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

Hacia una definición de tecnología

Cuando hablamos de tecnología, creemos que nos estamos refiriendo únicamente a los artefactos, a esas grandes máquinas  impresionantes, que por su gran capacidad de desempeño quedamos simplemente fascinados y vemos en esos pequeños procesos en que a veces hay mucho ingenio, cosas demasiado simples y que allí es muy poco lo que hay de tecnología.  Por el contrario  la tecnología no solo está presente en estos artefactos grandiosos que ha podido construir el ser humano sino también en aquellos procesos mas simples en donde ha mediado un proceso de pensamiento que ha transformado algo que era muy simple en una solución.

"Entendemos la Tecnología como la intervención responsable del hombre sobre el entorno natural con el fin de aumentar su bienestar y satisfacer sus necesidades; esencialmente mediante la utilización de conocimientos teóricos y prácticos que le permiten comprender, utilizar, evaluar, transformar y producir artefactos, sistemas y procesos." [1]

A esta definición habría que buscarle varias implicaciones, por ejemplo "responsable" como han podido darse cuenta en la historia de la tecnología abundan procesos tecnológicos en donde un artefacto ha solucionado un problema y ha dado soluciones que han facilitado la vida de las personas, tomemos por ejemplo el invento de la energía eléctrica, hoy inimaginable vivir sin ella, ha potenciado nuestros recursos, nas confortado y nos ha transformado las noches, todo nuestro sistema social depende de ella, sin embargo otras soluciones tecnológicas no lo han sido tanto aunque eso está a discusión por ejemplo el descubrimiento del átomo, prácticamente la puerta de entrada a una nueva era: nuevos materiales, una forma diferente de comprender la vida, etc., pero cuanta desgracia también traer al ser humana cuando no se ha sabido controlar o cuando se usa en sofisticadas armas.

La tecnología es una consecuencia de la ciencia, primero tenemos un principio, una idea, un intento de comprensión sobre un fenómeno y cuando eso pasa nos encontramos que al poco tiempo se empiezan a ofrecer artefactos para manejar o controlar ese principio, por eso no se puede desligar el avance de la ciencia a la tecnología y viceversa, ambas van de la mano, casi que a veces  no distinguimos con claridad la una de la otra. Eu un ejemplo podemos explicar un poco mas esta relación.

En la ciencia cuando teníamos la curiosidad por el espacio, por nuestros cielos se hicieron muchas conjeturas sobre el por qué del movimiento de los astros, en el siglo XVI esto tuvo como consecuencia que   científicos como Copérnico, Kepler y Galileo formularan sus leyes en el que sentaron unas bases firmes para comprender el comportamiento de los astros para que casi en forma paralela aparecieran los primeros telescopios, una idea genera a veces una solución tecnológica que aporta elementos para comprender mas el fenómeno.

Actividades:

1. Reúnete con tus compañeros y analiza esta definición  de tecnología y compárala con el preconcepto que elaboraste previamente sobre la tecnología.

2. Analiza el vídeo que tienes a continuación y saca una dos ideas sobre el impacto que ha tenido la tecnología en el desarrollo de nuestra sociedad.

Fuentes:

[1] http://edutecno.org/

Ciencia, técnica y tecnología

Cuando hablamos de estas tres palabras, a menudo es frecuente confundirlas un poco, por eso es necesario clarificar un poco este tipo de términos ya que su uso es muy utilizado en esta asignatura; además resulta muy útil clarificarlos ya que hay entre ellas hay gran proximidad conceptual y sin embargo son diferentes. asi que veamos un poco la diferencia de estos términos.

La ciencia la podemos conceptuar como el conjunto de conocimientos que se han ido acumulado acerca de un fenómeno particular y que ha sido producto de un exhaustivo proceso de verificación. experimentación, valiéndose para ello del método científico. La ciencia como tal ha tenido dos grandes etapas en su desarrollo:

El primero de ellos proporcionado por los griegos que con sus  profundas reflexiones y observaciones de su realidad cotidiana pudieron deducir gran cantidad de principios,  y por eso encontramos  gran cantidad de nuevas disciplinas que tuvieron su origen durante este periodo.

A partir del siglo XVII la ciencia toma un rumbo más terrenal con una actitud más técnica y se posibilita la interacción entre las dos. Galileo Galilei convierte un instrumento de asombro (el catalejo de Flandes) en un instrumento de navegación y, posteriormente, en otro de investigación con el cual logra hacer los primeros dibujos de la luna y otros experimentos y observaciones astronómicos que marcaron un hito en la historia de la humanidad. El trabajo de Galileo permitió asociar estrechamente el aspecto teórico con el práctico a través del experimento. Así, un producto de la tecnología de la época (el catalejo) fue la base para el desarrollo de la ciencia experimental; de aquí en adelante no habría ciencia sin tecnología ni tecnología sin ciencia.

La técnica es un saber hacer relacionado con objetos inanimados. Está relacionada con el desarrollo y uso de artefactos (objetos que son producto de la acción humana). Esos artefactos pueden ser para uso directo (vestido, adorno, techo); o pueden ser herramientas, utensilios, objetos útiles en la consecución de fines directos; o pueden ser herramientas para fabricar herramientas y así sucesivamente en progresivos grados de elaboración. El conjunto de artefactos que utiliza una sociedad es la base de su saber técnico. Ese saber técnico puede ser tan sencillo que solo incluya un centenar de utensilios, o puede ser más elaborado e incluir miles o millones de ellos. El modo de vida de la sociedad determinará esa cantidad. En una sociedad con un desarrollo técnico muy elaborado un solo dispositivo puede tener miles de elementos. (1)

A medida que aumenta el número de utensilios y dispositivos técnicos, se van haciendo evidentes unos principios técnicos básicos, unos procedimientos básicos, unos materiales fundamentales que se combinan de muchas formas diferentes para dar origen a diferentes productos. Esos elementos básicos caracterizan el desarrollo técnico de una sociedad y por eso las primeras comunidades humanas se clasifican por los materiales que usaban en Edad
de Piedra, Edad del Bronce, Edad del Hierro. Una vez se conocen los procedimientos para dar forma a los metales (al hierro, por ejemplo) se multiplicarán los objetos para diferentes usos, que utilizan estos materiales. Una vez se descubra un principio técnico, este se tratará de aplicar de muchas formas. Por ejemplo, una vez se haya descubierto que el filo de los objetos corta, o que una vara se puede usar como palanca, surgen muchas aplicaciones
de cada uno de los principios y luego aplicaciones que combinan diferentes principios y conocimientos básicos sobre técnicas de fabricación o de utilización de algún tipo de materiales.

El significado etimológico de la palabra técnica es la techné griega, a la que se refiere Platón para diferenciar las actividades desarrolladas con base en el conocimiento derivado de la relación directa con los objetos de aquellas que exigen fundamentación para realizarlas. Aristóteles es más preciso al afirmar que techné es una aptitud para captar discursivamente, es decir, exigiendo un fundamento explícito o explicitable y mediante razonamiento la verdad de una producción. Quien está en la techné puede dar respuesta discursiva y argumentativa en forma oral y escrita.

No obstante lo anterior, en la sociedad contemporánea es común considerar la técnica desde una concepción procedimental, más cercana a la definición de artesanía (del ars latino), cuya base es el método y la capacidad para desarrollar ciertas actividades a partir de la experiencia y la relación práctica con los objetos. (2)

Tecnología:  Ahora bien, hoy en día el común de la gente asocia el término tecnología con artefactos o instrumentos sofisticados como los computadores y las naves espaciales. Algunas definiciones parten de la estructura etimológica de la palabra y la presentan como el estudio de las técnicas, de las herramientas, de las máquinas, de los materiales (el logos de los productos técnicos). Otras la conciben como dependiente de la ciencia o como aplicación del conocimiento científico a fines prácticos, o como el estudio de las ciencias aplicadas con particular referencia a los diversos procedimientos para la transformación de las materias primas en productos de uso o de consumo (la ciencia de la aplicación del conocimiento a fines prácticos, la ciencia aplicada).

Desde otras ópticas, se define la tecnología como «la manera de hacer las cosas, el cómo se hacen las cosas», agregando el porqué se hacen. También se encuentran definiciones que enfatizan sobre los propósitos de la tecnología, describiéndola como «el intento racional y ordenado de los hombres para controlar la naturaleza».

Definiciones más amplias hablan de la tecnología como del factor creativo del proceso de producción de cuanta cosa ha desarrollado el hombre; como del hecho cultural básico de nuestra especie, la productividad del trabajo; como del intento del hombre por satisfacer sus requerimientos a través de su acción sobre objetivos físicos. (2)

Actividades:

1. Compara tus preconceptos que elaboraste  previamente con estos conceptos más elaborados,  analiza que te faltó, que aspectos no tuviste en cuenta.

2. La ciencia ha sido el camino para la investigación, para aportar nuevo conocimiento, y como has visto en clase, el método de la ciencia es seguir rigurosamente el método científico como su guía, analiza el siguiente video que expone de una forma magistral este concepto.

Fuentes:

(1) Antonio Mejía Umaña ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA Agosto 2005.

(2) Germán Darío Rodríguez Acevedo.  Ciencia, Tecnología y Sociedad: una mirada desde la Educación en Tecnología. OEI.