miniatura|Exemplo de reutilización de traviesas tratadas con creosota para o seu uso na restoración dunha paisaxe de auga dolce en Francia (2009-2010), antes da súa prohibición no país
A creosota é unha mestura oleosa de cheiro forte e penetrante, obtida pola destilación do alcatrán, xa sexa de hulla (creosota de alcatrán de hulla) ou de madeira de faia (creosota de madeira). Está composta principalmente por hidrocarburos aromáticos policíclicos e compostos fenólicos, e emprégase sobre todo como conservante da madeira fronte ao apodrecemento e aos fungos, aplicación na que se basea o tratamento industrial de traviesas de ferrocarril, postes eléctricos e pilotes.
O termo procede do grego antigo kréas ('carne') e sōtér ('protector'), en alusión ao seu uso orixinal como conservante de carne afumada. A substancia foi descrita por primeira vez en 1832 polo químico Carl von Reichenbach a partir da destilación seca da madeira de faia, aínda que máis tarde se comprobou que a creosota de madeira e a de alcatrán de hulla eran quimicamente distintas entre si. Ao longo do século XIX e principios do XX tivo tamén un importante uso médico, especialmente no tratamento da tuberculose. A Axencia Internacional de Investigación sobre o Cancro (IARC) clasifícaa como probable carcinóxeno para o ser humano, o que motivou diversas restricións legais ao seu uso.
Etimoloxía e historia A orixe grega do nome remite a unha práctica moito máis antiga ca a propia química: a capacidade dos fumes e alcatráns de madeira para estabilizar e conservar os alimentos afumados xa era coñecida empiricamente antes de que existise unha explicación científica do fenómeno.
Foi precisamente esa práctica tradicional a que motivou, en 1832, os primeiros experimentos científicos rigorosos: o químico Carl von Reichenbach illou a substancia a partir da destilación seca da madeira de faia, tanto no alcatrán coma nos ácidos piroleñosos resultantes, e comprobou os seus efectos conservantes mergullando carne nunha disolución diluída do produto destilado.
Durante boa parte do século XIX, a creosota de madeira e a creosota de alcatrán de hulla considerábanse variantes dunha mesma substancia, de orixes distintas pero funcionalmente equivalentes; só análises químicas posteriores permitiron establecer que se trataba, en realidade, de mesturas distintas na súa composición.
Ao longo do século XIX, e a raíz das súas propiedades antisépticas, a creosota de madeira acadou tamén un uso médico relevante: administrábase en forma de pílulas, enemas ou inxeccións subcutáneas no tratamento de enfermidades respiratorias, en particular a tuberculose, práctica que quedou documentada en numerosas publicacións médicas da época. A finais da década de 1880 propúxose tamén illar o guaiacol, un dos seus principais compoñentes activos, por resultar menos desagradable ao padal e ao olfacto ca a creosota bruta, aínda que este tipo de tratamentos foi abandonándose progresivamente polo seu mal sabor e cheiro e polos efectos secundarios adversos que provocaban.
Paralelamente, a creosota de alcatrán de hulla comezou a empregarse en Europa como conservante da madeira, orixinando unha industria que se estendeu axiña aos Estados Unidos coa expansión da rede ferroviaria. En 1865 ergueuse en Somerset (Massachusetts) unha planta destinada ao tratamento de madeira para uso ferroviario, e dez anos despois o ferrocarril Louisville and Nashville construíu outra en West Pascagoula (Misisipi). Só en 2019, as compañías ferroviarias estadounidenses instalaron uns 22 millóns de traviesas de madeira tratadas con creosota.
Tipos e composición química miniatura|Esquema das familias de derivados obtidos por destilación do alcatrán de madeira
A creosota non é unha substancia química única, senón unha denominación xenérica que agrupa varios produtos distintos en función da súa orixe: a creosota de alcatrán de hulla e a creosota de madeira son os dous tipos recoñecidos industrialmente, aínda que ambos se comercializaron historicamente baixo o mesmo nome por descoñecerse a súa diferenza química.
A creosota de alcatrán de hulla obtense por carbonización a alta temperatura do carbón bituminoso e conseguinte destilación fraccionada; na práctica defínese en función do seu uso, xa que o termo creosota denomina especificamente as fraccións ou mesturas de fraccións do alcatrán destinadas ao tratamento da madeira. Consiste principalmente en hidrocarburos aromáticos, tanto líquidos coma sólidos, xunto con certa proporción de ácidos e bases de alcatrán; é máis densa ca a auga e presenta un rango de ebulición continuo que comeza arredor dos 200 °C. A súa composición, dependente da orixe e dos parámetros de preparación do alcatrán de partida, sitúase aproximadamente nun 85 % de hidrocarburos aromáticos policíclicos e entre un 2 e un 17 % de compostos fenólicos. En canto ao aspecto, trátase dun líquido oleoso e espeso, de cor entre ámbar e negra.
miniatura|esquerda|Arbusto da creosota (Larrea tridentata), orixe da terceira variante de creosota A creosota de madeira, pola súa banda, obtense pola destilación fraccionada, a unha temperatura de entre 200 e 220 °C e a presión atmosférica, da madeira de faia ou de plantas afíns; existe ademais unha variante procedente da resina das follas do arbusto da creosota (Larrea tridentata), unha planta do deserto norteamericano. Está composta principalmente por fenol, cresois, guaiacois e xilenois, e preséntase como un líquido incolor ou amarelento pálido, de cheiro afumado característico e sabor queimado.
En conxunto, calquera das mesturas de creosota pode chegar a conter varios centos de compostos aromáticos diferentes; nunha creosota típica procedente de contaminación de augas subterráneas identificouse unha composición aproximada dun 17 % de hidrocarburos aromáticos policíclicos, un 45 % de fenois e un 38 % de compostos heterocíclicos con nitróxeno, xofre e osíxeno.
Produción industrial
A obtención da creosota de alcatrán de hulla é indisociable da industria siderúrxica, xa que o alcatrán de partida non se produce de maneira intencionada, senón como subproduto da coquización do carbón. Nos fornos de coque, o carbón bituminoso quéntase a máis de 1000 °C en condicións de osíxeno limitado para obter o coque metalúrxico empregado na fabricación de aceiro; ao arrefriar os gases volátiles despedidos durante ese proceso, estes condensan xunto cun licor amoniacal acuoso, dando lugar ao alcatrán de hulla bruto.
Ese alcatrán bruto sométese despois a unha destilación fraccionada nunha torre de destilación, da que se obteñen sucesivamente, por orde crecente de temperatura de ebulición, o aceite lixeiro, o aceite de naftalina, a creosota e o aceite de antraceno, quedando como residuo final a breu de alcatrán. A fracción que se comercializa como creosota representa arredor dun 20 % en peso do alcatrán de partida, e a Asociación Estadounidense de Protección da Madeira (AWPA) estandarízaa como a fracción de punto de ebulición medio comprendida entre os 210 °C e os 355 °C, o que a diferencia tanto das fraccións máis lixeiras (ricas en naftalina) coma da fracción de antraceno, de ebulición máis alta.
Unha vez obtida a creosota mediante este proceso de destilación, a súa aplicación industrial como conservante da madeira require sometela a métodos de impregnación a presión, desenvolvidos ao longo do século XIX e principios do XX e que aínda hoxe constitúen a base da industria do tratamento da madeira.
O primeiro destes métodos, coñecido como proceso de célula chea (full-cell) ou proceso Bethell, foi patentado en 1838 polo inventor británico John Bethell, apenas dous anos despois de que Franz Moll rexistrase a primeira patente sobre o uso da creosota de alcatrán de hulla como conservante da madeira. O proceso consiste en selar a madeira nunha cámara de presión e aplicarlle baleiro para retirar o aire e a humidade das súas células; a continuación, a madeira sométese a presión en contacto co conservante líquido, de xeito que este penetra tanto nas paredes celulares coma no interior das cavidades (o lume), quedando as células practicamente cheas do produto.
En 1902, o enxeñeiro alemán Max Rüping desenvolveu unha variante coñecida como proceso de célula baleira (empty-cell), que introduce unha fase final de baleiro para expulsar o exceso de conservante unha vez rematada a impregnación; deste xeito redúcese notablemente a cantidade de creosota retida na madeira sen perder eficacia protectora. Catro anos despois, en 1906, o enxeñeiro estadounidense Lowry patentou outra variante do proceso de célula baleira que, a diferenza da de Rüping, non require presión de aire inicial. Na práctica industrial, o proceso Rüping adoita empregarse para tratar postes eléctricos, mentres que o proceso Lowry se reserva sobre todo para as traviesas de ferrocarril.
En canto aos parámetros técnicos, o proceso a presión desenvolvido en 1902 consiste en introducir a peza de madeira nun contedor cilíndrico onde a presión se eleva primeiro entre 3 e 5 atmosferas, en función da especie de madeira, mentres se mantén unha temperatura de impregnación de arredor de 90 °C; a continuación, a presión auméntase ata entre 6 e 8 atmosferas para conseguir a saturación completa do volume da peza. Unha vez impregnada a madeira, a presión redúcese de novo ata a atmosférica, e esa diferenza de presión é a que provoca a expulsión do exceso de aceite conservante.
A produción da creosota de madeira segue un proceso ben distinto, baseado na destilación seca ou carbonización da madeira en lugar da coquización do carbón. Ao someter madeira de faia, piñeiro ou especies semellantes a este proceso obtense alcatrán de madeira xunto con ácidos piroleñosos, dos que se extrae a creosota mediante unha destilación fraccionada realizada a unha temperatura de entre 200 e 220 °C e a presión atmosférica. Para acadar a pureza esixida no seu uso farmacéutico, o produto destilado sométese despois a sucesivas etapas de refinado, que inclúen o tratamento con hidróxido de sodio para extraer os compostos fenólicos, a oxidación mediante unha corrente de aire e a redestilación do produto resultante; un proceso deste tipo, destinado á obtención estandarizada de creosota a partir de madeira de faia, quedou xa descrito nunha patente estadounidense de 1916.
A diferenza da creosota de alcatrán de hulla, a de madeira non chegou a desenvolverse como conservante industrial da madeira a gran escala; a súa produción a escala industrial mantense practicamente restrinxida ao ámbito farmacéutico, onde se obtén por carbonización de madeira de faia e piñeiro, principalmente en Xapón.
Propiedades físico-químicas A creosota de alcatrán de hulla é máis densa ca a auga, cunha densidade relativa duns 1,03 a 1,08 respecto a esta, o que explica que, cando se verte accidentalmente sobre unha masa de auga, tenda a afundirse e depositarse no fondo en lugar de flotar na superficie.
En canto ao seu comportamento fronte ao lume, a creosota de alcatrán de hulla ten un punto de inflamación relativamente baixo, arredor dos 74 °C, e unha temperatura de autoignición superior aos 500 °C; en combustión desprende un fume negro denso e irritante. É, ademais, unha substancia de baixa volatilidade a temperatura ambiente, cunha presión de vapor moi reducida (inferior a 0,001 kg/cm² a 20 °C), o que limita a súa evaporación pero favorece a súa persistencia como líquido en contacto con solos e materiais.
En termos de solubilidade, é practicamente insoluble en auga —cunha solubilidade estimada arredor de 30 mg/l a 20 °C—, aínda que si é solúbel en disolventes orgánicos como o alcohol. Esta baixa solubilidade acuosa, combinada coa súa densidade superior á da auga, é un factor determinante no seu comportamento como contaminante ambiental, xa que favorece que se acumule no fondo de acuíferos e sedimentos en lugar de dispersarse ou degradarse rapidamente.
Usos