Los retardantes de llama están presentes en miles de artículos cotidianos, desde ropa hasta muebles y electrónica. Aunque estas sustancias pueden ayudar a prevenir lesiones y muertes relacionadas con incendios, podrían tener efectos nocivos sobre la salud humana y el medio ambiente. De particular preocupación son los conocidos como organohalógenos, que se derivan del petróleo. Hoy dia, los científicos informan potencialmente menos tóxico, retardadores de llama biodegradables de una fuente poco probable:plantas.

Los investigadores presentarán sus resultados en la reunión y exposición nacional de otoño de 2019 de la American Chemical Society (ACS).

"Los mejores productos químicos retardadores de llama han sido los compuestos organohalogenados, particularmente aromáticos bromados, "dice Bob Howell, Doctor., investigador principal del proyecto. "El problema es, cuando tira artículos a la basura, y van a un vertedero, estas sustancias pueden filtrarse al medio ambiente ".

La mayoría de los retardadores de llama organohalogenados son muy estables. Los microorganismos en el suelo o el agua no pueden degradarlos, por lo que persisten durante muchos años en el medio ambiente, abriéndose camino en la cadena alimentaria. Además, algunos de los compuestos pueden migrar fuera de los elementos a los que se agregan, como la electrónica, y entrar en el polvo doméstico. Aunque los efectos sobre la salud de ingerir o respirar retardadores de llama organohalogenados son en gran parte desconocidos, algunos estudios sugieren que podrían ser perjudiciales, lo que llevó a California a prohibir las sustancias en los productos para niños, colchones y muebles tapizados en 2018.

"Varios retardadores de llama ya no están disponibles debido a problemas de toxicidad, por lo que existe una necesidad real de encontrar nuevos materiales que, uno, no son tóxicos y no persisten, y dos, no confíes en el petróleo, "Howell dice. Su solución fue identificar compuestos de plantas que podrían convertirse fácilmente en retardadores de llama agregando átomos de fósforo, que son conocidos por apagar las llamas. "Estamos fabricando compuestos que se basan en fuentes biológicas renovables, ", dice." Muy a menudo no son tóxicos; algunos incluso son ingredientes alimentarios. Y son biodegradables:los organismos están acostumbrados a digerirlos ".

Para hacer sus compuestos derivados de plantas, Howell y sus colegas del Centro de Aplicaciones en Ciencia de Polímeros de la Universidad Central de Michigan comenzaron con dos sustancias:ácido gálico, comúnmente encontrado en frutas, nueces y hojas; y 3, Ácido 5-dihidroxibenzoico de trigo sarraceno. Usando una reacción química bastante simple, los investigadores convirtieron los grupos hidroxilo de estos compuestos en ésteres de fósforo retardadores de llama. Luego, el equipo agregó los diversos ésteres de fósforo individualmente a muestras de una resina epoxi, un polímero de uso frecuente en electrónica, automóviles y aviones, y examinó las propiedades de los diferentes ésteres con varias pruebas.

En una de estas pruebas, Los investigadores demostraron que los nuevos retardantes de llama podrían reducir considerablemente la tasa máxima de liberación de calor de la resina epoxi. que refleja la intensidad de la llama y la rapidez con la que se va a propagar. Las sustancias de origen vegetal se comportaron tan bien como muchos retardadores de llama organohalógenos del mercado. "Como una cuestión de hecho, pueden ser mejores "Howell dice." Debido a que el ácido gálico tiene tres grupos hidroxilo dentro de la misma molécula que se pueden convertir en ésteres de fósforo, no tienes que usar tanto aditivo, lo que reduce el costo ".

Los investigadores también estudiaron cómo los nuevos compuestos apagan las llamas, encontrando que el nivel de oxigenación en el átomo de fósforo determinaba el modo de acción. Los compuestos con un alto nivel de oxigenación (fosfatos) se descomponen en una sustancia que promueve la formación de carbón en la superficie del polímero. matando de hambre la llama del combustible. A diferencia de, compuestos con un bajo nivel de oxigenación (fosfonatos) descompuestos en especies que eliminan los radicales promotores de la combustión.

El equipo de Howell aún no ha realizado pruebas de toxicidad, pero dice que otros grupos han realizado tales estudios sobre compuestos similares. "En general, Los compuestos de fósforo son mucho menos dañinos que los organohalógenos correspondientes, ", señala. Además, las sustancias derivadas de plantas no son tan volátiles y es menos probable que migren de los artículos al polvo doméstico. Howell espera que los nuevos retardantes de llama atraigan la atención de una empresa que podría ayudar a llevarlos al mercado. él dice.