Sumario Métodos físico-químicos para degradación y reciclaje de plásticos
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Grado
Química
Institución
Sixth Year / 12th Grade
Breve historia del desarrollo de la industria de los plásticos. Clasificación, propiedades y usos de los siete tipos de plásticos principales, a saber: PET, PEAD, PEBD, PVC, PP, PS y otros (Teflón, PC, Poliamidas, nylon). Propiedades generales de los plásticos. Problemas ambientales. Métodos ...
Seminario
Métodos fisicoquímicos para degradar plásticos
Universidad Nacional Autónoma de México
Introducción
La palabra "plásticos" se deriva de “plastikos” que significa “capaz de moldear en diferentes
formas”. Los plásticos se definen como aquellos polímeros que se vuelven móviles al
calentarse y, por lo tanto, se pueden fundir en moldes. Los plásticos son compuestos
moldeables no metálicos y el material hecho con ellos se puede moldear para darle casi
cualquier forma deseada.
Los productos plásticos son normalmente polímeros orgánicos de alto peso molecular. En su
mayoría, se elaboran a partir de recursos no renovables como petróleo crudo, carbón y gas
natural.
Un poco de historia
Antes de crearse los polímeros sintéticos, 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. El hombre comenzó a aplicar sustancias poliméricas naturales para cubrir algunas
de sus necesidades, por ejemplo, la goma Laca, esta secreción endurecida se disuelve en alcohol,
y se puede aplicar sobre superficies produciendo un recubrimiento brillante, impermeable y casi
transparente. La gutapercha es una goma vegetal similar al caucho que se 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.
Durante el siglo XIX y primera década del XX tuvo lugar el descubrimiento de algunos
materiales importantes. En 1839 y 1840, Charles Goodyear y Thomas Hancock descubrieron que
calentar el caucho natural con un pequeño porcentaje de azufre le permitió permanecer elástico
en un amplio rango de temperaturas y resistente a los disolventes, mientras que la adición de
grandes cantidades de azufre produce ebonita o vulcanita dura. La ebonita fue el primer material
plástico producido mediante modificación química de un polímero natural. El celuloide y la
bakelita son materiales considerados como los antecesores o padres de los plásticos modernos.
La bakelita fue el primer polímero completamente sintético, fabricado por primera vez en
1909 por el químico estadounidense Leo Baekeland; es una resina termoestable de fenol-
formaldehído que se empleó en carcasas de teléfonos y radios, partes accesibles de los
mecanismos eléctricos domésticos (interruptores, bases de enchufe), y en el siglo XXI continúa
usándose en ciertas aplicaciones. La desventaja es que solo estaba disponible en colores oscuros
(negro, rojo y carmelita). La búsqueda de una resina incolora con propiedades similares a las
fenólicas llevó al desarrollo en los años 1920 y 1930 de resinas basadas en urea y tiourea con
formaldehído, las cuales encontraron importantes aplicaciones industriales en barnices,
laminados y adhesivos.
Llegados a 1930, se consigue el desarrollo industrial de algunos de los polímeros más
importantes en la actualidad. En 1926 Goodrich desarrolló técnicas para fabricar láminas y
adhesivos de PVC, la producción a escala piloto comenzó en 1937 en Alemania y la producción
a escala industrial completa estaba en progreso un año después. A pesar de su mayor costo, el
PVC reemplazó al caucho natural como aislante de cables eléctricos debido a su fácil método de
producción, no inflamabilidad, resistencia a aceites y agua y porque, a diferencia del caucho, no
,corroe el alambre de cobre. El polietileno y su valor como aislante fue rápidamente reconocido y
su producción industrial comenzó en septiembre de 1939, justo antes del estallido de la Segunda
Guerra Mundial. Una contribución vital en tiempos de guerra fue el poli metacrilato de metilo
PMMA (Poli (metil 2-metilpropenoato), ampliamente conocido como acrílico o Plexiglas; producido
comercialmente por primera vez en el Reino Unido en 1934, sus propiedades de rigidez,
transparencia y resistencia a roturas pronto tuvieron una gran demanda para vidrios, marquesinas
de aviones y pantallas protectoras porque los acrílicos proporcionaban una alternativa al vidrio.
En los Estados Unidos se desarrollaron nuevos polímeros: el nailon, utilizado para fabricar ropa
y paracaídas, y el Teflón, un polímero antiadherente con resistencia a altas temperaturas. Otros
desarrollos del período 1935-1945 incluyeron las siliconas, ampliamente utilizadas como
repelentes de agua y en pinturas resistentes al calor, y los epóxidos, que tienen excelentes
propiedades de adhesión y resistencia química.
La Segunda Guerra Mundial aumentó tanto la demanda como el número de aplicaciones de los
plásticos. Las demandas de la guerra alentaron a los científicos a desarrollar polímeros que
pudieran satisfacer las demandas de las industrias militar, electrónica y alimentaria.
Se introdujeron pocos polímeros nuevos en el período 1945-1955, entre estos el polietileno de
alta densidad y el policarbonato, el cual se desarrolló por primera vez en 1953 y se produjo
comercialmente en 1959. Las aplicaciones más reconocidas del policarbonato son como
materiales base para CD y DVD.
El año 1950 se considera frecuentemente como el comienzo de la producción masiva de
plásticos.
En la producción anual (en toneladas métricas = 1000 kg) de plásticos primarios desde 1950
hasta 2017 los polímeros de polietileno (LDPE y HDPE) y polipropileno abarcaron el 45% de la
producción. Por otra parte, en el mismo periodo, el embalaje fue el mayor sector consumidor y
empleó el 36% de la producción mundial de plástico. Más del 90% de los embalajes se fabrica
con PE, PP o PET, Casi todo el PET se utiliza para embalaje, mientras que el PE y el PP también
se utilizan en otras aplicaciones. La edificación y la construcción utilizan el 16% de la
producción mundial de plástico y, por lo tanto, son el segundo sector consumidor. Un cercano
tercer puesto, con un 14%, es el sector textil. En la edificación y la construcción se utiliza
predominantemente PVC. Casi toda la fibra sintética es consumida por el sector textil, que
produce principalmente prendas de vestir, pero también muchos otros productos como
alfombras, tapizados y textiles para el hogar.
La producción global de plásticos en 2022 destacó la predominancia de China en la
producción, tanto de plásticos convencionales como bioplásticos. A pesar de la dominancia de
los plásticos de origen fósil, hay un incremento notable en la producción de plásticos
circulares y reciclados, evidenciando un cambio gradual hacia prácticas de producción más
sostenibles a nivel mundial.
Desarrollo
1. Tipos de plásticos y aplicaciones
Estos materiales se clasifican en diferentes categorías, por ejemplo:
- Según el tipo de monómeros: Los homopolímeros solo contienen un tipo de monómero como
material de partida. Los copolímeros contienen más de un tipo de monómero con el objetivo
de lograr mejores propiedades que en los materiales de partida.
, - Según la fuente: como derivados del petróleo o bioplásticos. Los bioplásticos son plásticos
derivados de biomasa como caña de azúcar, maíz, etc.; son renovables y, por tanto, muy
respetuosos con el medio ambiente. Tienen la capacidad de ser biodegradables y poseen
propiedades de procesamiento similares a los plásticos clásicos de base petroquímica. Los
plásticos de base biológica comunes incluyen PLA (ácido poliláctico), PHA
(polihidroxialcanoatos) y PBS (succinato de polibutileno). El PLA es uno de los plásticos
biodegradables actualmente más estudiados, se utiliza en la fabricación de botellas
transparentes para bebidas frías, bandejas de envasado para alimentos, y otras aplicaciones.
- Según su resistencia al calor: como termoplásticos o termoestables. Los termoplásticos se
ablandan al calentarse y recuperan su dureza al enfriarse, pudiendo ser moldeados varias
veces sin perder sus propiedades; por este motivo son reciclables. Los termoestables
experimentan una transformación química llamada fraguado que hace que solo se puedan
moldear una vez, por este motivo, una vez moldeados mediante presión y calor, no se pueden
volver a moldear (Ej: baquelita, melanina, resina de poliéster, resina epóxica).
- Según su aplicación: Los plásticos commodities o estándar son aquellos que se fabrican y
emplean en cantidades muy grandes, debido a su precio y a sus buenas características (Ej: PE,
PP, PS, PVC, PET). Los plásticos técnicos se utilizan donde se necesitan buenas propiedades
estructurales, de transparencia, autolubricación, resistencia a temperatura, etc. (Ej: poliamida,
policarbonato, PET). Los plásticos especiales son aquellos que tienen una propiedad concreta
en grado extraordinario (Ej: polimetacrilato de metilo (PMMA), con una gran transparencia y
estabilidad a la luz; el teflón, que tiene
una gran resistencia a la temperatura y a los productos químicos). Los plásticos de altas
prestaciones, con una gran resistencia al calor (Ej: la poliimida (PI), la polisulfona (PSU) y
los polímeros de cristal líquido (LCP)).
- En el caso de los microplásticos según su procedencia: como primarios (deliberadamente
manufacturados con un pequeño tamaño de partícula, por ejemplo: abrasivos industriales,
microesferas de productos cosméticos, polvos para el moldeo por inyección e impresión en
3D, polvos de resina virgen utilizados para la fabricación de productos plásticos) o
secundarios (productos de degradación).
La industria del reciclado se centra en la recuperación de seis tipos de plásticos, los cuales se
identifican con números en el interior de un símbolo de reciclaje. Bajo la base figuran las letras
que designan el tipo de plástico (explicar infografía en la ppt).
Símbolo Nombre Monómero Característic Aplicaciones
as
Tereftalato de Pertenece a la Envases. Debido a su
polietileno familia de los inercia química, se
poliésteres. emplean películas
como recubrimientos.
Resistencia,
claridad, Cintas de video y
ligereza, audio
dureza, rigidez
y fuerza.
Eficaz aislante
de gases y
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