Noticias

Dec 10, 2023

El problema de la caja de pizza y por qué podría acabar con todo, desde el teflón hasta las drogas

Por Paul Heney | 26 de abril de 2023 Parece inocuo en mi mano, pero hay

Por Paul Heney | 26 de abril de 2023

Parece inocuo en mi mano, pero cada vez hay más llamadas para prohibirlo. Puede usar tecnología creada para el Proyecto Manhattan, pero, en mi mano, no se siente como un arma. Se siente natural, a pesar de los materiales muy poco naturales que pueda contener. No soy nada cauteloso cuando lo abro. Alcanzando, agarro una rebanada. Me encanta la pizza.

La pizza es anterior al Proyecto Manhattan. Aunque técnicamente la pizza no es el problema, es la caja. El cartón para cajas de pizza se ha hecho resistente tanto a la grasa como al vapor utilizando fluorocarbonos. Hace cinco años, casi con certeza, se habrían utilizado sustancias alquílicas per- o polifluoradas, PFAS. Algunos estados ahora han prohibido PFAS en cosas como cajas de pizza. No estoy en uno de esos estados. No puedo estar seguro de si la caja que tengo en la mano usa PFAS o no.

Los PFAS se identificaron inicialmente como un problema de salud en los puntos críticos. Hay muchos mapas con marcadores que ubican estos puntos críticos contaminados más comúnmente por un uso intenso de PFAS en la fabricación o extinción de incendios. La comprensión de la contaminación generalizada por el uso en papel puede ser, en última instancia, el desencadenante de que las prohibiciones ganen fuerza.

Los PFAS están bajo un intenso escrutinio y los llamados de alto perfil para una prohibición completa se vuelven más comunes. Al mismo tiempo, solo para enturbiar las cosas, hay al menos nueve definiciones contrapuestas de PFAS. Una cosa es segura: ahora están en todas partes. Difícilmente pasa un día sin otro informe de niveles preocupantes encontrados en envoltorios de alimentos, agua embotellada, papel higiénico, alimentos, cosméticos, cera para esquís o algún otro producto.

Una revisión de la historia muestra cómo llegamos a este punto. Es una historia de superación de enormes desafíos, de increíbles esfuerzos de I+D. Es una historia de innovación, de invención puesta en práctica. Es una historia de resolución de desafíos difíciles. También es una historia de arrogancia, de acciones impulsadas por creencias defectuosas.

El comienzo de los PFAS El equipo del Proyecto Manhattan recurrió a la difusión gaseosa para producir uranio fisionable. El hexafluoruro de uranio, UF6, era el único compuesto de uranio gaseoso conocido en ese momento. Manejar el UF6 fue, y sigue siendo, una tarea de enormes proporciones. Es corrosivo para muchos materiales de construcción comunes y reacciona con el HF que libera humedad. Con la tarea de manejar este material problemático, los científicos del Proyecto Manhattan desarrollaron rápidamente polímeros, fluidos y ceras de fluorocarbono.

Después de la guerra, los químicos de 3M y DuPont se volvieron locos sintetizando nuevos compuestos. Las aplicaciones explotaron debido a las propiedades únicas de los materiales altamente fluorados. Muchas aplicaciones nuevas hicieron uso de la inercia. Muchos no lo hicieron. Todos hemos aprendido que el aceite y el agua no se mezclan. A las cosas les gusta el aceite o les gusta el agua. Resulta que los materiales altamente fluorados tampoco gustan. No quieren estar cerca del petróleo, no quieren estar cerca del agua. Esta característica los hizo atractivos en una variedad de aplicaciones.

Los materiales altamente fluorados son completamente artificiales, a diferencia de todo lo que se hace en la naturaleza. Su estabilidad es notable. Los sistemas ambientales y biológicos no los degradan. Su notable estabilidad llevó a definir a los fluorocarbonos como más que seguros: eran inocuos. La liberación ambiental estaba bien porque eran seguros. La colocación en productos de consumo estuvo bien porque los materiales eran seguros. Si bien originalmente se vio como un beneficio notable, hemos llegado a reconocer que la estabilidad es un problema.

El Convenio de Estocolmo es el reconocimiento de que la persistencia de materiales sintéticos es un riesgo. La producción de compuestos C8 perfluorados se disparó entre la guerra y la década de 1990. 1968 marca el año de los primeros informes de especies persistentes de fluorocarbono en la sangre humana. Gran parte del mundo mostró evidencia de exposición hace más de 50 años. La explosión en el uso se basó, en parte, en suposiciones de que estos materiales inertes eran biológicamente benignos. Para el año 2000, esto cambió. Se hicieron públicos los informes de cambios hepáticos correlacionados con la exposición. Los compuestos fueron retirados voluntariamente del mercado, en 2000 por 3M y en 2006 por otros fabricantes estadounidenses. Un informe de las Academias Nacionales de 2022 claramente implicó seis resultados negativos para la salud con la exposición. Nuestra comprensión de los impactos en la salud y el medio ambiente continúa creciendo, al igual que nuestra comprensión de dónde están presentes estos materiales en el medio ambiente.

No solo estable, sino resistente. El Proyecto Manhattan valoró la estabilidad y resistencia a materiales agresivos y corrosivos. Pero los fluorocarbonos están en la caja de pizza debido a características no relacionadas con la estabilidad. Los fluorocarbonos funcionalizados, cuando se agregan a la pulpa (incluso en solo alrededor del 1 %), hacen que el cartón repele tanto el aceite como el agua. Su uso no tiene nada que ver con la estabilidad. Hacen que el papel sea resistente a la grasa y al agua. También se utilizan en papeles estucados, evitando que los estucados se hundan demasiado cuando se aplican. Deja que eso se hunda.

Uno de los usos de menor valor de PFAS se convirtió en el mercado individual más grande para fluoroquímicos. El papel destinado a ser desechado después de un solo uso fue, y puede permanecer, donde se usa la mayoría de los PFAS. Las fábricas de papel son uno de los lugares donde se encuentran altos niveles de contaminación por PFAS, pero la presencia en biosólidos y compost indica que el papel es una fuente importante de contaminación generalizada de bajo nivel. PFAS solía ser una preocupación solo en lugares donde se encontraron niveles altos. Han pasado dos cosas. A medida que los químicos analíticos buscan más y más lugares, los PFAS se encuentran en más y más lugares. Están prácticamente en todas partes. Al mismo tiempo, los niveles de preocupación se han reducido de partes por millón a partes por cuatrillón.

El recubrimiento de tela, que hace que las telas sean resistentes a las manchas y al agua, es similar al recubrimiento de papel. La aplicación a la tela en niveles muy bajos modifica significativamente las propiedades. Los altos niveles de fluorocarbonos están asociados con la fabricación de textiles, cuero y papel. Las espumas de fluorocarbono extinguen fuegos de líquidos inflamables asombrosamente bien. Los materiales altamente fluorados repelen tanto el agua como el aceite. Aplicados a líquidos inflamables, suprimen la formación de vapores inflamables. Las espumas hechas con ellos suprimen rápidamente los incendios y evitan que se vuelvan a encender. El uso en refinerías, aeropuertos y bases militares condujo a niveles muy altos de contaminación. Esos mismos materiales, especialmente los materiales C8 referidos a PFOS y PFOA, también se utilizaron como coadyuvantes de procesamiento en la fabricación de polímeros. La contaminación de la fabricación de fluoropolímeros también ha creado algunos problemas ambientales importantes. Los impactos negativos para la salud de PFAS salieron a la luz en las poblaciones cercanas a los sitios de fabricación de polímeros de fluorocarbono con una contaminación significativa de las aguas subterráneas. El uso continuo de polímeros de fluorocarbono requerirá superar este legado, demostrando que los polímeros de fluorocarbono se pueden producir sin emisiones ambientales.

Además de estos usos principales, hay muchos usos menores. Son comunes en los revestimientos y se utilizan en el revestimiento de metales. Son fluidos de transferencia de calor de inmersión, eficaces para eliminar el calor sin interactuar con los sustratos. Se utilizan como agentes desengrasantes a vapor, no inflamables y presuntamente seguros. Se utilizan en cosmética, donde se desean propiedades como la hidrofobicidad y la capacidad de formación de películas. Los PFAS facilitan la aplicación de los productos y los hacen más duraderos. Todos estos usos son fuentes de exposición potencial y de liberación ambiental casi segura. Los PFAS se usan de una manera en la que hay al menos alguna liberación al medio ambiente.

Esencial es una palabra que ahora se aplica para describir algunos usos de PFAS y como argumento en contra de las prohibiciones. Es fácil argumentar a favor de prohibir algunas aplicaciones. Hay otras tecnologías para cajas de pizza. Lo mismo es cierto para la protección de telas y cuero. Los cosméticos parecen firmemente en el cubo de uso no esencial. Sin embargo, hay áreas donde se usan PFAS donde los reemplazos no son tan evidentes.

Mi primer proyecto en un laboratorio industrial fue automatizar una titulación oxidante. Usé una celda hecha de Kynar con ventanas de zafiro selladas con juntas tóricas de Viton. Los reactivos se controlaron mediante válvulas de PTFE y fluyeron hacia la celda a través de tubos de FEP sellados a la celda con férulas de Tefzel. Un agitador revestido de teflón aseguró una mezcla completa. Las roscas de las tuberías se lubricaron con cinta de teflón. Kynar, fluoruro de polivinilideno, desaparecería con la prohibición de PFAS. Lo mismo ocurriría con el teflón (politetrafluoroetileno [PTFE]), Viton (copolímero de fluoruro de vinilideno y hexafluoropropileno), FEP (copolímero de hexafluoropropileno y tetrafluoroetileno) y Tefzel (copolímero de etileno y tetrafluoroetileno). Todas las definiciones de trabajo de PFAS incluyen polímeros de fluorocarbono.

Lo que era posible en la década de 1990 sería inconstruible en un mundo de polímeros posterior a PFAS. Todos los polímeros estarían prohibidos.

Muchos otros polímeros son PFAS: Gore-Tex (PTFE expandido), Neoflon (policlorotrifluoroetileno y anteriormente vendido como Kel-F), grasa Krytox (óxido de polihexafluoropropileno) y más estarían prohibidos. Las membranas Nafion (polifluoroetileno sulfonado) permiten el proceso de cloro-álcali fundamental para la industria química y las celdas de combustible y los electrolizadores de membrana. Estoy escribiendo esto en una computadora portátil con una batería de iones de litio que contiene fluoruro de polivinilideno como aglutinante de electrodos, con semiconductores probablemente procesados ​​con fluidos de transferencia de calor PFAS, y con una placa principal que puede haber sido soldada con soldadura por reflujo de vapor con temperatura estable, fluorocarbonos no inflamables. Adiós a todos si los PFAS están prohibidos.

Los fabricantes de polímeros están rechazando las prohibiciones. Los polímeros, argumentan, son demasiado grandes para causar problemas de salud y no se descomponen para producir especies de PFAS más pequeñas e ingeribles. Los peligros que presentan los polímeros son pequeños y los beneficios valen más que el riesgo. La fabricación histórica lanzó descuidadamente PFAS. Ya no, dicen los fabricantes. Las emisiones son o pueden ser eliminadas.

En el otro extremo del espectro de los polímeros se encuentran las moléculas pequeñas menos fluoradas que se utilizan como fármacos o productos químicos agrícolas. Hay muchos compuestos actualmente en uso generalizado que algunos prohibirían y otros argumentarían que ni siquiera son PFAS, según la definición de PFAS. Algunos de los fármacos más utilizados tienen un grupo alquilo perfluorado. Prozac lo hace. Los estudios de salud sobre este medicamento ampliamente recetado que se remontan a décadas atrás no muestran los impactos en la salud atribuidos a PFAS, a pesar de que los niveles séricos son altos en comparación con los niveles actuales de PFAS que son motivo de preocupación.

Los nuevos medicamentos, como el tratamiento COVID Paxlovid es un PFAS por muchas de las definiciones. Lo mismo ocurre con los agroquímicos ampliamente utilizados diflufenican y fluopiram. Los estudios muestran que todos son transitorios en el medio ambiente, que la bioacumulación observada para PFAS como PFOA y PFOS no ocurre. El destino ambiental sigue siendo un tema de investigación. Es una mineralización bastante clara, donde los enlaces carbono-flúor se rompen y el flúor se convierte en un fluoruro inorgánico, no ocurre o ocurre muy lentamente. Eso es malo. Significa que la naturaleza probablemente está transformando un PFAS en otros. Los estudios sobre compuestos con grupos trifluorometilo indican la producción de ácido trifluoroacético. Nuevamente, se necesita más investigación para comprender mejor tanto la degradación como el peligro que presenta. Durante la mayoría de los años de la última década, los productos farmacéuticos fluorados representan entre una cuarta parte y un tercio de todos los nuevos registros de medicamentos de molécula pequeña. Los números son similares para los agroquímicos. Muchos medicamentos muy populares, incluido el Lipitor, el medicamento más recetado de todos los tiempos, están fluorados. Eliminar el flúor de la caja de herramientas del químico farmacéutico tendrá consecuencias negativas. Al igual que con los polímeros, algunos quieren nombrar los materiales esenciales y permitir su uso continuado. Otros argumentan que no deberían agruparse con PFAS más fluorados. No hay una respuesta claramente correcta.

No estamos en un buen lugar. Hablar de prohibir una clase de materiales cuando hay desacuerdo sobre lo que hay en la clase es ciertamente problemático. Aquellos que buscan exenciones de uso esencial seguramente enfrentarán un escrutinio sobre la definición de esencial. Los fluoropolímeros son materiales asombrosos, tan asombrosos que es difícil imaginar un mundo sin ellos. Toda la evidencia apunta a que los polímeros son benignos. Los fabricantes aún deben demostrar que la fabricación es igualmente benigna, que la producción de polímeros se puede realizar sin la liberación de PFAS. Los medicamentos que han demostrado ser seguros durante décadas de uso pueden prohibirse por asociación. Los nuevos tratamientos potenciales y los nuevos agroquímicos nunca llegarán al mercado. Estamos donde estamos debido a la arrogancia, porque las fuertes creencias de que los fluoroquímicos eran inertes significaban que eran seguros. Debemos hacerlo mejor para seguir adelante.

La pizza se ha ido. Ahora estoy atascado decidiendo qué hacer con la caja, mientras reflexiono sobre las implicaciones. El uso generalizado de PFAS para algo tan intrascendente como una caja de pizza es claramente responsable de parte de la contaminación casi universal a la que nos enfrentamos ahora. Esa contaminación está impulsando una respuesta que puede eliminar del uso algunos materiales y compuestos muy útiles, incluso esenciales. Si PFAS está presente en mi caja de pizza, alguien más tomó la decisión de usarlo. Es mi mano la que determina el destino del PFAS en la caja. Papelera de reciclaje o papelera son las opciones disponibles.

Estoy escribiendo esto en Washington, DC La basura aquí va a uno de dos lugares, ya sea a instalaciones de conversión de residuos en energía oa un vertedero, y yo no controlo esa decisión. Hay informes preocupantes de que las instalaciones de conversión de residuos en energía no logran destruir los PFAS. Algunos datos muestran que en realidad esparcen los materiales al medio ambiente. Reciclar, devolver la fibra de papel a la economía circular, pondrá a PFAS en el flujo de reciclaje donde continuará creciendo. Hay pruebas cualitativas que podría realizar con la esperanza de determinar si PFAS está presente en el cartón. En cambio, rompo la caja por la mitad. La mitad en reciclaje, la mitad en la basura. Ante dos malas opciones, elijo un poco de ambas.