Polímeros Naturales

POLÍMEROS NATURALES

 

Antes  de  crearse  los polímeros,  la madre naturaleza era la única y exclusiva fuente de  materiales con que el hombre contaba para la realización de sus herramientas,  útiles y objetos de uso cotidiano. Las propiedades que ofrecían las piedras, las maderas o los metales  no satisfacían todas las demandas existentes así que,  el hombre en su  innato  afán de  investigación y búsqueda Comenzó  a aplicar sustancias que suplieran estas carencias; se  manipulan  los polímeros naturales: el ámbar, el hasta natural, la goma laca y la utapercha son los precursores de los polímeros actuales.

En la  naturaleza,  encontramos al ámbar como  una resina de coníferas que tras derramarse del árbol, endureció y atrapó en su interior a insectos o plantas que quedando incluidos en ella han llegado hasta nosotros como fieles testimonios del pasado.  Avanzando en el transcurso de la historia, se tiene conocimiento de que los egipcios en el año 20 00 a.C, en la época de los faraones, además de usar resinas naturales para embalsamar a sus muertos también usaban el asta natural calentándolo para moldear  figuras y recipientes.  El hasta natural  del  mismo  modo  tuvo  sus  aplicaciones  en  Europa  durante  el  medievo,   los trabajadores  del cuerno  (asteros) realizaban objetos cotidianos con  este  material,  como cucharas,  peines  o  faroles.  La  goma  Laca  es  un  polímero  natural  producido  por  las secreciones de la hembra de un chinche llamado lac, originaria de la India y el sudeste  de Asia. Esta secreción endurecida se disuelve en alcohol, y se puede aplicar sobre superficies produciendo  un recubrimiento  brillante,  impermeable y casi transparente.  Por último,  la gutapercha es una goma vegetal similar al caucho que se e extraía por sangrado al  practicar incisiones a determinados árboles que se hallan en las Indias orientales y en Indonesia. Los indígenas la utilizan para recubrir objetos y recipientes.

A lo largo de cientos de años se han utilizado polímeros naturales procedentes de plantas y animales. Estos materiales incluyen madera, caucho, lana, cuero y seda. Otros polímeros naturales tales como las proteínas, las enzimas, los almidones y la celulosa tienen importancia en los procesos bioquímicos y fisiológicos de plantas y animales. Los polímeros naturales reúnen, entre otros, al almidón cuyo monómero es la glucosa y al algodón, hecho de celulosa, cuyo monómero también es la glucosa. La diferencia entre ambos es la forma en que los monómeros se encuentran dispuestos dentro del polímero. Otros polímeros naturales de destacada importancia son las proteínas, cuyo monómero son los aminoácidos. Por otro lado, la lana y la seda son dos de las miles de proteínas que existen en la naturaleza, éstas utilizadas como fibras y telas. Todo lo que nos rodea son polímeros. Los tejidos de nuestro cuerpo, la información genética se transmite mediante un polímero llamado ADN, cuyas unidades estructurales son los ácidos nucleicos.

Los polímeros naturales incluyen al ARN y al ADN, vitales en genes y en los procesos de la vida. Por cierto, el ARN mensajero es el que hace posible la existencia de las proteínas, los péptidos y las enzimas. Las enzimas colaboran en la química interior de los organismos vivientes y los péptidos conforman algunos de los componentes estructurales más interesantes de la piel, el cabello e inclusive los cuernos de los rinocerontes.

Entre otros polímeros naturales se encuentran incluidos los polisacáridos (azúcares) y los polipéptidos como la seda, la queratina y el cabello. El caucho natural es también un polímero natural, constituido sólo por carbono e hidrógeno.

El ARN y el ADN contienen estructuras poliméricas basadas en unidades de azúcares. Esto los convierte en polisacáridos, aunque en el caso del ANR y el ADN existen grupos perfectamente ordenados unidos a las unidades de azúcares, que les confieren a dichos polímeros sus particularidades tan especiales.

Otra familia de polisacáridos incluye al almidón y la celulosa. El almidón es un polisacárido de alto peso molecular. Alimentos como el pan, el maíz y las papas se encuentran llenos de almidón. El almidón puede tener hasta 10.000 unidades de azúcar unidas entre sí. El modo en que se encuentran enlazadas estas unidades, ya sea en forma lineal o con algunas de ellas formando ramificaciones, determina el tipo de almidón o polisacárido (más adelante ampliaremos detalles). Otro importante miembro de la familia de los polisacáridos es la celulosa. Es el principal polímero constituyente de las plantas y los árboles. La madera es principalmente celulosa. Este polímero es distinto al almidón. El almidón es soluble en agua caliente y con él pueden hacerse útiles objetos. La celulosa, por otra parte, es altamente cristalina y prácticamente no se disuelve en nada. El algodón es una forma de celulosa que empleamos en casi toda nuestra ropa. El hecho de que sea insoluble en agua caliente es importante. De lo contrario, nuestra ropa se disolvería al lavarla. La celulosa posee también otra fantástica propiedad que hace posible que se vuelva lisa y achatada cuando la humedecemos y le pasamos una plancha caliente por encima.

Otro miembro de los polisacáridos es la quitina. Constituye el caparazón de los langostinos, camarones, cangrejos, langostas de mar y otros crustáceos. Es rígida, insoluble... y en cierto modo flexible. Hasta ahora no hemos logrado hacer polímeros sintéticos que posean esta maravillosa combinación de propiedades. Tampoco hemos descubierto qué hacer con la quitina, si bien empleamos la celulosa para un montón de aplicaciones químicas y para fabricar papel, casas de madera, calzado de madera, etc. Existe un gran campo de investigación acerca de los usos de la quitina para diferentes cosas y quizás algún día podamos hacer ropas o plásticos a partir de ella. Es un área de investigación sumamente importante desde el momento en que se emplean polímeros naturales que provienen de deshechos o recursos renovables.

POLIMEROS TERMOESTABLES

Son polímeros infusibles e insolubles. La razón de tal comportamiento estriba en que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. La estructura así formada toma el aspecto macroscópico de una única molécula gigantesca, cuya forma se fija permanentemente, debido a que la movilidad de las cadenas y los grados de libertad para rotación en los enlaces es prácticamente cero.

Química de los termoestables

El proceso de polimerización se suele dar en dos etapas: en la primera se produce la polimerización parcial, formando cadenas lineales mientras que en la segunda el proceso se completa entrelazando las moléculas aplicando calor y presión durante el conformado. La primera etapa se suele llevar a cabo en la planta química, mientras que la segunda se realiza en la planta de fabricación de la pieza terminada. También pueden obtenerse plásticos termoestables a partir de dos resinas líquidas, produciéndose la reacción de entrelazamiento de las cadenas al ser mezcladas (comúnmente con un catalizador y un acelerante).

La reacción de curado es irreversible, de forma que el plástico resultante no puede ser reciclado, ya que si se incrementa la temperatura el polímero no funde, sino que alcanza su temperatura de degradación. Por establecer un símil por todo conocido, es como cocer un huevo; si volvemos a elevar la temperatura una vez cocido y enfriado, el huevo no sufre ninguna transformación, y si elevamos la temperatura demasiado el huevo se quema.

Características

Los plásticos termoestables poseen algunas propiedades ventajosas respecto a los termoplásticos. Por ejemplo, mejor resistencia al impacto, a los solventes, a la permeación de gases y a las temperaturas extremas. Entre las desventajas se encuentran, generalmente, la dificultad de procesamiento, la necesidad del curado, el carácter quebradizo del material (frágil) y el no presentar reforzamiento al someterlo a tensión.

Ejemplos

• Caucho natural vulcanizado
• Baquelita, una resina tipo fenol formaldehído utilizada principalmente en la industria electrónica
• Duroplast
• Urea-Formaldehído Espuma (utilizada en imitaciones de madera y tableros.
• siliconas
• Melamina (utilizada en tableros para trabajo)
• Resinas insaturadas de poliéster, que casi siempre se usan reforzadas con fibra de vidrio
• Resina epoxi, utilizada como adhesivo y en plásticos reforzados.
• Poliuretanos

TIPOS DE RECICLAJE

TIPOS DE RECICLAJE

Reciclar es la aplicación de procesos sobre un material para que este pueda ser utilizado nuevamente. Esto permite disminuir la degradación del planeta así como también reducir el consumo de recursos naturales.

Algunos tipos de reciclaje son:

-El reciclaje del aluminio: es un proceso mediante el cual, los desechos de aluminio pueden ser reutilizados en otros productos tras su utilidad primaria. Este proceso implica simplemente refundir el metal, lo cual es mucho más barato y consume mucha menos energía que la producción de aluminio a partir de la electrólisis de la alúmina (Al₂O₃), la cual primero tiene que extraerse de la mina de bauxita y después ha de refinarse usando el proceso Bayer. Reciclar aluminio desechado requiere solamente el 5% de la energía que se consumiría para producir aluminio de la mina.

-reciclaje de vidrio: El vidrio es un material totalmente reciclable y no hay límite en la cantidad de veces que puede ser reprocesado. Al reciclarlo no se pierden las propiedades y se ahorra una cantidad de energía de alrededor del 30% con respecto al vidrio nuevo. Para su adecuado reciclaje el vidrio es separado y clasificado según su tipo el cual por lo común está asociado a su color, una clasificación general es la que divide a los vidrios en tres grupos: verde, ámbar o café y transparente.

El proceso de reciclado después de la clasificación del vidrio requiere que todo material ajeno sea separado como son tapas metálicas y etiquetas, luego el vidrio es triturado y fundido junto con arena, hidróxido de sodio y caliza para fabricar nuevos productos que tendrán idénticas propiedades con respecto al vidrio fabricado directamente de los recursos naturales. En ciertos casos el vidrio es reutilizado, antes que reciclado. No se funde, sino que se vuelve a utilizar únicamente lavándolo (en el caso de los recipientes). En acristalamientos, también se puede aprovechar el vidrio cortándolo nuevamente (siempre que se necesite una unidad más pequeña).

-El reciclaje de pilas y baterías: es una actividad de reciclaje cuyo objetivo es reducir el número de pilas y baterías que son descartadas como residuo sólido urbano. Es ampliamente promocionada por gente con conciencia medioambiental y conocimientos sobre contaminación, particularmente conscientes de la contaminación del suelo y del agua, debido a la adición de metales pesados y otros compuestos químicos usados en estos objetos.

-Reciclaje de cemento: El árido de cemento recolectado tras la demolición se introduce en una moledora. Las unidades de molido aceptan únicamente trozos de cemento sin contaminar, es decir, que deben estar libres de basura, madera, papel, y otros materiales similares. Los metales como los usados en el forjado son aceptables, ya que pueden ser eliminados gracias a electroimanes y otros sistemas de separación, tras lo que son fundidos para su reciclaje en otras instalaciones Los remanentes de los bloques de cemento se ordenan por tamaño. Los trozos más grandes pueden ser reconducidos a la máquina. Tras llevar a cabo del molido, las partículas son filtradas por varios métodos distintos, incluyendo la selección a mano y la flotación.

El molido en el mismo lugar de la construcción usando maquinaria de molido transportable reduce el coste de la construcción y la contaminación generada cuando se compara el material desde y hasta una cantera. Existen grandes máquinas portátiles por carretera que pueden moler cemento y asfalto a un ritmo de hasta 600 toneladas por hora. Estos sistemas normalmente consisten en una picadora de escombros, una cinta transportadora de descarga por el lateral, unidad de filtrado y una cinta transportadora para devolver a la picadora los trozos más grandes. Otras máquinas más pequeñas también están disponibles, que pueden manejar hasta 150 toneladas en una hora y puede instalarse en zonas más reducidas. Con la ventaja de contar con otras máquinas auxiliares, como excavadoras, la tendencia del reciclado en el mismo lugar de su extracción en pequeños volúmenes está creciendo rápidamente.

-reciclaje de papel: el papel se recicla reduciéndolo a pasta de papel y combinándolo con nueva pasta procedente de la madera. Dado que el proceso de reciclaje provoca la ruptura de las fibras, cada vez que se recicla papel la calidad del mismo disminuye, lo que quiere decir que se deben añadir un elevado porcentaje de nuevas fibras, o será sinónimo de productos de menor calidad. Cualquier escrito o coloración del papel se debe primero retirar mediante decoloración.

Casi cualquier tipo de papel se puede reciclar hoy en día, aunque algunos resultan más difíciles de tratar que otros. Los papeles cubiertos con plástico o aluminio, y los papeles encerados, pegados o engomados normalmente no se reciclan por el elevado coste del proceso. Los papeles de regalo tampoco pueden reciclarse debido a su ya de por sí pobre calidad.

En ocasiones, las plantas de reciclaje piden que se retiren los brillos de los periódicos, dado que son de un tipo de papel diferente. Tienen un recubrimiento de arcilla que algunas fábricas no pueden trabajar. La mayoría de la arcilla se retira de la pasta reciclada como lodos.

• Plastificación: Se le añaden disolventes químicos específicos a las fibras de papel y se separan.
• Criba: Que retira todo lo que no son fibras de papel.
• Centrifugación: Los materiales se separan por su densidad, quedando en diferentes estratos el papel y los lodos.
• Flotación (eliminación de la tinta): Se añaden burbujas de aire para que la tinta se separe de los lodos.
• Lavado de las pasta para retirar las pequeñas partículas que pueden quedar.
• Blanqueamiento, generalmente con peróxido de hidrógeno o hiposulfito de sodio.

-Reciclaje de plástico: el plástico tarda alrededor de 180 años en degradarse, es por esto que el reciclaje de este material es una buena opción. El proceso consiste en recolectarlos, limpiarlos, recortarlos y clasificarlos en distintas clases, de acuerdo a sus características. Una vez realizado esto, se lo funde para ser utilizado como materia prima alternativa para la producción de otros artículos.

-Reciclaje de Materia Orgánica: El reciclaje de materia orgánica permite convertir los desperdicios vegetales en material orgánico, del cual sale un producto llamado compost, que además de servir para la recuperación y el mejoramiento de los suelos , ayudaría a disminuir las inmensas cantidades de basura.

El compostaje consiste en la descomposición controlada de materiales orgánicos como frutas, verduras, podas, pasto, hojas, etc. por medio de un proceso biológico, donde interactúan microorganismos, oxígeno y factores ambientales tales como humedad y temperatura.

De este proceso sale un producto llamado compost, de color café oscuro que tiene la apariencia de la tierra que abunda en los suelos de los bosques.

• El compostaje es la forma ideal de reciclar la basura orgánica de su hogar. Así se reducen la cantidad de residuos que deben depositarse a diario en los rellenos sanitarios.

• Con el compostaje evita comprar tierra que es sacada de los bosques y que por ende provoca un grave daño al ambiente al producir la erosión de los suelos.

• Con el compostaje obtiene un mejorador de suelo para el jardín, ideal para tierras arcillosas o arenosas.

Además el compost tiene diversos efectos beneficiosos sobre el suelo:

• Actividad física. Da consistencia a los terrenos ligeros y suelta a los demasiados compactos. Aumenta la retención de agua.

• Actividad química. Facilita el abonado químico y hace que los minerales se disuelvan mejor.

• Actividad biológica. Aumenta el contenido de materia orgánica del suelo. Aumenta la resistencia de las plantas a las enfermedades.

RECICLADO INTERNO Y EXTERNO

Se  puede  separar  el  reciclaje  como  interno  y externo. Las empresas consideran el reciclaje como el proceso que realizan sobre sus residuos de producción (reciclaje interno). En este tipo de aproximación la empresa no se considera responsable de sus productos  terminados  (reciclaje  externo)  ni  de  los  impactos  de  los mismos en su fin de vida, que después de la fase de uso se convierten en residuos sólidos.

Dentro de los residuos potencialmente reciclables se debe hacer la distinción entre los de pre-consumo y los de post-consumo:

•    Pre-consumo.  El pre-consumo  es el resultante  de los procesos industriales.  Este  es  utilizado  por  la  industria  por  medio  del reciclaje para recuperación de materias primas.

•    El residuo post-consumo es aquel que requiere de mecanismos institucionales  y  técnicos  mucho  más  complejos  para recuperación, recolección y reutilización. A este solo le quedan dos alternativas  de  disposición: terminar  en  los  rellenos  sanitarios como basura, o peor su disposición en un botadero a cielo abierto. Las empresas consideran este residuo responsabilidad del estado.

El reciclaje interno es el que se hace dentro de una organización o empresa y es mas fácil q el reciclaje externo, ya que  si en una  empresa fabrican mesas,  ese material q sobra de esa fabricación  se recicla se reutiliza  se mezcla con el material nuevo y se vuelve hacer mesas de plástico. Pero solo se puede reutilizar un 30% porque el material ya paso por un proceso y entonces se degrada si pasan los límites del porcentaje el producto no saldrá de buena calidad.

El reciclaje externo es el q se hace por fuera de la organización, es más complicado que el interno porque  primero tienen que separar los materiales en plásticos vidrios cartón, etc. Ejemplo: la tapa de la gaseosa Coca-Cola es un polímero diferente a lo que es el envase, el envase es pet y la tapa no, por lo tanto  no se puede unir.

Todos los polímeros no se pueden unir  porque su temperatura vítrea es diferente, entonces al mezclarlos unos se ablandaran primeros que  otros.