Usos del perfluorooctano

Perfluorooctane, también conocido como perfluorooctano, número CAS: 307-34-6, con un peso molecular de 438.06 y LogP de 5.92280, aparece como un líquido incoloro. Es una derivada perfluorada del hidrocarburo octano. Se adapta bien como aceite aislante en dispositivos electrónicos de alta tensión. Además de las aplicaciones de transferencia de calor, se utiliza como fluido respirable en la ventilación parcial líquida.

Propiedades del Perfluorooctano

El perfluorooctano es un líquido incoloro y transparente con un ligero olor a queroseno a temperatura ambiente. Es insoluble en agua, etanol, ácido acético y formaldehído, pero puede disolverse en éter, acetona, diclorometano, cloroformo y alcanos fluorados (por ejemplo, F-113). El perfluorooctano puede disolver grandes cantidades de oxígeno y dióxido de carbono. A 37°C y 0,1 MPa, un volumen de perfluorooctano puede disolver 0,48 volúmenes de oxígeno y 1,8 volúmenes de dióxido de carbono.

El perfluorooctano es un líquido inerte sin capacidad de inflamarse, caracterizado por baja tensión superficial y alta resistividad dieléctrica. Tiene excelente estabilidad térmica, con una temperatura de descomposición superior a 800°C. Es estable y solo se degrada en presencia de metales alcalinos a 400-500°C, formando fluoruros metálicos y carbono. Las propiedades físicas del perfluorooctano se enumeran en la tabla a continuación.

Usos del Perfluorooctano

El perfluorooctano se utiliza extensamente en diversos equipos eléctricos debido a su alta densidad, baja viscosidad, baja tensión superficial, no inflamabilidad, no toxicidad, alta estabilidad química y excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. Se usa comúnmente como medio de enfriamiento y líquido aislante en transformadores de interruptores, dispositivos de radiofrecuencia y microondas. También sirve como fluido hidráulico y lubricante en dispositivos mecánicos de precisión. El perfluorooctano se puede usar como limpiador, medio de transferencia de calor, sellador de instrumentos, medio o disolvente para reacciones químicas, y se usa como fase estacionaria en cromatografía gaseosa avanzada. Además, puede mezclarse con otros compuestos fluorados para aplicaciones como sangre artificial y preservación de órganos ex vivo.

Se ha demostrado que el vapor de perfluorooctano puede alterar significativamente la tensión superficial de muchos líquidos. Los compuestos fluorocarbónicos que pueden reducir la tensión superficial de los líquidos a través de su vapor se llaman surfactantes volátiles (esta clase también incluye perfluoroheptano C7F16 y perfluoronaphteno C10F18). A diferencia de los surfactantes tradicionales, alteran la tensión superficial del líquido simplemente cubriéndolo con su vapor de baja presión. Así, el perfluorooctano también se conoce como surfactante volátil o "jabón de gas". Esta propiedad ha abierto nuevas áreas de aplicación para el perfluorooctano.

¿Es tóxico el Perfluorooctano?

Los estudios indican que el perfluorooctano puede acumularse en el cuerpo y estar asociado con algunos problemas de salud, aunque los mecanismos exactos aún están bajo investigación. Si bien los datos de toxicidad detallados sobre el perfluorooctano son limitados, las investigaciones relacionadas con las sustancias PFAS (perfluoroalquilas) han revelado riesgos potenciales para la salud, lo que requiere más investigación.

Las sustancias perfluoroalquilas (PFAS) son una clase de químicos sintéticos que se han producido y utilizado globalmente desde la década de 1940. Su excelente estabilidad térmica, química y actividad superficial han llevado a su uso amplio en diversos procesos industriales y productos. El perfluorooctano sulfonato (PFOS) es uno de los PFAS más ampliamente utilizados. El uso extendido del PFOS ha levantado preocupaciones sobre su toxicidad y los riesgos para la salud humana, reflejado en el aumento del número de publicaciones sobre el tema durante la última década. Debido a su larga cadena perfluorada y las fuertes uniones de carbono-flúor (C-F), el PFOS es difícil de degradar en la naturaleza, lo que lleva a su persistencia en el medio ambiente y el cuerpo humano. Se ha detectado el PFOS en alimentos, agua potable, diversos componentes ambientales e incluso en tejidos humanos. Un estudio sobre la acumulación de PFAS en tejidos humanos confirmó la presencia de PFOS en el cerebro, riñones, hígado y pulmones, con niveles más altos en el hígado. Según los datos de biomonitoreo de las concentraciones de PFAS en sangre, cabello, leche materna, uñas y orina, el PFOS se encuentra predominantemente en la sangre humana. Las principales vías de exposición incluyen alimentos y agua contaminados, uso de productos de consumo que contienen PFOS, y exposición ocupacional durante la producción de PFOS o procesos relacionados.

La exposición al PFOS ha mostrado causar hepatotoxicidad, neurotoxicidad, toxicidad reproductiva, inmunotoxicidad, disrupción tiroidea, toxicidad cardiovascular, toxicidad pulmonar y nefrotoxicidad en animales experimentales y diversos sistemas humanos in vitro. Estos hallazgos, junto con los estudios epidemiológicos relacionados, confirman los riesgos para la salud del PFOS en los seres humanos, especialmente a través de la exposición por alimentos y agua potable. El estrés oxidativo y los procesos fisiológicos que alteran la similitud de los ácidos grasos son mecanismos ampliamente estudiados de la toxicidad del PFOS.

Alternativas al Perfluorooctano

Dada la preocupación por la toxicidad del perfluorooctano, algunos fabricantes están gradualmente eliminando su producción y uso. Éxitosas alternativas a los materiales PFOS incluyen químicos no perfluorados, como surfactantes hidrocarburados, químicos con cadenas perfluoradas más cortas (C3 - C4), compuestos organosilicónicos y copolímeros.

Las PFAS son tóxicas y altamente persistentes, por lo que se deben usar surfactantes alternativos menos tóxicos y eficaces. Se ha descrito un método general para identificar surfactantes alternativos más seguros. Los surfactantes alternativos bio-basados BG10 superan a los surfactantes PFAS mejorando las propiedades de humectación de los etchantes de TMAH en los sustratos objetivo, como lo demuestran los ángulos de contacto significativamente reducidos. Las propiedades de humectación de los etchantes PAN y BOE que contienen surfactantes BG10 y CG50 son comparables a los surfactantes PFAS. Las comparaciones de toxicidad muestran que estas alternativas presentan un riesgo de salud mucho menor que las PFAS. Estas alternativas más seguras han sido probadas con éxito por más de 100 empresas de semiconductores. Estas empresas proporcionaron retroalimentación positiva sin efectos dañinos reportados en los productos finales. Este enfoque exitoso abre nuevas posibilidades para reemplazar las PFAS en muchas otras aplicaciones donde las PFAS se usan típicamente como surfactantes. Usando este enfoque, los glucósidos poliglúcidos como BG10 y CG50, y los surfactantes de polietilenglicol como Brij35 y BrijS100, se han identificado como alternativas a los surfactantes PFAS.

Referencias

[1] Wang Enren, Wang Kui. Perfluorooctano[J]. Fine and Specialty Chemicals, 2004, 12(8):11-12. DOI:10.3969/j.issn.1008-1100.2004.08.004.

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Perfluorooctane

[3] https://baike.baidu.com/item/%E5%85%A8%E6%B0%9F%E8%BE%9B%E7%83%B7

[4] https://www.epa.gov/pfas/our-current-understanding-human-health-and-environmental-risks-pfas

[5] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412018331507

[6] https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/em/d3em00202k/unauth

[7] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652623020371

[8] https://chm.pops.int/Implementation/Alternatives/AlternativestoPOPs/ChemicalslistedinAnnexB/Perfluorooctanesulfonicacidandperfluorooctane/tabid/5869/Default.aspx