Los polímeros: parte fundamental del mundo moderno

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Recuperado de: https://www.freepik.es/vector-premium/botella-plastico-agua-mascota-personaje-dibujos-animados-senalando-senal-reciclaje_5249996.htm

Autores:

Alvaro Martin Alfaro Correa, Dyer Cardenas Medrano, Milagros Cuno Quiñones, Sebastian Salazar Lopez, Jimena Alejandra Pérez Sangama y Leonardo Andrés Villanueva Palomino

La facilidad, rapidez y variedad de producción de los polímeros ha permitido un uso masivo de este material en distintos ámbitos de nuestra vida cotidiana. Está presente en bolsas del supermercado, electrodomésticos, envases, tuberías, prendas de vestir y muchos otros más.

Según Greenpeace, aproximadamente desde 1950, inicio de la producción del plástico, hasta la actualidad se ha registrado una cifra de 8,3 mil millones. Resulta alarmante la magnitud de esta cifra respecto al tiempo de degradación de este polímero, la falta de medidas de los gobiernos y desinterés o desinformación en la población en lo que respecta a proteger a nuestro medio ambiente.

En los últimos años, se ha registrado un movimiento creciente de personas que realizan acciones con el fin de contrarrestar el uso insostenible del plástico y la reducción de la cultura de usar y tirar.

Por medio del presente trabajo, se informará acerca de los polímeros además de exponer ciertas iniciativas pro-ambientalistas referidas a la reducción del empleo de plásticos de un solo uso.

Definición de polímero:

Los polímeros son la formación de la unión de un inmenso número de moléculas denominadas monómeros de bajo peso molecular que constituyen diversas formas de cadenas. Asimismo, la reacción que realizan los monómeros para formar el polímero, se llama polimerización. Por lo tanto, un polímero resulta ser un compuesto orgánico, cuyo origen puede ser natural o sintético.

Entre los ejemplos de polímeros, se encuentran los plásticos, el algodón, la celulosa, la seda, la lana, entre otros (Polanco, J., Cavia, S. y García, C., 2015).

Fig. 1. Polímero (Recuperado de https://ocw.unican.es/pluginfile.php/280/course/section/205/Leccion14.pdf)

Clasificación según su origen

Los polímeros se pueden clasificar según su origen, como: polímeros naturales, polímeros semisintéticos y polímeros sintéticos.

Polímeros naturales: En este grupo, destaca la proteína, cadenas formadas por aminoácidos; celulosa, repetición de moléculas de glucosa; algodón, entre otros.

Fig. 2. Algodón orgánico
Recuperado de http://www.expotextilnews.com.pe/destacado/la-produccion-mundial-de-algodon-organico-en-aumento/

Polímeros semisintéticos: Se derivan de productos de origen natural por medio de transformaciones. Por ejemplo, el papel celofán es una derivación de la celulosa; la galatita, material empleado para la fabricación de botones, es derivado de la caseína y formol.

Fig. 3. Galatita
Recuperado de http://uv.materfad.com/material/1317/galatita

Polímeros sintéticos: Este grupo incluye a los polímeros orgánicos con mayor versatilidad y utilidad. Por ejemplo, en las bolsas de plástico se encuentra el polietileno, una cadena parafínica de hidrocarburos saturados.

Fig. 4. Polietileno
Recuperado de:https://www.repsol.com/es/productos-y-servicios/quimica/productos/polietileno/index.cshtml

Clasificación según su estructura

Clasificándolos por su estructura, se dividen en lineales, ramificados y entrecruzados:

Lineales: Como lo indica su nombre, son lineales y no presentan ninguna ramificación

Ramificados: Presentan diminutas cadenas laterales en cada molécula

Entrecruzados: Su estructura es tridimensional donde las cadenas están unidas por medio de enlaces laterales

Fig. 5. Estructura de polímeros.
Tomada de: Carey, F. y Giuliano, R. (2014). Química orgánica. México: McGraw-Hill

Clasificación según su comportamiento térmico

En esta clasificación, pueden ser: Termoplásticos y termoestables.

Termoplásticos: Polímeros sensibles al calor (se funden), y se solidifican en bajas temperaturas.

Termoestables: Polímeros que, en su calentamiento, forman enlaces entrecruzados que se oponen a la fundición. Además, son solubles frente a solventes.

Fig. 6. Objetos realizados por inyección de termoplástico que utilizamos todos los días Recuperado de https://portaldeactualidad.com/objetos-realizados-por-inyeccion-de-termoplastico-utilizamos-todos-los-dias/

Clasificación por su método de síntesis

Los polímeros sintéticos se clasifican por su método de síntesis como de crecimiento en cadena o de crecimiento por pasos.

Polímeros de crecimiento en cadena

Los polímeros de crecimiento en cadena se producen por la polimerización en una reacción en cadena en la que se adiciona un iniciador a un enlace doble carbono-carbono de un sustrato insaturado (un monómero de vinilo) para producir un intermediario reactivo. Este intermediario reacciona con una segunda molécula de monómero para producir un intermediario nuevo, el cual reacciona con una tercera unidad de monómero y así sucesivamente. El iniciador puede ser un radical libre, un ácido o una base.

Polímeros de crecimientos por pasos

En la polimerización por crecimiento en etapas, las cadenas en crecimiento pueden reaccionar entre sí para formar cadenas aún más largas. Esto es aplicable a cadenas de todos los tamaños. En una polimerización por crecimiento de cadena sólo los monómeros pueden reaccionar con cadenas en crecimiento. La mayoría de las polimerizaciones en etapas son por policondensación.

Clasificación según la unión de sus monómeros

Homopolímeros: Polímeros formados por la unión de un solo tipo de monómero (cadena homogénea). Por ejemplo: polietileno, poliestireno, etc.

Copolímeros: Polímeros formados por la presencia de dos monómeros diferentes. Sin embargo, dependiendo del orden de la distribución de los monómeros en la estructura, se puede tener un copolímero alternado, en bloque o al azar.

Tipos de polimerización

La polimerización puede llevarse a cabo mediante adición, condensación, etapas o reacciones en cadena:

Polimerización por adición: Este proceso implica la unión sucesiva de monómeros que tienen uno o más enlaces dobles y triples. Se divide en tres fases: la iniciación, en la que una molécula iniciadora actúa como reactivo; la propagación, la cadena se comienza a alargar por repetición del monómero y la terminación, donde se interrumpe el proceso de propagación y la cadena termina de aumentar su crecimiento, ya que se han agotado los monómeros.

Polimerización por condensación: Se parte por un mecanismo de reacción en etapas donde los monómeros que actúan aquí tienen más de un grupo funcional capaz de reaccionar con el grupo de otro monómero.

Polimerización por etapas: En los polímeros, la cadena crece siempre y cuando haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Incluye polímeros que no liberan moléculas pequeñas, pero sí se forman gradualmente.

Polimerización por reacciones en cadena: Proceso en el que cada cadena individual del polímero se crea a gran velocidad, pero luego queda inactiva.

Usos y aplicaciones

Aislante eléctrico: El polietileno también conocido por sus siglas (PE) no es un buen conductor de calor ni de electricidad, y su densidad (en estado sólido) varía conforme a la temperatura. Su empleo va desde los domésticos a los juguetes, al revestimiento de cables, botellas, a películas de embalaje, a las sierras para de uso agrícola a las tuberías.

Transparente sustituto del vidrio: El policarbonato también conocido por sus siglas (PC) presenta una gran resistencia al impacto y sus propiedades ópticas. Es empleado por los astronautas que se han posado en la Luna, en los cascos, vidrios para ventanas, puertas de seguridad para los bancos, esferas para postes la luz (arbotantes), y escudos de protección para las fuerzas de policía.

En la industria de los transportes: Se fabrican con resinas de poliéster reforzado (generalmente con fibra de vidrio) también conocido por sus siglas GFRP o GRP, es altamente resistente contra los químicos y la corrosión. Se usa en partes de autobuses, furgones, máquinas agrícolas, campers, vagones de ferrocarril. Hay numerosos otros empleos que van desde los botones a los trineos, a los aislantes eléctricos. Hasta los artistas utilizan las resinas de poliéster para sus esculturas.

Productos domésticos: Los poliuretanos (PU) se utilizan en forma flexible para fabricar cojines, colchones, muebles, revestimientos de tejidos y en forma rígida son usados en la industria automovilística, la construcción civil y en muebles. Pueden sustituir el cuero y la madera en la fabricación de revestimientos. Son un aislante térmico y acústico de óptima calidad.

Fig. 7. Aplicaciones actuales del plástico
Recuperado de http://latecnologiasegundana.blogspot.com/2011/06/aplicaciones-actuales-del-plastico.html?m=0

Reciclaje

Existen distintos procesos de reciclaje en función de los distintos plásticos que se tengan.

Reciclaje mecánico: consiste en cortar las piezas de plástico en pequeños granos para posteriormente tratarlos. Se trabaja con macromoléculas de los polímeros.

Todos los procesos de reciclaje mecánico comienzan con las siguientes etapas:

Limpieza: Una vez que los plásticos recuperados llegan a la empresa donde se van a tratar lo primero es acondicionarlos para obtener una materia prima adecuada, sin suciedad o sustancias que puedan dañar tanto a las máquinas como al producto final (eliminar papeles, tapones, etc).

Clasificación: Se deben separar los distintos tipos de plásticos antes de transformarlos. Se puede hacer en tanques de agua por densidades.

Trituración: Se lleva a cabo cuando los materiales no han sido triturados anteriormente.

Lavado: En tanques de gran tamaño se lavan los granos de plástico para eliminar cualquier tipo de suciedad o impureza.

Granceado: Los residuos del plástico se suelen vender en forma de granza, pero si esto no sucede se deben convertir a granza para poder introducirlos en los equipos de reciclaje. Con el granceado se consigue la homogeneización del material, mediante fundición, tintado y corte en pequeños trozos.

Extrusión: Consiste en someter a presión al material fundido para hacerlo pasar a través de una matriz. Las materias primas se introducen en forma sólida y dentro de la máquina extrusora se funden y se homogenizan.

Inyección: Se basa en la inyección de material fundido dentro de un molde frío cerrado, en el cual el material se enfría y solidifica, tomando así la forma deseada.

Soplado: Es la técnica utilizada para la obtención de piezas huecas, como son botellas, bidones, etc. Consiste en fundir el material e introducirlo dentro de un molde. A continuación, se inyectará aire en el interior, de forma que el material quede alrededor de las paredes, en forma de tubo, y se enfríe adquiriendo esta forma. La técnica es muy similar a la que utilizaban los maestros vidrieros hace años para producir piezas de vidrio, la técnica de soplado de vidrio.

Compresión: Esta técnica consiste en colocar el material en un molde y, a su vez, en una prensa donde el material se somete a elevada presión y adopta la forma deseada.

Transferencia: Es un método que se considera una versión mejorada de la técnica de compresión. Consiste en la introducción de materia prima, a gran presión, dentro del molde gracias a un pistón. Es un proceso más caro que el anterior y por ello hay que tener muy claro cuándo se debe utilizar.

Calandrado: Es una técnica muy utilizada para la producción de láminas y películas del espesor deseado. Suele dar un acabado de muy buena calidad y se utiliza sobre todo con el PVC. Consiste en la introducción de materia prima en el interior de una máquina que contiene varios rodillos. La materia se va desplazando entre los huecos que existen entre los rodillos, reduciéndose así su espesor.

Reciclaje químico: se basa en degradar los materiales plásticos, mediante calor o con catalizadores, hasta tal punto que se rompan las macromoléculas y queden solamente moléculas sencillas (monómeros), a partir de las cuales se podría conseguir otros tipos de plásticos o combustibles.

Entre las distintas técnicas posibles, las más representativas son:

Gasificación: con este proceso se obtiene gas de síntesis (CO y H2O) que es un gas combustible, utilizado con frecuencia en la industria metalúrgica. Lo primero que se hace es la compactación de los plásticos para reducir su volumen, se produce una desgasificación y después una pirólisis que continúa elevando la temperatura para hacer la gasificación. Una de las mayores ventajas de la gasificación es que se puede llevar a cabo sin la necesidad de separar distintos tipos de plásticos.

Pirólisis: se utiliza para materiales plásticos como el PP y PS pero también para mezclas de plásticos difíciles de separar. Mediante la pirólisis se produce la descomposición térmica, en atmósfera inerte, de las moléculas que conforman los materiales plásticos en tres fracciones: gas, sólido y líquido, que servirán de combustible y de productos químicos.

Hidrogenación: consiste en la aplicación de energía térmica a los materiales plásticos en presencia de hidrógeno para dar lugar a combustibles líquidos. Es una de las técnicas más estudiadas y bastante desarrollada.

Cracking: Es un proceso similar al que se produce con el petróleo crudo en las refinerías. Consiste en la ruptura de moléculas mediante el uso de catalizadores, como pueden ser las zeolitas, obteniéndose cadenas de hidrocarburos de diversas longitudes, que se pueden utilizar como combustibles.

Disolventes: Mediante la utilización de disolventes se pueden separar mezclas de plásticos, difíciles de separar por otras técnicas. Una vez separados los materiales se podrán reciclar por separado mediante alguna de las técnicas descritas anteriormente.

Fig. 8. El complicado proceso de reciclaje del plástico
Recuperado de http://gestionderesiduosonline.com/el-complejo-proceso-del-reciclaje-del-plastico/

Fig. 9. Ciclo del plástico
Recuperado de https://conexion.cinvestav.mx/Publicaciones/ciclo-del-pl225stico

INICIATIVAS

Respecto a las consecuencias del uso masivo del plástico, en los últimos años se han registrado varios proyectos y acciones con tal de reducir tal impacto. A continuación, se mencionan algunos de estos.

En primer lugar, está la organización ecologista internacional, Greenpeace, que a través de su perfil web propone y promueve actividades accesibles para cualquier persona interesada en generar un cambio positivo e incentivar el reciclaje. Además de ser fuente de información, Greenpeace organiza campañas y movilizaciones lideradas por jóvenes que no están dispuestos a evadir la responsabilidad de cuidar el ambiente.

Fuente:https://infodiario.es/entrevistas/greenpeace-necesitamos-unas-leyes-que-aseguren-la-proteccion-del-sistema/

En segundo lugar, algunos gobiernos alrededor del mundo han aprobado leyes y regulaciones a favor de la lucha contra el plástico. Estas son medidas necesarias pues gran parte de los desechos plásticos de un solo uso acaban en el océano. De hecho, solo el 9% del plástico en todo el mundo ha sido reciclado (Greenpeace, 2018).

Desde 1993, Dinamarca introdujo un impuesto de bolsas plásticas, la población utiliza un promedio de 4 bolsas plásticas al año (NatGeo 2018). Una cadena de supermercados danesa implementó un sistema de canje o devolución de bolsas de plástico, el cliente recibe a cambio una corona danesa (13 céntimos).

Fuente: https://elcomercio.pe/publirreportaje/tottus-cadena-supermercados-dejado-entregar-1-millon-bolsas-plastico-noticia-616031-noticia/

Otras iniciativas con las que podemos estar familiarizados son sobre la prohibición del uso de los sorbetes de plástico, también de grandes compañías como Nike o Adidas que fabrican zapatillas con plástico recogido de los océanos. Esta última ejecuta una campaña Run for the oceans y por medio de una aplicación que registra los kilómetros recorridos por los usuarios equivaldría a una donación a la lucha contra el plástico en los océanos hasta el límite de un millón de euros (NatGeo 2018).

Fuente: https://www.lavozdeldespertar.com/?p=3229

Es importante tomar en cuenta la clasificación de los polímeros al momento de reciclarlos. Una vez identificados, será posible saber a cuál debemos evitar o si es factible darle un segundo uso.

Fuente: https://elblogverde.com/clasificacion-plasticos/

Finalmente, exhortamos a los lectores a informarse sobre las pequeñas acciones que pueden realizar día a día a favor de nuestro entorno y cuidar el planeta, no solo referente a los plásticos sino también el cuidado del agua, optar por caminar o manejar bicicleta en lugar de subirse al transporte público, aprovechar la luz natural y usar bombillas de bajo consumo, reciclar papel, clasificar la basura, etc.

Existen muchas formas de comenzar a hacer una diferencia y aportar con nuestro granito de arena. ¡Pensemos en verde!

Referencias

Cedrón, J., Landa, V. y Robles, J. (2011). Química General: Polímeros. Consultado el 9 de octubre de 2011. Recuperado de http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/82-polimeros.html

Liera, F. (2017). Clasificación de los polímeros [Blog]. Recuperado de https://tecnologiadelospolimeros.wordpress.com/2017/06/19/titulo-de-la-entrada-de-blog/

McMurry, J. (2012). Química orgánica. Cengage Learning Editores.

Textos Científicos (2013). Clasificación de los polímeros. Recuperado de https://www.textoscientificos.com/polimeros/clasificacion

Soloquímica. (2008). Polímeros [Blog]. Recuperado de http://polimerosquimicos.blogspot.com/2008/03/tipos-de-polimerizacin-tambin-puede-ser.html

Ecucei. (s.f.). Aplicaciones de los polímeros. Recuperado de https://cucei.com/polimeros/introduccion/1-9-aplicaciones-de-los-polímeros/

Google Sites (s. f.). El reciclaje del plástico. Recuperado de https://sites.google.com/site/practicatecnon8/

GREENPEACE

Datos sobre la producción de plástico. Consulta: 9 de octubre del 2020

https://es.greenpeace.org/es/trabajamos-en/consumismo/plasticos/datos-sobre-la-produccion-de-plasticos/

Plástico. Consulta: 7 de octubre del 2020

https://es.greenpeace.org/es/trabajamos-en/consumismo/plasticos/

¿Qué puedes hacer con tu consumo de plástico?. Consulta: 9 de octubre del 2020

https://es.greenpeace.org/es/que-puedes-hacer-tu/consumo/consumo-plastico/

NATIONAL GEOGRAPHIC

National Geographic y la lucha contra el plástico.Consulta: 7 de octubre del 2020

https://www.nationalgeographic.com.es/mundo-ng/actualidad/national-geographic-y-lucha-contra-plastico_12710

¿Planeta o plástico?.Consulta: 7 de octubre del 2020

https://www.nationalgeographicla.com/planeta-o-plastico

Las empresas y la lucha contra la contaminación. Consulta: 9 de octubre del 2020

https://www.nationalgeographic.com.es/mundo-ng/actualidad/planeta-o-plastico-empresas-y-lucha-contra-contaminacion_12882/4

TÉLLEZ, Alejandra
2012 La complejidad de la problemática ambiental de los residuos plásticos: Una aproximación al análisis narrativo de política pública en Bogotá. Tesis de Magíster en Medio Ambiente y Desarrollo. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ciencias Económicas. Consulta: 10 de octubre del 2020.

http://bdigital.unal.edu.co/7080/1/905077.2012.pdf

 

 

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