Autores:

• Chira Ortiz, Moises Enrique

• Naula Orellana, Luis Michael

• Anco Blas, Lizet Gilary

• Awad Vargas, Giorgio Marzouk

INTRODUCCIÓN

Los polímeros son compuestos químicos muy grandes, que han existido en forma natural desde antes que el ser humano habitara la tierra, y algunos de estos polímeros como las proteínas y los ácidos nucleicos (ADN y ARN) son componentes presentes en todo ser vivo.

Por otro lado, se tienen los polímeros sintéticos, aquellos que conocemos como plásticos, los cuales se pueden moldear para darle diferentes usos y aplicaciones, como por ejemplo en las bolsas, los envases de alimentos, los artefactos, las tuberías, la ropa, el equipo sanitario en los hospitales y demás aplicaciones.

Sin embargo, a pesar de que los productos de plástico han impulsado el desarrollo de la sociedad mejorando la calidad de vida del ser humano, esta dependencia ha ocasionado un grave problema de contaminación a nivel global.

Actualmente, la pandemia ocasionada por el COVID-19 ha masificado el uso de guantes y mascarillas, fabricadas a base de plásticos en toda la población y con ello se ha incrementado los desechos de estos polímeros sintéticos (Diario Gestión, 2020).

Finalmente, ante esta problemática, ¿Qué iniciativas debemos tomar para reducir el impacto de los desechos de plástico? Para ello, nuestro grupo propondrá planes para reducir la contaminación ocasionada por estos desechos.

DEFINICIÓN DE POLÍMERO

Un polímero es un compuesto molecular muy grande que está formado por la unión de varios monómeros, moléculas de poca masa, que se repiten a lo largo de su estructura (Chang, 2013, p. 1061).

A nivel estructural, para el estudio de los polímeros, se pueden distinguir dos aspectos:

• Estructura química, que hace referencia a la manera como se construye la molécula individual en el polímero.
• Estructura física, que consiste en el orden que toman estas moléculas entre sí.

En consecuencia, ambos aspectos estructurales determinan las propiedades químicas y físicas de cada polímero (Beltrán y Marcilla, 2011).

ESTRUCTURA QUÍMICA

• Tipos de átomos en la cadena principal y sustituyentes

Los monómeros se unen a través de enlaces covalentes. Por ejemplo, el polietileno presenta una cadena principal de átomos de carbono que han sufrido hibridación sp³, la cual es tetraédrica, y como consecuencia el ángulo entre dos enlaces carbono-carbono es de aproximadamente 109° (Beltrán y Marcilla, 2011, p. 6).

Las fuerzas intermoleculares provocadas por la cohesión entre las diferentes cadenas de polímeros dependen de los átomos que lo conforman y también de los sustituyentes que presenten en su cadena principal. Por ello, la polaridad y el volumen de los átomos determinarán las propiedades del material como flexibilidad, temperatura de fusión, capacidad de cristalización, etc. (Beltrán y Marcilla, 2011, p. 7).

• Ramificaciones y entrecruzamiento

Las propiedades de los polímeros van a depender de cuán ramificadas están sus cadenas.

a) Polímero lineal: Presenta una sola cadena larga, sin ramificaciones. Se caracterizan por su flexibilidad, como es el caso del polietileno.

b) Polímero ramificado: Presentan ramificaciones en su cadena. Se caracterizan por ser menos densos que sus versiones lineales.

c) Polímero entrecruzado: Presentan cadenas que se unen unos a otros en varias posiciones por enlaces covalentes. Se caracterizan por ser elásticos como el caucho.

d) Polímero en red: Presentan una alta cantidad de entrecruzamientos entre sus cadenas, de tal manera que llegan a formar una red entre ellos. Se caracterizan por poseer propiedades térmicas y mecánicas especiales. (Callister y Rethwisch, 2009, pp. 545-547).

• Estereoisomería (configuración)

Denota la manera de cómo los sustituyentes se ordenan en diferentes configuraciones, o posiciones espaciales, respecto a cierto átomo (Callister y Rethwisch, 2009, p. 548).

Configuración Isotáctica: Todos los sustituyentes (R) se ordenan en el mismo lado de la cadena (Callister y Rethwisch, 2009, p. 548).

Configuración Sindiotáctica: Los sustituyentes (R) están ordenados de manera alternada respecto de la cadena, en zigzag (Callister y Rethwisch, 2009, p. 548).

Configuración Atáctica: Los sustituyentes (R) se posicionan de manera aleatoria (Callister y Rethwisch, 2009, p. 548).

NOTA: En realidad, en un polímero no existe un solo tipo de configuración, pero sí, uno que es predominante (Callister y Rethwisch, 2009, p. 549).

ESTRUCTURA FÍSICA

• Estado amorfo y estado cristalino

En los polímeros se denomina estado cristalino a aquellas zonas de estructura ordenada y estado amorfo a aquellas zonas de estructura desordenada. Además, aquellos polímeros que posean moléculas química y geométricamente regulares tienen la capacidad para cristalizar. En ese sentido, los estados amorfo y cristalino que poseen los polímeros dependen de la capacidad para cristalizar de cada polímero y de las condiciones que se tenga para la cristalización.  Además, se tienen polímeros amorfos o semicristalinos; debido a que, solo se puede tener regiones cristalinas como tales (Beltrán y Marcilla, 2011, pp. 13, 14).

POLÍMERO DE ESTRUCTURA AMORFA

POLÍMERO DE ESTRUCTURA SEMICRISTALINA

CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS

Existen diversas formas de clasificar a los polímeros según diferentes criterios, las más empleadas son:

1. Por su origen:

a) Naturales o biopolímeros: No todos los polímeros han sido fabricados por el ser humano, algunos como el caucho, algodón, almidón, proteínas y polisacáridos son creados en la naturaleza.

b) Semisintéticos: Son obtenidos transformando polímeros naturales un ejemplo es el caucho vulcanizado.

c) Sintéticos: Se obtienen mediante procesos industriales, algunos ejemplos son el PVC, polietileno y poliestireno.

2. Por su estructura

a) Lineal: Un polímero lineal está formado de cadenas moleculares y no tiene ramificaciones, aún cuando se hace referencia a “lineales” las cadenas no tienen forma de líneas rectas.

b) Ramificada: En un polímero ramificado hay cadenas primarias de polímero y cadenas secundarias más pequeñas (ramales) que nacen de las cadenas principales.

c) Entrecruzados: Los polímeros poseen estructuras tridimensionales, donde las cadenas están unidas a otras por enlaces laterales.

3. Por su comportamiento térmico:

a) Termoplásticos: Están formados por cadenas largas que se producen al unir monómeros generalmente se comportan de forma plástica y dúctil. Las cadenas pueden o no estar ramificadas y al calentarse se ablandan y funden.

b) Termoestables: Llamados también polímeros de red se constituyen por cadenas largas (lineales o ramificadas) de moléculas fuertemente unidas por enlaces cruzados y entrelazados para formar estructuras tridimensionales de red.

c) Elastómeros: También llamados cauchos, sus cadenas poliméricas tienen forma de moléculas en espiral que pueden estirarse de forma reversible al aplicarse una fuerza en ellos.

d) Elastómeros termoplásticos: Su comportamiento elástico es similar al de los elastómeros y son fáciles de procesar de igual forma que los termoplásticos.

4. Por la unión de sus monómeros:

a) Homopolímero: Se forman a partir de un solo tipo de monómero un ejemplo es el policloruro de vinilo PVC

b) Copolímeros o Heteropolímeros: Formado por dos o más monómeros distintos, dependiendo del orden en que se distribuyan sus monómeros en la estructura pueden ser:

• Al azar: Contiene monómeros que se unen en una secuencia desordenada a lo largo de la cadena del polímero.
• En bloque: Poseen monómeros unidos en tramos medianamente largos en una zona de la molécula.
• Alternado: Contiene monómeros que se repiten uno a continuación del otro.
• De injerto: Se caracterizan porque en su cadena principal contiene apenas unidades de un mismo monómero, mientras que el otro monómero sólo forma parte de ramificaciones laterales.

TIPOS DE POLIMERIZACIÓN

La polimerización es un conjunto de reacciones químicas por el cual los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular), se agrupan químicamente entre sí para formar una molécula de gran peso molecular (macromolécula), llamada polímero.

Las reacciones de polimerización responden principalmente a dos tipos:

• Polimerización por adición y condensación.
• Polimerización de crecimiento en cadena y en etapas.

• Polimerización por adición:

Este tipo de polimerización es una de las más comunes y de las más útiles para la obtención de un polímero. Se da cuando los monómeros se adicionan unos con otros, de tal manera que el producto polimérico contiene todos los átomos del monómero inicial. En estas reacciones generalmente no se generan subproductos lo que las diferencian de las demás. Los polímeros de adición se forman a través de varios mecanismos diferentes, entre los que se incluyen las polimerizaciones radicales libres, las anicónicas, las catiónicas, etc. Entre los polímeros comunes formados por polimerizaciones de adición se encuentran el poliestireno, polipropileno, poliolefinas y el policloruro de vinilo.

• Polimerización por condensación:

La polimerización por condensación es un proceso que se presenta cuando se extrae una molécula de agua de la unión de dos o más monómeros.  Es decir, los monómeros pierden átomos cuando pasan a formar parte del polímero. Este tipo de polimerización genera subproductos. El proceso inicial de condensación es muy diferente al de adición, las sustancias iniciales son monómeros diferentes en su estructura, conocidos como copolímeros. En este tipo de polimerización, la condensación se da entre monómeros o copolímeros bifuncionales o trifuncionales.

• Polimerización por crecimiento en cadena:

Este tipo de polimerización es también conocida como poliadición, y es aquella en donde ocurre un mecanismo de cadena. Esta polimerización se da cuando las reacciones iniciales crean un centro activo. Después, se da inicio a una etapa de propagación de dicho centro activo mediante el crecimiento de la cadena carbonada, seguido de la transferencia de esta cadena carbonada con la formación de un polímero muerto y un nuevo centro activo, para así culminar con la formación de un polímero muerto y la eliminación de los centros activos. Un ejemplo de este tipo de polimerización sería la polimerización aniónica del estireno, para obtener poliestireno (PS):

• Polimerización por crecimiento en etapas:

La polimerización por crecimiento en etapas o pasos, se basa en la reacción de varios monómeros entre sí, cada uno de estos con al menos dos grupos funcionales. La reacción inicial entre dichos monómeros va a producir dímeros, y estos a su vez reaccionan entre sí y con otros monómeros para crear trímeros y tetrámeros. Este proceso va a continuar sucesivamente hasta que logre la formación de oligómeros, cuyo peso molecular va a crecer gradualmente, hasta crear macromoléculas de alto peso molecular.

USOS Y APLICACIONES

Con el pasar de los años vemos cómo la ciencia y la tecnología de los polímeros ha avanzado y de esta manera ha ido facilitando nuestras vidas, asimismo ha sido uno de los motores que ha impulsado en el desarrollo de los materiales. Por ello a continuación se mencionará la aplicación de algunos polímeros.

• Revestimiento:

El revestimiento de polímero está hecho de resina de polipropileno. Este tipo de revestimiento comúnmente lo podemos encontrar en el entablado de listón y teja con un patrón de cedro, que se puede utilizar como una aplicación en áreas de decoración o para toda la casa.

• Envases y embalajes:

En los envases y embalajes también se aplican los polímeros y podemos notar que las materias plásticas más consumidas en el mercado de embalaje y envase son el polietileno de alta densidad, el polietileno de baja densidad, el polietileno lineal, el PET, el polipropileno, el poliestireno, y el PVC. Con estos polímeros se pueden elaborar lo que son las bolsas y sacos, botellas, bidones, tapones y cajas.

• Sector médico:

Los productos que se utilizan en el área sanitaria tienen al plástico como principal componente. Esto lo vemos en el uso de las jeringuillas, lentillas, prótesis, envases de productos farmacéuticos, el acondicionamiento de cada una de las salas de un hospital se construye con materiales plásticos, bolsas de sangre y suero, etc.

• Sector agrícola:

En el campo para la cobertura de los cultivos agrícolas se utilizan los plásticos para de esta manera protegerlos de los agentes externos. Los plásticos más consumidos en este sector son el polietileno seguido del PVC. Las aplicaciones de la plasticultura son: túneles de cultivo, tuberías para conducción de agua y drenaje, láminas para embalses y cordería, etc.

• Sector de transporte y comunicaciones:

Para poder fabricar los barcos, cohetes, trenes, bicicletas, teléfonos, antenas parabólicas, entre otros, se hace uso del plástico. Los tipos de plásticos que más se utilizan en este sector son el polipropileno, poliuretano, el ABS, las poliamidas y el PVC.

• Sector de la electricidad y electrónica:

En este sector se hace uso del plástico, ya que este contribuye en gran manera a proteger de los agentes externos, gracias a su capacidad aislante. Esto hace que las comunicaciones puedan mejorar. El tipo de plástico más utilizado para el recubrimiento de cables eléctricos es el PVC.

• Ropa:

Los polímeros de plástico comenzaron a popularizarse hace unos años en la moda, partiendo del calzado. Pero hoy en día vemos como ha trascendido a diferentes áreas de la industria de la moda llegando así a ser utilizada en la ropa, por ejemplo, en las camisetas deportivas. Estas están hechas de un material que es una combinación entre el poliéster y elastano (licra), donde el poliéster del polietilen tereftalato es un polímero de condensación con una cadena molecular muy larga y el elastano es un copolímero de poliéster y poliuretano.

RECICLAJE

Si bien es cierto, los masivos residuos de plásticos y el saber cómo manejar esta circunstancia, se ha convertido en una de las grandes problemáticas de la sociedad de hoy en día. El reciclaje, en este caso, vendría a ser la opción más viable para disminuir la cantidad de residuos y los impactos que causan en el medio ambiente. En esencia, en la transformación de residuos a través de distintos procesos, que permite restituir su valor económico, evitando así su disposición final siempre y cuando esta restitución favorezca un ahorro de energía y materias primas sin perjuicio para la salud, los ecosistemas o sus elementos (Congreso General de los Estados Unidos Mexicanos, “Ley general para la prevención y gestión integral de los residuos.”, 2003). Al hablar de masivos residuos de plástico, llegamos a una conclusión de que, si mantenemos este mismo patrón, que, según estudios, podríamos llegar al año 2050 con alrededor de 300 millones de toneladas de residuos plásticos (World Economic Forum, Ellen MacArthur Foundation and McKinsey & Company, The New Plastics Economy — Rethinking the future of plastics, 2016).

Por lo tanto, para poder contribuir a la reducción de esta contaminación, se han empleado técnicas de reciclaje altamente efectivas para distintos plásticos. Entre ellos encontramos a:

• Reciclaje primario:

Este tipo de reciclaje consiste en un ciclo cerrado, en el que se emplean procesos mecánicos para poder obtener productos de material similar a partir de residuos y recortes que tienen origen post industrial. Este primer tipo se realiza en muchas plantas productoras de artículos de plásticos, puesto que permite brindarles una nueva utilidad a los residuos limpios, reduciendo el uso de las materias primas.

• Reciclaje secundario o mecánico:

En este tipo, encontramos a los procesos físicos del aspecto de reciclaje, es decir, que no se altera la estructura química de los plásticos. Se utilizan los residuos postindustriales y se utiliza el proceso de fusión o tratamientos térmicos, por lo que los convierte nuevamente en pellets, perfiles o madera plástica. Hasta ahora, es la tecnología más usada, especialmente en la industria del automóvil y, según datos, solo el 20% de los plásticos pueden ser reciclados de esta manera.

• Reciclaje terciario o químico:

Este proceso de reciclaje consiste en alterar la estructura química de los plásticos para formar nuevas moléculas que pueden ser similares o diferentes a los monómeros que los originaron. Esto se puede realizar mediante procesos térmicos, en el cual se suministra suficiente calor a los plásticos, con el control de cantidad de oxígeno y uso de catalizadores, se logra la despolimerización de los plásticos. Posee grandes ventajas como, por ejemplo, poder utilizar plásticos contaminados sin que se requiera un tratamiento previo muy complejo, también, obtenemos productos de un alto valor comercial. Así como también posee desventajas, por ejemplo, requiere de altos niveles de energía, puesto que estamos hablando de suministración de energía calorífica para la fragmentación de moléculas de polímeros; otra desventaja vendría a ser la prevención de no introducir y utilizar plásticos clorados (PVC) que podrían fabricar productos contaminantes.

• Reciclaje cuaternario: Este tipo de reciclaje consiste en la recuperación de la capacidad calorífica de los residuos plásticos. Los polímeros están principalmente compuestos por carbono e hidrógeno. Estos tienden a liberar mucha energía durante el proceso de combustión con el oxígeno. Este proceso es efectivo pero muy poco favorable para contribuir con un planeta sano, puesto que, si bien es cierto, la energía liberada durante la combustión se puede usar para calentar o para poder generar electricidad empleando una turbina. Pero es poco favorable al planeta porque se generan altas cantidades de CO2, que contribuye al calentamiento global. A pesar de ello, se registra que en los países más desarrollados, como por ejemplo, Europa, se reciclaba alrededor de 22.5% de plástico postconsumo, del cual el 31.5% del mismo se utilizaba este método de recuperación de energía, 4% utilizaba reciclaje químico y el porcentaje restante empleaba el reciclaje mecánico.

POSTURA

El uso indiscriminado de los plásticos de un solo uso viene ocasionando la contaminación de los océanos y mares, debido a que estos desechos requieren de muchos años para degradarse.

El “Informe de la ONU sobre la contaminación por plásticos” afirma que hay entre 75 y 199 millones de toneladas de desechos plásticos acumulados en los océanos y mares. Además, solo en 2016 se han adicionado entre 9 y 14 millones de toneladas de desechos de plástico a las aguas y, si no se toman medidas efectivas, se proyecta que para el 2040 se triplicará la cantidad de residuo anual (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, 2021).

El problema radica en que casi el 50% del plástico es descartable, es decir, de un solo uso. Por ejemplo, una botella plástica tarda alrededor de 450 años en degradarse por completo (Grün, 2016).

Asimismo, estos polímeros sintéticos durante su proceso de degradación se convierten en microplásticos que son ingeridos o inhalados por animales y seres humanos, generando problemas de salud (Bollaín y Vicente, 2019).

Además, en el contexto de la pandemia ocasionada por el COVID-19, se ha masificado el uso de las mascarillas descartables, que poseen sus filtros hechos a base plástico, los cuales tardan hasta 450 años en degradarse por completo (Frater, 2020) y también el uso de guantes, hechos a base de vinilo o nitrilo, que tampoco son biodegradables (rtve, 2020).

Por lo tanto, para reducir el impacto de la contaminación por plásticos, presentamos 3 propuestas de plan de prevención:

1. Difundir a través de personajes influyentes de las redes sociales la promoción de productos sostenibles en los adolescentes y jóvenes

Actualmente, las redes sociales son de gran uso entre adolescentes y jóvenes. Por lo tanto, el contenido producido por estas personas con muchos seguidores puede fomentar el uso de productos biodegradables como envases de cartón, bolsas de papel, cepillos de bambú o ropa biodegradable; y también promover la utilización de plásticos reutilizables y reciclados como bolsas para las compras diarias, mascarillas de tela para ambientes abiertos, ropas o viviendas hechas de material reciclado. Haciendo las respectivas menciones de estos productos en cada publicación para que de esta manera sus seguidores puedan adquirirlos.

2. Campañas publicitarias para fomentar hábitos que evitan o sustituyen a los plásticos de un solo uso

Las campañas cumplen un propósito muy importante, que es difundir información relacionada con cualquier aspecto. Es por esta razón, que se podrían realizar varios spots por medios de comunicación como la televisión, la radio, redes sociales, entre otros. Con la finalidad de generar responsabilidad social y promover buenos hábitos de consumo, como, por ejemplo: llevar bolsas reutilizables o canastas para hacer las compras, evitar el uso de cañitas, usar tuppers de vidrio para llevar alimentos, llevar botellas reutilizables, portar sus propios cubiertos de metal, entre otras buenas prácticas.

3. Colocación de contenedores de colores para la clasificación de residuos en todos los vecindarios

En coordinación con las municipalidades distritales y las juntas vecinales de cada zona se colocarán por cada cuatro cuadras un grupo de contenedores diferenciados por colores para clasificar los desechos reciclables, organizado de la siguiente manera:

• Contenedor blanco: Plástico
• Contenedor azul: Papel y cartón
• Contenedor verde: Vidrio
• Contenedor amarillo: Metales

Asimismo, los delegados vecinales con el apoyo de vecinos voluntarios deben personalmente incentivar e informar a cada familia sobre el uso de estos contenedores. Para ello, se contará con la ayuda de afiches educativos sobre la clasificación de residuos sólidos y sus beneficios para el medio ambiente.

REFERENCIAS

Arandes, J; Bilbao, J y Lopez, D (2004) Reciclado de residuos plásticos. https://juventudargentinasolidaria.webnode.com.ar/_files/200000182-a7dd5a8d64/RECICLADO%20DE%20RESIDUOS%20PL%C3%81STICOSpdf.pdf

Baca, R. (s.f.). Academia. https://www.academia.edu/33691913/Aplicaci%C3%B3n_de_los_pol%C3%ADmeros_en_los_diversos_sectores#:~:text=Las%20aplicaciones%20m%C3%A1s%20extendidas%20de,m%C3%A1s%20consumido%2C%20seguido%20del%20PVC.

Beltrán, M. y Marcilla, A. (2011) Tecnología de polímeros: Procesado y propiedades. Publicaciones Universidad de Alicante. https://kupdf.net/download/86149756-tecnologia-de-polimeros-m-beltran-y-a-marcilla1_59c2e0ea08bbc50918687098_pdf

Bollaín, C. y Vicente, D. (2019) Presencia de microplásticos en aguas y su potencial impacto en la salud pública. Revista Española de Salud Pública. https://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1135-57272019000100012

Callister, W. y Rethwisch, D. (2009) Materials Science and Engineering: An Introduction (8.a ed.). Wiley

Cedrón, J.; Landa, V. y Robles, J. (2011) Química General. Material de enseñanza. Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú. http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/82-polimeros.html

Chang, R. y Goldsby, K. (2013). Química (11.^a ed.). McGraw-Hill

Diario Gestión (2020, 2 de julio). Mascarillas y guantes llegan al océano: El nuevo peligro medioambiental debido al coronavirus [Video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=k3UCCPrj21E&t=109s

Flores, E.; Galindo, A.; Narro, R.; Castañeda, A. (2019). Compuestos poliméricos y sus aplicaciones. CienciAcierta (59). http://www.cienciacierta.uadec.mx/2019/09/30/compuestos-polimericos-y-sus-aplicaciones/

Frater, J. (2020, 27 de octubre) Las mascarillas desechables tardan hasta 450 años en descomponerse, advierte la agencia marítima belga. CNN. https://cnnespanol.cnn.com/2020/10/27/las-mascarillas-desechables-tardan-hasta-450-anos-en-descomponerse-advierte-la-agencia-maritima-belga/

Grün, G. (2016, 13 de diciembre). 6 gráficos para entender el problema del plástico. Deutsche Welle. https://www.dw.com/es/6-gr%C3%A1ficos-para-entender-el-problema-del-pl%C3%A1stico/a-36756148

Luna, J. (2018). Polímeros en medicina: Aplicaciones actuales y tendencias futuras. https://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/220050-Polimeros-en-medicina-aplicaciones-actuales-y-tendencias-futuras.html

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rtve (2020, 3 de julio) Guantes y mascarillas: La basura del coronavirus que puede contaminar durante siglos. https://www.rtve.es/noticias/20200703/guantes-mascarillas-productos-produccion-sanitaria-basura-del-coronavirus-puede-contaminar-durante-siglos/2025103.shtml

Vasquez, A; Espinosa, R; Beltrán, M y Velasco, M (2016) El reciclaje de los plásticos. http://biblioteca.anipac.mx/wp-content/uploads/2016/10/0047_El_Reciclaje_de_los_Plasticos.pdf