Retardante de llama
Sustancia que se aplica a los artículos para retardar la combustión o la ignición.

Las pruebas de llama abierta comparan la inflamabilidad de la espuma de poliuretano sin tratar (arriba) y la superficie de una muestra de espuma idéntica tratada con un revestimiento tipo sándwich que incorpora hidróxidos dobles en capas. A los 90 segundos después de la ignición, la espuma sin tratar se consume por completo.

Los retardantes de llama son un grupo diverso de sustancias químicas que se añaden a los materiales manufacturados, como plásticos y textiles , y a los acabados y revestimientos de superficies . [1] Los retardantes de llama se activan por la presencia de una fuente de ignición y previenen o retardan el desarrollo posterior de las llamas mediante una variedad de mecanismos físicos y químicos diferentes. Pueden añadirse como un copolímero durante el proceso de polimerización, o más tarde añadirse al polímero en un proceso de moldeo o extrusión o (particularmente para textiles) aplicarse como un acabado tópico. [2] Los retardantes de llama minerales suelen ser aditivos, mientras que los compuestos organohalogenados y organofosforados pueden ser reactivos o aditivos.

Clases

Los retardantes de llama reactivos y aditivos se pueden dividir en cuatro clases distintas: [1]

Mecanismos de retardo

Los mecanismos básicos de los retardantes de llama varían según el retardante de llama específico y el sustrato. Los productos químicos retardantes de llama aditivos y reactivos pueden funcionar tanto en fase de vapor (gaseosa) como condensada (sólida). [1]

Degradación endotérmica

Algunos compuestos se descomponen endotérmicamente cuando se someten a altas temperaturas. Los hidróxidos de magnesio y aluminio son un ejemplo, junto con varios carbonatos e hidratos como mezclas de huntita e hidromagnesita . [3] [6] [7] La ​​reacción elimina el calor del sustrato, enfriando así el material. El uso de hidróxidos e hidratos está limitado por su temperatura de descomposición relativamente baja, que limita la temperatura máxima de procesamiento de los polímeros (normalmente utilizados en poliolefinas para aplicaciones de cables y alambres). [11] [12] [13]

Blindaje térmico (fase sólida)

Una forma de evitar que la llama se propague sobre el material es crear una barrera de aislamiento térmico entre las partes que se queman y las que no. [14] A menudo se emplean aditivos intumescentes ; su función es convertir la superficie del polímero en un carbón, que separa la llama del material y ralentiza la transferencia de calor al combustible no quemado. Los retardantes de llama de fosfato orgánico e inorgánico no halogenado suelen actuar a través de este mecanismo generando una capa polimérica de ácido fosfórico carbonizado. [8]

Dilución de la fase gaseosa

Los gases inertes (generalmente dióxido de carbono y agua ) producidos por la degradación térmica de algunos materiales actúan como diluyentes de los gases combustibles, reduciendo sus presiones parciales y la presión parcial del oxígeno y ralentizando la velocidad de reacción. [5] [7]

Extinción de radicales en fase gaseosa

Los materiales clorados y bromados sufren una degradación térmica y liberan cloruro de hidrógeno y bromuro de hidrógeno o, si se utilizan en presencia de un sinergista como el trióxido de antimonio, haluros de antimonio. Estos reaccionan con los radicales H · y OH · altamente reactivos en la llama, lo que da como resultado una molécula inactiva y un radical Cl · o Br · . El radical halógeno es mucho menos reactivo en comparación con H · o OH · y, por lo tanto, tiene un potencial mucho menor para propagar las reacciones de oxidación radical de la combustión .

Materiales

Algodón ignífugo

Un guante de horno rojo.
El algodón ignífugo se utiliza a menudo en guantes de horno, agarraderas y otros accesorios resistentes al calor.

El algodón ignífugo es un algodón que ha sido tratado para prevenir o retardar la ignición mediante diferentes tratamientos aplicados durante el proceso de fabricación. El algodón se vuelve típicamente ignífugo mediante aplicaciones químicas de polímeros, no polímeros e híbridos polímeros/no polímeros que están compuestos de uno o más elementos como nitrógeno , sodio , fósforo , silicio , boro o cloro . [15]

Fabricación

Si bien los tejidos no orgánicos generalmente se hacen resistentes al fuego mediante la incorporación de retardantes de llama en sus matrices , la modificación de la superficie es más conveniente para los tejidos orgánicos como el algodón. [16]

Usar

Los tejidos de algodón se han utilizado con frecuencia en todo el mundo debido a sus propiedades ventajosas en lo que respecta al aislamiento térmico, la biocompatibilidad y las excelentes prestaciones de absorción de humedad y transpirabilidad. Estas ventajas indican posibles aplicaciones de los tejidos de algodón en ropa de protección [17] y en la salud humana. Sin embargo, el tejido de algodón natural es altamente inflamable y se quema rápidamente. Este inconveniente fatal revela un peligro potencial y limita el uso de tejidos de algodón [18] . Por lo tanto, es importante tratar los tejidos de algodón para obtener tejidos de algodón resistentes al fuego [19] .

Los bomberos, o aquellos que se exponen a las llamas de forma habitual, confían en el algodón ignífugo tanto para su protección como para su comodidad. Normalmente, la ropa interior que llevan debajo del equipo ignífugo más pesado está hecha de algodón ignífugo u otro tejido orgánico transpirable que ha sido tratado para resistir la ignición. [20]

Los polímeros que contienen átomos de nitrógeno , sodio y fósforo pueden funcionar como materiales para textiles celulósicos resistentes al fuego , como el algodón o el rayón . En concreto, los polímeros orgánicos pueden funcionar como retardantes de llama debido a la presencia de uno o los tres tipos de estos elementos. Estos átomos pueden estar en los polímeros originales o pueden incorporarse mediante modificación química. [15] Se están desarrollando materiales y revestimientos retardantes de llama que son de base biológica y de fósforo. [21]

Uso y eficacia

Normas de seguridad contra incendios

Los retardantes de llama generalmente se agregan a productos industriales y de consumo para cumplir con los estándares de inflamabilidad de muebles, textiles, productos electrónicos y productos de construcción como el aislamiento. [22]

Estado de California, EE.UU.

En 1975, California comenzó a implementar el Boletín Técnico 117 (TB 117), que requiere que los materiales como la espuma de poliuretano utilizada para rellenar muebles puedan soportar una pequeña llama abierta, equivalente a una vela, durante al menos 12 segundos. [22] [23] En el caso de la espuma de poliuretano, los fabricantes de muebles suelen cumplir con el TB 117 con retardantes de llama orgánicos halogenados aditivos. Aunque ningún otro estado de EE. UU. tiene una norma similar, debido a que California tiene un mercado tan grande, muchos fabricantes cumplen con el TB 117 en productos que distribuyen en todo Estados Unidos. La proliferación de retardantes de llama, y ​​especialmente de retardantes de llama orgánicos halogenados, en muebles en todo Estados Unidos está fuertemente vinculada al TB 117.

En respuesta a las preocupaciones sobre los impactos en la salud de los retardantes de llama en los muebles tapizados, en febrero de 2013 California propuso modificar la TB 117 para exigir que las telas que cubren los muebles tapizados cumplan con una prueba de combustión lenta y eliminar los estándares de inflamabilidad de la espuma. [24] El gobernador Jerry Brown firmó la TB117-2013 modificada en noviembre y entró en vigencia en 2014. [25] La regulación modificada no exige una reducción en los retardantes de llama.

UE

En Europa, los estándares ignífugos para muebles varían, y son más estrictos en el Reino Unido e Irlanda. [26] En general, la clasificación de las diversas pruebas ignífugas comunes en todo el mundo para muebles y accesorios de decoración indicaría que la prueba de California Cal TB117 - 2013 es la más sencilla de aprobar, existe una dificultad creciente para aprobar Cal TB117 -1975 seguida por la prueba británica BS 5852 y seguida por Cal TB133. [27] Una de las pruebas de inflamabilidad más exigentes en todo el mundo es probablemente la prueba de la Autoridad Federal de Aviación de EE. UU. para asientos de aeronaves, que implica el uso de un quemador de queroseno que lanza llamas a la pieza de prueba. El estudio Greenstreet Berman de 2009, realizado por el gobierno del Reino Unido, mostró que en el período entre 2002 y 2007 las Normas de Seguridad contra Incendios de Muebles y Enseres del Reino Unido representaron 54 muertes menos por año, 780 víctimas no fatales menos por año y 1065 incendios menos cada año después de la introducción de las normas de seguridad de muebles del Reino Unido en 1988. [28]

Eficacia

La eficacia de los productos químicos retardantes de llama para reducir la inflamabilidad de los productos de consumo en caso de incendio en el hogar es objeto de controversia. Los defensores de la industria de los retardantes de llama, como la North American Flame Retardant Alliance del American Chemistry Council, citan un estudio de la Oficina Nacional de Normas que indica que una habitación llena de productos retardantes de llama (una silla acolchada con espuma de poliuretano y varios otros objetos, incluidos armarios y aparatos electrónicos) ofrecía un margen de tiempo 15 veces mayor para que los ocupantes escaparan de la habitación que una habitación similar sin retardantes de llama. [29] [30] Sin embargo, los críticos de esta postura, incluido el autor principal del estudio, argumentan que los niveles de retardante de llama utilizados en el estudio de 1988, aunque se encuentran comercialmente, son mucho más altos que los niveles requeridos por TB 117 y que se utilizan ampliamente en los Estados Unidos en muebles tapizados. [22]

Otro estudio concluyó que los retardantes de llama son una herramienta eficaz para reducir los riesgos de incendio sin crear emisiones tóxicas. [31]

Varios estudios realizados en la década de 1980 probaron la ignición en piezas completas de muebles con diferentes tipos de tapizados y rellenos, incluidas diferentes formulaciones retardantes de llama. [32] En particular, analizaron la liberación máxima de calor y el tiempo hasta la liberación máxima de calor, dos indicadores clave del peligro de incendio. Estos estudios descubrieron que el tipo de cubierta de tela tenía una gran influencia en la facilidad de ignición, que los rellenos de algodón eran mucho menos inflamables que los rellenos de espuma de poliuretano y que un material de entretela reducía sustancialmente la facilidad de ignición. [33] [34] También descubrieron que, aunque algunas formulaciones retardantes de llama reducían la facilidad de ignición, la formulación más básica que cumplía con TB 117 tenía muy poco efecto. [34] En uno de los estudios, los rellenos de espuma que cumplían con TB 117 tenían tiempos de ignición equivalentes a los mismos rellenos de espuma sin retardantes de llama. [33] Un informe de las Actas de la Asociación de Espuma de Poliuretano tampoco mostró ningún beneficio en las pruebas de llama abierta y de cigarrillos con cojines de espuma tratados con retardantes de llama para cumplir con TB 117. [35] Sin embargo, otros científicos apoyan esta prueba de llama abierta. [36] [37]

En comparación con el algodón, los retardantes de llama aumentan la toxicidad del fuego. Tienen un gran efecto en las pruebas de inflamabilidad a escala de laboratorio, pero un efecto insignificante en las pruebas de fuego a gran escala. Los muebles fabricados con materiales naturalmente ignífugos son mucho más seguros que los de espuma con retardantes de llama. [38]

Cuestiones medioambientales y de salud

El comportamiento medioambiental de los retardantes de llama se viene estudiando desde los años 90. Se han encontrado principalmente retardantes de llama bromados en muchos compartimentos medioambientales y organismos, incluidos los humanos, y se ha descubierto que algunas sustancias individuales tienen propiedades tóxicas . Por ello, las autoridades, las ONG y los fabricantes de equipos han exigido alternativas. El proyecto de investigación colaborativa ENFIRO, financiado por la UE (proyecto de investigación de la UE FP7: 226563, concluido en 2012), partió de la suposición de que no se conocían suficientes datos medioambientales y sanitarios sobre las alternativas a los retardantes de llama bromados establecidos. Para que la evaluación fuera completamente exhaustiva, se decidió comparar también el comportamiento de los materiales y el comportamiento frente al fuego, así como intentar una evaluación del ciclo de vida de un producto de referencia que contenía retardantes de llama bromados y libres de halógenos. Se estudiaron alrededor de una docena de retardantes de llama libres de halógenos que representan una gran variedad de aplicaciones, desde plásticos de ingeniería, placas de circuitos impresos y encapsulantes hasta revestimientos textiles e intumescentes .

Se ha comprobado que un gran grupo de retardantes de llama estudiados presenta un buen perfil medioambiental y sanitario: polifosfato de amonio (APP), dietilfosfinato de aluminio (Alpi), hidróxido de aluminio (ATH), hidróxido de magnesio (MDH), polifosfato de melamina (MPP), dihidrooxafosfafenantreno (DOPO), estannato de cinc (ZS) e hidroxiestannato de cinc (ZHS). En general, se ha comprobado que presentan una tendencia mucho menor a bioacumularse en el tejido graso que los retardantes de llama bromados estudiados.

Los ensayos sobre el comportamiento frente al fuego de materiales con diferentes retardantes de llama revelaron que los retardantes de llama sin halógenos producen menos humo y emisiones tóxicas de incendios, con la excepción de los fosfatos de arilo RDP y BDP en polímeros estirénicos. Los experimentos de lixiviación mostraron que la naturaleza del polímero es un factor dominante y que el comportamiento de lixiviación de los retardantes de llama bromados y sin halógenos es comparable. Cuanto más poroso o “ hidrófilo ” es un polímero, más retardantes de llama pueden liberarse. Sin embargo, las placas moldeadas que representan productos plásticos del mundo real mostraron niveles de lixiviación mucho más bajos que los gránulos de polímero extruidos. Los estudios de evaluación de impacto reconfirmaron que el tratamiento inadecuado de los residuos y el reciclaje de productos electrónicos con retardantes de llama bromados pueden producir dioxinas , lo que no ocurre con las alternativas sin halógenos. Además, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA) ha estado llevando a cabo una serie de proyectos relacionados con la evaluación ambiental de retardantes de llama alternativos, los proyectos de “diseño para el medio ambiente” sobre retardantes de llama para placas de cableado impreso y alternativas al decabromodifenil éter y al hexabromociclododecano (HBCD).

En 2009, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos (NOAA) publicó un informe sobre los éteres de difenilo polibromados (PBDE) y descubrió que, a diferencia de los informes anteriores, se encontraban en toda la zona costera de los Estados Unidos. [39] Este estudio a nivel nacional descubrió que el estuario Hudson Raritan de Nueva York tenía las concentraciones generales más altas de PBDE, tanto en sedimentos como en mariscos. Los sitios individuales con las mediciones de PBDE más altas se encontraron en mariscos tomados de la bahía de Anaheim, California, y cuatro sitios en el estuario Hudson Raritan. Las cuencas hidrográficas que incluyen la ensenada del sur de California, Puget Sound, el centro y este del golfo de México frente a la costa de Tampa y St. Petersburg, en Florida, y las aguas del lago Michigan cerca de Chicago y Gary, Indiana, también tenían altas concentraciones de PBDE.

Preocupaciones de salud

Los primeros retardantes de llama, los bifenilos policlorados (PCB), fueron prohibidos en los EE. UU. en 1977 cuando se descubrió que eran tóxicos. [40] Las industrias utilizaban en su lugar retardantes de llama bromados , pero ahora estos están siendo objeto de un escrutinio más minucioso. En 2004 y 2008, la UE prohibió varios tipos de éteres de difenilo polibromados (PBDE). [41] Las negociaciones entre la EPA y los dos productores estadounidenses de DecaBDE (un retardante de llama que se ha utilizado en electrónica, aislamiento de cables y alambres, textiles, automóviles y aviones, y otras aplicaciones), Albemarle Corporation y Chemtura Corporation , y el mayor importador estadounidense, ICL Industrial Products , Inc., dieron como resultado compromisos de estas empresas para eliminar gradualmente el decaBDE para la mayoría de los usos en los Estados Unidos para el 31 de diciembre de 2012, y para terminar con todos los usos para fines de 2013. [42] El estado de California ha incluido el químico retardante de llama Tris clorado (tris(1,3-dicloro-2-propil) fosfato o TDCPP) como un químico conocido por causar cáncer. [43] En diciembre de 2012, el Centro para la Salud Ambiental sin fines de lucro de California presentó avisos de intención de demandar a varios minoristas y productores líderes de productos para bebés [44] por violar la ley de California por no etiquetar los productos que contienen este retardante de llama que causa cáncer. Si bien la demanda de retardantes de llama bromados y clorados en América del Norte y Europa Occidental está disminuyendo, está aumentando en todas las demás regiones. [45]

Existe una posible asociación entre la exposición a los retardantes de llama de fósforo (PFR) presentes en el polvo de interiores residenciales y el desarrollo de alergias, asma y dermatitis. En 2014, Araki, A. et al. realizaron un estudio en Japón para evaluar esta relación. Encontraron una asociación significativa entre el fosfato de tris (2-cloro-iso-propilo) (TCIPP) y la dermatitis atópica con una razón de probabilidades de 2,43. También descubrieron que el fosfato de tributilo estaba asociado con el desarrollo de rinitis alérgica y asma con una razón de probabilidades de 2,55 y 2,85 respectivamente. [46]

Otro estudio realizado por Chevrier et al. 2010 [47] midió la concentración de 10 congéneres de PBDE, tiroxina libre (T4), T4 total y hormona estimulante de la tiroides (TSH) en 270 mujeres embarazadas alrededor de la semana 27 de gestación. Se encontró que las asociaciones entre los PBDE y la T4 libre y total eran estadísticamente insignificantes. Sin embargo, los autores encontraron una asociación significativa entre la exposición a los PBDE y una TSH más baja durante el embarazo, lo que puede tener implicaciones para la salud materna y el desarrollo fetal.

Herbstman et al. (2010) llevaron a cabo un estudio de cohorte longitudinal prospectivo iniciado después del 11 de septiembre de 2001 , que incluyó a 329 madres que dieron a luz en uno de tres hospitales del bajo Manhattan, Nueva York. [48] Los autores de este estudio analizaron 210 muestras de sangre del cordón umbilical en busca de congéneres de PBDE seleccionados y evaluaron los efectos sobre el desarrollo neurológico en los niños a los 12-48 y 72 meses de edad. Los resultados mostraron que los niños que tenían concentraciones más altas de éteres de difenilo polibromados (PBDE) en la sangre del cordón umbilical obtuvieron puntuaciones más bajas en las pruebas de desarrollo mental y motor a los 1-4 y 6 años de edad. Este fue el primer estudio que informó sobre tales asociaciones en humanos.

Un estudio similar fue realizado por Roze et al. 2009 [49] en los Países Bajos en 62 madres y niños para estimar asociaciones entre 12 compuestos organohalogenados (OHC), incluidos los bifenilos policlorados (PCB) y los retardantes de llama de éter de difenilo bromado (PBDE), medidos en suero materno durante la semana 35 de embarazo y el rendimiento motor (coordinación, habilidades motoras finas ), la cognición (inteligencia, percepción visual, integración visomotora , control inhibitorio, memoria verbal y atención) y las puntuaciones de comportamiento a los 5-6 años de edad. Los autores demostraron por primera vez que la transferencia transplacentaria de retardantes de llama polibromados estaba asociada con el desarrollo de niños en edad escolar.

En 2010, Rose et al. realizaron otro estudio [50] para medir los niveles de PBDE circulantes en 100 niños de entre 2 y 5 años de California. Los niveles de PBDE según este estudio en niños de California de entre 2 y 5 años eran de 10 a 1000 veces más altos que en niños europeos, 5 veces más altos que en otros niños estadounidenses y de 2 a 10 veces más altos que en adultos estadounidenses. También descubrieron que la dieta, el entorno interior y los factores sociales influyeron en los niveles de carga corporal de los niños. Comer aves de corral y cerdo contribuyó a cargas corporales elevadas para casi todos los tipos de retardantes de llama. El estudio también descubrió que una educación materna más baja estaba asociada de forma independiente y significativa con niveles más altos de la mayoría de los congéneres de retardantes de llama en los niños.

Declaración de San Antonio sobre los retardantes de llama bromados y clorados de 2010 : [51] Un grupo de 145 científicos destacados de 22 países firmó la primera declaración de consenso de la historia que documenta los riesgos para la salud de los productos químicos retardantes de llama que se encuentran en niveles elevados en muebles , aparatos electrónicos , material aislante y otros productos del hogar. Esta declaración documenta que, con sus limitados beneficios en materia de seguridad contra incendios, estos retardantes de llama pueden causar graves problemas de salud y, como algunos tipos de retardantes de llama están prohibidos, se debe demostrar que las alternativas son seguras antes de utilizarlas. El grupo también quiere cambiar las políticas generalizadas que exigen el uso de retardantes de llama.

Mecanismos de toxicidad

Exposición directa

Muchos retardantes de llama halogenados con anillos aromáticos, incluidos la mayoría de los retardantes de llama bromados, son probablemente disruptores de la hormona tiroidea . [22] Las hormonas tiroideas triyodotironina (T3) y tiroxina (T4) llevan átomos de yodo, otro halógeno, y son estructuralmente similares a muchos retardantes de llama halogenados aromáticos, incluidos los PCB, TBBPA y PBDE. Por lo tanto, dichos retardantes de llama parecen competir por los sitios de unión en el sistema tiroideo, interfiriendo con la función normal de las proteínas de transporte tiroideas (como la transtiretina ) in vitro [52] y los receptores de la hormona tiroidea . Un estudio in vivo en animales de 2009 realizado por la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA) demostró que la desyodación, el transporte activo, la sulfatación y la glucuronidación pueden estar involucradas en la alteración de la homeostasis tiroidea después de la exposición perinatal a los PBDE durante los puntos de tiempo críticos del desarrollo en el útero y poco después del nacimiento. [53] La alteración de la desyodasa , como se informó en el estudio in vivo de Szabo et al., 2009, fue respaldada en un estudio in vitro de seguimiento . [54] Se ha demostrado que los efectos adversos sobre el mecanismo hepático de la alteración de la hormona tiroidea durante el desarrollo persisten hasta la edad adulta. La EPA señaló que los PBDE son particularmente tóxicos para los cerebros en desarrollo de los animales. Estudios revisados ​​por pares han demostrado que incluso una sola dosis administrada a ratones durante el desarrollo del cerebro puede causar cambios permanentes en el comportamiento, incluida la hiperactividad.

Según estudios de laboratorio in vitro , varios retardantes de llama, incluidos los PBDE, TBBPA y BADP, probablemente también imiten a otras hormonas, incluidos los estrógenos , la progesterona y los andrógenos . [22] [55] Los compuestos de bisfenol A con menores grados de bromación parecen exhibir mayor estrogenicidad. [56] Algunos retardantes de llama halogenados, incluidos los PBDE menos bromados, pueden ser neurotóxicos directos en estudios de cultivo celular in vitro : al alterar la homeostasis y la señalización del calcio en las neuronas , así como la liberación y captación de neurotransmisores en las sinapsis , interfieren con la neurotransmisión normal . [55] Las mitocondrias pueden ser particularmente vulnerables a la toxicidad de los PBDE debido a su influencia en el estrés oxidativo y la actividad del calcio en las mitocondrias. [55] La exposición a los PBDE también puede alterar la diferenciación y migración de células neuronales durante el desarrollo. [55]

Productos de degradación

Muchos retardantes de llama se degradan en compuestos que también son tóxicos y, en algunos casos, los productos de degradación pueden ser el agente tóxico principal:

  • Los compuestos halogenados con anillos aromáticos pueden degradarse en dioxinas y compuestos similares a las dioxinas , en particular cuando se calientan, como durante la producción, un incendio, el reciclaje o la exposición al sol. [22] Las dioxinas cloradas se encuentran entre los compuestos altamente tóxicos enumerados por el Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes .
  • Los éteres de difenilo polibromados con mayor cantidad de átomos de bromo, como el decaBDE, son menos tóxicos que los PBDE con menor cantidad de átomos de bromo, como el pentaBDE. [57] Sin embargo, a medida que los PBDE de orden superior se degradan biótica o abióticamente, se eliminan los átomos de bromo, lo que da lugar a congéneres de PBDE más tóxicos. [58] [59]
  • Cuando se metabolizan algunos retardantes de llama halogenados como los PBDE, forman metabolitos hidroxilados que pueden ser más tóxicos que el compuesto original. [52] [56] Estos metabolitos hidroxilados, por ejemplo, pueden competir más fuertemente para unirse con la transtiretina u otros componentes del sistema tiroideo, pueden ser imitadores de estrógeno más potentes que el compuesto original y pueden afectar más fuertemente la actividad del receptor de neurotransmisores. [52] [55] [56]
  • El difenilfosfato de bisfenol A (BADP) y el tetrabromobisfenol A (TBBPA) probablemente se degraden a bisfenol A (BPA), un disruptor endocrino preocupante. [60] [61]

Vías de exposición

Las personas pueden estar expuestas a los retardantes de llama a través de varias vías, incluida la dieta; los productos de consumo en el hogar, el vehículo o el lugar de trabajo; la ocupación; o la contaminación ambiental cerca de su hogar o lugar de trabajo. [62] [63] [64] Los residentes de América del Norte tienden a tener niveles corporales sustancialmente más altos de retardantes de llama que las personas que viven en muchas otras áreas desarrolladas, y en todo el mundo los niveles corporales de retardantes de llama han aumentado en los últimos 30 años. [65]

La exposición a los PBDE es el material más estudiado. [22] Dado que los PBDE se han ido eliminando gradualmente debido a problemas de salud, se han utilizado con frecuencia retardantes de llama organofosforados, incluidos los retardantes de llama organofosforados halogenados, para reemplazarlos. En algunos estudios, se ha descubierto que las concentraciones de retardantes de llama de fósforo en el aire interior son mayores que las concentraciones de PBDE en el aire interior. [8] La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) emitió en 2011 dictámenes científicos sobre la exposición al HBCD y al TBBPA y sus derivados en los alimentos y concluyó que la exposición alimentaria actual en la Unión Europea no plantea ningún problema de salud. [66] [67]

Exposición en la población general

La carga corporal de PBDE en los estadounidenses se correlaciona bien con el nivel de PBDE medido en hisopos de sus manos, probablemente recogidos del polvo. [68] [69] La exposición al polvo puede ocurrir en el hogar, el automóvil o el lugar de trabajo. Los niveles de PBDE pueden ser hasta 20 veces más altos en el polvo del vehículo que en el polvo doméstico, y la calefacción del interior del vehículo en los días calurosos de verano puede descomponer los retardantes de llama en productos de degradación más tóxicos. [70] Sin embargo, los niveles de PBDE en suero sanguíneo parecen correlacionarse más estrechamente con los niveles encontrados en el polvo del hogar. [69] El 60-80% de las exposiciones se deben a la inhalación o ingestión de polvo. [71] [72] Además de esto, del 20% al 40% de la exposición de los adultos estadounidenses a los PBDE se produce a través de la ingesta de alimentos, ya que los PBDE se bioacumulan en la cadena alimentaria. Se pueden encontrar altas concentraciones en la carne, los productos lácteos y el pescado [73] y la exposición restante se debe en gran medida a la inhalación o ingestión de polvo. [71] [72] Las personas también pueden estar expuestas a través de dispositivos electrónicos y eléctricos. [74] Los niños pequeños en los Estados Unidos tienden a tener niveles más altos de retardantes de llama por unidad de peso corporal que los adultos. [75] [76] Los bebés y los niños pequeños están particularmente expuestos a los retardantes de llama halogenados que se encuentran en la leche materna y el polvo. Debido a que muchos retardantes de llama halogenados son liposolubles, se acumulan en áreas grasas como el tejido mamario y se movilizan en la leche materna, entregando altos niveles de retardantes de llama a los bebés amamantados. [72] Los PBDE también atraviesan la placenta, lo que significa que los bebés están expuestos en el útero. [77] El nivel de hormona tiroidea (T4) de las madres puede verse alterado [78] y se ha demostrado que la exposición en el útero en estudios con ratas altera el control motor, retrasa el desarrollo sensorial y la pubertad. [79]

Otra razón para los altos niveles de exposición en niños pequeños se debe al envejecimiento de los productos de consumo, las pequeñas partículas de material se convierten en partículas de polvo en el aire y caen sobre las superficies de la casa, incluido el suelo. Los niños pequeños que gatean y juegan en el suelo con frecuencia se llevan las manos a la boca, ingiriendo aproximadamente el doble de polvo doméstico que los adultos por día en los Estados Unidos. [80] Los niños también tienen una mayor ingesta de alimentos por kilogramo de peso corporal en comparación con los adultos. Los niños pequeños también están expuestos a retardantes de llama a través de su ropa, asientos de coche y juguetes. La introducción de estos productos químicos se produjo después de la trágica muerte de niños que llevaban tela de rayón cepillado que se incendiaba fácilmente. Estados Unidos promulgó la Ley de Tejidos Inflamables aprobada en 1953, después de la cual se ordenó agregar retardantes de llama a muchos artículos para niños, incluidos los pijamas. Si bien se ha demostrado que los retardantes de llama reducen el riesgo de lesiones por quemaduras en los niños, no se compensan los riesgos de alteración de la tiroides, así como los retrasos en el desarrollo físico y cognitivo.

En un estudio realizado por Carignan en 2013, C. et al. descubrieron que las gimnastas están expuestas a algunos productos retardantes de llama, como el pentaBDE y el TBB, más que la población general en los Estados Unidos. Después de analizar muestras de toallitas para manos antes y después del ejercicio, descubrieron que la concentración de BDE-153 era de cuatro a seis veces mayor entre las gimnastas que en la población de los Estados Unidos. Además, la concentración de pentaBDE era hasta tres veces mayor después del ejercicio en comparación con el nivel anterior, lo que indica un nivel más alto de retardantes de llama en el equipo de entrenamiento. Además, también encontraron varios productos retardantes de llama con diferentes concentraciones en el aire y el polvo que eran más altas en el gimnasio que en las residencias. [81] Sin embargo, el estudio se realizó en un tamaño de muestra pequeño; y se recomiendan más estudios para evaluar la asociación.

Exposición ocupacional

Algunas ocupaciones exponen a los trabajadores a niveles más altos de retardantes de llama halogenados y sus productos de degradación. Un pequeño estudio de recicladores de espuma e instaladores de alfombras de EE. UU., que manejan relleno a menudo hecho de espuma de poliuretano reciclada, mostró niveles elevados de retardantes de llama en sus tejidos. [64] Los trabajadores de plantas de reciclaje de productos electrónicos de todo el mundo también tienen niveles corporales elevados de retardantes de llama en relación con la población general. [74] [82] Los controles ambientales pueden reducir sustancialmente esta exposición, [83] mientras que los trabajadores en áreas con poca supervisión pueden absorber niveles muy altos de retardantes de llama. Los recicladores de productos electrónicos en Guiyu, China, tienen algunos de los niveles corporales más altos de PBDE en el mundo. [74] Un estudio realizado en Finlandia determinó la exposición ocupacional de los trabajadores a retardantes de llama bromados y retardantes de llama clorados (TBBPA, PBDE, DBDPE, HBCD, hexabromobenceno y declorano plus). En 4 sitios de reciclaje de equipos eléctricos y electrónicos de desecho (RAEE), el estudio concluyó que las medidas de control implementadas en el sitio redujeron significativamente la exposición. [84] Los trabajadores que fabrican productos que contienen retardantes de llama (como vehículos, productos electrónicos y productos para bebés) pueden estar expuestos de manera similar. [85] Los bomberos estadounidenses pueden tener niveles elevados de PBDE y altos niveles de furanos bromados , productos de degradación tóxicos de los retardantes de llama bromados. [86]

Exposición ambiental

Los retardantes de llama fabricados para su uso en productos de consumo se han liberado en entornos de todo el mundo. La industria de los retardantes de llama ha desarrollado una iniciativa voluntaria para reducir las emisiones al medio ambiente (VECAP) [87] mediante la promoción de las mejores prácticas durante el proceso de fabricación. Las comunidades cercanas a las fábricas de productos electrónicos y las instalaciones de eliminación, especialmente las zonas con poca supervisión o control ambiental, desarrollan altos niveles de retardantes de llama en el aire, el suelo, el agua, la vegetación y las personas. [85] [88]

Se han detectado retardantes de llama organofosforados en aguas residuales de España y Suecia, y algunos compuestos no parecen eliminarse completamente durante el tratamiento del agua. [89] [90] También se encontraron retardantes de llama organofosforados en agua potable de grifo y embotellada en China. [91] Lo mismo ocurre en el río Elba en Alemania. [92]

Desecho

Cuando los productos con retardantes de llama llegan al final de su vida útil, normalmente se reciclan, se incineran o se desechan en vertederos. [22]

El reciclaje puede contaminar a los trabajadores y las comunidades cercanas a las plantas de reciclaje, así como a los nuevos materiales, con retardantes de llama halogenados y sus productos de descomposición. Los desechos electrónicos , los vehículos y otros productos a menudo se funden para reciclar sus componentes metálicos, y ese calentamiento puede generar dioxinas y furanos tóxicos. [22] Cuando se usa un equipo de protección personal (EPP) y cuando se instala un sistema de ventilación, la exposición de los trabajadores al polvo se puede reducir significativamente, como lo demuestra el trabajo realizado por la planta de reciclaje Stena-Technoworld AB en Suecia. [93] Los retardantes de llama bromados también pueden cambiar las propiedades físicas de los plásticos, lo que resulta en un rendimiento inferior en los productos reciclados y en un "reciclaje inverso" de los materiales. Parece que los plásticos con retardantes de llama bromados se están mezclando con plásticos sin retardantes de llama en el flujo de reciclaje y se está produciendo ese reciclaje inverso. [22]

La incineración de mala calidad también genera y libera grandes cantidades de productos de degradación tóxicos. La incineración controlada de materiales con retardantes de llama halogenados, si bien es costosa, reduce sustancialmente la liberación de subproductos tóxicos. [22]

Muchos productos que contienen retardantes de llama halogenados se envían a vertederos. [22] Los retardantes de llama aditivos, a diferencia de los reactivos, no están unidos químicamente al material de base y se filtran más fácilmente. Se ha observado que los retardantes de llama bromados, incluidos los PBDE, se filtran de los vertederos de países industriales, como Canadá y Sudáfrica. Algunos diseños de vertederos permiten la captura de lixiviados, que deberían tratarse. Estos diseños también se degradan con el tiempo. [22]

Oposición regulatoria

Poco después de que California modificara la TB117 en 2013 para exigir únicamente revestimientos de muebles resistentes al fuego (sin restricciones en los componentes interiores), los fabricantes de muebles de todo Estados Unidos se dieron cuenta de que aumentaba la demanda de muebles sin retardantes de llama. Cabe destacar que las telas resistentes al fuego que se utilizan en los revestimientos resistentes al fuego no contienen PBDE, organofosfatos ni otros productos químicos asociados históricamente con efectos adversos para la salud humana. Varios responsables de la toma de decisiones en el sector de la salud, que representa casi el 18% del PIB de Estados Unidos [92] , se han comprometido a comprar dichos materiales y muebles. Entre los primeros en adoptar esta política se encuentran Kaiser Permanente, Advocate Health Care, Hackensack University Hospital y University Hospitals. En total, el poder adquisitivo de muebles de estos hospitales ascendió a 50 millones de dólares. [94] Todos estos hospitales y sistemas hospitalarios se adhieren a la Iniciativa de Hospitales Más Saludables, que cuenta con más de 1300 hospitales miembros y promueve la sostenibilidad ambiental y la salud comunitaria dentro de la industria de la atención médica.

En California, se han promulgado otras leyes para concienciar al público sobre los retardantes de llama en sus hogares, lo que ha reducido la demanda de productos que contienen estas sustancias químicas. Según una ley (Proyecto de ley del Senado 1019) firmada por el gobernador Jerry Brown en 2014, todos los muebles fabricados después del 1 de enero de 2015 deben contener una etiqueta de advertencia para el consumidor que indique si contienen o no sustancias químicas retardantes de llama [94].

A partir de septiembre de 2017, el tema alcanzó la atención regulatoria federal en la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo, que votó para formar un Panel Asesor de Riesgos Crónicos enfocado en describir ciertos riesgos de varios productos de consumo, específicamente productos para bebés y niños (incluyendo ropa de cama y juguetes), muebles tapizados para el hogar, colchones y protectores de colchón, y cubiertas plásticas que rodean los aparatos electrónicos. Este panel asesor está encargado específicamente de abordar los riesgos de los retardantes de llama organohalogenados (OFR) aditivos no poliméricos. Aunque estos productos químicos no han sido prohibidos, esta decisión pone en marcha una investigación exhaustiva sobre seguridad del consumidor que eventualmente podría conducir a la eliminación completa de estas sustancias de la fabricación de productos de consumo. [95]

De conformidad con la Ley de Control de Sustancias Tóxicas de 1976, la Agencia de Protección Ambiental también está evaluando activamente la seguridad de varios retardantes de llama, incluidos los ésteres de fosfato clorado, el tetrabromobisfenol A, los bromuros alifáticos cíclicos y los ftalatos bromados. [96] Las reglamentaciones futuras dependen de los hallazgos de la EPA a partir de este análisis, aunque cualquier proceso reglamentario podría llevar varios años.

Pruebas de la Oficina Nacional de Normas

En un programa de pruebas de 1988, llevado a cabo por la antigua Oficina Nacional de Normas (NBS), ahora Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST), para cuantificar los efectos de los productos químicos retardantes de fuego en el riesgo total de incendio, se utilizaron cinco tipos diferentes de productos, cada uno fabricado con un tipo diferente de plástico. Los productos se fabricaron en variantes análogas retardantes de fuego (FR) y no retardantes (NFR). [97]

El impacto de los materiales ignífugos (FR) en la capacidad de supervivencia de los ocupantes del edificio se evaluó de dos maneras:

En primer lugar, se compara el tiempo que transcurre hasta que un espacio doméstico no es apto para ser habitado en la habitación en llamas, lo que se conoce como "insostenibilidad"; esto es aplicable a los ocupantes de la habitación en llamas. En segundo lugar, se compara la producción total de calor, gases tóxicos y humo del incendio; esto es aplicable a los ocupantes del edificio que se encuentran alejados de la habitación donde se originó el incendio. [97]

El tiempo hasta la insostenibilidad se juzga por el tiempo disponible para los ocupantes antes de que (a) se produzca una combustión súbita generalizada en la habitación o (b) se produzca la insostenibilidad debido a la producción de gases tóxicos. En las pruebas FR, el tiempo de escape disponible promedio fue más de 15 veces mayor que para los ocupantes de la habitación sin retardantes de fuego.

Por lo tanto, en lo que respecta a la producción de productos de combustión, [97]

  • La cantidad de material consumido en el incendio durante las pruebas con materiales retardantes del fuego (FR) fue menos de la mitad de la cantidad perdida en las pruebas con materiales no retardantes del fuego (NFR).
  • Las pruebas FR indicaron una cantidad de calor liberada por el incendio que fue 1/4 de la liberada por las pruebas NFR.
  • Las cantidades totales de gases tóxicos producidos en las pruebas de fuego en sala, expresadas en “equivalentes de CO”, fueron 1/3 para los productos FR, en comparación con los NFR.
  • La producción de humo no fue significativamente diferente entre las pruebas de incendio en salas utilizando productos NFR y aquellas con productos FR.

Así, en estas pruebas, los aditivos retardantes de fuego redujeron el riesgo general de incendio. [97]

Demanda global

En 2013, el consumo mundial de retardantes de llama fue de más de 2 millones de toneladas. El área de aplicación comercialmente más importada es el sector de la construcción. Necesita retardantes de llama, por ejemplo, para tuberías y cables hechos de plástico. [45] En 2008, Estados Unidos, Europa y Asia consumieron 1,8 millones de toneladas, por un valor de 4.200-4.250 millones de dólares estadounidenses. Según Ceresana, el mercado de retardantes de llama está aumentando debido al aumento de los estándares de seguridad en todo el mundo y al mayor uso de retardantes de llama. Se espera que el mercado mundial de retardantes de llama genere 5.800 millones de dólares estadounidenses. En 2010, Asia-Pacífico fue el mayor mercado de retardantes de llama, representando aproximadamente el 41% de la demanda mundial, seguido de América del Norte y Europa Occidental. [98]

Véase también

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Lectura adicional

  • Los peligros de los retardantes de fuego bromados , por Nick Gromicko, Asociación Internacional de Inspectores de Viviendas Certificados, Inc., consultado en enero de 2018.
  • Cables resistentes al fuego y retardantes al fuego , por Steven McFadyen, myElectrical Engineering, 4 de julio de 2013.
  • Alissa Cordner; Margaret Mulcahy; Phil Brown (2013). "Regulación química sobre incendios: rápidos avances en políticas sobre retardantes de llama". Environmental Science & Technology . 47 (13): 7067–7076. Bibcode :2013EnST...47.7067C. doi :10.1021/es3036237. PMID  23713659. S2CID  206963336.

Medios relacionados con Retardantes de llama en Wikimedia Commons

  • Retardantes de llama en línea de Clariant Produkte (Deutschland) GmbH
  • Asociación de retardantes de llama de fósforo, inorgánicos y nitrógeno
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