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Plasticos

LA INDUSTRIA de los plásticos empezó en

1863, cuando la firma fabricante de bolas

de billar Phelan & Collander ofreció diez

mil dólares a quien pudiera desarrollar un

sustituto del marfil que se usaba para fabricar

las bolas. Quizá la compañía haya

querido proteger a los elefantes, pero es

más probable que buscara un material semejante

al marfil, el cual era cada vez más

escaso y caro. Alentados por esta oferta

los estadounidenses Isaiah y John Hyatt

desarrollaron el plástico celuloide y aunque

lograron popularizarlo, nunca ganaron

el premio porque las bolas de billar

fabricadas con este nuevo material tenían

la tendencia a explotar al ser golpeadas.

En la actualidad muchos de los objetos

con los que tenemos contacto están

hechos total o parcialmente de algún tipo

de plástico, debido a la variedad de propiedades

casi ilimitada que se puede dar a

estos materiales, aunada a su relativo bajo

costo: los hay duros, blandos, rígidos,

flexibles, densos, ligeros, transparentes,

opacos, pegajosos, antiadherentes, impermeables,

absorbentes, conductores,

aislantes, etcétera.

El hule natural

La posibilidad de diseñar las propiedades

de los plásticos “a la medida” inició con

los intentos de los químicos por imitar a

la naturaleza en la síntesis del hule natural,

cuyas propiedades elásticas se conocen

desde hace aproximadamente cinco

siglos. Originario de América, el hule era

utilizado por los primeros habitantes de

México, quienes lo extraían del arbusto

del guayule para impermeabilizar utensilios

y fabricar las bolas del juego de pelota.

Aunque los colonizadores españoles

también lo usaron, durante los siguientes

300 años, sólo se empleó para fabricar

pelotas y otras curiosidades.

La primera fábrica que usó hule natural

fue establecida en París en 1803. En

un principio producía ligas y tirantes, pero

después incorporó hule en las gabardinas

para hacerlas impermeables. Estos productos

tenían algunos inconvenientes,

pues el hule se reblandecía y se hacía pegajoso

en verano mientras que en invierno

era rígido y quebradizo. La solución

llegó en 1839, cuando Charles Goodyear

descubrió que al calentar hule natural en

presencia de azufre se obtenía un producto

mucho más elástico y resistente. A este

proceso se le llamó vulcanización. Los

usos del hule vulcanizado aumentaron y

se diversificaron; pronto las plantaciones

en América resultaron insuficientes para

cubrir la demanda, y la posibilidad de controlar

este nuevo mercado impulsó a los

ingleses a establecer enormes plantaciones

en Ceilán, Malasia y Singapur, con

semillas del árbol Hevea brasiliensis llevadas

de contrabando desde Brasil. Durante

la Segunda Guerra Mundial la

imposibilidad de importar hule natural

para las llantas de los aviones propició que

en los laboratorios de investigación, estadounidenses

y alemanes, se iniciara la

búsqueda por descubrir, reproducir y mejorar

los secretos de la estructura química

del hule.

¿Plástico o polímero?

Hoy sabemos que el hule natural, al igual

que el pelo, la lana, las telarañas, los capullos

de las polillas y el gusano de seda,

así como muchas otras sustancias provenientes

de organismos vivos, son polímeros.

Los polímeros son moléculas

gigantes que resultan de la unión de miles

SI CADA ETAPA DE LA

HUMANIDAD SE RECONOCE POR

EL MATERIAL PREPONDERANTE

CON EL QUE ÉSTA HA MODIFICADO

SU MEDIO AMBIENTE, LA NUESTRA

ES LA ERA DE LOS PLÁSTICOS.

Ana María Sosa

Los plásticos:

materiales a la medida

23

¿cómoves?

de moléculas más pequeñas a las que se

llama monómeros. La estructura básica de

estas sustancias es similar a la de una larga

cadena (el polímero) formada por pequeños

eslabones (los monómeros).

En algunos polímeros las cadenas lineales

pueden unirse entre sí a través de

otras cadenas, dando lugar a redes que

pueden formar arreglos tridimensionales.

Los eslabones pueden ser todos iguales,

lo que se denomina homopolímero, o pueden

estar constituidos por unidades diferentes

y alternarse siguiendo un patrón

específico formando lo que se conoce

como un copolímero. Las sorprendentes

y variadas propiedades que pueden darse

a estas sustancias dependen precisamente

del tipo de monómero, la longitud de las

cadenas y la forma en que éstas se acomodan

en el material.

Aunque generalmente se utilizan los

términos “plástico” y “polímero” como

sinónimos, plástico hace referencia a cualquier

material que puede moldearse fácilmente,

mientras que polímero clasifica a

una sustancia por su estructura molecular.

A pesar de que todos los plásticos comerciales

conocidos son polímeros, algunas

de las biomoléculas más importantes

como las proteínas, el

almidón e incluso el

ADN también pueden incluirse

dentro del conjunto de

los polímeros pero no en el de

los plásticos.

Materiales asombrosos

Aunque algunos plásticos y sus propiedades

nos son muy familiares, como el

polietileno en las bolsas del supermercado,

el poliestireno en los vasos desechables,

el poliuretano en el hule espuma,

el PVC en las tuberías y el nailon en la

ropa, las posibilidades en el diseño de estos

materiales han llegado mucho más lejos.

Un ejemplo es el Kevlar, material

elaborado con un polímero llamado parafenilenotereftalamida,

el cual es hasta cinco

veces más fuerte que el acero, pero

mucho más liviano, por lo que ha resultado

ideal para construir partes de aviones

y naves espaciales ya que la relación fortaleza/

peso es de gran importancia en dichos

vehículos (se requiere de mucho

menos combustible para mover un objeto

ligero). El Kevlar es usado para la fabricación

de la cola de algunos de los aviones

más grandes, las puntas de algunos

cohetes, chalecos y en discos y bastones

para hockey. Gracias a este material, la

posibilidad de disponer de automóviles

más ligeros y resistentes parece muy cercana.

H2 H2 H2 H2

H2 H2 H2 H2

CH2

–CH2

C C C C

C C C C

H2 H2 H2

CH2

H2 H2 H2

CH2

–CH2

C

C C C C

CH2

CH3

H2C H2C

H2

H2C H3C

H C C CH C

La polimerización es un tipo de reacción

química en la que los monómeros se

unen entre sí uno detrás de otro, para

formar cadenas largas.

Cinco veces más fuerte que el acero, el

Kevlar es ideal para la fabricación de

algunos cohetes.

Árbol de hule.

Fibra de nailon rota.

¿cómoves?

24

El cianoacrilato es un plástico líquido

adhesivo con una gran capacidad para

penetrar en cualquier cavidad; esta propiedad

permite que se adhiera a cada hueco

de las superficies que se quiere pegar.

Al contacto con una mínima cantidad de

humedad, polimeriza formando cadenas

de entre uno y dos millones de moléculas,

las cuales actúan como ligas manteniendo

unidas ambas superficies tan fuertemente

que 2.5 cm2 del adhesivo pueden

soportar más de una tonelada de peso.

Aunque se ha utilizado este material como

pegamento instantáneo desde hace tiempo

en México —muchos recurren a la KolaLoca para pequeñas reparaciones— su aplicación

más interesante es como pegamento

para tejidos vivos. Si bien la eficacia

del cianoacrilato fue probada durante la

guerra de Vietnam, donde se utilizó en

forma de aerosol para ayudar a cerrar heridas

graves y detener las hemorragias, no

fue sino hasta 1998 cuando se autorizó su

uso médico en EUA, con el nombre comercial

de Dermabond para cerrar desde

laceraciones comunes hasta pequeñas incisiones

en cirugías. Su manejo resulta tan

práctico que es posible restaurar los detalles

de un tatuaje que ha sido estropeado

por una herida.

Si bien existen muchos polímeros naturales

que absorben agua, como el algodón,

la gelatina y el almidón, su capacidad

Algo de historia

El primero y tal vez el más conocido de los

polímeros sintéticos es el plástico denominado

nailon. En 1928 Wallace H. Carothers, químico

originario de Iowa, Estados Unidos, dejó su trabajo

como profesor de química orgánica en la

Universidad de Harvard para encabezar un grupo

de investigación en los laboratorios de la

compañía DuPont. El trabajo del grupo se centró

en investigar cómo se forman y qué factores

afectan las propiedades de los polímeros.

En poco tiempo encontraron que la reacción química

entre el ácido adípico y el diaminohexano

(dos sustancias que tienden a polimerizarse y

que están formadas principalmente por átomos

de carbono) producía un polímero (el nailon)

que formaba hebras fuertes y de textura suave.

Similar a la seda pero mucho más económico,

el nailon se convirtió en su mejor sustituto

pues además era elástico y no se deshilaba.

La primera aplicación del nailon en un producto

comercial ocurrió en 1938 en la forma de

cerdas para cepillos de dientes. Sin embargo su

fama inició el 15 de mayo de 1940, con la introducción

al mercado de las medias de nailon en

Nueva York, donde se anunciaba como ¡seda sintética

hecha de carbón, aire y agua! Las mujeres

hicieron largas filas horas antes de que

abrieran las tiendas y en las primeras cuatro

horas se vendieron alrededor de cuatro millones

de pares de medias. Durante la segunda guerra

mundial toda la producción de nailon se

destinó al uso militar por lo que las medias,

que gozaban entonces de una gran popularidad,

se convirtieron en un valioso artículo con el que

se traficó e incluso se aceptaba como forma de

pago en diversas transacciones. El nombre comercial

que originalmente se sugirió para este

polímero fue el de norun, que en español podría

traducirse como “que no se van”, haciendo

alusión a la gran resistencia de las medias a

rasgarse.

Foto: Dante Bucio

absorbente es baja y cuando se exprimen

el agua se elimina casi en su totalidad y

con relativa facilidad. El poliacrilato de

sodio es un plástico que puede absorber

hasta 800 veces su peso en agua, y al hacerlo

forma un gel que impide que el agua

escurra. Actualmente se utiliza en la manufactura

de diversos productos, desde pañales

desechables, retenedores de agua

para agricultura y aromatizantes interiores,

hasta filtros para riñones artificiales

y como relleno en ojos artificiales. Otro

plástico absorbente es el polinorborneno;

éste es repelente al agua pero puede absorber

grandes cantidades de aceite por lo

que podría utilizarse para limpiar el mar

contaminado con petróleo. Recientemente

se han obtenido membranas plásticas

que se utilizan en la separación de sólidos,

líquidos y gases. Las aplicaciones de

estas delgadas películas son numerosas:

purificación de la sangre en un riñón artificial,

desalinización del agua de mar, separación

de microorganismos para obtener

agua ultra pura y en empaques de alimentos

(con lo que se retrasa su descomposición

pues se impide el paso del oxígeno).

Los cristales líquidos son sustancias

cuyas moléculas se mantienen ordenadas,

como en los sólidos cristalinos, pero que

tienen la suficiente libertad de movimiento

de los líquidos. El comportamiento de estos

materiales es similar al de un conjun25

¿cómoves?

Ana María Sosa Reyes es egresada de la carrera de

química de la Facultad de Química de la UNAM y

estudiante del doctorado en ciencias químicas en la

misma institución. Es profesora de química en los

primeros semestres de la licenciatura en dicha Facultad

e imparte la materia de química en el CCH Sur de la

UNAM.

ticos ha elaborado un código con números

y siglas (en inglés), que algunos fabricantes

ya imprimen sobre sus productos

para ayudar a la gente a distinguir y separar

los plásticos.

Las resinas recicladas se utilizan para

fabricar productos como alfombras o

fibras textiles, y la transformación de botellas

de refrescos de tereftalato de

polietileno (mejor conocido por las siglas

PET) en playeras y chamarras ha sido uno

de los reciclajes más exitosos. Sin embargo,

el uso de plástico reciclado no se considera

conveniente para empaques o

envases de alimentos por el riesgo de contaminación,

lo cual ha limitado sus aplicaciones.

Esta limitación podría ser

superada mediante la elaboración de empaques

multicapa, en los que las resinas

recicladas constituirían el centro de los

empaques o envases mientras que la resina

“virgen” constituiría las capas externas,

que son las que están en contacto con

los alimentos.

Con respecto a la biodegradabilidad,

los químicos han logrado progresos importantes:

se ha encontrado la forma de

diseñar polímeros en los que se incluyen

monómeros cuyos enlaces son susceptibles

de romperse mediante la radiación

ultravioleta presente en la luz solar. Cuando

los plásticos fabricados con estos

polímeros se exponen a la luz del Sol, los

grupos sensibles insertados de forma periódica

en las cadenas poliméricas se degradan,

permitiendo que las largas cadenas

se fragmenten y sean incorporadas más

fácilmente al ambiente. Estos plásticos,

que son estables bajo luz artificial, se denominan

fotodegradables. Otra manera de

producir plásticos que no contaminen es

la introducción de grupos moleculares que

ciertos microorganismos del ambiente reconocen

como alimento, por ejemplo,

derivados del almidón. Estos grupos

moleculares son rápidamente consumidos

por los microorganismos, lo que deja expuesto

el material fragmentado acelerando

su incorporación al ambiente.

to de troncos que flotan ordenados y se

desplazan libremente sobre la corriente en

un río. Los cristales líquidos poliméricos

son plásticos que pueden modificar su

arreglo al contacto con luz, calor o electricidad.

El efecto de esto puede ser un

cambio de color, propiedad que se aprovecha

en algunos juguetes, o pasar de ser

un material transparente a uno completamente

opaco, ideal para ventanas “inteligentes”

en las que puede controlarse el

paso de la luz con un interruptor de corriente.

Desde la aparición en el mercado de

los primeros plásticos se pensó que todos

estos materiales eran aislantes (es decir,

que no conducían la electricidad). Aunque

esto es cierto en la mayoría de los

casos, se han desarrollado los llamados

“metales sintéticos” que son plásticos conductores

que semejan propiedades metálicas

a pesar de que no contienen ni un

átomo metálico. Estos pocos ejemplos

muestran que las posibilidades de aplicación

de los plásticos son muy grandes.

Además, estos materiales sintéticos se

pueden producir en su totalidad a partir

del petróleo.

Nadie es perfecto

A pesar de que la durabilidad de los plásticos

se consideró en un principio como

una de sus cualidades más apreciadas,

actualmente es esa misma propiedad la

que ha provocado uno de los problemas

mas graves de contaminación en el ambiente.

Al contrario de lo que muchos

creen, los plásticos sí se degradan, pero el

periodo de degradación puede ser muy

largo, en algunos casos de más de 300

años, por lo que tienden a acumularse (se

invita al lector a determinar experimentalmente

el tiempo que toma a una manzana

reintegrarse, por ejemplo, a la tierra

en una maceta). El problema se agrava en

la medida en que aumenta el número de

artículos desechables elaborados con plásticos;

se estima que alrededor de un 30%

de los millones de toneladas de residuos

sólidos generados son plásticos.

El mar es especialmente sensible a este

problema: algunas de las corrientes marinas

más importantes están “marcadas” con

bolsas y otros artículos de plástico que flotan

siguiendo su curso. Peor aún, frecuentemente

animales marinos confunden los

desechos plásticos con alimentos y los

ingieren, también es común que los animales

queden inmovilizados por restos de

plásticos y mueran. La acumulación de

este tipo de desechos afecta especialmente

a las zonas ártica y antártica, donde

además la vida media de los plásticos se

prolonga por las bajas temperaturas.

La ciencia y la tecnología han buscado

resolver el problema de acumulación

de residuos plásticos a través de dos rutas:

el reciclaje y la biodegradabilidad. Las

propiedades tan diversas que pueden tener

los plásticos hacen que su reciclaje sea

más complicado que el del papel, el vidrio

o los metales. Actualmente sólo se

recicla alrededor del 1% del total de desechos

plásticos. La industria de los plás-

Los códigos resultan útiles para separar

los desechos plásticos y tomar una

decisión respecto a la técnica de

reciclaje a emplear.

1

2

3

4

5

6 Poliestireno

Espuma de poliestireno

Código Material

PET

HDPE Polietileno de alta

densidad

PVC

Politereftalato

de etileno

Policloruro de vinilo

LDPE Polietileno de baja

densidad

PP Polipropileno

PS

EPS

Foto: Dante Bucio

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2 comentarios

Anónimo -

los plasticos no tiene ningun efecto para que tengan olor o cambiend e color sino simplemente asi es como son elaborados su polimeros aplicandoles adesivos especiales logran hacer esto
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mariela -

hola! entre buscando saber cual es el efecto que hace que los colores de los plasticos varien cuando entran en contacto con el agua o cuando les da calor, o despiden aromas, y todos esos efectos especiales.
Me interesa porque estoy haciendo mi tesis para la facultad de Diseño Industrial de Mendoza, y es para aplicarlo a juegos de niños.
Agradeceria su respuesta
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