Poliacrilamida

A poliacrilamida (para a IUPAC poli(2-propenamida) ou poli(1-carbamoiletileno), abreviada como PAM) é un polímero (-CH₂CHCONH₂-) formado a partir de subunidades de acrilamida. Pode sintetizarse como unha estrutura de cadea lineal simple ou con enlaces cruzados, normalmente usando N,N'-metilenobisacrilamida. Na forma con enlaces cruzados, a posibilidade de que estea presente algún monómero redúcese moito máis. Absorbe doadamente moita auga, formando un xel brando cando está hidratado, que se usa en aplicacións como a electroforese en xel de poliacrilamida, e pode chamarse tamén cristais fantasma cando ten enlaces cruzados, e utilízase tamén na fabricación de lentes de contacto brandas. Na forma de cadea recta, utilízase como axente espesante e de suspensión. Máis recentemente, foi utilizado como recheador subdérmico en cirurxía estética facial (Aquamid).

Poliacrilamida
Identificadores
Número CAS	9003-05-8
ChemSpider	none
Propiedades
Fórmula molecular	(C3H5NO)n
Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa.

Usos da poliacrilamida

Tratamento de augas

Un dos usos máis estendidos da poliacrilamida é a floculación de sólidos nun líquido. Este proceso aplícase ao tratamento de augas e procesos como a fabricación de papel e serigrafía. A poliacrilamida pode subministrarse como po ou en forma líquida, e esta última pode ser polímero en emulsión ou en disolución. Aínda que estes produtos con frecuencia se chaman 'poliacrilamida', moitos deles son en realidade copolímeros de acrilamida e unha ou máis especies químicas adicionais, como o ácido acrílico ou un sal derivado del. A principal consecuencia disto é darlle ao polímero 'modificado' un determinado carácter iónico.

A forma iónica da poliacrilamida ten un importante papel nas plantas de tratamento de auga potable. Os sales metálicos trivalentes, como o cloruro férrico e o cloruro de aluminio, son ponteados polas longas cadeas de polímeros de poliacrilamida. Isto ten como resultado unha mellora significativa da floculación. Isto permite que as plantas depuradoras melloren moito a eliminación do contido orgánico total da auga que chega á estación.

Na industria petrolífera

Outro uso común da poliacrilamida e os seus derivados é en aplicacións de subsuperficie como as técnicas de aumento da extracción de cru en campos petrolíferos (EOR). Pode xerarse unha alta viscosidade das solucións acuosas con baixas concentracións de polímeros de poliacrilamida, e estes poden ser inxectados na zona de extracción para mellorar a economía da técnica de inxección de auga convencional.

Xeles de electroforese

A poliacrilamida é a miúdo utilizada en aplicacións de bioloxía molecular como medio para a electroforese de proteínas e ácidos nucleicos nunha técnica chamada PAGE.

Acondicionamento de solos

As funcións primarias dos acondicionadores do solo de poliacrilamida son o incremento da terra cultivable, a aireación e a porosidade e reducir a compactación, pulverulencia a a escorredura de auga. Funcións secundarias son incrementar o vigor das plantas, cor, aparencia, profundidade de enraizamento e emerxencia de sementes á vez que diminuír as necesidades de auga, doenzas, erosión e gastos de mantemento.

O acondicionamento do solo linear foi desenvolvido na década de 1950 por Monsanto Company e foi comercializado co nome Krilium. A tecnoloxía de acondicionamento do solo foi presentada nun simposio sobre "Mellora da estrutura do solo" celebrado en Filadelfia, Pennsilvania en 1951. A tecnoloxía foi moi documentada e publicada no número de xuño de 1952 da revista Soil Science, volume 73 dedicado a acondicionadores de solos poliméricos.^[1]

A formulación orixinal de Krilium era difícil de usar porque contiña calcio co polímero linear con enlaces cruzados en condicións de campo. Malia a forte campaña de mercadotecnia despregada, a produción de Krilium foi abandonada por Monsanto.

34 anos despois, a revista Soil Science quería actualizar a tecnoloxía de acondicionamento de solos e publicou outro número dedicado a un condicionador de solos polimérico e especialmente linear e soluble en auga, a poliacrilamida aniónica en maio de 1986, volume 141, número 5.^[2]

O limiar da publicación, escrito por Arthur Wallace de UCLA e Sheldon D. Nelson de BYU sinalaba, entre outras cousas o seguinte:

Os novos acondicionadores de solos hidrosolubles poden, se se usan de acordo cos procedementos establecidos:

1. incrementar o espazo dos poros en solos que conteñen arxila;
2. incrementar a infiltración de auga en solos que conteñen arxila;
3. prevención de formación de codias duras no solo;
4. parar a erosión e a escorredura de augas;
5. facer máis esmiuzable o solo, facendo máis fácil o seu cultivo;
6. facer que o solo seque máis rapidamente despois dunha chuvia ou rega, para que o solo poida ser traballado máis pronto.

En consecuencia, isto tradúcese no seguinte:

1. plantas máis grandes e fortes cun sistema de raíces máis extenso;
2. brote das sementes e madureza da colleita máis temperáns;
3. utilización máis eficiente da auga;
4. eliminación de malas herbas máis doada;
5. máis resposta aos fertilizantes e a novas variedades de colleitas;
6. menos enfermidades das plantas relacionadas coa mala aireación dos solos;
7. diminución das necesidades de enerxía para a labranza.

A forma con enlaces cruzados que retén a auga utilízase a miúdo en agricultura e horticultura con nomes comerciais como Broadleaf P4, Swell-Gel, e outros.

A forma aniónica de poliacrilamida linear hidrosoluble é frecuentemente usada como acondicionador de solos en terreos agrícolas e sitios de construción para o control da erosión, para protexer a calidade da auga dos ríos e regatos da zona.^[3]

Outros usos

O polímero úsase tamén para fabricar os xoguetes Gro-Beast, que se expanden cando se poñen na auga, como os aliens de tubo de ensaio. De xeito similar, as propiedades absorbentes dun dos seus copolímeros poden ser utilizadas como un aditivo en pos corporais.

Tamén foi utilizado na síntese dos primeiros fluídos Boger.

Utilízase tamén na fabricación de papel, serigrafía e lentes de contacto brandas. Na forma de cadea recta, utilízase como axente espesante e de suspensión. Máis recentemente, foi utilizado como recheador subdérmico en cirurxía estética facial (Aquamid).

Estabilidade da poliacrilamida na extracción de petróleo

En solucións acuosas diluídas, como as que se usan comunmente para aplicacións de técnicas para incrementar a cantidade de cru que pode ser extraído dun campo petrolífero (EOR), os polímeros de poliacrilamida son susceptibles á degradación química, térmica e mecánica. A degradación química ocorre cando o residuo lábil amida se hidroliza a temperatura ou pH elevados, tendo como resultado a evolución a amoníaco e un grupo carboxilo restante. Así, o grao de anionicidade da molécula increméntase. A degradación térmica do esqueleto de vinilo da molécula pode ocorrer por varios mecanismos de radical posibles, incluíndo a autooxidación de pequenas cantidades de ferro e reaccións entre o oxíxeno e as impurezas residuais da polimerización a altas temperaturas. A degradación mecánica pode tamén ser algo a considerar ás altas velocidades de cizalla experimentadas na rexión próxima a pozos de perforación.

Efectos ambientais

Existe a preocupación de que a poliacrilamida usada en agricultura poida contaminar os alimentos con acrilamida, unha coñecida neurotoxina. Aínda que a propia poliacrilamida é relativamente non tóxica, sábese que a poliacrilamida dispoñible comercialmente contén cantidades residuais diminutas de acrilamida como restos da súa fabricación, xeralmente de menos do 0,05% w/w.^[4]

Adicionalmente, tamén preocupa que a poliacrilamida poida despolimerizarse e formar acrilamida. Nun estudo realizado en 2003 no Central Science Laboratory en Sand Hutton, Inglaterra, a poliacrilamida foi tratada de maneira similar á comida durante a cocción. Estas condicións non causan que a poliacrilamida se despolimerice significativamente.^[5]

Nun estudo realizado en 1997 na Universidade do estado de Kansas, púxose a proba o efecto das condicións ambientais sobre a poliacrilamida, e observouse que a degradación da poliacrilamida en certas condicións pode causar a liberación de acilamida.^[6] Non obstante, o deseño experimental deste estudo e os seus resultados e interpretación foron cuestionados,^[7][8] e nun estudo de 1999 da Nalco Chemical Company non se repetiron eses mesmos resultados.^[9]