Por Kevin Beck Actualizado el 24 de marzo de 2022
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El acetato de celulosa es una sustancia que, como muchos otros materiales utilizados en la industria humana, debe su existencia a la celulosa, un polisacárido natural que se encuentra en las plantas. (Un polisacárido es una molécula de carbohidrato formada por una gran cantidad de unidades de azúcar repetidas; el glucógeno, una forma de almacenamiento de glucosa en humanos y otros animales, es otro polisacárido). Desarrollado por primera vez en la década de 1860, el acetato de celulosa finalmente cambió la industria cinematográfica al hacer posible almacenar imágenes en una sustancia que no tenía tendencia a estallar en llamas, como lo hicieron los primos a base de celuloide del material anterior al acetato de celulosa en el mundo del cine.
Si bien el acetato de celulosa finalmente fue reemplazado por el poliéster en la fabricación de películas, resultó ser una sustancia extremadamente versátil. Está fuertemente asociado con la modificación del algodón y con razón, pero también ha encontrado un lugar en otras aplicaciones.
La celulosa es un polímero de moléculas de glucosa. A su vez, la glucosa, que es la principal fuente de energía para las células vivas, ya sea que se ingiera (como en los animales) o se sintetice (como en las plantas), es una molécula de seis carbonos que incluye un anillo hexagonal. Uno de los seis carbonos se encuentra encima del anillo y está unido a un grupo -OH o hidroxilo; dos de los carbonos dentro del anillo también están unidos a un grupo hidroxilo. Estos tres grupos -OH pueden reaccionar fácilmente con otras moléculas para formar enlaces de hidrógeno.
Existen otros polímeros de glucosa, pero en la celulosa, que se produce a partir de una variedad de plantas, los monómeros de glucosa individuales son los más extendidos o estirados. Además, las cadenas de celulosa individuales se alinean una al lado de la otra en paralelo, lo que favorece los enlaces de hidrógeno entre cadenas adyacentes y fortalece toda la estructura de la celulosa. En el tipo de celulosa del algodón, las cadenas están tan estrechamente unidas y alineadas que es difícil disolverlas utilizando métodos convencionales no agresivos, como simplemente mojarlas.
En los inicios del cine, a principios del siglo XX, la película proyectada a través de los proyectores estaba compuesta de nitrocelulosa, que recibía el nombre comercial de celuloide. Como muchos compuestos ricos en nitrógeno, la nitrocelulosa es altamente combustible y, de hecho, puede incendiarse espontáneamente en las condiciones adecuadas. Debido al calor generado por los proyectores y la obvia necesidad de mantener la película seca, esto preparó el escenario, por así decirlo, para grandes percances precisamente en los momentos menos oportunos.
En 1865, un químico francés, Paul Schützenberger, descubrió que si mezclaba pulpa de madera, que es rica en celulosa, con un compuesto llamado anhídrido acético, esta última sustancia podía abrirse camino entre las cadenas de celulosa unidas por hidrógeno y unirse a los numerosos grupos hidroxilo disponibles allí. Inicialmente, esta nueva sustancia, el acetato de celulosa, no tuvo ningún uso. Pero 15 años después, los hermanos suizos Camille y Henri Dreyfus descubrieron que el acetato de celulosa podía disolverse en acetona, un solvente fuerte, y luego reformarse en una variedad de compuestos diferentes. Por ejemplo, cuando se ensambla en finas láminas sólidas, se puede utilizar como película.
Recordemos que las moléculas de glucosa incluyen tres grupos hidroxilo, uno de ellos unido al carbono exterior de los anillos hexagonales y otros dos que sobresalen del propio anillo. El átomo de hidrógeno del grupo hidroxilo, que está unido al oxígeno que también está unido al carbono en el otro lado, puede ser desplazado fácilmente por ciertas moléculas que luego ocupan el lugar de ese hidrógeno en la construcción de glucosa original. Una de estas moléculas es el acetato.
El acetato, la forma de ácido acético que ha perdido su hidrógeno ácido, es un compuesto de dos carbonos que a menudo se escribe CH3COO-. Esto implica que el acetato tiene un grupo metilo (CH3-) en un extremo y un grupo carboxilo en el otro extremo. Un grupo carboxilo tiene un doble enlace con un oxígeno y un enlace sencillo con el otro. Dado que el oxígeno puede formar dos enlaces y lleva una carga negativa cuando solo tiene un enlace, es en este oxígeno donde el acetato se une a la molécula de glucosa donde antes estaba intacto un grupo hidroxilo.
El acetato de celulosa, como se usa comúnmente el término, en realidad se refiere al diacetato de celulosa, en el que dos de los tres grupos hidroxilo disponibles en cada monómero de glucosa han sido reemplazados por acetato. Si hay suficiente acetato disponible, los grupos hidroxilo restantes también comienzan a ser reemplazados por grupos acetato, formando triacetato de celulosa.
El ácido acético, por cierto, es el ingrediente activo del vinagre. Además, un derivado del ácido acético llamado acetil coenzima A, o acetil CoA, es una molécula clave en el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) en la respiración celular aeróbica.
Como se señaló, el acetato de celulosa ha sido reemplazado en gran medida por una forma de poliéster en la fabricación de películas, pero ambos han quedado obsoletos ahora que la fotografía y la filmografía digitales se han convertido rápidamente en el estándar de la época. El acetato de celulosa también es un componente importante de los filtros de los cigarrillos.
Cuando los aviones aparecieron en escena a principios de 1900, los químicos pronto descubrieron que se podía colocar acetato de celulosa en capas en el material utilizado para formar los cuerpos y las alas de los aviones y así hacerlos más resistentes sin añadir mucho peso extra.
Los tejidos de acetato, como se les llama, están por todas partes en el mundo de la confección. Las camisas de algodón son un producto popular que incluye material de acetato. (Cuando ves "acetato" en la etiqueta de una ropa, lo que en realidad se incluye es acetato de celulosa). Pero en los primeros usos del acetato de celulosa en la industria de la confección, en realidad se usaba junto con la seda, un regalo más caro que como base para prendas económicas producidas en masa. En este caso, se utilizó para ayudar a mantener los patrones intrincados que se ven a menudo en los materiales de seda.
En la década de 1940, cuando era posible fabricar formas transparentes del material, el acetato de celulosa encontró un lugar en el Departamento de Defensa de Estados Unidos, que lo utilizó para fabricar ventanas de aviones y las partes de las máscaras antigás que cubren los ojos. Hoy en día se utiliza en diversos plásticos y sigue siendo una alternativa común a las ventanas de vidrio, aunque en este sentido ha sido reemplazado en gran medida por el acrílico.
Los productos de acetato de celulosa están hechos, por definición, para resistir la degradación de todo tipo y, en particular, la degradación química. Esto significa que cuando piensas en una lista de productos "biodegradables", cualquier cosa hecha con acetato de celulosa debe quedar al final de tu lista mental, porque estos productos persisten en el medio ambiente durante largos períodos en los que se convierten en basura. (Considere la cantidad de colillas de cigarrillos que probablemente vio la última vez que dio un paseo por una carretera típica. Desafortunadamente, no son lo suficientemente grandes, como las botellas y latas, para que las cuadrillas de recolección de basura las detecten y las recojan, pero están lo suficientemente ubicuas como para presentarse como una monstruosidad colectiva.)
Cuando los productos de acetato de celulosa permanecen al sol durante el tiempo suficiente, la energía luminosa que los incide puede comenzar a disolver el acetato de celulosa. Esto permite que las moléculas del entorno, en su mayoría esterasas, ataquen seriamente los enlaces del acetato de celulosa. Esta combinación de "ataque" se conoce como fotoquimiodegradación.
