Se sabe que existen muchos minerales y metales disueltos en el agua de mar y en las aguas de las lagunas salobres y los lagos salados. Traducción autómatica en #1 y #2
Según la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, el agua de mar contiene 47 minerales y metales. Empezando por los más abundantes y siguiendo por los menos abundantes, son el cloruro, con una concentración de 18 980 partes por millón (ppm) en el agua de mar, el sodio (10 561 ppm), el magnesio (1 272 ppm), el azufre (884 ppm), el calcio (400 ppm), el potasio (380 ppm), el bromo (65 ppm), el carbono inorgánico (28 ppm) y el estroncio (13 ppm). Luego siguen el boro (4,6 ppm), el silicio (4 ppm), el carbono orgánico (3 ppm), el aluminio (1,9 ppm), el flúor (1,4 ppm), el nitrógeno en forma de nitrato (0,7 ppm), el nitrógeno orgánico (0,2 ppm), el rubidio (0,2 ppm), el litio (0. 1 ppm), fósforo en forma de fosfato (0,1 ppm), cobre (0,09 ppm), bario (0,05 ppm), yodo (también 0,05 ppm), nitrógeno en forma de nitrito (también 0,05 ppm) y nitrógeno en forma de amoníaco (de nuevo 0,05 ppm). A continuación, tenemos el arsénico (0,024 ppm), el hierro (0,02 ppm), el fósforo orgánico (0,016 ppm), el zinc (0,014 ppm), el manganeso (0,01 ppm), el plomo (0,005 ppm), el selenio (0,004 ppm), el estaño (0,003 ppm), el cesio (0,002 ppm), el molibdeno (también 0,002 ppm) y el uranio (0,0016 ppm). Luego vienen el galio (0,0005 ppm), el níquel (también 0,0005 ppm), el torio (también 0,0005 ppm), el cerio (0,0004 ppm), el vanadio (0,0003 ppm), el lantano (también 0. 0003 ppm), itrio (también 0,0003 ppm), mercurio (de nuevo 0,0003 ppm), plata (también 0,0003 ppm), bismuto (0,0002 ppm), cobalto (0,0001 ppm) y, por último, oro (0,000008 ppm). En total, hay unos 50 cuatrillones de toneladas (es decir, 50 000 000 000 000 t) de minerales y metales disueltos en todos los mares y océanos del mundo. Si tomamos sólo el uranio, se calcula que los océanos del mundo contienen 4.500 millones de toneladas de este metal energético.
OPERACIONES COMERCIALES
Saber que estos minerales y metales están ahí es una cosa; extraerlos es otra muy distinta. Sin embargo, se están extrayendo minerales y metales del agua de mar, y de las aguas salobres del interior, con fines comerciales. Uno de ellos es tan obvio, tan común, que a menudo se olvida: la sal (cloruro de sodio). Aunque consumir demasiada sal puede ser malo para la salud, consumir algo de sal es esencial para mantenerse sano y vivo. La sal también se utiliza para tratar las carreteras cubiertas de hielo en muchos países, sobre todo del hemisferio norte, en invierno. Y sirve como materia prima para la fabricación de hidrógeno, cloro e hidróxido de sodio mediante el proceso de electrólisis. De hecho, el 68% de toda la sal producida se utiliza en procesos industriales y de fabricación. En total, la sal tiene unas 14.000 aplicaciones diferentes, informa la empresa británica Maldon Salt.
Aunque la sal puede extraerse, y de hecho se extrae, a gran escala de formaciones rocosas terrestres de sal (técnicamente conocidas como halita), su extracción del agua de mar por evaporación es, en términos de número de operaciones, el medio más común de obtenerla. Por término medio, cada kilómetro cúbico de agua de mar contiene 26 millones de toneladas de sal. En pocas palabras, la evaporación consiste en admitir el agua de mar, o el agua salada del interior, en estanques poco profundos y dejar que el sol evapore el agua, dejando la sal cristalizada. Este método requiere poca lluvia (aunque no necesariamente todo el año) y mucho sol. Sin embargo, el mismo proceso puede reproducirse en países más húmedos, en interiores y utilizando calor artificial para eliminar el agua de mar y cristalizar la sal (esto se hace en el Reino Unido, por ejemplo). Se desconoce cuándo empezó el ser humano a extraer sal del agua de mar, pero el comercio significativo de sal surgió hace unos 4.500 años en el Neolítico (la última Edad de Piedra).
De forma similar, se puede recuperar del mar algo de cloruro de potasio -también una sal- de forma comercial. Sin embargo, ésta es sólo una fuente menor del suministro mundial de cloruro de potasio. La mayor parte del cloruro de potasio se extrae en forma de los minerales silvita y silvinita. No obstante, Dead Sea Works, una unidad de negocio de la empresa israelí ICL Fertilisers, es el cuarto productor y proveedor mundial de productos de potasa (minerales que contienen potasio), mientras que otro de sus productos es el cloruro de magnesio, todos ellos extraídos del Mar Muerto. Al otro lado del mar, su homóloga jordana, Arab Potash, es el octavo productor mundial de potasa. Sus productos son el óxido de potasio (grado fertilizante e industrial), el cloruro de potasio (grado fertilizante e industrial), la sal (grado fertilizante e industrial), el cloruro de magnesio (grado fertilizante), el cloruro de calcio (grado fertilizante), el magnesio (grado industrial), el calcio (grado industrial) y el sulfato (grado industrial).
El metal para el que el mar y los lagos salados son fuentes de importancia crucial es el magnesio. El magnesio es un metal de baja densidad, y por tanto ligero, que da lugar a fuertes aleaciones. De hecho, es el más ligero de los metales más utilizados. El aluminio, un metal famoso por su ligereza, es más de un 50% más denso, por ejemplo. El magnesio se utiliza en la producción de aleaciones, fertilizantes, refractarios (para la producción de acero) y retardantes de llama y para la purificación del agua. También es esencial para la salud humana. En cuanto a los usos del magnesio metálico, cerca del 50% se destina a aleaciones con aluminio. Las aleaciones de aluminio-magnesio se utilizan mucho en las industrias de la construcción, el automóvil, el ferrocarril, la construcción de barcos y buques y los recipientes a presión. También existen aleaciones de magnesio, silicio y aluminio, que suelen utilizarse en aplicaciones complementarias a las aleaciones de aluminio-magnesio. Las aleaciones de magnesio también se emplean en la industria aeroespacial. El magnesio también es importante para la producción de titanio y otros metales. El uso del magnesio por parte de la industria del automóvil está aumentando
La producción de magnesio creció a una tasa de crecimiento anual compuesta de algo menos del 6% entre 2002 y 2014, y la demanda aumentó algo menos del 7%. El mercado de compuestos de magnesio se estimó en más de siete millones de toneladas en 2014. Aunque el magnesio puede obtenerse de los minerales dolomita y carnalita, fuera de China, su principal fuente es el agua de mar y los lagos salobres. Cada kilómetro cúbico de agua de mar contiene más de un millón de toneladas de compuestos de magnesio. En Estados Unidos, el 63% de la producción de magnesio procedió del agua de mar y las salmueras durante 2015.
El metal se extrae del agua de mar y de las salmueras mediante electrólisis, un proceso que requiere el paso de una corriente a través de una sal fundida. Así se extrae el metal de la sal, pero se requiere una alta temperatura para fundir la sal. Actualmente, el proceso utilizado en Estados Unidos necesita una temperatura de 900 °C. Sin embargo, el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (EE.UU.) está trabajando en un proyecto de 2,7 millones de dólares, que concluirá a finales de este año, para desarrollar un nuevo proceso, con un catalizador a base de titanio, que será más eficaz y requerirá menos energía. Este nuevo proceso necesitará una temperatura no superior a 300 °C.
Los investigadores siguen proponiendo y tratando de desarrollar procesos prácticos para extraer otros metales del agua de mar y las salmueras. Una de las propuestas, realizada en 2012 por investigadores de Singapur, consistía en utilizar bacterias específicas para extraer metales de la salmuera producida como residuo de la desalinización. El país insular pretende producir nueve millones de litros de agua dulce al día mediante la desalinización para 2060, lo que supondrá enormes cantidades de salmuera. En lugar de devolverla al mar, esta salmuera podría procesarse biológicamente para extraer el calcio, el magnesio, el potasio y el azufre que contiene. Por término medio, cada millón de litros de agua contiene 1.300 kg de magnesio, 900 kg de azufre, 400 kg de calcio y 400 kg de potasio. Esto podría hacer que Singapur, sin recursos naturales, acabara desarrollando una industria "minera" de 4.500 millones de dólares. No está claro cuánto se ha avanzado hasta ahora con esta propuesta.
Japón es un centro líder, si no el principal, en la investigación de la extracción de metales del agua de mar. El país comenzó a investigar la obtención de uranio a partir del agua de mar durante la década de 1960, al igual que Alemania e India (en cooperación con Francia). Los tres desarrollaron plantas piloto y los tres utilizaron el principio de adsorción (en el que los átomos, iones o moléculas de un elemento se adhieren a una superficie). Cada país utilizó diferentes tipos de material para proporcionar la superficie, y los japoneses fueron los que tuvieron más éxito en la recuperación de uranio. Alrededor de 2009, utilizando fibras hechas de amidoxima, dispuestas en trenzas de 60 metros de largo ancladas al lecho marino, los japoneses habrían recuperado uranio a un coste de 140 dólares/libra, cuando el precio de mercado del uranio era de 120 dólares/libra. (Al cierre de la edición, el precio al contado era inferior a 30 dólares/libra).
Así que la tecnología japonesa funciona, pero actualmente no es competitiva. En Estados Unidos, la investigación del Laboratorio Nacional de Oak Ridge se ha centrado en el desarrollo de un material adsorbente muy mejorado. Esto se ha llevado a cabo con una empresa del sector privado, y el material resultante, denominado HiCap, puede extraer entre cinco y siete veces más uranio, siete veces más rápido, que los mejores adsorbentes anteriores. Si el precio del uranio vuelve a los niveles más altos de mediados de la década de 2000, esta tecnología puede resultar muy viable desde el punto de vista económico. Y, por supuesto, es posible que en los próximos años se produzcan nuevas mejoras en la eficiencia de la extracción, lo que reduciría aún más el coste de la obtención de uranio a partir del agua de mar.
También hay que señalar que en febrero se publicó un informe preliminar sobre el posible impacto medioambiental de los adsorbentes utilizados para extraer uranio del agua de mar. En él se constató un impacto medioambiental mínimo en la fauna marina.
Los japoneses, por su parte, pasaron a buscar también la extracción de litio del agua de mar. El litio es, por supuesto, esencial para fabricar las baterías de iones de litio tan importantes en el mundo actual, que alimentan los ordenadores portátiles, las tabletas y los teléfonos móviles, así como los vehículos eléctricos, y proporcionan fuentes de electricidad en los aviones de última generación. Cabe señalar que la mayor parte del suministro actual de litio en el mundo procede de Sudamérica, extraído de salmueras que se bombean a la superficie y se liberan en estanques poco profundos, donde la evaporación elimina el agua y el material sólido que queda se recoge y procesa.
El año pasado, los investigadores del Instituto de Fusión Rokkasho del Organismo de Energía Atómica de Japón revelaron que habían desarrollado una nueva forma de extraer el litio del agua de mar. Se trata de la diálisis. Se emplea una célula de diálisis que contiene una membrana hecha de un material superconductor. El litio es el único ion del agua de mar que puede atravesar la membrana. Se desplaza desde el lado del electrodo negativo de la célula hasta el lado del electrodo positivo. Los investigadores señalaron que el sistema presentaba una buena eficiencia energética y que sería fácil ampliarlo. Sin embargo, también advirtieron que aún faltan años para que el proceso se comercialice.
Se espera que la demanda de litio supere la oferta en los próximos años. Por ello, en 2014, el Centro de Investigación Energética del Reino Unido predijo que, para 2030, la extracción de litio del agua de mar podría ser comercialmente viable. Eso fue, nota, mucho antes del anuncio por parte de los investigadores del Instituto de Fusión Rokkasho de su método de recuperación mejorado.
La extracción de minerales y metales del agua de mar no es ciencia ficción; no es una opción para el futuro. Está ocurriendo ahora y es probable que aumente en el futuro. Cada vez más, la cuestión no es la tecnología, sino los precios que los mercados están dispuestos a pagar.
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Según la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, el agua de mar contiene 47 minerales y metales. Empezando por los más abundantes y siguiendo por los menos abundantes, son el cloruro, con una concentración de 18 980 partes por millón (ppm) en el agua de mar, el sodio (10 561 ppm), el magnesio (1 272 ppm), el azufre (884 ppm), el calcio (400 ppm), el potasio (380 ppm), el bromo (65 ppm), el carbono inorgánico (28 ppm) y el estroncio (13 ppm). Luego siguen el boro (4,6 ppm), el silicio (4 ppm), el carbono orgánico (3 ppm), el aluminio (1,9 ppm), el flúor (1,4 ppm), el nitrógeno en forma de nitrato (0,7 ppm), el nitrógeno orgánico (0,2 ppm), el rubidio (0,2 ppm), el litio (0. 1 ppm), fósforo en forma de fosfato (0,1 ppm), cobre (0,09 ppm), bario (0,05 ppm), yodo (también 0,05 ppm), nitrógeno en forma de nitrito (también 0,05 ppm) y nitrógeno en forma de amoníaco (de nuevo 0,05 ppm). A continuación, tenemos el arsénico (0,024 ppm), el hierro (0,02 ppm), el fósforo orgánico (0,016 ppm), el zinc (0,014 ppm), el manganeso (0,01 ppm), el plomo (0,005 ppm), el selenio (0,004 ppm), el estaño (0,003 ppm), el cesio (0,002 ppm), el molibdeno (también 0,002 ppm) y el uranio (0,0016 ppm). Luego vienen el galio (0,0005 ppm), el níquel (también 0,0005 ppm), el torio (también 0,0005 ppm), el cerio (0,0004 ppm), el vanadio (0,0003 ppm), el lantano (también 0. 0003 ppm), itrio (también 0,0003 ppm), mercurio (de nuevo 0,0003 ppm), plata (también 0,0003 ppm), bismuto (0,0002 ppm), cobalto (0,0001 ppm) y, por último, oro (0,000008 ppm). En total, hay unos 50 cuatrillones de toneladas (es decir, 50 000 000 000 000 t) de minerales y metales disueltos en todos los mares y océanos del mundo. Si tomamos sólo el uranio, se calcula que los océanos del mundo contienen 4.500 millones de toneladas de este metal energético.
OPERACIONES COMERCIALES
Saber que estos minerales y metales están ahí es una cosa; extraerlos es otra muy distinta. Sin embargo, se están extrayendo minerales y metales del agua de mar, y de las aguas salobres del interior, con fines comerciales. Uno de ellos es tan obvio, tan común, que a menudo se olvida: la sal (cloruro de sodio). Aunque consumir demasiada sal puede ser malo para la salud, consumir algo de sal es esencial para mantenerse sano y vivo. La sal también se utiliza para tratar las carreteras cubiertas de hielo en muchos países, sobre todo del hemisferio norte, en invierno. Y sirve como materia prima para la fabricación de hidrógeno, cloro e hidróxido de sodio mediante el proceso de electrólisis. De hecho, el 68% de toda la sal producida se utiliza en procesos industriales y de fabricación. En total, la sal tiene unas 14.000 aplicaciones diferentes, informa la empresa británica Maldon Salt.
Aunque la sal puede extraerse, y de hecho se extrae, a gran escala de formaciones rocosas terrestres de sal (técnicamente conocidas como halita), su extracción del agua de mar por evaporación es, en términos de número de operaciones, el medio más común de obtenerla. Por término medio, cada kilómetro cúbico de agua de mar contiene 26 millones de toneladas de sal. En pocas palabras, la evaporación consiste en admitir el agua de mar, o el agua salada del interior, en estanques poco profundos y dejar que el sol evapore el agua, dejando la sal cristalizada. Este método requiere poca lluvia (aunque no necesariamente todo el año) y mucho sol. Sin embargo, el mismo proceso puede reproducirse en países más húmedos, en interiores y utilizando calor artificial para eliminar el agua de mar y cristalizar la sal (esto se hace en el Reino Unido, por ejemplo). Se desconoce cuándo empezó el ser humano a extraer sal del agua de mar, pero el comercio significativo de sal surgió hace unos 4.500 años en el Neolítico (la última Edad de Piedra).
De forma similar, se puede recuperar del mar algo de cloruro de potasio -también una sal- de forma comercial. Sin embargo, ésta es sólo una fuente menor del suministro mundial de cloruro de potasio. La mayor parte del cloruro de potasio se extrae en forma de los minerales silvita y silvinita. No obstante, Dead Sea Works, una unidad de negocio de la empresa israelí ICL Fertilisers, es el cuarto productor y proveedor mundial de productos de potasa (minerales que contienen potasio), mientras que otro de sus productos es el cloruro de magnesio, todos ellos extraídos del Mar Muerto. Al otro lado del mar, su homóloga jordana, Arab Potash, es el octavo productor mundial de potasa. Sus productos son el óxido de potasio (grado fertilizante e industrial), el cloruro de potasio (grado fertilizante e industrial), la sal (grado fertilizante e industrial), el cloruro de magnesio (grado fertilizante), el cloruro de calcio (grado fertilizante), el magnesio (grado industrial), el calcio (grado industrial) y el sulfato (grado industrial).
El metal para el que el mar y los lagos salados son fuentes de importancia crucial es el magnesio. El magnesio es un metal de baja densidad, y por tanto ligero, que da lugar a fuertes aleaciones. De hecho, es el más ligero de los metales más utilizados. El aluminio, un metal famoso por su ligereza, es más de un 50% más denso, por ejemplo. El magnesio se utiliza en la producción de aleaciones, fertilizantes, refractarios (para la producción de acero) y retardantes de llama y para la purificación del agua. También es esencial para la salud humana. En cuanto a los usos del magnesio metálico, cerca del 50% se destina a aleaciones con aluminio. Las aleaciones de aluminio-magnesio se utilizan mucho en las industrias de la construcción, el automóvil, el ferrocarril, la construcción de barcos y buques y los recipientes a presión. También existen aleaciones de magnesio, silicio y aluminio, que suelen utilizarse en aplicaciones complementarias a las aleaciones de aluminio-magnesio. Las aleaciones de magnesio también se emplean en la industria aeroespacial. El magnesio también es importante para la producción de titanio y otros metales. El uso del magnesio por parte de la industria del automóvil está aumentando
La producción de magnesio creció a una tasa de crecimiento anual compuesta de algo menos del 6% entre 2002 y 2014, y la demanda aumentó algo menos del 7%. El mercado de compuestos de magnesio se estimó en más de siete millones de toneladas en 2014. Aunque el magnesio puede obtenerse de los minerales dolomita y carnalita, fuera de China, su principal fuente es el agua de mar y los lagos salobres. Cada kilómetro cúbico de agua de mar contiene más de un millón de toneladas de compuestos de magnesio. En Estados Unidos, el 63% de la producción de magnesio procedió del agua de mar y las salmueras durante 2015.
El metal se extrae del agua de mar y de las salmueras mediante electrólisis, un proceso que requiere el paso de una corriente a través de una sal fundida. Así se extrae el metal de la sal, pero se requiere una alta temperatura para fundir la sal. Actualmente, el proceso utilizado en Estados Unidos necesita una temperatura de 900 °C. Sin embargo, el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (EE.UU.) está trabajando en un proyecto de 2,7 millones de dólares, que concluirá a finales de este año, para desarrollar un nuevo proceso, con un catalizador a base de titanio, que será más eficaz y requerirá menos energía. Este nuevo proceso necesitará una temperatura no superior a 300 °C.
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#1 INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO
Los investigadores siguen proponiendo y tratando de desarrollar procesos prácticos para extraer otros metales del agua de mar y las salmueras. Una de las propuestas, realizada en 2012 por investigadores de Singapur, consistía en utilizar bacterias específicas para extraer metales de la salmuera producida como residuo de la desalinización. El país insular pretende producir nueve millones de litros de agua dulce al día mediante la desalinización para 2060, lo que supondrá enormes cantidades de salmuera. En lugar de devolverla al mar, esta salmuera podría procesarse biológicamente para extraer el calcio, el magnesio, el potasio y el azufre que contiene. Por término medio, cada millón de litros de agua contiene 1.300 kg de magnesio, 900 kg de azufre, 400 kg de calcio y 400 kg de potasio. Esto podría hacer que Singapur, sin recursos naturales, acabara desarrollando una industria "minera" de 4.500 millones de dólares. No está claro cuánto se ha avanzado hasta ahora con esta propuesta.
Japón es un centro líder, si no el principal, en la investigación de la extracción de metales del agua de mar. El país comenzó a investigar la obtención de uranio a partir del agua de mar durante la década de 1960, al igual que Alemania e India (en cooperación con Francia). Los tres desarrollaron plantas piloto y los tres utilizaron el principio de adsorción (en el que los átomos, iones o moléculas de un elemento se adhieren a una superficie). Cada país utilizó diferentes tipos de material para proporcionar la superficie, y los japoneses fueron los que tuvieron más éxito en la recuperación de uranio. Alrededor de 2009, utilizando fibras hechas de amidoxima, dispuestas en trenzas de 60 metros de largo ancladas al lecho marino, los japoneses habrían recuperado uranio a un coste de 140 dólares/libra, cuando el precio de mercado del uranio era de 120 dólares/libra. (Al cierre de la edición, el precio al contado era inferior a 30 dólares/libra).
Así que la tecnología japonesa funciona, pero actualmente no es competitiva. En Estados Unidos, la investigación del Laboratorio Nacional de Oak Ridge se ha centrado en el desarrollo de un material adsorbente muy mejorado. Esto se ha llevado a cabo con una empresa del sector privado, y el material resultante, denominado HiCap, puede extraer entre cinco y siete veces más uranio, siete veces más rápido, que los mejores adsorbentes anteriores. Si el precio del uranio vuelve a los niveles más altos de mediados de la década de 2000, esta tecnología puede resultar muy viable desde el punto de vista económico. Y, por supuesto, es posible que en los próximos años se produzcan nuevas mejoras en la eficiencia de la extracción, lo que reduciría aún más el coste de la obtención de uranio a partir del agua de mar.
También hay que señalar que en febrero se publicó un informe preliminar sobre el posible impacto medioambiental de los adsorbentes utilizados para extraer uranio del agua de mar. En él se constató un impacto medioambiental mínimo en la fauna marina.
Los japoneses, por su parte, pasaron a buscar también la extracción de litio del agua de mar. El litio es, por supuesto, esencial para fabricar las baterías de iones de litio tan importantes en el mundo actual, que alimentan los ordenadores portátiles, las tabletas y los teléfonos móviles, así como los vehículos eléctricos, y proporcionan fuentes de electricidad en los aviones de última generación. Cabe señalar que la mayor parte del suministro actual de litio en el mundo procede de Sudamérica, extraído de salmueras que se bombean a la superficie y se liberan en estanques poco profundos, donde la evaporación elimina el agua y el material sólido que queda se recoge y procesa.
El año pasado, los investigadores del Instituto de Fusión Rokkasho del Organismo de Energía Atómica de Japón revelaron que habían desarrollado una nueva forma de extraer el litio del agua de mar. Se trata de la diálisis. Se emplea una célula de diálisis que contiene una membrana hecha de un material superconductor. El litio es el único ion del agua de mar que puede atravesar la membrana. Se desplaza desde el lado del electrodo negativo de la célula hasta el lado del electrodo positivo. Los investigadores señalaron que el sistema presentaba una buena eficiencia energética y que sería fácil ampliarlo. Sin embargo, también advirtieron que aún faltan años para que el proceso se comercialice.
Se espera que la demanda de litio supere la oferta en los próximos años. Por ello, en 2014, el Centro de Investigación Energética del Reino Unido predijo que, para 2030, la extracción de litio del agua de mar podría ser comercialmente viable. Eso fue, nota, mucho antes del anuncio por parte de los investigadores del Instituto de Fusión Rokkasho de su método de recuperación mejorado.
La extracción de minerales y metales del agua de mar no es ciencia ficción; no es una opción para el futuro. Está ocurriendo ahora y es probable que aumente en el futuro. Cada vez más, la cuestión no es la tecnología, sino los precios que los mercados están dispuestos a pagar.
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Traducción automática con DeepL
Como en nuestra sangre, lo que no se es que pasaría es si los extraemos...
Y la cantidad de droga que circula por nuestros ríos… A ver lo que tarda algún emprendedor en recuperarlas.