Y se formó polietileno

2020/12/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Fawcett se fijó en el tubo de reacción de acero. En el fondo había una sustancia blanca. El experimento no fue exactamente como se esperaba. El viernes se puso en marcha un experimento para probar la reacción entre el etileno y el benzaldehído. Temperatura 170 ºC y presión 1.900 atmósferas. Lo abandonaron toda la noche. El sábado por la mañana la presión había bajado a la atmósfera 1.800. Sospechan de una fuga de gas y volvieron a subir al año 1.900, tal y como lo abandonaron el fin de semana. El lunes por la mañana vieron que todo el benzaldehído había escapado del reactor. Falló el experimento. El resultado de aquel error quedó anotado en el cuaderno: “aparece un sólido en forma de cera en el tubo de reacción”.

Eric Fawcetten y Reginald Gibson trabajaron en la empresa química inglesa ICI para probar reacciones químicas a alta presión. Esperaban que por la presión se produjeran reacciones que no se producían habitualmente. Probaron cincuenta reacciones y no consiguieron nada, salvo en aquel experimento que falló el primer fin de semana de marzo de 1933.

Fawcett analizó esta sustancia blanca en forma de cera y concluyó que era un polímero del etileno. Se intentó repetir el experimento una y otra vez, pero en vano: el etileno explosionaba en fuertes explosiones y sólo conseguían romper las nubes de hollín y los aparatos de medida. Finalmente, a favor de la seguridad de los laboratorios, el director les ordenó que abandonaran aquellos experimentos.

Dos años después, Fawcett tuvo la oportunidad de asistir a un importante congreso sobre polimerización. Ante los mayores expertos del mundo, explicó en su laboratorio que lograron crear un polímero sólido de etileno. Todos le ignoraron. Todos los allí presentes sabían perfectamente que el etileno no podía polimerizar, ya que sus dobles enlaces requerirían temperaturas muy altas.

Ese mismo año, en diciembre de 1935, el director de investigación de la ICI, Michael Perrin y sus compañeros, retomaron el experimento de Fawcett e Gibson con un equipamiento mejor y más seguro. Sólo se comenzó a probar con etileno. La primera prueba fue la fuga de gas y la caída de presión. Y a la mañana siguiente, cuando abrieron el reactor, descubrieron lo que parecía un terrón de azúcar, un bulto de 8,5 gramos.

Al analizarlo se vio claramente que el etileno era polimerizado, el polietileno, y que tenía las mismas propiedades que Fawcett dedujo de aquella muestra mucho menor: era químicamente inerte, tenía interesantes propiedades eléctricas (aislante), era moldeable y era apta para fabricar hilos y películas.

En los siguientes experimentos volvieron las explosiones. Tras probarlo una y otra vez, finalmente se dieron cuenta de que la clave estaba en el oxígeno. La reacción requería un poco de oxígeno, pero el exceso provocaba una explosión. El etileno en uso no era del todo puro y el éxito de la reacción en el oxígeno adicional que se introducía en la cantidad de oxígeno que contenía y en las fugas de gas.

Una vez conscientes de ello, empezaron a obtener mejores resultados. A finales de 1936 la reacción estaba bien dominada y dispuesta a empezar a producir polietileno a mayor escala. Se comprobó que el cableado submarino podía ser apropiado para sustituir a la gutapercha de aislamiento. Con este objetivo, la primera fábrica de polietileno con una capacidad de producción de 100 toneladas al año se puso en marcha el 1 de septiembre de 1939, el mismo día que Alemania invadió Polonia.

La guerra se convirtió en inevitable para los británicos y el proyecto de los cables aislados de polietileno quedó en suspenso. Sin embargo, la guerra dio un gran impulso al polietileno. De hecho, tenían grandes problemas para aislar bien los cables de los radares y el polietileno resultó perfecto. Tanto que se convirtió en secreto militar. El nuevo material permitió la fabricación de radares ligeros que podían ser transportados en aviones, lo que les proporcionó una gran ventaja frente a submarinos alemanes.

Poco después de la guerra empezaron a buscar aplicaciones comerciales. Sin embargo, el polietileno de la época todavía tenía grandes limitaciones: era blando y con una temperatura de fusión muy baja, el agua caliente era suficiente para distorsionar un recipiente de polietileno.

En 1953 el químico alemán Karl Ziegler descubrió que con un catalizador se obtenía un polímero con cadenas mucho más regulares y lineales. Este polietileno (polietileno de alta densidad o HDPE) era más rígido y resistía bien hasta los 130-150 ºC. Además, era más fácil y barato de producir, ya que no se necesitaban altas temperaturas y presiones. En la misma época, la compañía Phillips Petroleum consiguió lo mismo con otra catalisis.

Las compañías químicas más importantes del mundo comenzaron a producir polietileno, aunque a mayor velocidad. Sin embargo, los problemas aparecieron cuando comenzaron a tomar la marcha. En pocos meses, incluso a temperatura ambiente, las botellas de polietileno, los tubos, etc. se agrijaban.

Pronto se encontró la solución. Era conveniente que las cadenas de polietileno tuvieran algunas ramas laterales, no tanto como el polietileno original, pero sí algunas. Esto se consiguió mezclando al etileno otros gases en pequeñas proporciones. Y, mientras tanto, también dieron solución al frágil polietileno producido, que en la década de 1950 se puso tan de moda en el despilfarro de todo el material que se malgastó fácilmente en la fabricación de las hulas hoopas.

Desde entonces, la producción de polietileno ha ido en aumento, alcanzando en la actualidad cerca de 80 millones de toneladas anuales. Es uno de los plásticos más comunes para casi todo. Está en todas partes.