Podría darte la respuesta corta a la pregunta del video, pero quizás ya notaste por mis videos previos que más que respuestas cortas, yo prefiero explicarte la física, la química o los resultados experimentales detrás de esas respuestas… así que empecemos por el principio:
¿Cómo se inventó el teflón?
El inventor del teflón fue un doctor en química llamado Roy Plunkett. En ese momento, su trabajo en DuPont consistía en buscar sustancias que pudieran sustituir los refrigerantes en turno que estaban basados en amoníaco o dióxido de azufre, los cuales por su nivel de toxicidad ponían en riesgo la vida de la gente en caso de que el refrigerador de su cocina tuviera una fuga.
Plunkett experimentaba con tetrafluoroetileno gas, al cual por facilidad a partir de ahora sólo llamaré TFE, este gas era conservado a bajas temperaturas en botes de 1 kg hasta que Roy estuviera listo para “clorarlo” para sus experimentos.
El 6 de abril de 1938, Plunkett le pidió a su ayudante Jack Rebok que preparara el equipo experimental con uno de los recipientes de TFE usados el día previo. Normalmente, cuando se abría la válvula de cualquiera de estos recipientes, el gas salía por su propia presión. Pero esta vez no ocurrió nada, parecía que el gas hubiera desaparecido… sin embargo, el peso del recipiente no había cambiado… la masa en el interior del recipiente debía estar ahí aún, de alguna manera… Plunkett, desconcertado, volteó el recipiente y vio caer un polvo blanquecino sobre la mesa del laboratorio.
Decidieron raspar un poco el recipiente con un alambre para sacar más de ese polvo sospechoso… finalmente cortaron el cilindro para sacar el material de su interior.
Plunkett se dio cuenta de que el gas TFE se había polimerizado, algo que definitivamente no esperaban que sucediera… esto de la “polimerización” puede no decirte gran cosa, tenme un poco de paciencia… sí explicaré de qué estamos hablando.
El asunto es que el gas se había convertido en un sólido con textura de cera conocido al que llamaron politetrafluoroetileno (PTFE). Este poli-tetrafluoroetileno (PTFE) demostró tener propiedades interesantes: era resistente a la corrosión y al calor, y tenía una fricción superficial muy baja. Era sorprendentemente inerte: esto es, no reaccionaba con otros productos químicos.
En ese momento, este material al cual eventualmente se llamaría teflón, era muy caro de producir y no era fácil de moldear. La primera aplicación que tuvo fue en el Proyecto Manhattan, donde sus propiedades de resistencia a la corrosión resultaron útiles como revestimiento de válvulas y juntas de tuberías que transportaban el hexafluoruro de uranio altamente reactivo en la planta de enriquecimiento de uranio de Oak Ridge, en Tennessee.
Teflon como marca, fue registrada en 1945 por Kinetic Chemicals, una sociedad formada por DuPont con General Motors. En esa década ya se producía alrededor de mil toneladas anuales de teflón. En los años 50, ya se habían inventado “variantes” de este compuesto que mantenían la mayoría de las propiedades químicas y mecánicas deseables del PTFE, pero que eran más fáciles de moldear y procesar, abriendo así más aplicaciones prácticas.
En 1954, el ingeniero francés Marc Grigoire inventó las primeras sartenes antiadherentes (marca TEFAL), recubiertas de teflón a sugerencia de su esposa. Los primeros utensilios de cocina antiadherentes aparecieron en Estados Unidos en 1961.
Actualmente,el teflón se utiliza en una amplia gama de aplicaciones industriales: desde el limpiaparabrisas del coche; como repelente de manchas en alfombras, muebles y ropa, en pinturas resistentes a la intemperie y otros revestimientos. Se usa en algunos productos para el cabello [plancha de cabello].
Este material inclusive ha sido usado por la NASA desde la época de los Apollo, viajó a la Luna en los trajes espaciales que llevaban puestos los astronautas de estas misiones.
En el ámbito médico, se utiliza como material de injerto en cirugías y como revestimiento de catéteres, ya que mantiene las bacterias y otros agentes infecciosos fuera de la superficie.
¿Cómo se obtiene el teflón?
Paso uno: Producir cloroformo.
El cloroformo puede producirse mediante la reacción de metano con una mezcla de cloruro de hidrógeno y cloro.
Al reaccionar el cloroformo con el fluoruro de hidrógeno anhidro, se crea clorodifluorometano.
Paso tres: Producción de tetrafluoroetileno (TFE)
Dado que el TFE puede ser explosivo, se produce in situ, en el momento y en el lugar donde se producirá la polimerización. Se obtiene calentando el clorodifluorometano en ausencia de aire,
Paso cuatro: Polimerización
Polimerizar significa tomar una molécula pequeña, como la del TFE, y hacerla pasar por un proceso en el cual estas moléculas pequeñas se peguen una con otra muchas veces hasta formar una molécula enorme… hay muchos polímeros en nuestra vida y a muchos de ellos les llamamos con el nombre convencional de “plásticos”.
En este caso, el TFE o tetrafluoroetileno se transforma en el polímero poli(tetrafluoroetileno) (PTFE), por polimerización radical. La reacción se lleva a cabo haciendo pasar el TFE en agua que contiene un iniciador de radicales, por ejemplo, persulfato de amonio, (NH4)2S2O8, a una temperatura de entre 310-350 K y una presión de entre 10-20 atm.
Los radicales libres son sustancias que tienen uno o más electrones sin pareja… esos electrones quieren formar enlaces “con alguien”… así que cuando se encuentran otra molécula buscan dónde se le puede atacar para “sacarle una pareja”
Un punto débil de ataque de este tipo son típicamente los dobles enlaces. Así que el iniciador, romperá el doble enlace carbono-carbono…
En este doble enlace, hay una pareja de electrones en el enlace de abajo y otra pareja en el enlace de arriba… cuando llega el radical libre, acapara para sí uno de estos electrones… entonces, irremediablemente… quedará otro electrón sin pareja, este electrón está en la molécula del TFE que ahora se comportará como radical libre… y buscará otra molécula a la cual atacar…
Así, el proceso se vuelve una reacción en cadena… muy largo… esto sucede tantas, pero tantas veces que se termina generando una enorme cadena molecular.
El proceso se detiene cuando dos radicales libres se encuentran y finalmente los electrones se aparean.
Cuando la polimerización se detiene… tenemos moléculas muy grandes y estables.
Características del teflón
Esta larga cadena de carbonos, protegida por átomos de flúor es muy interesante. El flúor es el elemento más electronegativo de todos… en español esto significa que es el elemento químico que atrae a los electrones con más fuerza que todos los demás.
Gracias a eso, la interacción Fluor-Carbono es mucho más fuerte que cualquier interacción que pudiera darse con otras fueras intermoleculares… de ahí que ni siquiera las pegajosas patas de un gecko con sus fuerzas de Van der Waals se adhieren bien al teflón.
De hecho el teflón es el material con menor coeficiente de fricción sólido hasta ahora.
Cuando fríes un huevo en una sartén con teflón… el teflón simplemente ignora las moléculas de grasa y proteínas del huevo… sin interacción, el huevo no se adhiere.
Entonces, ¿cómo se pega el teflón a las ollas?
Hay dos métodos:
Sinterización: se calienta el teflón a unos 400 ªC, temperatura en que ya no es sólido y luego se “imprime” en la superficie deseada. El problema de este método es que el teflón eventualmente se puede desprender del sartén.
Grabado químico: Se ataca el teflón con iones en un campo eléctrico en el vacío de tal forma que se desprendan algunos átomos de flúor del lado que queremos que se pegue a la sartén. Este tipo de procesos, que en inglés se llama “etching” y utiliza equipos de vacío se utiliza mucho en la industria de semiconductores, pero de eso platicaremos en otra ocasión.
¿Comerme el teflón me haría daño?
El consenso en este momento es que como el teflón es muy inerte… no se pega fácilmente, no reacciona fácilmente… no, no te haría daño comerlo. No te lo estoy recomendando… sólo digo que desde el punto de vista químico, no debería ser preocupante.
Lo que sí debes saber es que cuando lo uses, debe evitar calentarlo a 260 ªC… porque a esta temperatura, el material comienza a degradarse y liberar vapores que tienen efectos nocivos al ser inhalados. Esta temperatura no es problemática en el uso ordinario como cuando fríes un huevo…
pero notarás que esta no es la primera vez que te hablo sobre cuidar las temperaturas a las que cocinas…
Y por fín, ¿qué tiene que ver el cáncer con el teflón?
Por ahí del año 2000 la Agencia de Protección Medioambiental de Estados Unidos emitió un informe en el que se alertaba de altos índices de sustancias perfluoroalquiladas, de aquí en adelante, PFAS por facilidad de pronunciación.. estas PFAS se estaban acumulando en el ambiente. Se han encontrado en zonas cercanas a fábricas que producían Teflon®, recipientes y superficies antiadherentes, pero también de otras industrias y en zonas de acumulación tan lejanas como la Antártida.
Estas sustancias, las PFAS, son contaminantes ambientales con efectos tóxicos sobre los ecosistemas, incluidos animales y humanos. Su principal problema es que actúan como disruptores endocrinos, algo así como el BPA… se les considera sospechosos en el aumento de casos de ciertas enfermedades.
Una de estas PFAS es el ácido perfluorooctanoico, de aquí en adelante PFOA… que se asocia con problemas de tiroides, esterilidad y diferentes tipos de cáncer, incluídos de testículo, ovario, riñón y próstata.
Para ser claros, teflón y PFOA NO SON LA MISMA COSA…. algunas empresas en su proceso de manufactura del teflón usaban PFOA y asumían que se iba a evaporar por completo y no sería problema… se equivocaron.
De hecho, la propia DuPont tuvo que pagar 670 millones de dólares en 2017 tras una batalla legal que les obligó a compensar a más de 3.500 personas que padecían alguna de las enfermedades asociadas con beber agua contaminada con PFOA.
El teflón no es considerado tóxico por las agencias de seguridad sanitaria y alimentaria ni de Estados Unidos ni de Europa… y desde que se dio la alerta respecto a la presencia del PFOA, muchas empresas dejaron de utilizarlo en sus procesos.
De hecho si hoy compras una sartén con teflón, la recomendación es buscar una que incluya la leyenda de: libre de PFOA.
Recomendaciones
- Si vas a hornear algo, puedes optar por materiales como el vidrio o la cerámica clásica sin nanopartículas y te olvidas de los antiadherentes.
- Si vas a freír y quieres olvidarte de este tema y de paso usar menos aceite, muchas cosas las puedes preparar en freidoras de aire.
- Si vas a comprar una sartén, verifica que diga que es libre de PFOA o metales pesados.
- No utilices estropajos de metal o abrasivos para limpiar tus sartenes antiadherentes, ni utensilios metálicos para cocinar.
- Nunca sobrecalientes tus sartenes antiadherentes con Teflon por encima de 260.Celsius Utiliza siempre el extractor de humo de tu cocina y de preferencia cocina con fuego medio o lento… si por alguna razón precalientas la sartén vacía cuida no pasarte de tiempo porque podrías sobrecalentar el material.
Referencias
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BBC News Mundo. (2020, 9 marzo). Dark Waters: el multimillonario escándalo en el que Dupont fue hallada culpable de enfermar con «químicos eternos» a miles de personas en EE.UU. https://www.bbc.com/mundo/noticias-51779863
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Lau, H. (2021). The Serendipitous Invention of Teflon: An Appreciation of Unexpected Results. The Hong Kong University of Science and Technology – Science Focus. http://sciencefocus.ust.hk/the-serendipitous-invention-of-teflon-an-appreciation-of-unexpected-results
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Poffenberger, L. (2021, abril). This Month in Physics History. American Physical Society. https://www.aps.org/publications/apsnews/202104/history.cfm
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Shimizu, T., Hamada, O., Sasaki, A., & Ikeda, M. (2012). Polymer fume fever. Case Reports, 2012(dec09 1), bcr2012007790. https://doi.org/10.1136/bcr-2012-007790
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