Propilenglicol

Para minimizar la contaminación biológica.

A menudo se plantea la cuestión de la concentración mínima recomendada de propilenglicol que se debe utilizar en una solución de agua. Hydratech recomienda un mínimo de 25-30% v/v, lo que proporciona una protección contra la congelación por debajo de -10°C, pero a menudo el operador solo requiere protección contra la congelación a, por ejemplo, -2°C, lo que requeriría significativamente menos propilenglicol por volumen.

Hay varias razones para la concentración mínima recomendada; 

1) Corrosión, escala y control biológico. Los fluidos de transferencia de calor a base de propilenglicol de Hydratech están formulados para funcionar tanto en sistemas de refrigeración como de calefacción en una amplia gama de concentraciones. Para proporcionar protección durante un largo período de tiempo, la mezcla inicial también debe tener el equilibrio adecuado de corrosión, incrustaciones e inhibidores biológicos para mantener un control adecuado de la corrosión en varias concentraciones. Los inhibidores en CoolFlow NTP están formulados para brindar el mejor rendimiento posible y la vida útil del fluido a niveles de propilenglicol entre 25 y 60% v/v. La reducción de la concentración de propilenglicol por debajo del 25% reduce las concentraciones de inhibidor a un nivel que puede no proporcionar una corrosión, escala y protección biológica adecuadas para un sistema.

2) Aumento del pH amortiguador contra la degradación ácida. Tanto el etileno como el propilenglicol se descomponen al exponerse a altas temperaturas. Con una mayor concentración de líquido, también hay una mayor concentración de inhibidor presente en la solución. La mayor concentración de inhibidores proporciona una mayor amortiguación del pH para contrarrestar los subproductos ácidos, que pueden formarse debido a la degradación del propilenglicol.

3) Integridad biológica del fluido. La tercera razón para usar al menos 25% de propilenglicol en el sistema se refiere a la posibilidad de crecimiento bacteriano. Con concentraciones iguales o superiores al 20%, tanto el etilenglicol como el propilenglicol inhiben el crecimiento y la proliferación de la mayoría de los microbios y hongos. La tensión superficial reducida en la solución de glicol interrumpe las paredes celulares de las bacterias, lo que resulta en un ambiente que no apoyará el crecimiento bacteriano. A concentraciones de glicol muy bajas, por ejemplo, por debajo del 1%, tanto el etilenglicol como el propilenglicol actúan como nutrientes para las bacterias. A estas concentraciones, las bacterias biodegradarán el propilenglicol causando un rápido crecimiento de la contaminación bacteriana. A niveles por encima del 1 y por debajo del 20%, algunas bacterias pueden sobrevivir con un crecimiento limitado, especialmente a temperaturas moderadas.

La presencia de bacterias no siempre implica crecimiento bacteriano. Las soluciones de 25% o más de glicol son biostáticas, no biocidas. Por lo tanto, si se introduce una fuente de bacterias en las soluciones de propilenglicol, el líquido puede mostrar la presencia de bacterias. Por esta razón, Hydratech recomienda la limpieza previa a la puesta en servicio de las nuevas instalaciones y las pruebas periódicas del fluido del sistema para verificar cualquier actividad biológica; consulte el Programa de mantenimiento de fluidos SureFlow para obtener más orientación. Para minimizar aún más la posibilidad de contaminación por contaminación externa, todas las formulaciones de Hydratech incluyen biocidas tanto a corto como a largo plazo.

1. OECD Screening Information Data Set (SIDS) Assessment for Propylene Glycol

Nombre químico  Propilenglicol (1,2-dihidroxipropano)   N.^o CAS 57-55-6
Fórmula estructural  CH3-CHOH-CH2OH
Recomendaciones El producto químico es actualmente de baja prioridad para futuros trabajos.

Conclusiones resumidas

Salud humana
El propilenglicol para la salud humana no es extremadamente tóxico. Los valores más bajos de DL50 oral oscilan entre 18 y 23,9 gramos (5 especies diferentes) y la DL50 dérmica informada es de 20,8 gramos. El propilenglicol es esencialmente no irritante para la piel y levemente irritante para los ojos. Numerosos estudios respaldan que el propilenglicol no es un sensibilizador de la piel. Las exposiciones repetidas de ratas al propilenglicol en el agua potable o el alimento no produjeron efectos adversos a niveles de hasta el 10% en el agua (estimado en aproximadamente 10 g/kg de peso corporal/día) o el 5% en el alimento (dosis informada como 2,5 g/kg de peso corporal/día) durante períodos de hasta 2 años. En gatos, dos estudios de al menos 90 días de duración muestran que se observó un efecto específico de la especie del aumento de los cuerpos de Heinz (NOAEL = 80 mg/kg de peso corporal/día; LOAEL = 443 mg/kg de peso corporal/día), con otros efectos hematológicos (disminución en el número de eritrocitos y supervivencia de los eritrocitos) reportados a dosis más altas (6-12% en la dieta, o 3.7-10.1 g/gato/día). El propilenglicol no causó toxicidad fetal o del desarrollo en ratas, ratones, conejos o hámsteres (los NOAEL varían de 1.2 a 1.6 g/kg de peso corporal/día en cuatro especies). No se encontraron efectos reproductivos cuando se administró propilenglicol hasta en un 5% en el agua potable (informado como 10,1 g/kg de peso corporal/día) de ratones. El propilenglicol no fue un tóxico genético como lo demuestra una batería de estudios in vivo(micronúcleo, letal dominante, aberración cromosómica) e in vitro (células y cultivos bacterianos y de mamíferos). No se encontró aumento en los tumores en todos los tejidos examinados cuando se administró propilenglicol en la dieta de ratas (2.5 g/kg de peso corporal/día durante 2 años), o se aplicó a la piel de ratas hembra (100% de propilenglicol; dosis total no informada; 14 meses) o ratones (dosis de ratón estimada en aproximadamente 2 g/kg de peso corporal/semana; tiempo de vida). Estos datos respaldan la falta de carcinogenicidad del propilenglicol.

Medio ambiente [Also refer to Environmental Fate information in section 2) below]
El propilenglicol no es volátil, pero es miscible con agua. No se dispone de datos de monitoreo del aire, pero se espera que las concentraciones de propilenglicol en la atmósfera sean extremadamente bajas debido a su baja presión de vapor y alta solubilidad en agua. Se biodegradan fácilmente en el agua o el suelo. Cuatro estudios reportaron >60% de biodegradación en agua en 10 días. No se espera que el propilenglicol se bioacumule, con un FBC calculado de 18.000 mg/l. Por lo tanto, el propilenglicol no es extremadamente tóxico para los organismos acuáticos, excepto en concentraciones muy altas. Usando un factor de evaluación de 100 y los datos de Ceriodaphnia (EC 50 de 48 horas = 18,340 mg/l), la PNEC es de 183 mg/l.

Exposición
La capacidad de producción de propilenglicol en los EE. UU. fue de 1312 millones de libras (596 kilotoneladas) en 1998. La demanda interna fue de 1050 millones de libras (477 kilo-toneladas). El propilenglicol se utiliza como ingrediente en cosméticos a concentraciones del 50%. Aproximadamente 4000 productos cosméticos contenían propilenglicol en 1994. Los usos del propilenglicol, con porcentaje de demanda, son: Resinas de poliéster insaturado 26%; Fluidos anticongelantes y descongelantes 22%; Usos de alimentos, medicamentos y cosméticos 18%; Detergentes líquidos 11%; Fluidos funcionales (tintas, anticongelantes especiales, lubricantes descongelantes) 4%; Alimentos para mascotas, 3%; Pinturas y recubrimientos 5%; Tabaco 3%; Varios, incluido el uso de plastificantes 8%.

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2. Destino ambiental del propilenglicol

2.1 En el suelo
Los factores del suelo que afectan el destino y el comportamiento del propilenglicol en el medio ambiente terrestre son el pH, la materia orgánica, el contenido de arcilla, la capacidad de intercambio catiónico, la aireación y la textura. Los principales procesos que determinan la movilidad y distribución del propilenglicol en el entorno terrestre son la partición en aguas superficiales y subterráneas dada la alta solubilidad acuosa, así como la rápida biodegradación y fotólisis. La volatilización y la sorción a los suelos son procesos de destino con poca importancia.

Se estima que el propilenglicol tiene una vida media en el suelo debido a la biodegradación igual o inferior a la del agua (de 1 a 5 días). Sin embargo, las tasas de degradación variarán con las propiedades del suelo, la temperatura y otras condiciones ambientales. La ATSDR (1997) estimó que la vida media del propilenglicol en agua era de 1 a 4 días en condiciones aeróbicas y de 3 a 5 días en condiciones anaeróbicas, suponiendo una cinética de primer orden. Se espera que la vida media en el suelo sea igual o ligeramente menor que la del agua. La temperatura del suelo tiene potencialmente una gran influencia en las tasas de biodegradación del propilenglicol. Klecka et al. (1993) evaluaron los efectos en microcosmos de la concentración y temperatura del sustrato en las tasas de pérdida mediadas microbianamente de cinco ADF diferentes, que incluían etilenglicol, propilenglicol y dietilenglicol. El suelo era una marga arenosa con un contenido de carbono orgánico del 2,8%. Los altos niveles de glicoles no fueron inhibidores de la biodegradación, y los tres glicoles se degradaron rápidamente en suelos con concentraciones iniciales que oscilaban entre 390 y 5.300 mg/kg (los suelos se recolectaron en un área adyacente a una pista de aterrizaje de un aeropuerto internacional).

La biodegradación completa para suelos con concentraciones iniciales más bajas (>400 ppm de propilenglicol) ocurrió después de aproximadamente 11 días; sin embargo, un suelo con una concentración inicial de aproximadamente 3300 ppm (p:p) de propilenglicol mostró una pérdida a 8 °C de aproximadamente 76% durante un período de 111 días (dejando una concentración restante de aproximadamente 800 ppm). La degradación inicial pareció seguir una cinética de orden cero; es decir, la tasa de pérdida fue independiente de la concentración inicial de partida a niveles superiores a 100 ppm p:p. Las tasas de degradación promedio estuvieron en el rango de 66 a 93 mg/kg de suelo/día a 25°C; 20 a 27 mg/kg de suelo/día a 8°C; y solo 2.3 a 4.5 mg/kg de suelo/día a -2°C. Por lo tanto, la temperatura ambiental es un factor importante que influye en las tasas de biodegradación. No se encontró información sobre las concentraciones de propilenglicol en el suelo dentro de un entorno de campo.

2.2 En agua
El propilenglicol es altamente soluble en agua y se metaboliza fácilmente por microbios y organismos superiores una vez liberado al medio ambiente. El proceso de biodegradación requiere oxígeno; por lo tanto, las concentraciones de oxígeno disuelto (OD) en las aguas receptoras pueden verse afectadas negativamente después de una gran liberación de propilenglicol. Los aditivos inhibidores de la corrosión también pueden causar efectos adversos a los microorganismos biodegradantes, ralentizando así el proceso de degradación. Los resultados de la investigación de un fluido de transferencia de calor a base de propilenglicol que contiene tolitriazol en agua tuvieron una tasa de degradación aproximadamente tres veces menor (más lenta) que para el propilenglicol puro. Bielefeldt et al. (2002) examinaron los efectos secundarios de la introducción de propilenglicol en los suelos sobre el flujo de agua subterránea utilizando columnas de arena saturada de 15 cm. Se encontró que la biodegradación rápida del propilenglicol iba acompañada de una disminución en la conductividad hidráulica saturada de uno a tres órdenes de magnitud, probablemente como resultado de la acumulación de biomasa bacteriana alrededor de las partículas del suelo.

2.3 En el aire
No se espera que el propilenglicol se volatilice fácilmente en el aire a partir del agua, debido a su alta solubilidad y baja presión de vapor. Si se libera a la atmósfera durante altas temperaturas, el propilenglicol debe existir casi en su totalidad en la fase de vapor y someterse a una rápida oxidación fotoquímica. La vida media de esta reacción se ha estimado en 20-32 horas.