Perfiles en la Ciencia

Ruth Benerito: Utilizando Química Física Básica para Resolver Problemas Prácticos

por Bonnie Denmark, M.A./M.S.

En la década de 1930, la Gran Depresión tenia una fortaleza en países en todo el mundo. En su peor tiempo, un máximo de 25% de la clase trabajadora de los Estados Unidos estaba sin empleo; en otros países, la tasa era tan alta como 33%. La mayoría de esos que si podían encontrar o mantener un trabajo vieron que sus salarios fueron reducidos significativamente y muchos fueron destituidos con solamente una chabola que llamaban su hogar.

Durante esta misma era, la industria de algodón recibió un fuerte golpe también. Avances tecnológicos fueron permitidos por el desarrollo de fibras sintéticas y consumidores fueron atraídos a sus propiedades de cuidado fácil cuando estos nuevos materiales fueron introducidos al mercado de ropa. El algodón, el cual había gobernado el mercado de textiles durante siglos debido a sus cualidades deseable fue de repente de “alto mantenimiento.”

Ruth Benerito
Figura 1: Ruth Rogan Benerito, química de algodón. image © Courtesy of the Lemelson-MIT Program

Si la industria de algodón iba a sobrevivir, algo significativo necesitaba suceder. Ese “algo” vino del equipo de científicos en Centro de Investigación Regional del Sur (SRRC) en Nueva Orleans, Louisiana, guiado por la química Ruth Benerito.

Estableciendo las bases

Ruth Rogan Benerito nació en el año 1916 de padres con una creencia fuerte en educación y en derechos de mujeres. Ella describe a su padre, un ingeniero civil John Edward Rogan, como un pionero, en la liberación de mujeres, y su mama, artista Bernadette Elizardi Rogan, como una “mujer verdaderamente liberada” (Newcomb Oral History Project, 1986). A pesar de que Benerito fue criada en un tiempo en el que muy pocas mujeres estudiaron las ciencias duras y habían mucho menos empleos para esas que lo hacían, eso no la detuvo en estudiar ciencia en Sophie Newcomb College, la universidad de mujeres de La Universidad de Tulane en Nueva Orleans.

Originalmente, el interés principal de Benerito era la matemáticas. Sin embargo, ella rápidamente descubrió de que la única carrera para estudiantes de matemáticas era de actuaría con compañías de seguros. Sentandose en un escritorio y estimar probabilidades no era el trabajo para ella. A ella le gustaban los problemas prácticos y la química era una manera de hacerlo.

Cuando Benerito recibió su titulo en la química en 1935, uno de cada cinco estadounidenses estaban sin empleo (Levine, 2009). Encontrar trabajo durante la Gran Depresión, la cual continuó hacia mediados de la década de 1940 fue difícil para hombres casi imposible para mujeres. La carrera lógica para una mujer con un titulo universitario era de maestra, pero para poder ahorrar gastos, la ciencia del colegio fue a menudo enseñada por entrenadores de futbol americano, entonces Benerito decidió seguir estudiando por un año y después entrenó para ser un técnico de laboratorio.

Después de un par de años, Benerito pudo asegurar una posición de maestra en un colegio en Nueva Orleans, en donde se le requería enseñar seguridad de manejo y también ciencia. ¿El problema? Benerito no sabia como manejar. Ella era la primer instructora de manejo en el estado de Louisiana, y la primera en conducir el auto a una zanja.

Mientras enseñaba a tiempo completo, obtuvo su titulo de maestría tomando clases en la noche. Ella y Margaret Strange (Klappard) – quien después fue presidente de la Facultad de Medicina de la Universidad de Alabama – fueron las únicas mujeres permitidas en tomar química física en la Universidad de Tulane debido a que no era ofrecido en Newcomb. “La tomábamos con ingenieros. Ellos no estaban felices con el hecho”, dijo Benerito (Newcomb Oral History Project, 1986).

Durante los primeros años de la Segunda Guerra Mundial, Benerito se enfocó en dar clases de química en la universidad. Pero mientras seguía la guerra, su familia se mudo a Chicago y mientras seguía dando clases, obtuvo un PhD en química física de la Universidad de Chicago, tomando clases un verano a la vez. Chicago en ese entonces tenia la mayor acumulación de laureados del premio Nobel debido al proyecto Manhattan. A Benerito le encanto el clima intelectual y recibir enseñanza de “los mejores químicos del ultimo siglo” en clases muy pequeñas, a veces solamente con un estudiante mas (USDA interview, 2004).

Enfrentándose con los problemas de su tiempo

En 1953, hasta con la discriminación de diferencia de pago, Benerito renunció a un puesto de tiempo completo en la academia y se hizo investigadora en el Southern Regional Research Center (SRRC) en Nueva Orleans, quedándose allí hasta que se retiro en el año 1986. Antes de voltear su atención al algodón, ella ayudo a desarrollar una manera de llevar emulsiones de grasa intravenosamente para mantener soldados quienes hayan sido heridos seriamente en la Guerra de Corea.

SRRC
Figura 2: Ruth Benerito guió a un equipo de químicos de algodón en el SRRC en Nueva Orleans. image © USDA

The SRRC comenzó a operar en el año 1941 como uno de cuatro centros establecidos en el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) a través del país para tratar con problemas agriculturas regionales y para encontrar nuevos usos para cultivos locales. Para Nueva Orleans, el enfoque era nueces, camotes y algodón. En 1958, Benerito se hizo líder del Laboratorio de Investigación de Reacciones Químicas del Algodón (Figura 2.)

Mientras que Benerito guiaba al grupo, casi 80 por ciento del presupuesto del centro iba para investigación de algodón. Ella se refería a la década de 1950 como “la era de oro de la ciencia,” cuando el gobierno de EEUU proporcionaba fondos la investigación científica después del éxito de la Unión Soviética con Sputnik, y científicos, no administradores de dinero determinaban como los fondos de la investigación serian utilizados (American Chemical Society, 2004).

El problema con el algodón

La tela del algodón ha sido rey durante siglos debido a calidades deseables. Es cómodo, respira bien, renovable, y fácil de teñir. Sin embargo, también se arruga fácilmente y se requiere bastante plancha para verse nítido y liso – problemas que las fibras sintéticas no poseen. Esto se debe a que la estructura de fibras de algodón. El algodón esta compuesto de fibras sintéticas de polimerasas o cadenas celulosas de polisacáridos, sostenidos por enlaces débiles de hidrogeno (ver Figura 3). Estos enlaces de hidrogeno se rompen fácilmente durante lavado y secado, dejando al la tela de algodón arrugada (Wolf, 2013).

Cellulose weak hydrogen bonds
Figura 3: Estructura de celulosa. Los enlaces débiles de hidrogeno son fácilmente quebrados. image © Laghi.l

Desde el tiempo que las fibras sintéticas fueron introducidas en la década de 1930, la industria de algodón ha estado en un caída constante, y lo sintético ha ganado una gran ventaja cuando el poliéster de Dacron llegó en 1951. El algodón necesitaba un impulso para mantenerse como un contendiente en el mercado de textiles, si la tendencia hacia debajo continuaba, se proyectaba que el algodón reclamaría solamente 20 por ciento del mercado en EEUU al final del siglo y muy poco seria cultivado en EEUU para el año 2000 (American Chemical Society, 2004). El equipo de Benerito vino al rescate cuando descubrieron la clave para quitarle las arrugas al algodón.

Punto de Comprensión

¿Por qué la tela de algodón era difícil de manejar?

Reticulación: Un nuevo proceso para tratar el algodón

Avances en el planchado permanente involucraron muchos científicos de algodón en diferentes grupos en el SRRC. Uno de estos era el químico Ralph Berni, quien trabajó junto con Benerito por muchos años en el grupo de Reacciones Químicas de Algodón. Su trabajo resultó en numerosas publicaciones y patentes en las áreas de planchado permanente, retardo de llamas, resina de epóxido y algodones que hacen intercambio de iones. El enfoque del grupo era la modificación química del algodón para que pueda competir con fibras sintéticas. Berni dijo “Las contribuciones de Ruth en el área se enfocaba en el entendimiento de cruzar enlaces y la importancia de esto en la industria del algodón.

Cross linking of cellulose
Figura 4: Reticulación: Compuestos orgánicos con forma de aros reemplazan los enlaces de hidrogeno. Esto previene que las cadenas de polimerasa se quiebren. image © VL

Bajo el liderazgo de Benerito, el equipo de químicos encontró una importante pieza del rompecabezas “como proteger el algodón contra las arrugas” cuando desarrollaron un nuevo proceso para el tratamiento de las fibras. El proceso llamado reticulación, se une a los nuevos compuestos orgánicos en forma de aro a las cadenas de polimerasas, reemplazando los enlaces de hidrogeno con enlaces químicos fuertes (ver Figura 4). (Para mas acerca de compuestos orgánicos vea nuestro modulo Química de Carbono: Una Introducción). La reticulación evita que las polimerasas se separen, para que la tela de algodón salga mas seca y sin arrugas.

Debido al proceso de reticulación, ahora se podía tener la comodidad del algodón sin la inconveniencia. Como resultado, el mundo comenzó de nuevo a utilizar mas algodón que cualquier otra fibra. Tan reciente como el 2012, la industria de algodón de EEUU generó alrededor de 200,000 empleos y mas de 25 mil millones de dólares en productos y servicios (USDA Economic Research Service).

Punto de Comprensión

Para competir con telas sintéticas, el algodón fue químicamente modificado por medio de un proceso llamado:

Reconociendo las contribuciones de otros

Benerito fue la primera en admitir que ella no invento el algodón resistente a las arrugas ella sola. De hecho una comunidad de Shakers en Maine desarrollo un acabado resistente al agua y las arrugas en la década de 1800 aplicando una solución de cloruro de cinc a la tela de algodón calentándolo (Becksvoort, 1998). Y a principios del siglo XX otros comenzaron a domar el algodón. Los químicos Franceses probaron los efectos del formaldehyde en el algodón, mientras que científicos Britanicos intentaron otros métodos para hacer que el algodón coopere mas (American Chemical Society, 2004). Benerito clarificó su papel:

No me gusta decir que yo invente el planchado permanente porque hubieron cualquier cantidad de personas que trabajaron en ello y los varios procesos por los cuales se le dan estas propiedades al algodón. Una sola persona no lo descubrió ni fue responsable por ello, pero si contribuí a un proceso de hacerlo (USDA interview, 2004).

Benerito siempre reconoció las contribuciones de otros químicos de algodón y de físicos, pero los rumores persistían cuando los medios populares no entendían su trabajo y atribuyeron sus negación a una modestia natural que acompañaba a su tranquila actitud.

El gran avance de Benerito en adjuntar químicos orgánicos para cambiar las propiedades del algodón ha funcionado como la base de avances continuos en aplicaciones químicas a textiles y otros materiales. Mas allá de la resistencia a las arrugas, el algodón puede asumir otras propiedades valiosas tal como la resistencia de manchas, resistencia a las llamas y durabilidad incrementada. Sus avances en la química resultaron y aun resultan en nuevos desarrollos: Los tratamientos para el algodón en diferentes etapas de la planificación y el desarrollo incluyen apósitos médicos para promover la cicatrización de heridas y dejar de sangrar, un tratamiento de secado lento y una manera de soltar la humedad para que el algodón puedan competir en el mercado de la ropa atlética, el cual es actualmente dominado por lo sintético (Agricultural Research Service, 2010-2015). Su proceso también llevó a avances en el tratamiento de la madera, cinta de película, papel y plástico.

Punto de Comprensión

Ruth Benerito fue la primera persona en intentar a proteger el algodón contra las arrugas.

Una vida de acontecimientos

La contribución de Benerito a la ciencia del algodón es reconocido como el mas importante avance tecnológico del siglo XX, dándole a ella un lugar en el Salón de la Fama de Inventores Nacionales en el año 2008. Mantiene mas de 50 patentes, fue autora de mas de 200 publicaciones en revistas profesionales y se hizo conferencista cotizada, en gran parte debido a que estaba bien interesada en los deberes de científicos hacia la sociedad.

Entre sus muchos acontecimientos, Benerito recibió el Premio Federal de Mujeres, presentado por el Presidente Lyndon B. Johnson (1968), El Premio de Químico del Sur de la Sociedad Química Americana (1968), la Medalla Garvan por el Servicio Distinguido en la Química por Mujeres Químicas de la Sociedad Química Americana (1970) y El Premio Regional Sudoeste por la Sociedad Química Americana (y la primer mujer en recibir este honor, 1972). Adicionalmente, fue otorgada el Premio de Vida Lemelson-MIT de Invención e Innovación (2002) y fue incluida en el Salón de la Fama de la Ciencia del Servicio de Investigación del USDA (2004).

Reflejando todos sus acontecimientos, ella dijo:

Creo que cualquier éxito que he alcanzado es un resultado de muchos esfuerzos de muchas [personas]. Mi éxito personal se baso en la ayuda y sacrificios de miembros de mi familia, y mis acontecimientos profesionales se resultaron de los esfuerzos de mis primeros maestros y el cooperativismo de colegas demasiados para nombrar.

Su mas grande acontecimiento, de acuerdo a Benerito fue “la aplicación química física básica para resolver problemas prácticos.”

Resumen

Algodón resistente a las arrugas es uno de los desarrollos mas significantes del siglo XX. En medio de un clima económico y social que proveía pocas oportunidades para mujeres en la ciencia, la química Ruth Benerito desarrolló un método para hacer el algodón que sea a prueba de arrugas, el cual estaba siendo sacado de los mercados por fibras sintéticas. Este perfil describe la vida de esta química quien es comúnmente acreditada por salvar la industria de algodón en EEUU. Explica el proceso de cruce que hizo que el algodón pueda usarse solo con lavado.

  • Referencias
  • Agricultural Research Service. (2010-2015). Chemical Modification of Cotton for Value Added Applications. USDA Research Project #418309. http://ars.usda.gov/research/projects/projects.htm?ACCN_NO=418309
  • American Chemical Society: National Historic Chemical Landmarks. (2004). Cotton Products Research: Durable Press and Flame Retardant Cotton. http://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/cottonproducts.html (accessed July 2, 2014).
  • Becksvoort , C. (1998). The Shaker Legacy: Perspectives on an Enduring Furniture Style. Newtown, CT: Taunton Press, page 10.
  • Kaplan, J. K. (2009). Cross-linking cotton. Agricultural Research. US Department of Agriculture, 57(2), pages 10-11.
  • Levine, Linda. (2009).The Labor Market during the Great Depression and the Current Recession. Congressional Research Service, June 19, 2009. assets.opencrs.com/rpts/R40655_20090619.pdf
  • National Inventors Hall of Fame. (2008). Ruth Benerito: Wrinkle-Free Cotton. http://invent.org/inductee-detail/?IID=373
  • The Newcomb Oral History Project: Ruth Benerito. (1986). http://newcomb.tulane.edu/blogs/oral-histories/1986/04/10/ruth-benerito/
  • USDA Agricultural Research Service. (2004). Conversations from the Hall of Fame: Ruth Rogan Benerito (oral Interview). http://www.ars.usda.gov/is/video/vnr/fame.htm
  • USDA Economic Research Service (2012). Cotton and wool. http://www.ers.usda.gov/topics/crops/cotton-wool/background.aspx
  • Wayne, T. K. (2011). American Women of Science since 1900. Greenwood Publishing Group: ABC-CLIO.
  • Wolf, L. K. (2013). Wrinkle-Free Cotton. Chemical & Engineering News: What’s That Stuff? 91(48), p. 32. http://cen.acs.org/articles/91/i48/Wrinkle-Free-Cotton.html

Bonnie Denmark, M.A./M.S. “Ruth Benerito” Visionlearning Vol. SCIRE-1 (8), 2014.