Nuevos materiales II–el plástico

 

En esta continuación de los nuevos materiales no podemos pasar por alto  el plástico . El plástico es un material sintético obtenido principalmente de derivados del petróleo y de fuentes vegetales. Su importancia es tal que se han vuelto algo cotidiano y nos hemos visto invadido con cantidades masivas, que nos están llevando al otro extremo, pues es tal la invasión de este material y su consumo que se han vuelto en un verdadero problema desde el punto de vista ambiental, su nivel de degradación es muy lenta y cada día paran a la basura cientos de miles de toneladas de este material que no es reciclado y que va a parar a los ríos, al mar generando un problema  que no tiene precedentes. Sin embargo también encontramos un plástico de origen vegetal que es mas amigo del ambiente y del cual quisiéramos mostrar. De igual forma el plástico se presenta bajo una cantidad de formas que hace casi imposible separarnos de él, su utilidad en la industria es enorme. Así que deseamos presentar como las dos facetas, su lado positivo de todo lo que el plástico nos aporta, las ultimas investigaciones que aportan nuevas posibilidades para este material y el lado negativo sobre todo su impacto ambiental para que empecemos a generar una actitud mas recicladora para que no termine invadiendo nuestros mares como lo está siendo en estos momentos.

Qué es el plástico

El plástico es una sustancia cuya principal característica es la capacidad de ser moldeada bajo diversas circunstancias y creada a partir de la adición de moléculas basadas en el carbono para producir otras de gran tamaño, conocidas como polímeros. [1]

Los plásticos son materiales sintéticos constituidos por polímeros, grandes moléculas consistentes en una cadena larguísima de unidades repetidas, y a los que, de ahí el nombre, se les puede dar forma al calentarlos. Cada plástico tiene una determinada temperatura a la que deja de ser duro y frágil para volverse blando, maleable. Hay que distinguir entre los termoplásticos y los materiales termo rígidos. Los primeros siguen siendo maleables hasta que se derriten y conservan la forma que se les haya dado; si se los recalienta, puede dárseles de nuevo otra forma con fuerzas de tracción. Eso sucede por la naturaleza de las fuerzas que mantienen unidas sus cadenas poliméricas en un sólido, con calor suficiente pueden deslizar unas sobre otras. La forma de los materiales termo rígidos, en cambio, se vuelve inalterable a partir de cierta temperatura, normalmente alta; la razón es la creación
de enlaces cruzados, puentes de átomos que unen entre sí las cadenas poliméricas e impiden que el material se ablande de nuevo al recalentarlo. Los materiales con enlaces cruzados no se funden ni se disuelven, aunque pueden absorber disolvente; cuando
han absorbido mucho se vuelven geles. [2]

El primer plástico fue la parkesina, inventada por el químico inglés Alexander Parkes en 1862. En esencia era nitrocelulosa ablandada con aceites vegetales y alcanfor. El estadounidense John W. Hyatt descubrió el papel fundamental del alcanfor en la
plasticización y llamó a la sustancia celuloide. El primer plástico completamente sintético fue la baquelita, creada a partir del fenol y el formaldehído por el químico belga, nacionalizado estadounidense, Hendrik Baekeland en 1910. La película de acetato se
usó para envolver desde la Primera Guerra Mundial, y en 1935 empezó a usarse el triacetato para la fotografía. El PVC se produjo a partir de 1912 (fecha de la patente de los alemanes Klatte y Zacharias) mediante la polimerización del cloruro de vinilo, descubierto
por Regnault en 1835. Un avance fundamental fue el descubrimiento de las  acromoléculas por el químico alemán Hermann Staudinger, quien, en 1922, anunció que la goma estaba hecha de largas cadenas de unidades de isopropeno. Su hipótesis encontró muchas críticas, pero enseguida demostraría la existencia de los grandes polímeros de poliestireno. El metacrilato se produjo desde 1928, y por esa época empieza, sobre todo en Alemania, la producción masiva del poliestireno. La I.G. Farben fabricó poliuretano desde 1938. En Estados Unidos, el papel más destacado lo tuvo la compañía química Du Pont de Nemours, cuyas investigaciones condujeron a la producción industrial del nailon en 1938. El polietileno, inventado en Inglaterra, empezó a producirse comercialmente en 1939, las resinas epoxi en 1943, los policarbonatos en 1956, el kevlar en los años setenta.
En 1953, el químico alemán K arl Ziegler desarrolló el polietileno, y en 1954, el italiano Giulio Natta desarrolló el polipropileno, que son los dos plásticos más utilizados en la actualidad. En 1963, estos dos científicos compartieron el Premio Nobel de Química
por sus estudios acerca de los polímeros. [2]

Los plásticos se pueden clasificar de acuerdo a:

1. El proceso de polimerización: existen dos procesos para hacer polímeros, la condensación y las reacciones de adición. La condensación produce varias longitudes de polímeros, mientras que las reacciones de adición producen longitudes específicas.
Algunos polímeros típicos de condensación son el nylon, los poliuretanos y los poliésteres.
Entre los polímeros de adición se encuentran el polietileno, el polipropileno, el cloruro de polivinilo y el poliestireno.

2. La forma en que pueden procesarse: ya que de ello depende si se hará un plástico termoplástico o si es termodurecibles.

3. La naturaleza química de un plástico depende de la unidad repetitiva que compone la cadena del polímero. Por ejemplo, las poliolefinas están compuestas de monómeros de olefinas, que son hidrocarburos de cadena abierta con al menos un doble enlace. El polietileno es una poliolefina. Su monómero es el etileno.

Otros tipos de polímeros son los acrílicos (como el polimetacrilato), los estirenos (como el poliestireno), los halogenuros de vinilo (como el cloruro de polivinilo), los acetatos y las resinas fenólicas, celulósicas o de aminas. [1]

Aplicaciones

En construcción: el polietileno de alta densidad se usa en tuberías, del mismo modo que el PVC. Éste se emplea también en forma de láminas como material de construcción. Muchos plásticos se utilizan para aislar cables e hilos, y el poliestireno aplicado en forma de espuma sirve para aislar paredes y techos. También se hacen con plástico marcos para puertas, ventanas y techos, molduras y otros artículos. En la fotografía se ve una funda de protección de polietileno. [3]

  • ·
  • En agricultura: El plástico en agricultura se utiliza en invernaderos, acolchados, mallas, en el control de plagas (plásticos fotoselectivos), en el control de enfermedades (solarización), en el riego, etc. Los plásticos han permitido convertir tierras casi improductivas en modernísimas explotaciones agrícolas. Ejemplo de ello es la provincia de Almería, que de una agricultura de subsistencia ha pasado a contar con una gran concentración de invernaderos que la hacen modelo del desarrollo agrícola en muchas partes del mundo. En Almería se encuentra la mayor concentración de invernaderos del mundo, unas 30.000 hacubiertas por plástico y que han permitido la producción de hortalizas en territorios prácticamente desérticos.

· En la industria, las aplicaciones son innumerables,  aunque podemos destacar algunos sectores como:

  •  Sector de envases y embalajes: Una de las aplicaciones principales del plástico es el empaquetado. Se comercializa una buena cantidad de polietileno de baja densidad en forma de rollos de plástico transparente para envoltorios.
  •  Medicina: se emplean en productos de un solo uso como las jeringas, las tubuladuras para diálisis y las bolsas de sangre o suero. También es importante el campo de los implantes quirúrgicos, hilos de sutura, tubuladuras, catéteres, etc.

 Automovilística: algunos plásticos muy resistentes se utilizan para fabricar piezas de motores, como colectores de toma de aire, tubos de combustible, botes de emisión, bombas de combustible. Muchas carrocerías de automóviles están hechas con plástico reforzado con fibra de vidrio.

  • Electrónica: material para telecomunicaciones, aparatos electrónicos entre otros
  •  Fibras textiles: la fibra de poliéster sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir. El Polietilen Tereftalato (PET) se emplea en telas tejidas y cuerdas, partes para cinturones e hilos de costura.

Alimentación: como envases, sobre todo, para agua, aceite, bebidas carbonatadas, conservas, etc.

  • Juguetes: en particular, el Poliestireno Expandido, que no sólo se usa para embalar los juguetes, sino también para elaborar juguetes por su fácil moldeabilidad.

Deporte: sobre todo en la fabricación de prendas deportivas técnicas y en accesorios como esquís, cascos, bastones, etc.

 

  • Muebles: uso en muebles de oficina, elementos decorativos, guías, tiradores, cajones, armazones para asientos, respaldos, rellenos de espuma para asientos, fuelles para sillas de oficina, puertas de plástico para armarios…

Problemas ambientales originados con el uso masivo del plástico

La industria del plástico, presenta unos problemas ambientales y para la salud,
similares a los de la industria química.

La mayoría de los plásticos sintéticos no pueden ser degradados por el entorno; al
contrario que la madera, el papel, las fibras naturales, o incluso el metal o el vidrio, no se
oxidan ni se descomponen con el tiempo.

Se han desarrollado algunos plásticos degradables, pero a pesar de ellos siguen sin
cumplir las condiciones óptimas para los vertederos de basura. El que sea degradable, no
significa que los materiales desaparezcan, sino que se hacen física y químicamente más
pequeños, dando lugar a sustancias que pueden ser más peligrosas aún que las iniciales.

La eliminación de los plásticos supone un problema ambiental. El método más
eficiente para solucionar este problema es el reciclaje y la no generación de residuos.

A pesar de que el reciclaje se considera una buena opción, siempre supone un gasto
energético que se puede minimizar si el residuo no ha sido generado, lo que se puede
conseguir adquiriendo productos con el mínimo embalaje.

Muchos de los plásticos resisten poco la temperatura y pierden su forma o se
destruyen totalmente. Muchos de ellos son inflamables y desprenden en algunos casos, a
causa de la combustión, productos muy tóxicos que reciben el nombre de dioxinas (átomos de Cl, estables, resistentes al medio ambiente y al ser humano). La degradación excesivamente [4]
lenta que sufren hace que ocupen mucho espacio en los vertederos.

Reciclaje
Hay cuatro tipos de reciclaje de plásticos:

Primario
Conversión del desecho plástico en artículos con  propiedades físicas y químicas
idénticas a las del material original. Se realiza con termoplásticos tipo PET, HPDE, LPDE, PP, PS  y PVC. Es necesario un proceso de separación y limpieza.

Secundario
Se convierte el plástico en artículos con  propiedades inferiores a las del polímero
original. Se usa en termoestables que están contaminados. En este caso no es necesario
limpiar, se mezclan con tapas de aluminio, papel, polvo,… y se muelen y funden juntos en un extrusor. Se usan como áridos en la construcción de carreteras

Terciario
El polímero se degrada en compuestos químicos básicos y combustible. Se diferencia
de los anteriores en que además de un cambio físico hay un cambio químico. Los métodos más usados son  pirólisis y  gasificación. En el primero se recuperan las materias primas de los  plásticos, de manera que se pueden rehacer polímeros puros con otras propiedades y menos  contaminación y, en el segundo se obtiene gas que puede ser usado para producir electricidad, metanol o amoniaco.

Cuaternario
Calentamiento del plástico para usar la energía térmica liberada de este proceso para
llevar a cabo otros procesos, es decir, se usa como combustible para obtener energía.
Problema: generación de contaminantes gaseoso y de cenizas altamente contaminantes. [4]

 

 

Fuentes:

[1] http://www.icarito.cl/enciclopedia/articulo/segundo-ciclo-basico/educacion-tecnologica/materias-primas/2009/12/72-1032-9-el-plastico.shtml

[2] Francisco Martinez Navarro – Juan CArlos Turégano García.  Ciencias para el mundo contemporáneo. Guía de recursos didácticos. http://www.cienciasmc.es/web/u0/index_u0.html

[3] http://josexrockoz.blogspot.com/2011/01/uso-y-aplicaciones-del-plastico.html

[4] http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2010/02/medioambiente-plasticos.pdf

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