Por qué se solía añadir plomo a la gasolina

Hoy he descubierto por qué se solía añadir plomo a la gasolina.

El «tetraetilo de plomo» se utilizaba en los primeros modelos de coches para ayudar a reducir el golpeteo del motor, aumentar el octanaje y ayudar al desgaste de los asientos de las válvulas dentro del motor. Debido a la preocupación por la contaminación atmosférica y los riesgos para la salud, este tipo de gasolina se fue eliminando poco a poco a partir de finales de los años 70 y se prohibió por completo en todos los vehículos de carretera de Estados Unidos en 1995.

Para una explicación más detallada de por qué se solía añadir plomo a la gasolina, es necesario entender un poco más sobre la gasolina y qué propiedades la convierten en un buen material de combustión en los motores de los coches. La gasolina en sí es un producto del petróleo crudo que está hecho de átomos de carbono unidos en cadenas de carbono. La diferente longitud de las cadenas crea diferentes combustibles. Por ejemplo, el metano tiene un átomo de carbono, el propano tiene tres y el octano tiene ocho átomos de carbono encadenados. Estas cadenas tienen características que se comportan de forma diferente en diversas circunstancias; características como el punto de ebullición y la temperatura de ignición, por ejemplo, pueden variar mucho entre ellas. Cuando el combustible se comprime en el cilindro de un motor, se calienta. Si el combustible alcanza su temperatura de ignición durante la compresión, se autoencenderá en el momento equivocado. Esto provoca una pérdida de potencia y daños en el motor. Los combustibles como el heptano (que tiene 7 átomos de carbono encadenados) pueden encenderse con muy poca compresión. El octano, sin embargo, tiende a manejar la compresión extremadamente bien.

Cuanto mayor sea la compresión en los cilindros que pueda producir el motor de un coche, mayor será la potencia que pueda obtener en cada carrera del pistón. Esto hace necesario contar con combustibles que puedan soportar una mayor compresión sin autoencendido. Cuanto más alto sea el octanaje, más compresión podrá soportar el combustible. Un octanaje de 87 significa que el combustible es una mezcla de 87% de octano y 13% de heptano, o cualquier mezcla de combustibles o aditivos que tengan el mismo rendimiento de 87/13.

En 1919, Dayton Metal Products Co. se fusionó con General Motors. Formaron una división de investigación que se propuso resolver dos problemas: la necesidad de motores de alta compresión y el insuficiente suministro de combustible que los hiciera funcionar. El 9 de diciembre de 1921, unos químicos dirigidos por Charles F. Kettering y sus ayudantes Thomas Midgley y T.A. Boyd añadieron tetraetilo de plomo al combustible de un motor de laboratorio. El siempre presente golpeteo, causado por la autoignición del combustible que se comprime más allá de su temperatura de ignición, se silenció por completo. La mayoría de los automóviles de la época sufrían este golpeteo, por lo que el equipo de investigación se alegró mucho. Con el tiempo, otros fabricantes descubrieron que añadiendo plomo al combustible podían mejorar considerablemente el octanaje de la gasolina. Esto les permitía producir carburantes mucho más baratos y seguir manteniendo los octanajes necesarios que el motor de un coche requería.

Otro beneficio que se conoció con el tiempo fue que el tetraetilo de plomo evitaba que los asientos de las válvulas se desgastaran prematuramente. Las válvulas de escape, en los primeros modelos de coches, que estaban sujetas a los golpes del motor, tendían a tener micro-soldaduras que se separaban al abrirse. Esto provocaba que los asientos de las válvulas estuvieran ásperos y que se produjeran fallos prematuros. El plomo ayudaba a que el combustible se encendiera sólo cuando era apropiado en la carrera de potencia, ayudando así a eliminar el desgaste de las válvulas de escape.

Los problemas con el tetraetilo de plomo se conocían incluso antes de que las principales compañías petroleras comenzaran a utilizarlo. En 1922, cuando los planes para la producción de gasolina con plomo estaban en marcha, Thomas Midgley recibió una carta de Charles Klaus, un científico alemán, en la que afirmaba que el plomo «es un veneno rastrero y malicioso» y advertía que había matado a un colega científico. Esto no pareció inquietar a Midley, que se intoxicó con plomo durante la fase de planificación. Mientras se recuperaba en Miami, Midgley escribió a un ingeniero de la industria petrolera que el envenenamiento público era «casi imposible, ya que nadie se cubrirá repetidamente las manos con gasolina que contenga plomo…» Otra oposición al plomo provino de un director de laboratorio del Servicio de Salud Pública (Una parte del Departamento de Salud y Servicios Humanos de los EE.UU. ) que escribió al asistente del cirujano general afirmando que el plomo era una «grave amenaza para la salud pública».

A pesar de las advertencias, la producción de gasolina con plomo comenzó en 1923. Los trabajadores no tardaron en empezar a sucumbir a la intoxicación por plomo. En la planta de fabricación de DuPont en Deepwater, Nueva Jersey, los trabajadores empezaron a caer como fichas de dominó. Un trabajador murió en el otoño de 1923. Tres murieron en el verano de 1924 y cuatro más en el invierno de 1925. A pesar de esto, la controversia pública no comenzó hasta que cinco trabajadores murieron y cuarenta y cuatro fueron hospitalizados en octubre de 1924 en la planta de Standard Oils en Bayway NJ.

El Servicio de Salud Pública celebró una conferencia en 1925 para abordar el problema de la gasolina con plomo. Como era de esperar, Kettering testificó a favor del uso del plomo, afirmando que las compañías petroleras podrían producir combustibles con alcohol que tuvieran los beneficios que proporcionaba el plomo, sin embargo, no se podrían alcanzar los volúmenes necesarios para abastecer a una sociedad cada vez más hambrienta de combustible. Alice Hamilton, de la Universidad de Harvard, se opuso a los defensores de la gasolina con plomo y declaró que este tipo de combustible era peligroso para las personas y el medio ambiente. Al final, el Servicio de Salud Pública permitió que la gasolina con plomo siguiera en el mercado.

En 1974, después de que los peligros para el medio ambiente empezaran a ser abrumadoramente evidentes, la EPA (Agencia de Protección Medioambiental) anunció una eliminación programada del contenido de plomo en la gasolina. Una de las formas en que los fabricantes cumplieron con estas y otras normas de emisiones fue el uso de convertidores catalíticos. Los convertidores catalíticos utilizan una reacción química para convertir los contaminantes, como el monóxido de carbono y otros hidrocarburos nocivos, en dióxido de carbono, nitrógeno y agua. El tetraetilo de plomo tiende a obstruir estos convertidores haciéndolos inoperantes. Así, la gasolina sin plomo se convirtió en el combustible preferido para cualquier coche con catalizador.

Los requisitos de la EPA, los mecanismos de control de emisiones de los coches y la aparición de otras alternativas para aumentar el octanaje supusieron el fin del uso generalizado de la gasolina con plomo. Los fabricantes pronto se dieron cuenta de que los coches ya no podían manejar ese combustible; la tolerancia del público a los riesgos medioambientales y sanitarios no lo permitía; y resultaba prohibitivo seguir produciéndolo. El 1 de enero de 1996, la Ley de Aire Limpio prohibió por completo el uso de combustible con plomo en cualquier vehículo de carretera. Si se descubre que tiene gasolina con plomo en su coche, puede ser sancionado con una multa de 10.000 dólares.