QUÍMICA DEL COBRE

En la tabla periódica de los elementos, el cobre tiene su propio símbolo, Cu.

Su número atómico es 29, su masa atómica es 63,546, su punto de fusión es de 1.080 C°, su punto de ebullición es de 2.350 C°, y es definido como un metal de transición, no ferroso.

El cobre, en estado natural, es de color rojizo y se encuentra formando parte de muchos compuestos naturales: cuprita, bonita, malaquita, etc. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. Aunque es extraído de manera industrial en yacimientos mineros, el cobre se encuentra en nuestros alimentos, en el agua e incluso en el aire que respiramos.

Fuente: extracto, www.icarito.cl


EL COBRE EN LA HISTORIA DE LA HUMANIDAD

Una de las propiedades o aplicaciones del cobre que está ganando el interés de la comunidad científica en el último tiempo, es su uso como agente biocida. Los estudios para explicar y aplicar el uso de este metal como microbicida se han acrecentado significativamente, aunque la potencial capacidad de los iones de cobre, ya sea solos o en complejos de cobre, para eliminar los contaminantes microbianos era conocida y apreciada desde mucho antes por varias civilizaciones, entre ellas, Celtas, Hindúes, Americanos, Japoneses, etc.

La historia demuestra que el uso del cobre para aumentar la calidad higiénica data de etapas muy tempranas de la civilización, donde los antecedentes señalan que los egipcios, griegos, romanos y aztecas lo usaron para el tratamiento de aguas para consumo o para curar heridas. En Grecia, el uso de este metal en vasijas y recipientes para acopiar el agua no era casual, por el contrario ya se intuía empíricamente que su uso mejoraba la condición sanitaria del agua.

Más tarde se describe que en muchas casas de la edad dorada romana se sumergía monedas de cobre a las vasijas en las que se almacenaba el agua, evitando así que esta se descompusiera y por consiguiente la aparición de enfermedades. Como sabemos el agua es clave para la salud y el consumo de agua contaminada sigue siendo una fuente de riesgo importante que se asocia a serias infecciones gastrointestinales.

En el siglo XVII también se usó el cobre en la agricultura ya que se observó que al lavar las semillas con soluciones de sulfato de cobre, este elemento tenía una potente acción fungicida, conocimiento que rápidamente fue aplicado para controlar los hongos en los cultivos de trigo. Actualmente muchas plagas de plantas son prevenidas o atacadas con fungicidas y desinfectantes en base a sales de cobre tales como sulfatos, oxicloruros, etc.

Posteriormente cuando se descubrió que la causa de muchas enfermedades eran las bacterias, virus, hongos y otros, se comenzó también a estudiar las propiedades antimicrobianas del cobre y potencial uso en el tratamiento de diversos cuadros infecciosos. Es así como, hoy su aplicación se ha extendido a

diferentes áreas de la salud, como por ejemplo productos para la higiene bucal, antisépticos, higiene de aparatos médicos, pinturas, etc.

La investigación científica hoy disponible ha permitido conocer y en muchos casos dilucidar los mecanismos que explican las múltiples propiedades antimicrobianas del cobre. Es así que disponemos de investigación básica y aplicada sobre su rol antimicrobiano frente a numerosos patógenos, para el hombre y los animales, entre ellos, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella Enterica, Campylobacter jejuni, Staphylococcus aureus MRSA, Legionella pneumophila, Clostridium difficile, Pseudomonas aeruginosa y otros.

La actividad antiviral del cobre ha sido demostrada asimismo frente al virus HIV-1, el virus de la Influenza aviar y varios otros virus con y sin envoltura. A lo anterior se suma la potente actividad que tiene el cobre sobre muchas especies de hongos, algas y levaduras. Paradojalmente, en la industria actual se usan productos con importantes concentraciones de cobre sin que el ciudadano informado aprecie el rol de la adición de este elemento en varios productos de uso frecuente. Hay dos ejemplos que son interesantes de abordar a manera de ejemplo. Este es el caso de los pesticidas en base a cobre.

La razón es que al adicionar cobre ellos amplían el rango de letalidad para muchas especies de hongos, en particular algunos hongos filamentosos que causan grandes pérdidas económicas a los productores de frutas y granos.

El segundo caso es el uso de cobre en pinturas(3). Hoy se encuentran en uso las pinturas denominadas “anti-fouling”, las que se utilizan para pintar barcos. El biofouling es un proceso que comienza con la adherencia de una capa de microorganismos en la superficie del barco en contacto con el agua de mar.

Tales poblaciones bacterianas se multiplican generando biopelículas (biofilms) de forma tal que se hacen resistentes a los factores deletéreos, tales como las corrientes marinas, el frio u otros sistemas generadores de estrés. Las biopelículas formadas por microorganismos y algunos de sus productos celulares (polisacáridos) sirven luego de base para que se produzca la incrustación de organismos multicelulares (eucarióticos), tales como crustáceos y otros mariscos de cubierta calcárea. Todo este fenómeno conduce a que la tara (peso) del barco aumente significativamente y en forma proporcional disminuya la eficiencia del desplazamiento del mismo, con el consecuente impacto en el mayor costo del transporte.

Estas dos aplicaciones del cobre como agente capaz de inhibir diferentes poblaciones microbianas se encuentran desde muchos años disponibles y son comercializadas sin que muy poca gente haya reparado el rol esencial que el cobre jugaba en ellas. Tal rol es el de actuar como un eficiente antimicrobiano de amplio espectro, es decir inactiva microorganismos tales como las bacterias, virus y hongos.

Los antecedentes mencionados y la eficacia de la actividad antimicrobiana de productos en base a cobre, ha motivado en este último tiempo el desarrollo de varios estudios tendientes a conocer los probables mecanismos envueltos en esta actividad antagónica así como evaluar posibles aplicaciones de este metal.

Fuente: extracto, www.copper.org


ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA DEL COBRE

El cobre es un metal que se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza, cuyo descubrimiento data de alrededor de 5.000 años AC y que ha sido utilizado en diferentes funciones que incluye desde la construcción de utensilios de uso doméstico hasta su uso como conductor eléctrico. Sin embargo, son muchos más los roles que cumple este metal en la vida todos los seres vivos, entre los cuales destaca su función como un microelemento o nutriente esencial para realizar funciones básicas de su metabolismo celular.

 

En el caso de los humanos se puede precisar que el cobre es un elemento requerido en bajas concentraciones que forma parte de varios sistemas enzimáticos, que intervienen en el desarrollo fetal, en el tejido cardíaco, el proceso de osificación del esqueleto, la maduración del sistema nervioso y también en el sistema inmune de todos los seres superiores. Además, es un componente clave en las proteínas que participan en los procesos de respiración celular y rol antioxidante esencial ayudando a neutralizar los radicales libres que producen daños celulares graves (posee un gran potencial para oxidar algunos grupos químicos de proteínas y/o lípidos celulares).

 

Normalmente los seres humanos y animales obtienen el cobre que requiere su organismo desde el medio ambiente y de la dieta. El acceso al cobre ambiental es muy limitado por lo que la dieta y el agua son factores fundamentales para cubrir las necesidades mínimas del ser humano. Se estima que diariamente el hombre necesita ingerir no menos de 0.9 miligramos de cobre para cubrir sus requerimientos. La ingesta habitual logra cubrir tales requerimientos gracias a que hay varios alimentos que tienen alta disponibilidad de este microelemento. Entre ellos se encuentran los mariscos, el pan de grano entero, las pasas, las nueces, el chocolate y varios tipos de carnes. Lo anterior permite concluir que en condiciones fisiológicas y genéticas normales la ingestión de una dieta variada es suficiente para cubrir las necesidades metabólicas del humano sano. El riesgo de toxicidad por niveles elevados de cobre es bajo ya que el organismo dispone de un eficiente sistema de control de la absorción y excreción de cobre por lo que en condiciones normales no se producen riesgos cuando la ingesta es mayor a los requerimientos. A la inversa existen evidencias que determinadas poblaciones tienen niveles bajos de cobre y por ende requieren suplementación especial.

Por sus múltiples propiedades, tales como conductividad, conductividad térmica, resistencia a la tracción y fatiga, resistencia a la corrosión, fácil moldeo, belleza, los usos del cobre son diversos, pero sin duda el transporte del agua potable y de la electricidad son las que revisten mayor relevancia ya que ambas acciones están íntimamente ligadas al desarrollo de la sociedad moderna.

 

La industrialización y el avance de la tecnología incorporó al cobre en múltiples equipos y utensilios, con lo cual su valor fue apreciado por la mayor parte de la sociedad y la aparición de nuevas aleaciones hicieron que su uso se ampliara y se hiciera más multifacético.

Fuente: extracto, www.copper.org


UN SALTO ADELANTE REQUIERE UNA MIRADA ATRÁS

En una entrevista para la NPR (National Public Radio) el Dr. Michael Schmidt (médico y profesor de la Medical University of South Carolina), relata apasionadamente las propiedades antimicrobiana del cobre– quizás más apreciadas por nuestros antepasados en cuanto a la sanación de heridas de guerra o a su uso en el agua potable que por nosotros mismos. El Dr. Schmidt, expresa la urgencia de explorar otros usos para el cobre y sus aleaciones que simplemente sus ya conocidas propiedades de alta conductividad eléctrica y térmica. El médico además revela la grave realidad actual respecto de las enfermedades intrahospitalarias: en Estados Unidos, un paciente al ser admitido al hospital tiene una probabilidad de 1 a 20 de contagiarse con una infección y de 1 a 20 de fatalidad una vez contraída dicha infección; además a nivel global la fatalidad es mayor por contraer una enfermedad intrahospitalaria que por el SIDA y el Cáncer de Mama combinados.

En una entrevista con Lilian Duery A., el Dr. Schmidt dice: “Las infecciones intrahospitalarias de Estados Unidos equivalen a la caída diaria de un jet con 237 pasajeros y su tripulación”.

Luego de una extensiva investigación, involucrando equipos internacionales y apoyo, urge que el cobre y sus aleaciones sean considerados para aliviar las fatalidades extensivas al nivel mundial. El elemento conocido por su atractiva estética y por ser altamente reciclable es de hecho un nutriente esencial para la vida.  En el caso humano la penetración del metal por la doble membrana de la epidermis (la capa más externa de la piel), compuesta en mayor parte por piel muerta no llega a más que el 0,03%.

En el caso de las bacterias unicelulares, el cobre tiene un efecto antimicrobiano por su habilidad para aceptar o donar electrones fácilmente. Así, con las bacterias, virus y hongos, el exceso de iones de cobre se une a las proteínas intercelulares e inhibe su función o causa la desegregación de la proteína.

Otros metales como la plata se han utilizado por sus propiedades antimicrobianas, sin embargo, el cobre se destaca frente a la plata en cuanto a su eficiencia bajo condiciones variadas ya que la plata requiere de una temperatura elevada de 35 °C y una humedad superior al 90% para tener efectividad antimicrobiana.

Hasta hoy en día, el cobre antimicrobiano es el único metal sólido registrado por la EPA  (Environmental Protection Agency) en el año 2008 debido a su capacidad de eliminar los organismos que causan enfermedades. Según un informe creado por la CDA (Copper Development Association), cuyas pruebas fueron apoyadas económicamente por el Ministerio de Defensa de EE.UU., involucrando varios hospitales en Estados Unidos con distintas poblaciones (pacientes con cáncer, UPC en general y veteranos del servicio militar) demuestran que la implementación de cobre antimicrobiano en salas UCI elimina el riesgo de infección en más de un 40% y en los superficies de contacto de las habitaciones en más de un 97% (resultados presentados por el Dr. Schmidt en ICPIC en Ginebra – Suiza, Julio 2011).

En Calama – Chile, los estudios elaborados en el Hospital del Cobre Dr. Salvador Allende Gossens, iniciados en 2008 y finalizados en 2010, con tres salas UCI y tres salas de control, revelan la eficacia de más de 80% de eliminación de bacterias.

El análisis del mercado incluyendo catorce países y cinco continentes ejemplifican la eficacia del cobre antimicrobiano en cuanto al transporte público, salas de espera, baños públicos, establecimientos educacionales, gimnasios, entre otros.

Al reconsiderar, elaborar y forjar nuevos espacios para el cobre antimicrobiano, regresamos a usos antiguos para eliminar los riesgos actuales y devastadores de la salud con los cuales nos enfrentamos diariamente.  El cobre antimicrobiano presenta un apoyo concreto, aprobado y consciente desde el punto de vista ecológico en cuanto a las luchas concretas por la vida humana valorada y más preciosa que cualquier metal.

Fuente: extracto, www.copperbiohealth.com


LIXIVIACIÓN Y ELECTRO OBTENCIÓN

Para obtener cobre de alta pureza (99,9%), se requiere de un proceso específico que permita sacar este mineral de los depósitos naturales que los contienen. Este proceso se conoce como lixiviación.

– Lixiviación: basándose en el principio de que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas, se aplica una sustancia de este tipo al material triturado, que viene del chancado. Este material, que se encuentra en las pilas de lixiviación, es regado (con aspersores o goteo) por unos 50 días con una disolución de ácido sulfúrico y agua, que formará una mezcla homogénea llamada sulfato de cobre.

Esta es llevada a unos estanques donde son limpiadas y luego a una planta de extracción por solvente (mezcla de parafina y resina orgánica), donde se obtiene una solución concentrada de cobre que pasa a la etapa de electro obtención.

– Electro obtención: aquí la solución electrolítica de cobre es llevada a las celdas de electro obtención, que tienen en su interior sumergidas unas placas metálicas. Estas corresponden alternadamente a un ánodo y un cátodo. Los ánodos son placas de plomo que hacen las veces de polo positivo, ya que por estos se introduce la corriente eléctrica; en tanto que los cátodos son placas de acero inoxidable, que corresponde al polo negativo, por donde sale la corriente. Así, el cobre del solución de sulfato de cobre migra hacia el cátodo, depositándose en su superficie.

Luego de siete días, se procede a su cosecha. Esta consiste en la limpieza con agua caliente y la extracción del cobre con una máquina especial (despegadora), en ambas caras de la plancha.

Fuente: extracto, www.icarito.cl