El plastico
Definición
Definición IUPAC de 'plástico':
Término genérico utilizado en el caso de material polimérico que puede contener otras sustancias para mejorar el rendimiento o reducir los costos.
Nota 1 : El uso de este término en lugar de polímero es una fuente de confusión y, por lo tanto, no se recomienda.
Nota 2 : Este término se utiliza en la ingeniería de polímeros para materiales a menudo compuestos que pueden procesarse por flujo.El plástico es un material que consiste en una amplia gama de compuestos orgánicos sintéticos o semisintéticos que son maleables y pueden moldearse en objetos sólidos.
La plasticidad es la propiedad general de todos los materiales que pueden deformarse irreversiblemente sin romperse, pero en la clase de polímeros moldeables, esto ocurre a tal grado que su nombre real se deriva de esta habilidad específica.
Los plásticos son típicamente polímeros orgánicos de alta masa molecular y a menudo contienen otras sustancias. Por lo general, son sintéticos, más comúnmente derivados de petroquímicos, sin embargo, una serie de variantes están hechas de materiales renovables como el ácido poliláctico de maíz o celulósicos de linters de algodón.
Debido a su bajo costo, facilidad de fabricación, versatilidad e impermeabilidad al agua, los plásticos se utilizan en una multitud de productos de diferentes escalas, incluidos clips de papel y naves espaciales. Han prevalecido sobre los materiales tradicionales, como madera, piedra, cuerno y hueso, cuero, metal, vidrio y cerámica, en algunos productos que anteriormente se dejaban a los materiales naturales.
En las economías desarrolladas, alrededor de un tercio del plástico se utiliza en los envases y más o menos lo mismo en los edificios en aplicaciones tales como tuberías, plomería o revestimientos de vinilo. Otros usos incluyen automóviles (hasta 20% de plástico), muebles y juguetes. En el mundo en desarrollo, las aplicaciones de plástico pueden diferir: el 42% del consumo de la India se utiliza en el envasado.
Los plásticos también tienen muchos usos en el campo de la medicina, con la introducción de implantes de polímeros y otros dispositivos médicos derivados, al menos parcialmente, de plástico. El campo de la cirugía plástica no se nombra para el uso de materiales plásticos, sino más bien el significado de la palabra plasticidad, con respecto a la remodelación de la carne.
El primer plástico sintético del mundo fue la baquelita, inventada en Nueva York en 1907 por Leo Baekeland, quien acuñó el término "plásticos". Muchos químicos han contribuido a la ciencia de los materiales de los plásticos, incluido el premio Nobel Hermann Staudinger, quien ha sido llamado "el padre de la química de polímeros" y Herman Mark, conocido como "el padre de la física de polímeros".
El éxito y el dominio de los plásticos a partir de principios del siglo XX provocaron preocupaciones ambientales con respecto a su lenta tasa de descomposición después de ser descartada como basura debido a su composición de moléculas grandes. Hacia el final del siglo, un enfoque a este problema se encontró con grandes esfuerzos para el reciclaje.
Etimología
La palabra plástico deriva del griego πλαστικός ( plastikos ) que significa "capaz de ser moldeado o moldeado" y, a su vez, de πλαστός ( plastos ) que significa "moldeado".
La plasticidad, o maleabilidad, del material durante la fabricación le permite ser moldeado, prensado o extruido en una variedad de formas, tales como: películas, fibras, placas, tubos, botellas, cajas, entre muchos otros.
El nombre común de plástico no debe confundirse con el adjetivo técnico de plástico . El adjetivo se aplica a cualquier material que se somete a una deformación plástica, o cambio permanente de forma, cuando se forza más allá de cierto punto. Por ejemplo, el aluminio que está estampado o forjado exhibe plasticidad en este sentido, pero no es plástico en el sentido común. Por el contrario, algunos plásticos , en sus formas terminadas, se romperán antes de deformarse y, por lo tanto, no son plásticos en el sentido técnico.
Estructura
La mayoría de los plásticos contienen polímeros orgánicos. La gran mayoría de estos polímeros se forman a partir de cadenas de átomos de carbono , 'puros' o con la adición de: oxígeno, nitrógeno o azufre. Las cadenas comprenden muchas unidades repetitivas, formadas a partir de monómeros. Cada cadena de polímero tendrá varios miles de unidades repetitivas.
La red troncal es la parte de la cadena que se encuentra en la "ruta principal", que une una gran cantidad de unidades repetidas.
Para personalizar las propiedades de un plástico, diferentes grupos moleculares se "cuelgan" de esta columna vertebral. Estas unidades colgantes suelen estar "colgadas" de los monómeros, antes de que los monómeros se unan entre sí para formar la cadena del polímero. Es la estructura de estas cadenas laterales la que influye en las propiedades del polímero.
La estructura molecular de la unidad repetitiva se puede ajustar para influir en las propiedades específicas del polímero.
Propiedades y clasificaciones
Los plásticos generalmente se clasifican por: la estructura química de la cadena principal del polímero y las cadenas laterales; algunos grupos importantes en estas clasificaciones son: los acrílicos, poliésteres, siliconas, poliuretanos y plásticos halogenados.
Los plásticos también se pueden clasificar por: el proceso químico utilizado en su síntesis, como: condensación, poliadición y reticulación.
Los plásticos también se pueden clasificar por: sus diversas propiedades físicas, tales como: dureza, densidad, resistencia a la tracción, resistencia al calor y temperatura de transición vítrea, y por sus propiedades químicas, como la química orgánica del polímero y su resistencia y reacción a varios productos y procesos químicos, tales como: disolventes orgánicos, oxidación y radiación ionizante. En particular, la mayoría de los plásticos se derretirán al calentarse a unos pocos cientos de grados centígrados.
Otras clasificaciones se basan en cualidades que son relevantes para la fabricación o el diseño del producto. Ejemplos de tales cualidades y clases son: termoplásticos y termoestables, polímeros conductores, plásticos biodegradables y plásticos de ingeniería y otros plásticos con estructuras particulares, tales como elastómeros.
Termoplásticos y polímeros termoendurecibles
Una clasificación importante de los plásticos es la permanencia o impermanencia de su forma, o si son: termoplásticos o polímeros termoendurecibles. Los termoplásticos son los plásticos que, cuando se calientan, no experimentan cambios químicos en su composición y pueden moldearse una y otra vez. Los ejemplos incluyen: polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS) y cloruro de polivinilo (PVC). Los termoplásticos comunes oscilan entre 20,000 y 500,000 amu, mientras que los termoestables se supone que tienen un peso molecular infinito.
Los termoestables , o polímeros termoendurecibles , pueden fundirse y tomar forma una sola vez: una vez que se han solidificado, permanecen sólidos. En el proceso de termoendurecimiento, se produce una reacción química que es irreversible. La vulcanización del caucho es un ejemplo de un proceso termoendurecible: antes de calentar con azufre, el poliisopreno es un material pegajoso y ligeramente fluido; después de la vulcanización, el producto es rígido y no pegajoso.
Plásticos amorfos y plásticos cristalinos
Muchos plásticos son completamente amorfos, como: todos los termoestables; poliestireno y sus copolímeros; y polimetil metacrilato.
Sin embargo, algunos plásticos son parcialmente cristalinos y parcialmente amorfos en la estructura molecular, lo que les proporciona un punto de fusión, la temperatura a la que se superan las fuerzas intermoleculares atractivas y también una o más transiciones de vidrio, las temperaturas superiores a la flexibilidad molecular localizada es sustancialmente mayor. Estos llamados plásticos semicristalinos incluyen: polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliamidas (nailon), poliésteres y algunos poliuretanos.
Polímeros conductivos
Los polímeros intrínsecamente conductores (ICP) son polímeros orgánicos que conducen la electricidad. Si bien los plásticos se pueden hacer eléctricamente conductores, con una conductividad de hasta 80 kS / cm en poliacetileno orientado al estiramiento, todavía no son compatibles con la mayoría de los metales como el cobre, que tienen una conductividad de varios cientos de kS / cm. Sin embargo, este es un campo en desarrollo.
Plásticos y bioplásticos biodegradables
Los plásticos biodegradables son plásticos que se degradan o se degradan al exponerse a: la luz solar o la radiación ultravioleta, el agua o la humedad, las bacterias, las enzimas o la abrasión del viento. En algunos casos, el roedor, la plaga o el ataque de insectos también pueden considerarse formas de biodegradación o degradación ambiental.
Algunos modos de degradación requieren que el plástico esté expuesto en la superficie (aeróbico), mientras que otros modos solo serán efectivos si existen ciertas condiciones en los sistemas de relleno sanitario o compostaje (anaeróbicos).
Algunas compañías producen aditivos biodegradables para mejorar la biodegradación. El plástico puede tener polvo de almidón agregado como relleno para permitir que se degrade más fácilmente, pero esto aún no conduce a la rotura completa del plástico.
Algunos investigadores han modificado genéticamente bacterias para sintetizar plásticos completamente biodegradables, como Biopol; sin embargo, estos son caros en la actualidad.
Bioplásticos
Si bien la mayoría de los plásticos se producen a partir de productos petroquímicos, los bioplásticos se fabrican sustancialmente a partir de materiales vegetales renovables como la celulosa y el almidón. Debido tanto a los límites finitos de las reservas petroquímicas como a la amenaza del calentamiento global, el desarrollo de bioplásticos es un campo en crecimiento.
Sin embargo, el desarrollo bioplástico comienza desde una base muy baja y, hasta el momento, no se compara significativamente con la producción petroquímica. Las estimaciones de la capacidad de producción mundial de materiales bioderivados se cifran en 327,000 toneladas / año. Por el contrario, la producción mundial de polietileno (PE) y polipropileno (PP), las poliolefinas derivadas petroquímicas líderes en el mundo, se estimó en más de 150 millones de toneladas en 2015.
Tipos
Plásticos comunes
Esta categoría incluye tanto plásticos básicos como plásticos estándar y plásticos de ingeniería.
- Poliamidas (PA) o (nylons) - fibras, cerdas de cepillos de dientes, tubos, líneas de pesca y partes de máquinas de baja resistencia como partes del motor o armazones
- Policarbonato (PC): discos compactos, anteojos, escudos antidisturbios, ventanas de seguridad, semáforos y lentes
- Poliéster (PES) - fibras y textiles
- Polietileno (PE): una amplia gama de usos de bajo costo, como bolsas de supermercado y botellas de plástico
- Polietileno de alta densidad (HDPE) - botellas de detergente, jarras de leche y cajas de plástico moldeado
- Polietileno de baja densidad (LDPE) - muebles de exterior, revestimiento, baldosas, cortinas de baño y embalaje de almeja
- Tereftalato de polietileno (PET) - botellas de bebidas carbonatadas, frascos de mantequilla de maní, película plástica y envases para microondas
- Polipropileno (PP): tapas de botellas, pajitas para beber, recipientes de yogur, electrodomésticos, defensas para automóviles (paragolpes) y sistemas de tubería de presión de plástico
- Poliestireno (PS): cacahuetes espumosos, recipientes para alimentos, vajilla de plástico, vasos desechables, platos, cubiertos, discos compactos (CD) y cajas de cassettes
- Poliestireno de alto impacto (HIPS, por sus siglas en inglés): revestimientos para refrigerador, envases de alimentos y tazas para vending
- Poliuretanos (PU): espumas amortiguadoras, espumas de aislamiento térmico, revestimientos de superficies y rodillos de impresión: actualmente el sexto o el séptimo plástico más comúnmente usado, por ejemplo, el plástico más comúnmente usado en los automóviles.
- Cloruro de polivinilo (PVC) - tubos y canaletas de fontanería, aislamiento de cables / cables eléctricos, cortinas de baño, marcos de ventanas y pisos
- Cloruro de polivinilideno (PVDC) - envasado de alimentos, como: Saran
- Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS): estuches de equipos electrónicos (p. Ej., Monitores de computadora, impresoras, teclados) y tubería de drenaje
- Policarbonato / Acrilonitrilo Butadieno Estireno (PC / ABS): una combinación de PC y ABS que crea un plástico más resistente utilizado en las partes interiores y exteriores del automóvil, y en las carrocerías de los teléfonos móviles.
- Polietileno / Acrilonitrilo Butadieno Estireno (PE / ABS): una mezcla resbaladiza de PE y ABS utilizada en rodamientos secos de baja capacidad
Plásticos especializados
- Poliepóxido (epoxi): se usa como adhesivo, agente de relleno para componentes eléctricos y matriz para materiales compuestos con endurecedores que incluyen amina, amida y trifluoruro de boro.
- Polimetil metacrilato (PMMA) (acrílico) - lentes de contacto (de la variedad original "dura"), acristalamiento (mejor conocido en esta forma por sus nombres comerciales de todo el mundo, por ejemplo, Perspex, Plexiglas, Oroglas), aglets, difusores de luz fluorescente , luces traseras para vehículos. Forma la base de pinturas acrílicas artísticas y comerciales cuando se suspende en agua con el uso de otros agentes.
- Politetrafluoroetileno (PTFE) o teflón: recubrimientos resistentes al calor y de baja fricción, que se utilizan en superficies antiadherentes para sartenes, cintas de plomería y toboganes acuáticos
- Fenólicos o fenol formaldehído (PF): alto módulo, relativamente resistente al calor y excelente polímero resistente al fuego. Se utiliza para aislar piezas en accesorios eléctricos, productos de papel laminado (por ejemplo, Formica), espumas de aislamiento térmico. Es un plástico termoendurecible, con el conocido nombre comercial Bakelite, que puede moldearse por calor y presión cuando se mezcla con harina de madera tipo relleno o puede moldearse en su forma líquida sin rellenar o moldearse como espuma (por ejemplo, Oasis). Los problemas incluyen la probabilidad de que las molduras sean naturalmente de colores oscuros (rojo, verde, marrón) y que, como termoestables, sea difícil de reciclar.
- Melamina formaldehído (MF): uno de los aminoplastos, utilizado como una alternativa multi coloreable a fenólicos, por ejemplo en molduras (por ejemplo, alternativas de rotura a tazas de cerámica, platos y cuencos para niños) y la capa superficial superior decorada del papel Laminados (por ejemplo, Formica)
- Urea-formaldehído (UF): uno de los aminoplastos, utilizado como una alternativa multi-colorable a fenólicos: utilizado como adhesivo de madera (para madera contrachapada, tableros de partículas, tableros duros) y cajas de interruptores eléctricos.
- Polieteretercetona (PEEK): termoplástico fuerte, resistente a productos químicos y al calor, la biocompatibilidad permite su uso en aplicaciones de implantes médicos, molduras aeroespaciales. Uno de los polímeros comerciales más caros.
- Maleimida / bismaleimida: utilizada en materiales compuestos de alta temperatura
- Polieterimida (PEI) (Ultem): un polímero de alta temperatura químicamente estable que no cristaliza
- Poliimida: un plástico de alta temperatura utilizado en materiales como la cinta Kapton
- Plastarch material - termoplástico biodegradable y resistente al calor compuesto de almidón de maíz modificado
- Ácido poliláctico (PLA): un termoplástico biodegradable que se convierte en una variedad de poliésteres alifáticos derivados del ácido láctico, que a su vez se puede preparar mediante la fermentación de diversos productos agrícolas, como el almidón de maíz, una vez hecho a base de productos lácteos.
- Furan - resina a base de alcohol furfurílico utilizado en arenas de fundición y compuestos derivados biológicamente
- Silicona: resina resistente al calor utilizada principalmente como sellador, pero también se usa para utensilios de cocina a alta temperatura y como resina base para pinturas industriales.
- Polisulfona: resina procesable en estado fundido a alta temperatura utilizada en membranas, medios de filtración, tubos de inmersión en el calentador de agua y otras aplicaciones de alta temperatura
Historia
El desarrollo de los plásticos ha evolucionado desde el uso de materiales plásticos naturales (por ejemplo, goma de mascar, goma laca) hasta el uso de materiales naturales químicamente modificados (por ejemplo, caucho natural, nitrocelulosa, colágeno, galalita) y finalmente a moléculas completamente sintéticas (p. Ej. , baquelita, epoxi, cloruro de polivinilo). Los primeros plásticos eran materiales bioderivados, como las proteínas de huevo y sangre, que son polímeros orgánicos. Alrededor del 1600 a. C., los mesoamericanos utilizaron caucho natural para bolas, bandas y figurillas. Los cuernos de ganado tratados se utilizaron como ventanas para las linternas en la Edad Media. Los materiales que imitaban las propiedades de los cuernos se desarrollaron tratando las proteínas de la leche (caseína) con lejía.
En el siglo XIX, cuando la química industrial se desarrolló durante la Revolución Industrial, se informaron muchos materiales. El desarrollo de los plásticos también se aceleró con el descubrimiento de Charles Goodyear de vulcanización a materiales termoestables derivados del caucho natural.
Parkesine (nitrocelulosa) se considera el primer plástico artificial. El material plástico fue patentado por Alexander Parkes, en Birmingham, Inglaterra, en 1856. Fue presentado en la Exposición Internacional de 1862 en Londres. Parkesine ganó una medalla de bronce en la Feria Mundial de 1862 en Londres. La parkesina estaba hecha de celulosa (el componente principal de las paredes celulares de las plantas) tratada con ácido nítrico como disolvente. El resultado del proceso (comúnmente conocido como nitrato de celulosa o piroxilina) podría disolverse en alcohol y endurecerse en un material transparente y elástico que podría moldearse cuando se caliente. Al incorporar pigmentos en el producto, podría hacerse parecerse al marfil.
En 1897, el dueño de la imprenta masiva de Hannover, Alemania, Wilhelm Krische, recibió el encargo de desarrollar una alternativa a las pizarras. El plástico similar a un cuerno resultante hecho de proteína de leche caseína se desarrolló en cooperación con el químico austriaco (Friedrich) Adolph Spitteler (1846-1940). El resultado final no fue adecuado para el propósito original. En 1893, el químico francés Auguste Trillat descubrió los medios para insolubilizar la caseína por inmersión en formaldehído, produciendo material comercializado como galalith.
A principios de la década de 1900, el químico belga Leo Baekeland informó sobre la baquelita, el primer termoendurecible totalmente sintético, utilizando fenol y formaldehído.
Después de la Primera Guerra Mundial, las mejoras en la tecnología química condujeron a una explosión en nuevas formas de plásticos, con la producción en masa que comenzó en los años 1940 y 1950 (alrededor de la Segunda Guerra Mundial). Entre los primeros ejemplos de la ola de nuevos polímeros se encontraban el poliestireno (PS), producido por primera vez por BASF en la década de 1930, y el cloruro de polivinilo (PVC), creado por primera vez en 1872 pero producido comercialmente a finales de la década de 1920. En 1923, Durite Plastics Inc. fue el primer fabricante de resinas de fenol-furfural. En 1933, el polietileno fue descubierto por los investigadores de Imperial Chemical Industries (ICI) Reginald Gibson y Eric Fawcett.
En 1954, el polipropileno fue descubierto por Giulio Natta y comenzó a fabricarse en 1957.
En 1954, Dow Chemical inventó el poliestireno expandido (utilizado para el aislamiento del edificio, el embalaje y las tazas). El descubrimiento del tereftalato de polietileno (PET) se acredita a los empleados de la Calico Printers 'Association en el Reino Unido en 1941; De lo contrario, fue licenciado para DuPont para EE. UU. e ICI, y como uno de los pocos plásticos apropiados como reemplazo del vidrio en muchas circunstancias, lo que resulta en un uso generalizado para botellas en Europa.
Industria de plásticos
La fabricación de plásticos es una parte importante de la industria química, y algunas de las compañías químicas más grandes del mundo han estado involucradas desde los primeros días, como los líderes de la industria, BASF y Dow Chemical.
En 2014, las ventas de las principales cincuenta empresas ascendieron a US $ 961,300,000,000. Las firmas provenían de unos dieciocho países en total, con más de la mitad de las compañías en la lista con sede en los EE. UU. Muchas de las principales cincuenta compañías de plásticos se concentraron en solo tres países:
- Estados Unidos - 12
- Japón - 8
- Alemania - 6
BASF fue el productor químico más grande del mundo por noveno año consecutivo.
Las asociaciones comerciales que representan a la industria en los EE. UU. Incluyen el American Chemistry Council.
Estándares de la industria
Muchas de las propiedades de los plásticos están determinadas por estándares especificados por ISO, tales como:
- ISO 306 - Termoplásticos
Muchas de las propiedades de los plásticos están determinadas por los estándares UL, pruebas especificadas por Underwriters Laboratories (UL), tales como:
- Inflamabilidad - UL94
- Tasa de seguimiento de arco de alta tensión - UL746A
- Índice de seguimiento comparativo
Aditivos
Mezclado en la mayoría de los plásticos son compuestos orgánicos o inorgánicos adicionales. El contenido promedio de aditivos es un pequeño porcentaje. Muchas de las controversias asociadas con los plásticos en realidad se relacionan con los aditivos: los compuestos de organoestaño son particularmente tóxicos.
Los aditivos típicos incluyen:
Estabilizadores
Los estabilizadores de polímero prolongan la vida útil del polímero mediante la supresión de la degradación resultante de la luz ultravioleta, la oxidación y otros fenómenos. Los estabilizantes típicos absorben así la luz UV o funcionan como antioxidantes.
Rellenos
Muchos plásticos contienen rellenos para mejorar el rendimiento o reducir los costos de producción. Por lo general, los rellenos son de origen mineral, por ejemplo, tiza. Otros rellenos incluyen: almidón, celulosa, harina de madera, polvo de marfil y óxido de zinc.
- la mayoría de los rellenos son materiales relativamente inertes y baratos, hacen que el producto sea más económico en peso.
- los aditivos estabilizantes incluyen retardantes de fuego para disminuir la inflamabilidad del material.
- algunos rellenos son más activos químicamente y se llaman: agentes de refuerzo.
Plastificantes
Los plastificantes son, en masa, a menudo los aditivos más abundantes. Estos compuestos oleosos pero no volátiles se mezclan con los plásticos para mejorar la reología, ya que muchos polímeros orgánicos son de otro modo demasiado rígidos para aplicaciones particulares.
Colorantes
Los colorantes son otro aditivo común, aunque su contribución de peso es pequeña.
Toxicidad
Los plásticos puros tienen baja toxicidad debido a su insolubilidad en agua y porque son bioquímicamente inertes, debido a su gran peso molecular. Los productos de plástico contienen una variedad de aditivos, algunos de los cuales pueden ser tóxicos. Por ejemplo, a menudo se agregan plastificantes como adipatos y ftalatos a los plásticos quebradizos como el cloruro de polivinilo para que sean lo suficientemente flexibles como para usarlos en empaques de alimentos, juguetes y muchos otros artículos. Los rastros de estos compuestos pueden filtrarse del producto. Debido a las preocupaciones sobre los efectos de tales lixiviados, la Unión Europea ha restringido el uso de DEHP (di-2-etilhexil ftalato) y otros ftalatos en algunas aplicaciones, y los Estados Unidos han limitado el uso de DEHP, DPB, BBP, DINP , DIDP y DnOP en juguetes para niños y artículos de cuidado infantil con la Ley de mejora de la seguridad de los productos para el consumidor. Se ha propuesto que algunos compuestos que se filtran a partir de recipientes de alimentos de poliestireno interfieren con las funciones de las hormonas y se sospecha que son carcinógenos humanos. Otros productos químicos de posible preocupación incluyen alquilfenoles.
Mientras que el plástico acabado puede ser no tóxico, los monómeros utilizados en la fabricación de los polímeros originales pueden ser tóxicos. En algunos casos, pequeñas cantidades de esos químicos pueden permanecer atrapados en el producto a menos que se emplee un procesamiento adecuado. Por ejemplo, la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer (IARC) de la Organización Mundial de la Salud ha reconocido el cloruro de vinilo, el precursor del PVC, como carcinógeno humano.
Bisfenol A (BPA)
Algunos polímeros también pueden descomponerse en monómeros u otras sustancias tóxicas cuando se calientan. En 2011, se informó que "casi todos los productos de plástico" muestrearon sustancias químicas liberadas con actividad estrogénica, aunque los investigadores identificaron plásticos que no lixiviaron sustancias químicas con actividad estrogénica.
El principal componente básico de los policarbonatos, el bisfenol A (BPA), es un disruptor endocrino similar al estrógeno que puede filtrarse a los alimentos. La investigación en Perspectivas de salud ambiental concluye que el BPA lixiviado del revestimiento de latas, selladores dentales y botellas de policarbonato puede aumentar el peso corporal de las crías de los animales de laboratorio. Un estudio en animales más reciente sugiere que incluso la exposición de bajo nivel al BPA produce resistencia a la insulina, lo que puede provocar inflamación y enfermedad cardíaca.
A partir de enero de 2010, el periódico LA Times informa que la FDA de los Estados Unidos está gastando $ 30 millones para investigar las indicaciones de que el BPA está relacionado con el cáncer.
El adipato de bis (2-etilhexilo), presente en una envoltura de plástico a base de PVC, también es motivo de preocupación, al igual que los compuestos orgánicos volátiles presentes en el olor a automóviles nuevos.
La Unión Europea tiene una prohibición permanente sobre el uso de ftalatos en los juguetes. En 2009, el gobierno de los Estados Unidos prohibió ciertos tipos de ftalatos comúnmente utilizados en plástico.
Efectos ambientales
La mayoría de los plásticos son duraderos y se degradan muy lentamente, ya que su estructura química los hace resistentes a muchos procesos naturales de degradación. Sin embargo, las especies microbianas capaces de degradar los plásticos son conocidas por la ciencia, y algunas son potencialmente útiles para la eliminación de ciertas clases de desechos plásticos.
- En 1975, un equipo de científicos japoneses que estudiaban estanques que contenían aguas residuales de una fábrica de nylon descubrió una cepa de Flavobacterium que digería ciertos subproductos de la fabricación de nailon 6, como el dímero lineal de 6-aminohexanoato. El nylon 4 o la polibutirolactama pueden degradarse por las cadenas (ND-10 y ND-11) de Pseudomonas sp. encontrado en lodo. Esto produjo ácido γ-aminobutírico (GABA) como un subproducto.
- Varias especies de hongos del suelo pueden consumir poliuretano. Esto incluye dos especies del hongo ecuatoriano Pestalotiopsis que pueden consumir poliuretano aeróbicamente y también en condiciones anaeróbicas como las que se encuentran en el fondo de los vertederos.
- Los consorcios metanogénicos degradan el estireno, usándolo como fuente de carbono. Pseudomonas putida puede convertir el aceite de estireno en varios polihidroxialcanoatos biodegradables.
- Se ha demostrado que las comunidades microbianas aisladas a partir de muestras de suelo mezcladas con almidón pueden degradar el polipropileno.
- El hongo Aspergillus fumigatus degrada efectivamente el PVC plastificado. Phanerochaete chrysosporium se ha cultivado en PVC en un agar de sal mineral. Phanerochaete chrysosporium, Lentinus tigrinus, Aspergillus niger y Aspergillus sydowii también pueden degradar efectivamente el PVC. El phanerochaete chrysosporium se cultivó en PVC en un agar de sal mineral.
- Se ha encontrado que Acinetobacter degrada parcialmente oligómeros de polietileno de bajo peso molecular. Cuando se usan en combinación, Pseudomonas fluorescens y Sphingomonas pueden degradar más del 40% del peso de las bolsas de plástico en menos de tres meses. La bacteria termófila Brevibacillus borstelensis (cepa 707) se aisló de una muestra de suelo y se encontró capaz de usar polietileno de baja densidad como única fuente de carbono cuando se incubó a 50 grados Celsius. La preexposición del plástico a la radiación ultravioleta rompió los enlaces químicos y ayudó a la biodegradación; cuanto mayor sea el período de exposición a los rayos UV, mayor será la promoción de la degradación.
- Menos deseablemente, se han encontrado moldes peligrosos a bordo de estaciones espaciales, moldes que degradan el caucho en una forma digerible.
- Varias especies de levaduras, bacterias, algas y líquenes se han encontrado creciendo en artefactos de polímeros sintéticos en museos y en sitios arqueológicos.
- En las aguas contaminadas con plástico del Mar de los Sargazos, se han encontrado bacterias que consumen diversos tipos de plástico; sin embargo, se desconoce en qué medida estas bacterias limpian eficazmente los venenos en lugar de simplemente liberarlos en el ecosistema microbiano marino.
- Los microbios que comen plástico también se han encontrado en vertederos.
- Nocardia puede degradar la PET con una enzima esterasa.
- Se ha descubierto que el hongo Geotrichum candidum, que se encuentra en Belice, consume el plástico de policarbonato que se encuentra en los CD.
- El fenol-formaldehído, comúnmente conocido como baquelita, es degradado por el hongo blanco Phanerochaete chrysosporium.
- La futura casa estaba hecha de poliésteres reforzados con fibra de vidrio, poliéster-poliuretano y poli (metacrilato de metilo). Una de esas casas resultó degradada de manera dañina por las cianobacterias y las arqueas.
Existen diferentes estimaciones de la cantidad de desechos plásticos que se han producido en el siglo pasado. Según una estimación, se han descartado mil millones de toneladas de desechos de plástico desde la década de 1950. Otros estiman una producción humana acumulada de 8.3 billones de toneladas de plástico, de los cuales 6.3 billones de toneladas son desechos, con una tasa de reciclaje de solo 9%. Gran parte de este material puede persistir durante siglos o más, dada la persistencia demostrada de materiales naturales estructuralmente similares, como el ámbar.
La presencia de plásticos, especialmente microplásticos, dentro de la cadena alimentaria está aumentando. En la década de 1960 se observaron microplásticos en las entrañas de las aves marinas, y desde entonces se han encontrado en concentraciones crecientes. Los efectos a largo plazo del plástico en la cadena alimenticia son poco conocidos. En 2009, se estimó que el 10% de los desechos modernos era de plástico, aunque las estimaciones varían según la región. Mientras tanto, 50-80% de los desechos en áreas marinas son de plástico.
Antes del Protocolo de Montreal, los CFC se usaban comúnmente en la fabricación de poliestireno y, como tal, la producción de poliestireno contribuía al agotamiento de la capa de ozono.
Cambio climático
El efecto de los plásticos en el calentamiento global es mixto. Los plásticos generalmente están hechos de petróleo. Si el plástico se incinera, aumenta las emisiones de carbono; si se coloca en un vertedero, se convierte en un sumidero de carbono, aunque los plásticos biodegradables han causado emisiones de metano. Debido a la ligereza del plástico frente al vidrio o al metal, el plástico puede reducir el consumo de energía. Por ejemplo, se estima que las bebidas de empaque en plástico PET en lugar de vidrio o metal ahorran un 52% en energía de transporte.
Producción de plásticos
La producción de plásticos a partir de petróleo crudo requiere de 62 a 108 MJ / Kg (teniendo en cuenta la eficiencia promedio de las estaciones de servicio estadounidenses del 35%). La producción de silicio y semiconductores para equipos electrónicos modernos consume aún más energía: de 230 a 235 MJ / Kg de silicio y alrededor de 3.000 MJ / Kg de semiconductores. Esto es mucho más alto que la energía necesaria para producir muchos otros materiales, por ejemplo, hierro (de mineral de hierro) requiere 20-25 MJ / Kg de energía, vidrio (de arena, etc.) 18-35 MJ / Kg, acero (de hierro ) 20-50 MJ / Kg, papel (de madera) 25-50 MJ / Kg.
Incineración de plásticos
La incineración controlada a alta temperatura, superior a 850 ° C durante dos segundos, realizada con calentamiento selectivo adicional, descompone las dioxinas y furanos tóxicos de la quema de plástico, y se usa ampliamente en la incineración de desechos sólidos municipales. Los incineradores de desechos sólidos municipales también suelen incluir tratamientos de gases de combustión para reducir aún más los contaminantes. Esto es necesario porque la incineración incontrolada de plástico produce dibenzo-p-dioxinas policloradas, un carcinógeno (químico causante de cáncer). El problema ocurre porque el contenido de calor de la corriente de desechos varía. La quema de plástico al aire libre ocurre a temperaturas más bajas, y normalmente libera tales humos tóxicos.
Disposición pirolítica
Los plásticos se pueden pirolizar en combustibles de hidrocarburos, ya que los plásticos incluyen hidrógeno y carbono. Un kilogramo de plástico de desecho produce aproximadamente un litro de hidrocarburo.
Reciclaje
Los termoplásticos se pueden volver a fundir y reutilizar, y los plásticos termoestables se pueden triturar y usar como relleno, aunque la pureza del material tiende a degradarse con cada ciclo de reutilización. Existen métodos mediante los cuales los plásticos pueden descomponerse en un estado de materia prima.
El mayor desafío para el reciclado de plásticos es la dificultad de automatizar la clasificación de los desechos plásticos, lo que hace que sea un trabajo intensivo. Por lo general, los trabajadores clasifican el plástico mirando el código de identificación de la resina, aunque los contenedores comunes como las botellas de refrescos se pueden clasificar de memoria. Típicamente, las tapas para botellas PETE están hechas de un tipo diferente de plástico que no es reciclable, lo que presenta problemas adicionales para el proceso de clasificación. Otros materiales reciclables como los metales son más fáciles de procesar mecánicamente. Sin embargo, se están desarrollando nuevos procesos de clasificación mecánica para aumentar la capacidad y la eficiencia del reciclaje de plástico.
Mientras que los contenedores generalmente están hechos de un único tipo y color de plástico, lo que los hace relativamente fáciles de clasificar, un producto de consumo como un teléfono celular puede tener muchas piezas pequeñas que constan de más de una docena de diferentes tipos y colores de plásticos. En tales casos, los recursos que se necesitarían para separar los plásticos superarían con creces su valor y el artículo se descarta. Sin embargo, se están produciendo avances en el campo del desensamblaje activo, que puede dar como resultado que se reutilicen o reciclen más componentes del producto. Reciclar ciertos tipos de plásticos tampoco puede ser rentable. Por ejemplo, el poliestireno rara vez se recicla porque el proceso generalmente no es rentable. Estos desechos no reciclados generalmente se eliminan en vertederos, se incineran o se usan para producir electricidad en plantas de conversión de residuos en energía.
Un éxito temprano en el reciclaje de plásticos es Vinyloop, un proceso industrial para separar el PVC de otros materiales a través de la disolución, filtración y separación de contaminantes. Se usa un solvente en un circuito cerrado para eluir el PVC del desecho. Esto permite reciclar residuos de PVC compuesto, que normalmente se incinera o se coloca en un vertedero. La demanda de energía primaria de PVC reciclado a base de vinyloop es 46 por ciento menor que el PVC producido convencionalmente. El potencial de calentamiento global es 39 por ciento más bajo. Esta es la razón por la cual el uso de material reciclado conduce a un resultado ecológico significativamente mejor. Este proceso se utilizó después de los Juegos Olímpicos de Londres 2012. Se reciclaron partes de edificios temporales como el Water Polo Arena y el Royal Artillery Barracks. De esta manera, la Política de PVC podría cumplirse,
En 1988, para ayudar a reciclar los artículos desechables, el Instituto de Botellas de Plástico de la Sociedad Estadounidense de la Industria del Plástico ideó un esquema ahora familiar para marcar las botellas de plástico por tipo de plástico. Bajo este esquema, un contenedor de plástico está marcado con un triángulo de tres "flechas persiguiendo", que encierra un número que denota el tipo de plástico:
Marcas de plásticos: el código de identificación de la resina
- Tereftalato de polietileno (PET o PETE)
- Polietileno de alta densidad (HDPE)
- Cloruro de polivinilo (PVC)
- Polietileno de baja densidad (LDPE)
- Polipropileno (PP)
- Poliestireno (PS)
- Otros tipos de plástico (consulte la lista a continuación)
Polímeros representativos
Baquelita
El primer plástico basado en un polímero sintético fue hecho de fenol y formaldehído, con los primeros métodos de síntesis viables y baratos inventados en 1907, por Leo Hendrik Baekeland, un estadounidense de origen belga que vive en el estado de Nueva York. Baekeland buscaba una goma aislante para recubrir los cables en motores eléctricos y generadores. Encontró que combinaba fenol (C 6 H 5OH) y formaldehído (HCOH) formaron una masa pegajosa y luego descubrieron que el material se podía mezclar con harina de madera, asbesto o polvo de pizarra para crear materiales "compuestos" resistentes y resistentes al fuego. El nuevo material tendió a formar espuma durante la síntesis, requiriendo que Baekeland construye recipientes a presión para expulsar las burbujas y proporcionar un producto liso y uniforme, como anunció en 1909, en una reunión de la American Chemical Society. La baquelita se usó originalmente para partes eléctricas y mecánicas, y se generalizó en bienes de consumo y joyería en la década de 1920. La baquelita era un material puramente sintético, no derivado de la materia viva. También era un plástico termoendurecible temprano.
Poliestireno
El poliestireno no plastificado es un plástico rígido, quebradizo y de bajo costo que se ha utilizado para fabricar kits de modelos de plástico y chucherías similares. También es la base de algunos de los plásticos "espumados" más populares, bajo el nombre de espuma de estireno o espuma de poliestireno . Como la mayoría de otros plásticos espumados, el poliestireno espumado puede fabricarse en forma de "célula abierta", en el que las burbujas de espuma están interconectadas, como en una esponja absorbente, y "célula cerrada", en la que todas las burbujas son distintas, como globos diminutos , como en el aislamiento de espuma llena de gas y dispositivos de flotación. A fines de la década de 1950, se introdujo estireno de alto impacto , que no era frágil. Encuentra mucho uso actual como la sustancia de figurines de juguete y novedades.
Cloruro de polivinilo
El cloruro de polivinilo (PVC, comúnmente llamado "vinilo") incorpora átomos de cloro. Los enlaces C-Cl en la cadena principal son hidrófobos y resisten la oxidación (y la combustión). El PVC es rígido, resistente, resistente al calor y a la intemperie, propiedades que recomiendan su uso en dispositivos para plomería, canalones, revestimientos de casas, recintos para computadoras y otros equipos electrónicos. El PVC también se puede ablandar con procesamiento químico, y de esta forma ahora se usa para envoltura retráctil, empaque de alimentos y equipo de lluvia.
Todos los polímeros de PVC se degradan por el calor y la luz. Cuando esto sucede, se libera cloruro de hidrógeno a la atmósfera y se produce la oxidación del compuesto. Debido a que el cloruro de hidrógeno se combina fácilmente con el vapor de agua en el aire para formar ácido clorhídrico, no se recomienda el cloruro de polivinilo para el almacenamiento de archivo a largo plazo de plata, película fotográfica o papel (es preferible mylar).
Nylon
La industria del plástico se revolucionó en la década de 1930 con el anuncio de la poliamida (PA), mucho más conocida por su nombre comercial nylon . Nylon fue la primera fibra puramente sintética, presentada por DuPont Corporation en la Feria Mundial de 1939 en la ciudad de Nueva York.
En 1927, DuPont había iniciado un proyecto de desarrollo secreto denominado Fiber66, bajo la dirección del químico de Harvard Wallace Carothers y el director del departamento de química Elmer Keizer Bolton. Carothers había sido contratado para realizar investigación pura, y trabajó para comprender la estructura molecular y las propiedades físicas de los nuevos materiales. Dio algunos de los primeros pasos en el diseño molecular de los materiales.
Su trabajo llevó al descubrimiento de la fibra de nylon sintética, que era muy fuerte pero también muy flexible. La primera aplicación fue para cerdas para cepillos de dientes. Sin embargo, el verdadero objetivo de Du Pont era la seda, especialmente las medias de seda. Carothers y su equipo sintetizaron varias poliamidas diferentes, incluidas la poliamida 6.6 y 4.6, así como los poliésteres.
Le tomó a DuPont doce años y US $ 27 millones para refinar el nylon y para sintetizar y desarrollar los procesos industriales para la fabricación a granel. Con una inversión tan importante, no fue una sorpresa que Du Pont ahorró pocos gastos para promover el nylon después de su introducción, creando una sensación pública, o "manía de nylon".
La manía de nylon se detuvo abruptamente a fines de 1941 cuando Estados Unidos entró en la Segunda Guerra Mundial. La capacidad de producción que se había construido para producir medias de nylon, o simplemente medias de nailon , para las mujeres estadounidenses se tomó para fabricar grandes cantidades de paracaídas para aviadores y paracaidistas. Después de que la guerra terminó, DuPont volvió a vender nylon al público, participando en otra campaña de promoción en 1946 que resultó en una locura aún más grande, desencadenando los llamados disturbios de nylon.
Posteriormente, las poliamidas 6, 10, 11 y 12 se han desarrollado en base a monómeros que son compuestos de anillo; por ejemplo, caprolactama. Nylon 66 es un material fabricado por polimerización por condensación.
Los nylons siguen siendo plásticos importantes, y no solo para usar en telas. En su forma a granel es muy resistente al desgaste, particularmente si está impregnado de aceite, por lo que se usa para fabricar engranajes, cojinetes lisos, asientos de válvulas, sellos y debido a su buena resistencia al calor, cada vez más para aplicaciones debajo del capó en automóviles. y otras partes mecánicas.
Polimetacrilato de metilo)
El poli (metacrilato de metilo) ( PMMA ), también conocido como acrílico o vidrio acrílico , así como por los nombres comerciales Plexiglas , Acrylite , Lucite y Perspex, entre muchos otros (ver a continuación), es un termoplástico transparente de uso frecuente en forma de lámina como Alternativa liviana o resistente a roturas al vidrio. El mismo material se puede utilizar como resina de moldeo, en tintas y recubrimientos, y tiene muchos otros usos.
Caucho
El caucho natural es un elastómero (un polímero de hidrocarburo elástico) que originalmente se derivaba del látex , una suspensión coloidal lechosa que se encuentra en recipientes especializados en algunas plantas. Es útil directamente en esta forma (de hecho, la primera aparición de caucho en Europa fue tela impermeabilizada con látex no vulcanizado de Brasil). Sin embargo, en 1839, Charles Goodyear inventó el caucho vulcanizado; una forma de caucho natural calentado con azufre (y algunas otras sustancias químicas), formando enlaces cruzados entre cadenas de polímeros (vulcanización), mejorando la elasticidad y la durabilidad.
En 1851, Nelson Goodyear agregó rellenos a materiales de caucho natural para formar ebonita.
Caucho sintético
El primer caucho totalmente sintético fue sintetizado por Sergei Lebedev en 1910. En la Segunda Guerra Mundial, los bloqueos en el suministro de caucho natural del sudeste asiático causaron un auge en el desarrollo del caucho sintético, especialmente el caucho de estireno-butadieno. En 1941, la producción anual de caucho sintético en los EE. UU. Era de tan solo 231 toneladas, que aumentó a 840,000 toneladas en 1945. En la carrera espacial y la carrera de armas nucleares, los investigadores de Caltech experimentaron con el uso de cauchos sintéticos para combustible sólido para cohetes. En última instancia, todos los grandes cohetes y misiles militares utilizarían combustibles sólidos a base de goma sintética, y también jugarían un papel importante en el esfuerzo espacial civil.
Obtenido de: https://en.wikipedia.org/wiki/Plastic