Usos
Los hidrocarburos insaturados son comercialmente importantes como materias primas para la fabricación de numerosos productos químicos y polímeros, como plásticos, cauchos y resinas. La gran producción de la industria petroquímica se basa en la reactividad de estas sustancias.
1-Pentano es un agente de mezcla para combustible de motor de alto octanaje, y isopreno se utiliza en la fabricación de caucho natural sintético y caucho butílico. Propileno también se utiliza en la fabricación de caucho sintético y en forma polimerizada como plástico de polipropileno. Isobutileno es un antioxidante en la industria alimentaria y de envasado de alimentos. 1-hexeno se utiliza en la síntesis de sabores, perfumes y colorantes. Etileno, cis-2-buteno y trans-2-buteno son solventes y propadieno es un componente del gas combustible para metalurgia.
El principal uso industrial del etileno es como componente básico de materias primas químicas que, a su vez, se utilizan para fabricar una gran variedad de sustancias y productos. El etileno se usa también en la soldadura y corte de metales con oxietileno y en el gas mostaza. Actúa como refrigerante, anestésico inhalatorio, acelerador del crecimiento vegetal y madurador de frutos. Sin embargo, las cantidades utilizadas para estos fines son menores en comparación con las cantidades utilizadas en la fabricación de otros productos químicos. Uno de los principales productos químicos derivados del etileno es el polietileno, que se fabrica mediante polimerización catalítica de etileno y se utiliza para la fabricación de una variedad de productos de plástico moldeado. El óxido de etileno se produce por oxidación catalítica y, a su vez, se utiliza para fabricar etilenglicol y etanolaminas. La mayor parte del alcohol etílico industrial se produce por hidratación del etileno. La cloración produce monómero de cloruro de vinilo o 1,2-dicloroetano. Cuando reacciona con benceno, se obtiene monómero de estireno. El acetaldehído también se obtiene por oxidación del etileno.
Peligros
Riesgos para la salud
Al igual que sus equivalentes saturados, los hidrocarburos alifáticos insaturados inferiores, u olefinas, son asfixiantes simples, pero a medida que aumenta el peso molecular, las propiedades narcóticas e irritantes se vuelven más pronunciadas que las de sus análogos saturados. El etileno, el propileno y el amileno, por ejemplo, se han utilizado como anestésicos quirúrgicos, pero requieren grandes concentraciones (60%) y por ello se administran con oxígeno. Las diolefinas son más narcóticas que las monoolefinas y también son más irritantes para las mucosas y los ojos.
1,3-butadieno. Los peligros físico-químicos asociados con el butadieno resultan de su alta inflamabilidad y extrema reactividad. Dado que se alcanza fácilmente una mezcla inflamable de 2 a 11.5 % de butadieno en el aire, constituye un peligro peligroso de incendio y explosión cuando se expone al calor, chispas, llamas u oxidantes. Al exponerse al aire o al oxígeno, el butadieno forma fácilmente peróxidos, que pueden sufrir una combustión espontánea.
A pesar de que a lo largo de los años, la experiencia de los trabajadores con exposición ocupacional al butadieno y los experimentos de laboratorio con humanos y animales parecían indicar que su toxicidad es de orden bajo, los estudios epidemiológicos han demostrado que el 1,3-butadieno es un probable carcinógeno humano (clasificación del Grupo 2A de la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC)). La exposición a niveles muy altos de gas puede provocar efectos irritantes y anestésicos primarios. Los sujetos humanos pueden tolerar concentraciones de hasta 8,000 ppm durante 8 horas sin efectos nocivos aparte de una ligera irritación de los ojos, la nariz y la garganta. Se encontró que la exposición al butadieno líquido y su gas en evaporación puede causar dermatitis (incluida la congelación debido a lesiones por frío). La inhalación de niveles excesivos, que pueden producir anestesia, parálisis respiratoria y muerte, puede ocurrir por derrames y fugas de recipientes a presión, válvulas y bombas en áreas con ventilación inadecuada. El butadieno se trata con más detalle en el capítulo sobre la industria del caucho de este volumen.
De manera similar, el isopreno, que no había sido asociado con toxicidad excepto en concentraciones muy altas, ahora es considerado un posible carcinógeno humano (Grupo 2B) por la IARC.
Etileno. El mayor peligro del etileno es el de incendio o explosión. El etileno explota espontáneamente a la luz del sol con cloro y puede reaccionar vigorosamente con tetracloruro de carbono, dióxido de nitrógeno, cloruro de aluminio y sustancias oxidantes en general. Las mezclas de etileno y aire se quemarán cuando se expongan a cualquier fuente de ignición, como estática, fricción o chispas eléctricas, llamas abiertas o exceso de calor. Cuando están confinadas, ciertas mezclas explotarán violentamente a partir de estas fuentes de ignición. El etileno a menudo se manipula y transporta en forma licuada bajo presión. El contacto de la piel con el líquido puede causar una “quemadura por congelamiento”. Hay pocas posibilidades de exposición al etileno durante su fabricación porque el proceso tiene lugar en un sistema cerrado. Las exposiciones pueden ocurrir como resultado de fugas, derrames u otros accidentes que conduzcan a la liberación del gas en el aire. Los tanques y recipientes vacíos que han contenido etileno son otra fuente potencial de exposición.
En el aire, el etileno actúa principalmente como asfixiante. Las concentraciones de etileno requeridas para producir cualquier efecto fisiológico marcado reducirán el contenido de oxígeno a un nivel tan bajo que no se podrá mantener la vida. Por ejemplo, el aire que contiene un 50 % de etileno contendrá solo un 10 % de oxígeno.
La pérdida del conocimiento se produce cuando el aire contiene alrededor del 11% de oxígeno. La muerte ocurre rápidamente cuando el contenido de oxígeno cae al 8% o menos. No hay evidencia que indique que la exposición prolongada a bajas concentraciones de etileno pueda provocar efectos crónicos. La exposición prolongada a altas concentraciones puede causar efectos permanentes debido a la privación de oxígeno.
El etileno tiene un orden muy bajo de toxicidad sistémica. Cuando se utiliza como anestésico quirúrgico, siempre se administra con oxígeno. En tales casos, su acción es la de un simple anestésico de acción rápida y recuperación igualmente rápida. La inhalación prolongada de alrededor del 85% de oxígeno es levemente tóxica y provoca una caída lenta de la presión arterial; en alrededor del 94% en oxígeno, el etileno es agudamente fatal.
Medidas de Seguridad y Salud
Para aquellas sustancias químicas con las que no se haya observado carcinogenicidad o efectos tóxicos similares, se debe mantener una ventilación adecuada para evitar la exposición de los trabajadores a una concentración superior a los límites de seguridad recomendados. Se debe instruir a los trabajadores que el escozor de los ojos, la irritación respiratoria, el dolor de cabeza y el vértigo pueden indicar que la concentración en la atmósfera no es segura. Los cilindros de butadieno deben almacenarse en posición vertical en un lugar fresco, seco y bien ventilado, lejos de fuentes de calor, llamas abiertas y chispas.
El área de almacenamiento debe estar separada de los suministros de oxígeno, cloro, otros productos químicos y gases oxidantes y materiales combustibles. Dado que el butadieno es más pesado que el aire y cualquier fuga de gas tenderá a acumularse en las depresiones, se debe evitar el almacenamiento en pozos y sótanos. Los contenedores de butadieno deben estar claramente etiquetados y codificados apropiadamente como gas explosivo. Los cilindros deberían estar construidos adecuadamente para resistir la presión y minimizar las fugas, y deberían manipularse de forma que se eviten golpes. Por lo general, se incorpora una válvula de alivio de seguridad en la válvula del cilindro. Un cilindro no debe someterse a temperaturas superiores a 55 °C. Las fugas se detectan mejor pintando el área sospechosa con una solución jabonosa, de modo que cualquier escape de gas forme burbujas visibles; bajo ninguna circunstancia se debe utilizar un fósforo o una llama para comprobar si hay fugas.
Para carcinógenos posibles o probables, se deben instituir todas las precauciones de manejo apropiadas requeridas para los carcinógenos.
Tanto en su fabricación como en su uso, el butadieno debe manipularse en un sistema cerrado debidamente diseñado. Los antioxidantes e inhibidores (como el terc-butilcatecol en aproximadamente un 0.02 por ciento en peso) se agregan comúnmente para evitar la formación de polímeros y peróxidos peligrosos. Los incendios de butadieno son difíciles y peligrosos de extinguir. Los incendios pequeños se pueden extinguir con dióxido de carbono o extintores de polvo químico seco. Se puede rociar agua sobre incendios grandes y áreas adyacentes. Siempre que sea posible, un incendio debe controlarse cerrando todas las fuentes de combustible. No se necesitan exámenes previos específicos o periódicos para los empleados que trabajan con butadieno.
Los miembros inferiores de la serie (etileno, propileno y butileno) son gases a temperatura ambiente y altamente inflamables o explosivos cuando se mezclan con aire u oxígeno. Los otros miembros son líquidos volátiles e inflamables capaces de dar lugar a concentraciones explosivas de vapor en el aire a temperaturas normales de trabajo. Cuando se exponen al aire, las diolefinas pueden formar peróxidos orgánicos que, al concentrarse o calentarse, pueden detonar violentamente. La mayoría de las diolefinas producidas comercialmente generalmente se inhiben contra la formación de peróxido.
Deben evitarse todas las fuentes de ignición. Todas las instalaciones y equipos eléctricos deben ser a prueba de explosiones. Se debe proporcionar una buena ventilación en todas las habitaciones o áreas donde se manipule el etileno. No se debe permitir la entrada a espacios confinados que hayan contenido etileno hasta que las pruebas de gas indiquen que son seguros y los permisos de entrada hayan sido firmados por una persona autorizada.
Las personas que puedan estar expuestas al etileno deben ser cuidadosamente instruidas y capacitadas en sus métodos de manipulación seguros y adecuados. Se debe hacer énfasis en el peligro de incendio, las “quemaduras por congelamiento” por contacto con el material líquido, el uso de equipo de protección y las medidas de emergencia.
Hidrocarburos, alifáticos insaturados, tablas
Tabla 1 - Información química.
Tabla 2 - Riesgos para la salud.
Tabla 3 - Riesgos físicos y químicos.
Tabla 4 - Propiedades físicas y químicas.