Tortillas que no se pegan y tuberías que no gotean: el teflón

Si a cualquiera en la calle le preguntamos porqué no se pegan las tortillas en las sartenes, seguro que nos contesta: “Porque son de teflón”. Y si a un manitas del bricolaje o a un profesional de la fontanería le preguntamos  qué es lo mejor para que un grifo quede bien enroscado en la tubería y no pierda agua, seguro, segurísimo, que nos va a contestar: “Ponerle teflón”

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Sartenes y utensilios de cocina están realizados con teflón

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Teflón en forma de cinta para aplicaciones en fontanería

El teflón es un material del que todos hemos oído hablar pero a nivel popular se sabe poco sobre qué es, cómo se fabrica y quién lo descubrió. Y además tiene aplicaciones de lo más variopintas que van más allá de las sartenes o del enroscado de grifos en las tuberías

¿Y en qué consiste?

De entrada, el teflón, nombre aceptado ya genéricamente como tal por la Real Academia Española, es la marca registrada Teflon® de la empresa de productos químicos DuPont®. Su nombre químico es politetrafluroetileno, abreviadamente PTFE.

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Como polímero que es el teflón, es una larga cadena de subestructuras que se repiten denominadas monómeros

El teflón es un polímero, es decir, una molécula muy “laaaaaaarga” formada por un conjunto de estructuras repetidas, a modo de cuentas de un collar, o eslabones de una cadena. De los cuatro enlaces que puede tener el carbono, C, dos de ellos se usan para formar la cadena mediante enlaces sencillos -C-C- y los otros dos se utilizan para unirse a átomos de flúor, F. En la imagen se muestra parte de una molécula de teflón. Como se aprecia, consiste en unidades, también llamadas monómeros, que se van repitiendo cientos o incluso miles de veces a izquierda y derecha (eso viene representado por los puntos suspensivos).

¿Qué propiedades tiene y en qué se utiliza el teflón?

Antes de decir nada: el teflón es un inventazo. Veamos.

Este material se caracteriza porque es muy resistente químicamente a prácticamente todo, por muy agresivo que sea. Le puedes añadir sosa cáustica que no le pasa absolutamente nada. O sumergirlo en agua fuerte, que es ácido clorhídrico concentrado, y ni se “inmuta”.

Esta propiedad es muy interesante ya que esa enorme estabilidad química hace que sea inerte frente a cualquier cosa y que no interaccione ni siquiera con tejidos biológicos. Tanto es así, que se utiliza en prótesis, como las de cadera, o en prótesis odontológicas e incluso como venas y arterias artificiales, sin que el sistema inmunológico del cuerpo se active para rechazarlo.

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Prótesis de cadera. Pueden estar constituidas por titanio, materiales cerámicos y/o teflón
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Arteria artificial hecha de teflón y que permite substituir a la arteria aorta procedente del corazón

Y así, también en la industria, cuando algún dispositivo o máquina debe contener fluidos muy corrosivos, se recubre de teflón y problema solucionado.

Otra característica muy interesante es su elevada estabilidad térmica. El teflón es un plástico muy especial ya que no se derrite ni se quema con facilidad. Es más, aun calentándolo muchísimo, a temperaturas en que todos los materiales orgánicos se descomponen e incluso muchos arden si están en presencia de aire, se mantiene en perfecto estado. Es un excelente termoplástico (plástico resistente a la temperatura)

Concretando con números. Su punto de fusión, cuando se vuelve líquido, es de 327 ºC, aunque desde los 260 ºC puede sublimar en parte, es decir, se evapora un poco aunque se encuentre todavía en estado sólido. Pero no obstante por debajo de 260 ºC la sublimación es imperceptible.

La descomposición térmica es extraordinariamente baja, es decir, cuesta bastante achicharrar el teflón. Por ejemplo a 232 ºC (temperatura a la que se fríe con el aceite muy fuerte) el porcentaje de material que se descompone es inferior a 0.00005%/hora. Esto significa, en términos más entendibles, que solo se descompone un 1% de teflón tras mantenerlo ininterrumpidamente a esa temperatura, sin descanso alguno, durante más de 2 años y 3 meses, las 24 horas del día, 7 días a la semana y 365 días al año. Y para descomponerlo entero se necesitaría al menos 100 veces más de tiempo: siglos.

Si comparamos con otros materiales, una chuleta a 210 ºC si se mantiene suficiente tiempo, algunos minutos más de la cuenta, la puedes dejar algo más que pasada, más bien tirando a carbón. También por comparar, los aceites fríen ya humeando entre los 200 ºC y 230ºC, es decir fríen acompañados siempre de la descomposición intensa del propio aceite, aunque esa descomposición depende de lo que se esté friendo y el tipo de aceite. Por tanto, lo que se cocina siempre se está descomponiendo a marchas forzadas, y en eso consiste precisamente el cocinado, mientras que el recubrimiento de teflón o el utensilio utilizado, a esas mismas temperaturas, no se ven afectados.

Sí claro, eso es “en teoría”, me puedes decir. Y me insistirás diciendo que eso no puede ser así, ya que la experiencia dice que pasados unos años las sartenes de teflón terminan hechas un desastre. Sí, de acuerdo, pero hay que tener en cuenta que aunque el teflón es muy resistente a la descomposición, se raya fácilmente. Ese es su defecto. Por ello deben utilizarse utensilios también de este material y nunca metálicos. El uso cotidiano, sobre todo cuando no es cuidadoso, va rayando poco a poco la superficie y como ya sabemos que los alimentos que cocinamos se descomponen más fácilmente que el teflón, los residuos producidos se van acumulando en los intersticios de los rayajos. Y al final, achicharramiento tras achicharramiento, terminan por dejar estos residuos inutilizada la sartén. No ha sido el teflón el que se ha descompuesto, sino que éste ha sido rayado, incluso arrancado dejando el metal al descubierto, y sobre todo ello sucesivas capas microscópicas de residuos de alimentos se van acumulando y achicharrando, dejando la sartén para tirarla al contenedor más cercano.

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Sartén rayada con el recubrimiento de teflón levantado y con residuos de alimentos fuertemente adheridos

La otra propiedad llamativa del teflón es que es hidrófugo y antiadherente. Hidrófugo significa que el agua no lo moja y antiadherente que no se le pega nada, o casi nada. Y ahí está lo que le hace tan útil para las tortillas, alimentos a la plancha y frituras diversas.

Tanto la resistencia química, como la resistencia térmica, y sus propiedades hidrofugantes y antiadherentes, se deben a algo muy particular que tiene la molécula de teflón: alrededor de los átomos de flúor hay una gran cantidad de electrones, en concreto 6 no enlazantes por átomo y solo en la última capa más externa, que hacen “efecto pantalla” y protegen  los átomos de carbono y sus enlaces impidiendo que prácticamente nada interaccione con ellos. En la figura se muestran con puntos los electrones externos. Esa representación que denota los electrones con puntitos se denomina representación de Lewis.

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La nube electrónica producen un apantallamiento que impide que ninguna substancia pueda atacar los átomos ni los enlaces del carbono

¿Quién inventó entonces el teflón?

El teflón lo descubrió accidentalmente en 1938 el químico Roy Plunkett que trabajada en el Jackson Laboratory de la empresa DuPont en su planta de New Jersey (Estados Unidos de América). Cuando decimos que fue un descubrimiento accidental, no nos referimos a que no estuviera trabajando de forma programada, o que metafóricamente como quien dice va andando por la calle, oye, y al doblar la esquina se encuentra el teflón. No, tan simple no fue la cosa.

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Roy Plunkett

Realmente estaba trabajando encuadrado en un equipo de investigadores en un programa para sintetizar moléculas a base de flúor y otras similares con el objeto de sintetizar nuevos gases refrigerantes para la  creciente industria del frío industrial y del frío a nivel doméstico. Los frigoríficos que tenemos en casa contienen un gas especial que comprimiéndolo y expandiéndolo producen el frío. O el aire acondicionado de los coches. Pues ese tipo de gases son los que estaba investigando el equipo de Roy Plunkett. En un momento de ese programa de investigación necesitaban tener disponibles varios kilogramos de tetrafluoroetileno, que sólo se había obtenido en cantidades de pocos gramos en el laboratorio. El tetrafluoroetileno, por su composición, era un candidato magnífico para ser un buen gas refrigerante. Y se quería ensayar a ver qué tal.

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Tetrafluoroetileno

Prepararon una planta piloto para fabricar el gas y éste se almacenaba en una botella metálica para su almacenamiento. Conforme iban realizando ensayos, el gas se iba extrayendo de la botella, y para saber cuánto gastaban en cada uno de ellos, la botella se iba pesando. En cierto momento, el gas dejó de salir, pero la botella seguía teniendo cierto peso, como si todavía contuviera algo de gas, pero no salía nada. En previsión de que hubiera alguna avería abrieron la válvula de la botella y comprobaron que apenas quedaba gas y en cambio en su interior había un polvo blanco. Como buen químico que era enseguida supo lo que había pasado, el tetrafluoroetileno, una molécula con un doble enlace, se había polimerizado, es decir de los dos enlaces C=C, uno de ellos se había empleado para unirse a otra molécula de esta sustancia y ésta a o otra y así sucesivamente, formando la cadena típica del teflón. Para comprobar más visiblemente lo que había ocurrido con una sierra cortaron por la mitad el cilindro y allí estaba la primera producción, casual, de teflón en polvo.

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Roy Plunkett recreando con su equipo el descubrimiento del teflón. Izquierda: Jack Rebok. Derecha: Roy Plunkett. Detrás: Bob McHarness.

Visto el resultado decidieron verificar sus propiedades y se quedaron realmente sorprendidos porque era imposible disolverlo o hacerlo reaccionar con nada que tuvieran en el laboratorio. Su resistencia química era excepcional. También vieron que no se pegaba a nada y que el agua no era capaz de mojarlo. El equipo de Roy Plunkett se dedicaba a gases de refrigeración y su labor no era estudiar polímeros, por lo que el hallazgo lo pasaron al departamento de este tipo de sustancias de la empresa DuPont que lo siguieron estudiando. En un principio no encontraban posibles aplicaciones y durante 10 años el descubrimiento quedó provisionalmente en un cajón a la espera de mejores tiempos. No obstante se creó inmediatamente una empresa dependiente de DuPont, denominada Kinetic Chemilcals, Inc. para una posible explotación posterior que ya en 1939 presenta la solicitud de patente de obtención del teflón, concedida finalmente el 4 de febrero de 1941 bajo el número US2,230,654.

El equipo de Roy Plunkett durante los años que se dedicaron a trabajar en gases fluorocarbonados descubrieron multitud de refrigerantes que impulsaron la industria del frio, para la mejora de la conservación de alimentos, tanto a nivel industrial como en los hogares. La moraleja es que un buen planeamiento y una fuerte inversión en I+D+i trae consigo grandes descubrimientos, como los gases refrigerantes, de alguna manera ya previstos y con cierta frecuencia hallazgos no previstos, completamente sorprendentes, de gran importancia, como el teflón.

¿Cómo se produce industrialmente el teflón?

El primer procedimiento patentado, consistente en tener el tetrafluoroetileno en recipientes a presión durante varios días, tenía un rendimiento muy bajo y tiempos de fabricación muy largos que impedían la rentabilidad comercial del producto.

Mejoras posteriores se dirigieron a polimerizar el tetrafluoroetileno en suspensión en forma de partículas muy finas insolubles sobre un solvente portador, normalmente agua, luego se elimina el solvente, se lava, se seca y queda el polvo del teflón disponible para fundirlo y convertirlo en láminas, hilos, piezas, etcétera. La reacción se inicia mediante formación de radicales libres empleando por ejemplo un persulfato, y para mejorar el rendimiento la suspensión se puede estabilizar usando un emulsionante, el ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS) o el ácido perfluorooctanoico (APFO) también conocido como C8.

 

¿Es tóxico el teflón?

El teflón es químicamente inerte por lo que no puede interactuar con la materia biológica y no presenta toxicidad alguna. Cero. Se ha comprobado por activa y por pasiva. Cero.

Pero si el teflón no tiene ninguna toxicidad, en cambio podría ocurrir que sustancias derivadas de su descomposición a altas temperaturas sí podrían tener algún problema. Es una hipótesis razonable. Se sabe que cuando se calienta a 350 ºC (mucho más que la temperatura de cocinado que va desde 100 ºC con comidas cocidas hasta 250 ºC con comidas fritas o a la plancha), sufre cierta descomposición generando unos gases que se sabe que son mortales para los pájaros y que en las personas producen síntomas menores similares a la gripe. Pero claro eso a temperaturas anómalamente elevadas, porque a las temperaturas de cocinado no se forman gases que sean peligrosos.

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El peligro de un accidente por altas temperaturas en una sartén no se debe al teflón, sino a los gases (o incluso llamas) que desprenden los alimentos y aceite que se requeman. Incluso el teflón evita daños, más que provocarlos.

Pero esto podría entonces plantear un posible problema en caso de que por ejemplo nos dejemos accidentalmente en el fuego un recipiente recubierto de teflón pero completamente seco, sin ningún alimento encima de su superficie, de tal forma que la temperatura en este caso pudiera subir muy anormalmente hasta incluso 350ºC. O que se olvide con alimentos que incluso puedan echar a arder.

Varios estudios han confirmado que el peligro es muchísimo menor incluso que otros escenarios que ocurren en las cocinas, y que los recubrimientos de teflón no solo no son peligrosos sino que evitan peligros. Así por ejemplo, mantequilla calentada a 260ºC (echando humo, achicharrándose), durante 4 horas (si es que ya no han llegado los bomberos a apagar el incendio) sobre una sartén sin recubrimiento de teflón es 100% mortal para los periquitos, mientras que si la sartén en esas mismas condiciones está recubierta de teflón, los periquitos no mueren. El teflón favorece que los humos de la mantequilla, cuando se mantiene hirviente durante tanto tiempo, no perjudique a los pájaros. Sin duda ni siquiera en situaciones extremas el uso del teflón es más peligroso que otras actividades diarias. Y en caso de accidente los propios alimentos son mucho más peligrosos que el propio teflón. Por tanto en estos aspectos no hay peligro reseñable.

No obstante hay una sombra que planea sobre la metodología industrial de fabricación del teflón y que puede incidir en la salud de los trabajadores y habitantes cercanos a las fábricas de teflón. En 2005 la Agencia de Protección del medio Ambiente de los Estados Unidos (EPA) descubre que el ácido perfluorooctanoico (APFO o C8), que se utiliza como emulsionante en el proceso de producción, produce cáncer en animales de laboratorio. Las cantidades que llegan al usuario de una sartén con teflón son tan minúsculas que son irrelevantes, indetectables por medios analíticos, y no crean peligro ninguno. Pero en los alrededores de las fábricas de teflón, si no se ponen los medios necesarios, es posible una contaminación ambiental derivada de los procesos de producción y que puede afectar a la población. Estudios epidemiológicos parecen correlacionar niveles anormalmente altos de C8 con incremento del colesterol en sangre y elevados niveles de tiroxina, la hormona del tiroides. Esta es una cuestión que está en vías de resolución y ya se están encontrando sustitutos del C8. Por ejemplo los fabricantes de los tejidos Gore-Tex empleados en prendas impermeables de alto rendimiento y que están basadas en teflón, ya desde 2013 han eliminado completamente el C8 en sus procesos de producción.

El balance de riesgos y beneficios está claramente desplazado a los beneficios y los riesgos, conforme se van detectando si no se detectaron en años anteriores, hay que ir solucionándolos. Nunca existe riesgo cero en ninguna actividad humana, pero si se reduce a ser despreciable, mejor que mejor.

Conclusión

El teflón es uno de los más destacados materiales que jamás se han inventado, ha mejorado la calidad de vida de la sociedad, y aunque forma parte de nuestro día a día, detrás de esta pequeña cosa, hay un gran gigante en casa.

 

Fuentes

  • Teflón. Diccionario de la lengua española. Real Academia Española
  • Properties Handbook. Teflon (R) PTFE. Fluoropolymer resin.
  • Roy J. Plunkett. Chemical Heritage Foundation.
  • Tetrafluoroethylenepolymers. Patente US2,230,654. United States Patent Office
  • Chain of Contamination: The Food Link, Perfluorinated Chemicals (PFCs) Incl. PFOS & PFOA
  • Dallaire R, Dewailly E, Pereg D, Dery S, Ayotte P (September 2009). “Thyroid function and plasma concentrations of polyhalogenated compounds in Inuit adults”. Environ. Health Perspect. 117 (9): 1380–6. doi:10.1289/ehp.0900633. PMC 2737013. PMID 19750101.
  • Steenland K, Tinker S, Frisbee S, Ducatman A, Vaccarino V (November 2009). “Association of perfluorooctanoic acid and perfluorooctane sulfonate with serum lipids among adults living near a chemical plant”. Am. J. Epidemiol. 170 (10): 1268–78. doi:10.1093/aje/kwp279. PMID 19846564.
  • Nelson JW, Hatch EE, Webster, TF (2009). “Exposure to Polyfluoroalkyl Chemicals and Cholesterol, Body Weight, and Insulin Resistance in the General U.S. Population” (PDF). Environ. Health Perspect. 118 (2): 197–202. doi:10.1289/ehp.0901165. PMC 2831917. PMID 20123614.
  • Stein CR, Savitz DA, Dougan M (October 2009). “Serum levels of perfluorooctanoic acid and perfluorooctane sulfonate and pregnancy outcome”. Am. J. Epidemiol. 170 (7): 837–46. doi:10.1093/aje/kwp212. PMID 19692329.

Imágenes:

  • Los secretos de la tortilla francesa perfecta. Demos la Vuelta al día.
  • Mecadeco 610005 – Rollo de teflón antifugas. Amazon.es
  • Protesis de cadera. Instituto de Ortopedia y Traumatología. Infoskope
  • Arterial Graft. Aberdeen Quest
  • Good Food Stories.
  • Roy J. Plunkett. Chemical Heritage Foundation
  • ¿Cómo reaccionar ante un incendio en la cocina?. Humanos por la cocina

2016/001

 

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