La semana pasada prometí echar un vistazo a los acabados repelentes de suciedad y manchas para ver cómo se aplica y/o formula cada uno. Algunos de estos acabados de marca registrada reclaman credenciales verdes impecables, por lo que es importante que podamos evaluar sus reclamaciones, ¡o al menos conocer la jerga! La química aquí, como dije en el post de la semana pasada, es densa. Lo importante a recordar sobre todos estos acabados es que todos dependen de la química basada en flurocarbonos para ser efectivos.
Los acabados repelentes al agua más antiguos para telas eran simplemente recubrimientos de parafina o cera, y generalmente se lavaban con el tiempo. Los perfluoroquímicos (PFC) son los únicos productos químicos capaces de repeler el agua, el aceite y otros líquidos que causan manchas. Los tejidos acabados con PFC tienen propiedades antiadherentes; esta familia de productos químicos se utiliza en casi todos los acabados repelentes de manchas en el mercado hoy en día. Se pueden fabricar otros materiales para realizar algunas de estas funciones, pero sufren cuando se someten al aceite y son considerablemente menos duraderos.
El primer tipo de acabado resistente a las manchas (utilizando estos PFC) evitó que el suelo penetrara en la fibra al recubrirla. Para su uso en un textil, los productos químicos se unen a aglutinantes (poliuretano o acrílico) que actúan como pegamento para pegarlos a la superficie del tejido. Gore Tex es uno de estos primeros recubrimientos: se laminó una película delgada sobre el tejido; otro, fabricado por 3M Corporation durante casi 50 años, es Scotchgard. Scotchgard era tan popular y llegó a ser tan omnipresente que «Scotchgard» entró en el lenguaje como un verbo. 
El producto químico utilizado originalmente para fabricar Scotchgard y Gore Tex se descompone en sulfonato de perfluorooctano, o PFOS, una sustancia artificial que forma parte de la familia de los perfluoroquímicos. El PFOS y el PFOA tienen cadenas de ocho átomos de carbono; el grupo de materiales relacionados con el PFOA y el PFOS se denomina C8, lo que a menudo se conoce como «química C8».
Un apartado sobre química C8:
Si recuerdas del post de la semana pasada, la familia de PFC consiste en moléculas que tienen una columna vertebral de carbono, completamente rodeadas de flúor. Varios «primos» tienen espinas dorsales de carbono de diferentes longitudes: el PFOS o el C8, por ejemplo, tienen 8 átomos de carbono, el C7 tiene 7, y así sucesivamente. Hoy en día hay controversia sobre los llamados fluorocarbonos «malos» (C8 ) y los «buenos» (C6), que abordaré a continuación.
C8 – (la columna vertebral está hecha de una cadena de 8 átomos de carbono) : se utilizan dos métodos para producir dos productos ligeramente diferentes:
1) electrofluorinación: utiliza la electrólisis para reemplazar los átomos de hidrógeno en una molécula por átomos de flúor para crear la cadena de 8 unidades que contiene solo carbono y flúor. Durante este proceso se crea una pequeña cantidad de PFOS (sulfonato de perfluorooctano).
2) Telomerización: equivalente químico de hacer una cadena en margarita: produce minipolímeros uniendo unidades individuales en cadenas. El objetivo habitual es producir cadenas que tengan una longitud media de 8 unidades, pero el proceso no es perfecto y el resultado será un rango de longitud de cadena que va de 4 a 14 unidades de longitud. Así que puedes tener un C4, C6, C12, etc. En este método se produce una pequeña cantidad de subproducto llamado PFOA (ácido perfluorooctanoico).
C6-esta química produce un subproducto llamado PFHA (ácido perfluorohexanoico), que se supone que es 40 veces menos bioacumulativo que el PFOA. Pero también es menos eficaz, por lo que se tiene que usar más de la sustancia química para lograr el mismo resultado. Los fabricantes están tratando de encontrar segmentos de perfluorocarbonos cada vez más pequeños en sus productos, e incluso se ha utilizado C4. Cuanto más pequeño es el fluorocarbono, más rápidamente se descompone en el medio ambiente. Desafortunadamente, el rendimiento textil deseado disminuye a medida que disminuye el tamaño del perfluorocarbono. «El C6 es químicamente más cercano al C8, pero no contiene PFOA. Se descompone en el medio ambiente, un rasgo positivo, pero no se adhiere tan bien a la ropa de abrigo y no repele el agua y el aceite, así como el C8, lo que significa que no cumple con un estándar vago de la industria, así como con los estándares individuales de la empresa para durabilidad y repelencia.»
De vuelta a Scotchgard:
Los científicos notaron que el PFOS (el fluorocarbono C8) comenzó a aparecer en todas partes: en osos polares, delfines, águilas bebé, agua del grifo y sangre humana. También lo hizo su primo C8 PFOA. Estos dos perfluoroquímicos artificiales (PFOS y PFOA) no se descomponen en la naturaleza. Matan a ratas de laboratorio en dosis más altas, y hay vínculos potenciales con problemas en los tejidos, retrasos en el desarrollo y algunas formas de cáncer. A continuación se presentan tablas de resultados que la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos publicó a partir de datos recopilados por 3M y DuPont; algunos seres humanos tienen más PFOA en la sangre que los niveles estimados en animales en este estudio. Para una revisión completa de este estudio, consulte el sitio web del Grupo de Trabajo Ambiental, http://www.ewg.org/node/21726.
PFOA y PFOS, según la EPA de los Estados Unidos:
- Son muy persistentes en el medio ambiente.
- Se encuentran en niveles muy bajos tanto en el medio ambiente como en la sangre de la población estadounidense.
- Permanecen en las personas durante mucho tiempo.
- Causan efectos adversos para el desarrollo y de otro tipo en animales de laboratorio.
Finalmente 3M descontinuó la producción de Scotchgard. Sin embargo, las cuentas difieren en cuanto a si 3M eliminó voluntariamente la problemática química C8 o fue presionado por la EPA después de que la compañía compartiera sus datos a finales de 1999. De cualquier manera, la eliminación gradual se inició en diciembre de 2000, aunque 3M todavía fabrica pequeñas cantidades de PFOA para su propio uso en Alemania. 3M, que aún supervisa las plantas químicas en Cottage Grove, Decatur y Amberes, Bélgica, insiste en que no hay riesgos para los empleados que manipularon o estuvieron expuestos a los productos químicos. Minnesota Public Radio publicó una línea de tiempo para milestones in 3M’s Scotchgard, a la que se puede acceder aquí.
La eliminación gradual pasó desapercibida para la mayoría de los consumidores, ya que 3M sustituyó rápidamente a otro spray menos efectivo para los consumidores, y comenzó a buscar un Scotchgard reformulado para fábricas de alfombras, fabricantes de ropa y tapicería. Para su sustituto, 3M se decidió por el sulfonato de perfluorobutano, o PFBS, un primo de cuatro carbonos del químico en el antiguo Scotchgard, como el bloque de construcción de la nueva generación de Scotchgard. Este nuevo Scotchgard basado en C4 es completamente seguro, dice 3M. La compañía agrega que ha trabajado en estrecha colaboración con la EPA y ha realizado más de 40 estudios, que son confidenciales. Ni 3M ni la EPA los liberarán.
De acuerdo con 3M, los resultados muestran que, según las directrices federales de la EPA, el PFBS no es tóxico y no se acumula de la forma en que lo hacía el químico antiguo. Persiste en el medio ambiente, pero 3M concluyó que no es un problema si no se acumula o es tóxico. Los PFBS pueden entrar en el torrente sanguíneo de personas y animales, pero «se eliminan muy rápidamente» y no hacen daño a niveles muy bajos típicos, dijo Michael Santoro, director de Salud Ambiental, Seguridad & Asuntos Regulatorios de 3M. 3M limita las ventas a aplicaciones donde las emisiones son bajas.
3M dice que convencer a los consumidores de que Scotchgard es seguro no es su desafío número 1; más bien es simplemente sacar el nuevo, nuevo Scotchgard. La marca, mantiene 3M, no está manchada. «Este problema de seguridad, por extraño que parezca, nunca se registró en la pantalla del radar de los clientes», dijo Michael Harnetty, vicepresidente de la división de materiales de protección de 3M.
Scotchgard sigue siendo una marca poderosa: «Todavía recibimos peticiones muy buenas como,’ ¿Quieres Scotchgard esta tela con Teflón?»dijo Robert Beaty, Vicepresidente de Ventas de The Synthetic Group, una gran casa de acabados.
Otro acabado resistente al suelo temprano es el teflón, que fue producido por DuPont. El teflón se basa en la química C8, y el PFOA es un subproducto de la fabricación de fluorotelómeros utilizados en la química del teflón.
Ha habido mucha información sobre 3M, DuPont y estos dos productos, Scotchgard y Teflon, en la web. El Grupo de Trabajo Ambiental http://www.ewg.org/ tiene descripciones detalladas de lo que estos productos químicos nos hacen, así como la información sobre los muchos trajes, contramedidas y estudios de investigación. Las empresas dicen que sus nuevos productos reformulados son completamente seguros, y otros grupos, como el Grupo de Trabajo Ambiental, cuestionan esta suposición.
Por cierto, tanto DuPont como 3M anuncian sus productos como «a base de agua», y lo son, pero ese no es el punto y no aborda los problemas críticos. En los «Siete pecados de Lavado verde» de TerraChoice, esto se consideraría Pecado # 5: el pecado de irrelevancia, que es: «Una afirmación ambiental que puede ser veraz, pero no es importante o inútil para los consumidores que buscan productos ambientalmente preferibles. «Sin CFC» es un ejemplo común, ya que es una afirmación frecuente a pesar de que los CFC están prohibidos por ley.»
En enero de 2006, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) se acercó a los ocho mayores productores de fluorocarbonos y solicitó su participación en el Programa de Administración de PFOA 2010/15, y su compromiso de reducir el PFOA y los productos químicos relacionados a nivel mundial, tanto en las emisiones de las instalaciones como en el contenido de productos, en un 95 por ciento para 2010 y en un 100 por ciento para 2015.
Los fabricantes de fluoropolímeros están mejorando sus procesos y reduciendo sus residuos para reducir la cantidad de materiales PFOA utilizados. La cantidad de PFOA en las formulaciones de acabado disminuye en gran medida y continúa disminuyendo, pero incluso se pueden detectar partes por billón. Los formuladores de acabado continúan evaluando nuevos materiales que pueden eliminar el PFOA al tiempo que mantienen el rendimiento, pero una solución aún está en el horizonte. Una pieza crítica en este enigma es que el PFOA también se produce indirectamente a través de la descomposición gradual de fluorotelómeros, por lo que se puede formular un acabado resistente a las manchas sin cantidades detectables de PFOA y AÚN ASÍ producir PFOA cuando los productos químicos comienzan a descomponerse.
Recientemente se añadió una nueva dimensión a las formulaciones resistentes a las manchas, y es el uso de la nanotecnología.
La nanotecnología se define como la manipulación precisa de átomos y moléculas individuales para crear estructuras en capas. En el mundo de la nanociencia, los materiales ordinarios muestran propiedades únicas a nanoescala. La premisa básica es que las propiedades pueden cambiar drásticamente cuando el tamaño de una sustancia se reduce al rango nanométrico. Por ejemplo, las cerámicas que normalmente son quebradizas pueden deformarse cuando se reduce su tamaño. En forma de masa, el oro es inerte, sin embargo, una vez descompuesto en pequeños grupos de átomos, se vuelve altamente reactivo.
Al igual que cualquier nueva tecnología, los nanomateriales tienen potencial tanto para bien como para mal. Las preocupaciones más destacadas no se refieren a visiones apocalípticas, sino más bien a la posibilidad más prosaica y probable de que algunos de estos materiales novedosos puedan resultar peligrosos para nuestra salud o el medio ambiente. Como informan John D. Young y Jan Martel en «The Rise and Fall of Nanobacteria», incluso las nanopartículas naturales pueden tener un efecto perjudicial en el cuerpo humano. Si las nanopartículas naturales pueden dañarnos, sería prudente considerar cuidadosamente las posibles acciones de los nanomateriales de ingeniería. El tamaño de las nanopartículas también significa que pueden escapar más fácilmente al medio ambiente e infiltrarse profundamente en órganos internos como los pulmones y el hígado. Además de la preocupación, cada nanomaterial es único. Aunque los investigadores han realizado una serie de estudios sobre los riesgos para la salud de materiales individuales, este enfoque disperso no puede proporcionar una imagen completa de los peligros: datos cuantitativos sobre qué materiales, en qué concentraciones, afectan al cuerpo en qué escalas de tiempo.
Como resultado de estas preocupaciones, en septiembre de 2009, los estados UNIDOS La EPA anunció un estudio de los efectos de los nanomateriales en la salud y el medio ambiente, un paso que muchos habían defendido durante años. Y esto no es demasiado pronto: más de 1,000 productos de consumo que contienen nanomateriales están disponibles en los Estados Unidos y se agregan más todos los días.
Y la nanotecnología se ha utilizado para textiles de muchas maneras: tanto a nivel de fibra como de tejido, proporcionando una extraordinaria variedad de productos textiles habilitados para nano (más comúnmente nanofibras, fibras de nanocompuestos y fibras nanocubiertas), así como en resistencia al suelo y a las manchas.
Para los científicos que estaban tratando de aplicar la nanotecnología al suelo textil y a la repelencia a las manchas, recurrieron, como suele ser el caso en la ciencia, a la naturaleza: Al estudiar la superficie de las hojas de loto, que tienen una increíble capacidad para repeler el agua, los científicos notaron que la superficie de la hoja de loto parece lisa, pero en realidad es rugosa y naturalmente repelente a la suciedad y al agua. La superficie rugosa reduce la capacidad del agua para extenderse. Pequeñas grietas en la superficie de la hoja atrapan el aire, evitando que las gotas de agua se adhieran al servicio. A medida que las gotitas salen de la superficie, recogen partículas de suciedad que se encuentran en su camino. Usando este mismo concepto, los científicos desarrollaron un acabado basado en nanotecnología que forma una estructura similar en la superficie de las fibras. Las telas se pueden limpiar simplemente enjuagando con agua.
Nano-Tex (www.nano-tex.com) fue el primer acabado de tejido repelente al suelo a base de nanopartículas disponible comercialmente. Debutó en diciembre de 2000. Otro repelente de suelo basado en nanotecnología es GreenShield (www.greenshieldfinish.com) que debutó en 2007. Ambos acabados, aunque utilizan nanotecnología, también basan su producto en la química del fluorocarbono. El sitio web de Nano-Tex no da mucha información sobre su formulación, básicamente solo dicen que es una nueva tecnología que «transforma fundamentalmente cada fibra a través de la nanotecnología». No obtendrá mucho más en el camino de las especificaciones técnicas de Nano-Tex. GreenShield es mucho más comunicativo con información sobre su proceso.
En los acabados GreenShield, la nanopartícula básica es sílice amorfa, un material inerte que tiene un uso bien establecido en aplicaciones que involucran consumo humano directo, y generalmente se reconoce como seguro y aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) y la Agencia de Protección Ambiental para tales aplicaciones. El uso de sílice permite a GreenShield reducir la cantidad de flurocarbonos en un factor de 8 o más de todos los demás acabados y reduce la carga química general en un factor de tres, haciendo de GreenShield el acabado que usa la menor cantidad de estos flurocarbonos.
Sin embargo, el acabado GreenShield obtiene clasificaciones ambientales mixtas. Los tejidos de poliéster Eco Intelligent de Victor Innovatix con escudo verde obtuvieron una calificación de Plata en el programa Cradle to Cradle. Sin embargo, el mismo textil sin el acabado GreenShield (o cualquier otro acabado) obtuvo una calificación de Oro más alta, lo que refleja el riesgo de toxicidad introducido en el producto por GreenShield. La información sobre disponibilidad de productos está en www.victor-innovatex.com.
Rompecabezas PFOA-Conocimientos textiles— http://www.textileinsight.com/articles.php?id=37
Bjorhus, Jennifer,» Scotchgard is Attractive Again», St. Paul Pioneer Press, 27 de mayo de 2003