paradójico, pero es irremediablemente así.
¿La conclusión? Los protocolos de seguridad deben seguirse a rajatabla.