El tricloroetileno ( TCE ) es un halocarbono con fórmula C 2 HCl 3 , comúnmente utilizado como disolvente desengrasante industrial . Es un líquido volátil, transparente, incoloro, no inflamable, con un agradable olor suave similar al del cloroformo [3] y un sabor dulce. [9] Su nombre IUPAC es tricloroeteno . El tricloroetileno se ha vendido con diversos nombres comerciales. Las abreviaturas industriales incluyen TCE , tricloro , Trike , Tricky y tri . Con los nombres comerciales Trimar y Trilene , se utilizaba como anestésico volátil y como analgésico obstétrico inhalado . No debe confundirse con el 1,1,1-tricloroetano similar , que comúnmente se conoce como cloroteno .
El TCE está clasificado como un compuesto orgánico volátil . [9]
El registro más antiguo de la síntesis de tricloroetileno se remonta a 1836. Auguste Laurent lo obtuvo a partir de la acción del hidróxido de potasio sobre 1,1,2,2-tetracloroetano y 1,1,1,2-tetracloroetano y lo anotó como C 4 HCl 3. (entonces se pensaba que el peso atómico del carbono era la mitad del que realmente era). Laurent no investigó más el complejo. [10] [11]
El descubrimiento del tricloroetileno se atribuye ampliamente a E. Fischer, quien lo logró en 1864 mediante la reducción de hexacloroetano con hidrógeno. Fischer investigó el TCE y observó su punto de ebullición entre 87 y 90 grados Celsius. [12] [13] [14] La producción comercial comenzó en Alemania, en 1920 y en Estados Unidos en 1925. [15]
Iniciado por Imperial Chemical Industries en Gran Bretaña, bajo el nombre comercial "Trilene" (de tricloroetileno ), su desarrollo fue aclamado como una revolución anestésica . En los Estados Unidos se lo conocía principalmente como "Trimar". El sufijo –mar indica estudio y desarrollo en la Universidad de Maryland , por ejemplo, "Fluoromar" para fluroxeno y "Vinamar" para etil vinil éter ". [16]
Originalmente se pensaba que poseía menos hepatotoxicidad que el cloroformo , y sin la desagradable acritud e inflamabilidad del éter , pronto se descubrió que el uso de TCE presentaba varios inconvenientes. Estos incluyeron la promoción de arritmias cardíacas , baja volatilidad y alta solubilidad que impiden la inducción anestésica rápida, reacciones con cal sodada utilizada en sistemas de absorción de dióxido de carbono, disfunción neurológica prolongada cuando se usa con cal sodada y evidencia de hepatotoxicidad como se había encontrado con cloroformo.
La introducción del halotano en 1956 disminuyó en gran medida el uso del TCE como anestésico general. El TCE todavía se utilizaba como analgésico por inhalación en el parto administrado por autoadministración. La toxicidad fetal y las preocupaciones sobre el potencial cancerígeno del TCE llevaron a su abandono en los países desarrollados en la década de 1980.
El uso de tricloroetileno en las industrias alimentaria y farmacéutica ha estado prohibido en gran parte del mundo desde la década de 1970 debido a preocupaciones sobre su toxicidad. La legislación ha obligado a sustituir el tricloroetileno en muchos procesos en Europa, ya que el producto químico estaba clasificado como carcinógeno y llevaba la frase de riesgo R45 , que puede provocar cáncer . Se están promoviendo muchas alternativas químicas desengrasantes como Ensolv y Leksol; sin embargo, cada uno de ellos se basa en bromuro de n -propilo , que lleva una frase de riesgo R60 de Puede afectar la fertilidad y no serían un sustituto legalmente aceptable.
Hoy en día, la mayor parte del tricloroetileno se produce a partir de etileno . Primero, se clora etileno sobre un catalizador de cloruro férrico para producir 1,2-dicloroetano :
Cuando se calienta a unos 400 °C con cloro adicional, el 1,2-dicloroetano se convierte en tricloroetileno:
Esta reacción puede ser catalizada por una variedad de sustancias. El catalizador más comúnmente utilizado es una mezcla de cloruro de potasio y cloruro de aluminio . Sin embargo, también se pueden utilizar diversas formas de carbono poroso. Esta reacción produce tetracloroetileno como subproducto y, dependiendo de la cantidad de cloro alimentado a la reacción, el tetracloroetileno puede incluso ser el producto principal. Normalmente, el tricloroetileno y el tetracloroetileno se recogen juntos y luego se separan mediante destilación .
Sin embargo, antes de principios de la década de 1970, la mayor parte del tricloroetileno se producía mediante un proceso de dos pasos a partir de acetileno . Primero, se trató acetileno con cloro usando un catalizador de cloruro férrico a 90 °C para producir 1,1,2,2-tetracloroetano según la ecuación química :
A continuación se deshidroclora el 1,1,2,2-tetracloroetano para dar tricloroetileno. Esto se puede lograr con una solución acuosa de hidróxido de calcio :
o en fase de vapor calentándolo a 300-500 °C sobre un catalizador de cloruro de bario o cloruro de calcio :
Las impurezas comunes en el TCE de grado técnico y reactivo son el metilcloroformo , el tetracloruro de carbono , el dicloruro de etileno , los tetracloroetanos , el benceno y el fenol . Sin embargo, estos compuestos están presentes en cantidades muy pequeñas y no presentan ningún riesgo. [17]
El tricloroetileno es un disolvente eficaz para una variedad de materiales orgánicos . Se utiliza principalmente para limpieza. El tricloroetileno es un ingrediente de diversas tintas de impresión , barnices y formulaciones de pinturas industriales , como ingrediente activo. [18] [17] Otros usos incluyen operaciones de teñido y acabado, formulaciones adhesivas, la industria del caucho , adhesivos, lacas y decapantes de pintura . Se aplica antes del enchapado , anodizado y pintado. [19]
Cuando se produjo ampliamente por primera vez en la década de 1920, el uso principal del tricloroetileno era extraer aceites vegetales de materiales vegetales como la soja , el coco y la palma . Otros usos en la industria alimentaria incluyeron el descafeinado del café (eliminación de cafeína ) y la preparación de extractos aromatizantes a partir de lúpulo y especias . [17] El TCE se utilizó como depresor del punto de congelación en los extintores de tetracloruro de carbono . [17]
La deshidrocloración del tricloroetileno con hidruro de potasio da dicloroacetileno . [20] El tricloroetileno también es un terminador de cadena para el cloruro de polivinilo . [17] La cloración da pentacloroetano .
El tricloroetileno es un buen analgésico en concentraciones de 0,35 a 0,5%. [21] El tricloroetileno se utilizó en el tratamiento de la neuralgia del trigémino a partir de 1916. [17]
Desde la década de 1940 hasta la de 1980, tanto en Europa como en América del Norte, el tricloroetileno se utilizó como anestésico volátil administrado casi invariablemente con óxido nitroso . Comercializado en el Reino Unido por Imperial Chemical Industries bajo el nombre comercial Trilene, era de color azul (con un tinte llamado azul de cera en una concentración de 1:200.000) [22] para evitar confusión con el cloroformo de olor similar. El trileno se estabilizó con timol al 0,01% . [22]
El TCE reemplazó a los anestésicos anteriores cloroformo y éter en la década de 1940 debido a su menor toxicidad que el cloroformo y a ser relativamente no inflamable (a diferencia del éter, que es extremadamente inflamable), pero fue reemplazado en la década de 1960 en los países desarrollados con la introducción del halotano , lo que permitió tiempos de inducción y recuperación mucho más rápidos y fue considerablemente más fácil de administrar. Trilene también se utilizaba como analgésico inhalado, principalmente durante el parto, y a menudo lo aplicaba la propia paciente. El tricloroetileno se introdujo para la anestesia obstétrica en 1943 y se utilizó hasta la década de 1980. [21] Su uso anestésico fue prohibido en los Estados Unidos en 1977, pero el uso anestésico en el Reino Unido se mantuvo hasta finales de los años 1980. [17]
Se utilizó con halotano en el aparato de anestesia de campo Tri-service utilizado por las fuerzas armadas del Reino Unido en condiciones de campo. Sin embargo, en el año 2000, el TCE todavía se utilizaba como anestésico en África. [23]
El tricloroetileno se ha utilizado en la producción de halotano , otro anestésico. [24]
También se ha utilizado como solvente para limpieza en seco , aunque en su mayoría reemplazado por tetracloroetileno (también conocido como percloroetileno), excepto para la limpieza de manchas, donde todavía se usa bajo el nombre comercial Picrin [ cita requerida ] .
Quizás el mayor uso del TCE sea como desengrasante de piezas metálicas. Ha sido ampliamente utilizado en desengrase y limpieza desde la década de 1920 debido a su bajo costo, baja inflamabilidad, baja toxicidad y alta efectividad como solvente. La demanda de TCE como desengrasante comenzó a disminuir en la década de 1950 a favor del 1,1,1-tricloroetano, menos tóxico . Sin embargo, la producción de 1,1,1-tricloroetano se ha eliminado gradualmente en la mayor parte del mundo según los términos del Protocolo de Montreal y, como resultado, el tricloroetileno ha experimentado cierto resurgimiento en su uso como desengrasante. [17]
El tricloroetileno se utiliza para eliminar la grasa y la lanolina de la lana antes de tejer . [17]
El TCE también se ha utilizado en los Estados Unidos para limpiar motores de cohetes alimentados con queroseno (el TCE no se utilizó para limpiar motores alimentados con hidrógeno, como el motor principal del transbordador espacial ). Durante el encendido estático, el combustible del RP-1 dejaría depósitos de hidrocarburos y vapores en el motor. Estos depósitos tuvieron que ser eliminados del motor para evitar la posibilidad de explosión durante el manejo del motor y futuros encendidos. Se utilizó TCE para lavar el sistema de combustible del motor inmediatamente antes y después de cada disparo de prueba. El procedimiento de lavado implicó bombear TCE a través del sistema de combustible del motor y dejar que el solvente se desbordara durante un período que oscilaba entre varios segundos y 30 a 35 minutos, según el motor. Para algunos motores, el generador de gas y el domo de oxígeno líquido (LOX) del motor también se lavaron con TCE antes del disparo de prueba. [25] [26] El motor de cohete F-1 tenía su cúpula LOX, generador de gas y camisa de combustible de la cámara de empuje enjuagadas con TCE durante los preparativos del lanzamiento. [26]
El TCE también se utiliza en la fabricación de una variedad de refrigerantes de fluorocarbono [27] , como el 1,1,1,2-tetrafluoroetano, más comúnmente conocido como HFC 134a. El TCE también se utilizó en aplicaciones de refrigeración industrial debido a su alta capacidad de transferencia de calor y su especificación de baja temperatura.
A pesar de su uso generalizado como desengrasante de metales , el tricloroetileno en sí es inestable en presencia de metal tras una exposición prolongada. Ya en 1961, la industria manufacturera reconoció este fenómeno cuando se agregaron aditivos estabilizantes a la formulación comercial. Dado que la inestabilidad reactiva se ve acentuada por temperaturas más altas, la búsqueda de aditivos estabilizantes se llevó a cabo calentando tricloroetileno hasta su punto de ebullición bajo un condensador de reflujo y observando la descomposición. La documentación definitiva sobre el 1,4-dioxano como agente estabilizante para el TCE es escasa debido a la falta de especificidad en la literatura de patentes temprana que describe las formulaciones de TCE. [28] [29] La epiclorhidrina , el óxido de butileno , el N - metilpirrol y el acetato de etilo son estabilizadores comunes del TCE, siendo la epiclorhidrina el más persistente y eficaz. [30] Otros estabilizadores químicos incluyen cetonas como la metiletilcetona .
Cuando se inhala, el tricloroetileno produce depresión del sistema nervioso central que resulta en anestesia general . Estos efectos pueden estar mediados por el tricloroetileno que actúa como un modulador alostérico positivo de los receptores inhibidores de GABA A y de glicina . [31] [32] Su alta solubilidad en sangre da como resultado una inducción más lenta y menos deseable de la anestesia. En concentraciones bajas, es relativamente no irritante para el tracto respiratorio. Las concentraciones más altas producen taquipnea . Pueden ocurrir muchos tipos de arritmias cardíacas que se exacerban con la epinefrina (adrenalina). En la década de 1940 se observó que el TCE reaccionaba con sistemas absorbentes de dióxido de carbono (CO 2 ) ( cal sodada ) para producir dicloroacetileno mediante deshidrocloración y fosgeno . [33] La disfunción de los pares craneales (especialmente el quinto par craneal) era común cuando se administraba anestesia con TCE utilizando sistemas de absorción de CO 2 . La relajación muscular con anestesia TCE suficiente para la cirugía fue deficiente. Por estas razones, así como por problemas de hepatotoxicidad , en la década de 1960 el TCE perdió popularidad en América del Norte y Europa frente a anestésicos más potentes como el halotano . [34]
Los síntomas de la exposición aguda no médica son similares a los de la intoxicación por alcohol , comenzando con dolor de cabeza, mareos y confusión y progresando con una exposición cada vez mayor a la pérdida del conocimiento. [35] Gran parte de lo que se sabe sobre los efectos crónicos del tricloroetileno en la salud humana se basa en exposiciones ocupacionales. Además de los efectos en el sistema nervioso central, la exposición al tricloroetileno en el lugar de trabajo se ha asociado con efectos tóxicos en el hígado y los riñones. [35] Un historial de exposición prolongada a altas concentraciones de tricloroetileno es un riesgo ambiental sospechoso de enfermedad de Parkinson . [36]
El tricloroetileno se metaboliza a tricloroepoxietano (óxido de TCE), que rápidamente se isomeriza a tricloroacetaldehído (cloral). [37] Hidratos de cloral a hidrato de cloral en el cuerpo. El hidrato de cloral se reduce a 2,2,2-tricloroetanol o se oxida a ácido tricloroacético . También se detectaron ácido monocloroacético , [38] ácido dicloroacético [39] y triclorometano [38] [40] [41] como metabolitos menores del TCE.
Con una gravedad específica superior a 1 (más denso que el agua), el tricloroetileno puede estar presente como un líquido denso en fase no acuosa (DNAPL) si se derraman cantidades suficientes en el medio ambiente.
El primer informe conocido sobre TCE en aguas subterráneas fue presentado en 1949 por dos químicos públicos ingleses que describieron dos casos separados de contaminación de pozos por liberaciones industriales de TCE. [42] Según las encuestas federales y estatales disponibles, entre el 9 % y el 34 % de las fuentes de suministro de agua potable analizadas en los EE. UU. pueden tener alguna contaminación con TCE, aunque la EPA ha informado que la mayoría de los suministros de agua cumplen con el nivel máximo de contaminante (MCL). de 5 ppb. [43]
Generalmente, los niveles atmosféricos de TCE son más altos en áreas de industria y población concentradas. Los niveles atmosféricos tienden a ser más bajos en las regiones rurales y remotas. Las concentraciones promedio de TCE medidas en el aire en los Estados Unidos generalmente están entre 0,01 ppb y 0,3 ppb, aunque se han informado niveles medios de hasta 3,4 ppb. [44] Se han medido niveles de TCE en el rango bajo de partes por mil millones en los alimentos; sin embargo, se midieron niveles de hasta 140 ppb en algunas muestras de alimentos. [44] Se han encontrado niveles de TCE por encima del nivel normal en viviendas en proceso de renovación . [45]
Hasta hace pocos años [ ¿cuándo? ] , la Agencia de Estados Unidos para el Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades (ATSDR) sostuvo que el tricloroetileno tenía poco o ningún potencial cancerígeno y probablemente era un cocancerígeno , es decir, actuaba en conjunto con otras sustancias para promover la formación de tumores . [ cita necesaria ]
Las agencias estatales, federales e internacionales clasifican el tricloroetileno como un carcinógeno conocido o probable. En 2014, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer actualizó su clasificación del tricloroetileno al Grupo 1, indicando que existe evidencia suficiente de que causa cáncer de riñón en humanos, así como cierta evidencia de cáncer de hígado y linfoma no Hodgkin . [46]
En la Unión Europea , el Comité Científico sobre Valores Límite de Exposición Ocupacional (SCOEL) recomienda un límite de exposición para trabajadores expuestos al tricloroetileno de 10 ppm (54,7 mg/m 3 ) para TWA de 8 horas y de 30 ppm (164,1 mg/m 3 ) . ) para STEL (15 minutos). [47]
La legislación vigente de la UE destinada a proteger a los trabajadores contra los riesgos para su salud (incluida la Directiva sobre agentes químicos 98/24/CE [48] y la Directiva sobre carcinógenos 2004/37/CE [49] ) actualmente no impone requisitos mínimos vinculantes para controlar los riesgos para los trabajadores. ' salud durante la fase de uso o durante todo el ciclo de vida del tricloroetileno.
En 2023, la EPA de Estados Unidos determinó que el tricloroetileno presenta un riesgo irrazonable de daño a la salud humana en 52 de 54 condiciones de uso, incluso durante la fabricación, el procesamiento, la mezcla, el reciclaje , el desengrasado con vapor, como lubricante, adhesivo, sellador y limpieza. producto y spray. Es peligroso tanto por inhalación como por exposición dérmica y se asoció más fuertemente con efectos inmunosupresores en caso de exposición aguda, así como efectos autoinmunes en caso de exposición crónica. [50] A partir del 1 de junio de 2023, dos estados de EE. UU. ( Minnesota y Nueva York ) actuaron según las conclusiones de la EPA y prohibieron el tricloroetileno en todos los casos excepto en investigación y desarrollo. [51] [52] Según la EPA de EE. UU ., en octubre de 2023 “propuso prohibir la fabricación (incluida la importación), el procesamiento y la distribución en el comercio de TCE para todos los usos, con plazos de cumplimiento y controles en el lugar de trabajo más prolongados (incluido un período de exposición). limitExit del sitio web de la EPA) para algunos procesamientos y usos industriales y comerciales hasta que las prohibiciones entren en vigor” [ necesita actualización ] para proteger a todos, incluidos los transeúntes, de los efectos nocivos para la salud del TCE. [53]
Investigaciones recientes se han centrado en la remediación in situ del tricloroetileno en el suelo y el agua subterránea en lugar de eliminarlo para su tratamiento y eliminación fuera del sitio. Se han identificado bacterias naturales con la capacidad de degradar el TCE. Dehalococcoides sp. degradar el tricloroetileno mediante decloración reductora en condiciones anaeróbicas. En condiciones aeróbicas, Pseudomonas fluorescens puede cometabolizar el TCE. La contaminación del suelo y del agua subterránea por TCE también se ha remediado con éxito mediante tratamiento y extracción químicos. La bacteria Nitrosomonas europaea puede degradar una variedad de compuestos halogenados, incluido el tricloroetileno. [54] Se ha informado que la tolueno dioxigenasa participa en la degradación del TCE por Pseudomonas putida . [55] En algunos casos, Xanthobacter autotrophicus puede convertir hasta el 51% del TCE en CO y CO 2 . [55]
La contaminación de las aguas subterráneas y del agua potable por descargas industriales, incluido el tricloroetileno, es una preocupación importante para la salud humana y ha precipitado numerosos incidentes y demandas en los Estados Unidos.
El libro de no ficción de 1995 Una acción civil fue escrito sobre una demanda ( Anderson contra Cryovac ) contra el aumento de casos de cáncer después de incidentes de contaminación por tricloroetileno y fue adaptado al cine en 1998 .
El TCE se ha utilizado como droga recreativa . [56] Los métodos comunes para tomar tricloroetileno de forma recreativa incluyen la inhalación con un trapo (similar a tomar un anestésico por inhalación) y beber. [57] La mayoría de los abusadores de TCE eran jóvenes y trabajadores que utilizan el producto químico en su lugar de trabajo. La principal razón del abuso es el efecto eufórico y ligeramente alucinógeno del TCE. [57] Algunos trabajadores se habían vuelto adictos al TCE. [58]
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