Historia [editar]El plastico como invento se le atribuye a Leo Hendrik Baekeland que vendio el primero llamado baquelita en 1909[cita requerida]. A lo largo del siglo XX el uso del plastico se hizo extremadamente popular y llego a sustituir a otros materiales tradicionales tanto en el ambito domestico, como industrial y comercial.Propiedades y caracteristicas [editar] Bolsas de plastico Botella de Coca-Cola de plastico.Los plasticos son sustancias formadas por macromoleculas organicas llamadas polimeros. Estos polimeros son grandes agrupaciones de monomeros unidos mediante un proceso quimico llamado polimerizacion. Los plasticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradacion ambiental y biologica.De hecho, plastico se refiere a un estado del material, pero no al material en si: los polimeros sinteticos habitualmente llamados plasticos, son en realidad materiales sinteticos que pueden alcanzar el estado plastico, esto es cuando el material se encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos mecanicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado solido se transforma en estado plastico generalmente por calentamiento, y es ideal para los diferentes procesos productivos ya que en este estado es cuando el material puede manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad. Asi que la palabra plastico es una forma de referirse a materiales sinteticos capaces de entrar en un estado plastico, pero plastico no es necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra.Son propiedades caracteristicas de la mayoria de los plasticos, aunque no siempre se cumplen en determinados plasticos especiales:Son baratos (tienen un bajo costo en el mercado).Tienen una baja densidad.Existen materiales plasticos permeables e impermeables, difusion en materiales termoplasticos.Son aislantes electricos.Son aislantes termicos, aunque la mayoria no resisten temperaturas muy elevadas.Su quema es muy contaminante.Son resistentes a la corrosion y a estar a la intemperie.Resisten muchos factores quimicos.Algunos se reciclan mejor que otros, que no son biodegradables ni faciles de reciclar.Son faciles de trabajar.Procesos de elaboracion [editar]La primera parte de la produccion de plasticos consiste en la elaboracion de polimeros en la industria quimica. Hoy en dia la recuperacion de plasticos post-consumidor es esencial tambien. Parte de los plasticos terminados por la industria se usan directamente en forma de grano o resina. Mas frecuentemente, se utilizan varias formas de moldeo (por inyeccion, compresion, rotacion, inflacion, etc.) o la extrusion de perfiles o hilos. Parte del mayor proceso de plasticos se realiza en una maquina horneadora.Clasificacion de los plasticos [editar]Puede clasificarse a los materiales plasticos en varias categorias:Segun el monomero base [editar]En esta clasificacion se considera el origen del monomero del cual parte la produccion del polimero.Naturales: Son los polimeros cuyos monomeros son derivados de productos de origen natural con ciertas caracteristicas como, por ejemplo, la celulosa, la caseina y el caucho. Dentro de dos de estos ejemplos existen otros plasticos de los cuales provienen: Los derivados de la celulosa son: el celuloide, el celofan y el cellon.Los derivados del caucho son: la goma y la ebonita.Sinteticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por el hombre, principalmente derivados del petroleo.segun su comportamiento frente al calor.Termoplasticos [editar]Un termoplastico es un plastico el cual, a temperatura ambiente es plastico o deformable, se derrite a un liquido cuando es calentado y se endurece en un estado vitreo cuando es suficientemente enfriado. La mayoria de los termoplasticos son polimeros de alto peso molecular, los que poseen cadenas asociadas por medio de debiles fuerzas Van der Waals (Polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrogeno; o incluso anillos aromaticos apilados (poliestireno). Los polimeros termoplasticos difieren de los polimeros termoestables en que despues de calentarse y moldearse estos pueden recalentarse y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma despues de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse..Sus propiedades fisicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces.Los principales son:Resinas celulosicas: obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la parte lenosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayon.Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno obtenido del craqueo del petroleo que, tratado posteriormente, permite obtener diferentes monomeros como acetato de vinilo, alcohol vinilico, cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc.Derivados de las proteinas: Pertenecen a este grupo el nailon y el perlon, obtenidos a partir de las diamidas.Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando acido clorhidrico a los polimeros de caucho.Termoestables [editar]Los plasticos termoestables son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusion y formacion-solidificacion, se convierten en materiales rigidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtencion se parte de un aldehido.Polimeros del fenol: Son plasticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su fabricacion se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplasticos.Resinas epoxi.Resinas melaminicas.Baquelita.Aminoplasticos: Polimeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la melamina.Poliesteres: Resinas procedentes de la esterificacion de polialcoholes, que suelen emplearse en barnices. Si el acido no esta en exceso, se obtienen termoplasticos.Segun la reaccion de sintesis [editar]Tambien pueden clasificarse segun la reaccion que produjo el polimero:Polimeros de adicion [editar]Implican siempre la ruptura o apertura de una union del monomero para permitir la formacion de una cadena. En la medida que las moleculas son mas largas y pesadas, la cera parafinica se vuelve mas dura y mas tenaz. Ejemplo:2n H2C=CH2 ? [-CH2-CH2-CH2-CH2-]nPolimeros de condensacion [editar]Son aquellos en los que la reaccion tiene lugar entre grupos funcionales reactivos presentes en los monomeros. Debe tener, por lo menos, dos grupos reactivos por monomero para darle continuidad a la cadena. Ejemplo:R-COOH + R'-OH ? R-CO-OR' + H2O.Polimeros formados por etapas [editar]La cadena de polimero va creciendo gradualmente mientras haya monomeros disponibles, anadiendo un monomero cada vez. Esta categoria incluye todos los polimeros de condensacion de Carothers y ademas algunos otros que no liberan moleculas pequenas pero si se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.Polimeros formados por reaccion en cadena [editar]Cada cadena individual de polimero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva, a pesar de estar rodeada de monomero.Segun su estructura molecular [editar].Amorfos [editar]Son amorfos los plasticos en los que las moleculas no presentan ningun tipo de orden; estan dispuestas aleatoriamente sin corresponder a ningun orden. Al no tener orden entre cadenas se crean unos huecos por los que pasa la luz, por esta razon los polimeros amorfos son transparentes.Semicristalinos [editar]Los polimeros semicristalinos Tienen zonas con cierto tipo de orden junto con zonas amorfas. En este caso al tener un orden existen menos huecos entre cadenas por lo que no pasa la luz a no ser que posean un espesor pequeno.Cristalizables [editar]Segun la velocidad de enfriamiento, puede disminuirse (enfriamiento rapido) o incrementarse (enfriamiento lento) el porcentaje de cristalinidad de un polimero semicristalino, sin embargo, un polimero amorfo, no presentara cristalinidad aunque su velocidad de enfriamiento sea extremadamente lenta.Segun el mercado [editar]Otra forma de clasificarlos es segun su disponibilidad y el sector del mercado que abastece.Comodities [editar]Son aquellos que tienen una fabricacion, disponibilidad, y demanda mundial, tienen un rango de precios internacional y no requieren gran tecnologia para su fabricacion y procesamiento.De ingenieria [editar]Son los materiales que se utilizan de manera muy especifica, creados practicamente para cumplir una determinada funcion, requieren tecnologia especializada para su fabricacion o su procesamiento y de precio relativamente alto.Elastomeros o Cauchos [editar]Los elastomeros se caracterizan por su elevada elasticidad y la capacidad de estiramiento y rebote, recuperando su forma primitiva una vez que se retira la fuerza que los deformaba. Comprenden los cauchos naturales y sinteticos; entre estos ultimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno. Los elastomeros son materiales de moleculas grandes las cuales despues de ser deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tamano y geometria al ser liberada la fuerza que los deformo.Codificacion de plasticos [editar]Existe una gran variedad de plasticos y para clasificarlos existe un sistema de codificacion que se muestra en la Tabla 1. Los productos llevan una marca que consiste en el simbolo internacional de reciclado con el codigo correspondiente en medio segun el material especifico.Tabla 1. Codificacion internacional para los distintos plasticos. Tipo de plastico: Polietileno Tereftalato Polietileno de alta densidad Policloruro de vinilo Polietileno de baja densidad Polipropileno Poliestireno Usos mas comunes [editar]Utilizado como aislante electrico.Aplicaciones en el sector industrial y de consumo. (envoltorios, bolsas de basura,...).Construccion; canerias, espumas aislantes de poliestireno, etc.Industrias varias: piezas de motores, carrocerias, juguetes, maletas, articulos deportivos, fibras textiles, etc.en los artefactos electricos.Reciclaje [editar].Cestas para clasificacion de desperdicios que pueden ser reciclados.Es facil percibir como los desechos plasticos, por ejemplo de envases de liquidos como el aceite de cocina, no son susceptibles de asimilarse de nuevo en la naturaleza, porque su material tarda aproximadamente unos 500 anos en degradarse.Ante esta realidad, se ha establecido el reciclaje de tales productos de plastico, que ha consistido basicamente en colectarlos, limpiarlos, seleccionarlos por tipo de material y fundirlos de nuevo para usarlos como materia prima adicional, alternativa o sustituta para el moldeado de otros productos.De esta forma la humanidad ha encontrado una forma adecuada para evitar la contaminacion de productos que por su composicion, materiales o componentes, no son faciles de desechar de forma convencional.Plastico reciclado.Reciclar plastico.Se pueden salvar grandes cantidades de recursos naturales no renovables cuando en los procesos de produccion se utilizan materiales "reciclados". Los recursos renovables, como los arboles, tambien pueden ser salvados. La utilizacion de productos reciclados disminuye el consumo de energia. Cuando se consuman menos combustibles fosiles,se generara menos CO2 y por lo tanto habra menos lluvia acida y se reducira el efecto invernadero.En el aspecto financiero, se puede decir que el reciclaje puede generar muchos empleos. Se necesita una gran fuerza laboral para recolectar los materiales aptos para el reciclaje y para su clasificacion. Un buen proceso de reciclaje es capaz de generar ingresos. Por lo anterior expuesto, se hace ineludible mejorar y establecer nuevas tecnologias en cuanto a los procesos de recuperacion de plasticos y buscar solucion a este problema tan nocivo para la sociedad y que dia a dia va en aumento deteriorando al medio ambiente. En las secciones siguientes se plantea el diseno de un fundidor para polietileno de baja densidad, su uso, sus caracteristicas, recomendacion y el impacto positivo que proporcionara a la comunidad.Plasticos biodegradables [editar]A fines del siglo XX el precio del petroleo disminuyo, y de la misma manera decayo el interes por los plasticos biodegradables. En los ultimos anos esta tendencia se ha revertido, ademas de producirse un aumento en el precio del petroleo, se ha tomado mayor conciencia de que las reservas petroleras se estan agotando de manera alarmante. Dentro de este contexto, se observa un marcado incremento en el interes cientifico e industrial en la investigacion para la produccion de plasticos biodegradables o EDPs (environmentally degradable polymers and plastics). La fabricacion de plasticos biodegradables a partir de materiales naturales, es uno de los grandes retos en diferentes sectores; industriales, agricolas, y de materiales para servicios varios. Ante esta perspectiva, las investigaciones que involucran a los plasticos obtenidos de otras fuentes han tomado un nuevo impulso y los polihidroxialcanoatos aparecen como una alternativa altamente prometedora.La sustitucion de los plasticos actuales por plasticos biodegradables es una via por la cual el efecto contaminante de aquellos, se veria disminuido en el medio ambiente. Los desechos de plasticos biodegradables pueden ser tratados como desechos organicos y eliminarlos en los depositos sanitarios, donde su degradacion se realice en exiguos periodos de tiempo.Los polimeros biodegradables se pueden clasificar de la siguiente manera:Polimeros extraidos o removidos directamente de la biomasa: polisacaridos como almidon y celulosa. Proteinas como caseina, queratina, y colageno.Polimeros producidos por sintesis quimica clasica utilizando monomeros biologicos de fuentes renovables.Polimeros producidos por microorganismos, bacterias productoras nativas o modificadas geneticamente.Dentro de la ultima categoria se hallan los plasticos biodegradables producidos por bacterias, en este grupo encontramos a los PHAs y al acido polilactico (PLA). Los PHAs debido a su origen de fuentes renovables y por el hecho de ser biodegradables, se denominan “polimeros doblemente verdes”. El PLA, monomero natural producido por vias fermentativas a partir de elementos ricos en azucares, celulosa y almidon, es polimerizado por el hombre. Los bioplasticos presentan propiedades fisicoquimicas y termoplasticas iguales a las de los polimeros fabricados a partir del petroleo, pero una vez depositados en condiciones favorables, se biodegradan.Acido polilactico (PLA).El almidon es un polimero natural, un gran hidrato de carbono que las plantas sintetizan durante la fotosintesis que sirve como reserva de energia. Los cereales como el maiz y trigo contienen gran cantidad de almidon y son la fuente principal para la produccion de PLA. Los bioplasticos producidos a partir de este polimero tienen la caracteristica de una resina que puede inyectarse, extruirse y termoformarse.La produccion de este biopolimero empieza con el almidon que se extrae del maiz, luego los microorganismos lo transforman en una molecula mas pequena de acido lactico o 2 hidroxi-propionico (monomero), la cual es la materia prima que se polimeriza formando cadenas, con una estructura molecular similar a los productos de origen petroquimico, que se unen entre si para formar el plastico llamado PLA.El PLA es uno de los plasticos biodegradables actualmente mas estudiados, se encuentra disponible en el mercado desde 1990. Es utilizado en la fabricacion de botellas transparentes para bebidas frias, bandejas de envasado para alimentos, y otras numerosas aplicaciones.Polihidroxialcanoatos.Historia.Los PHAs son producidos generalmente por bacterias Gram negativas, aunque existen bacterias Gram positivas tambien productoras en menor escala. El primer PHA descubierto fue el PHB, que fue descrito en el instituto Pasteur en 1925 por el microbiologo Lemoigne quien observo la produccion de PHB por Bacillus megaterium. Posteriormente, en 1958 Macrae e Wildinson observaron que Bacillus megaterium acumulaba el polimero cuando la relacion glucosa/nitrogeno en el medio de cultivo no se encontraba en equilibrio y observaron su degradacion cuando existia falta o deficiencia de fuentes de carbono o energia. A partir de este hecho, se encontraron inclusiones de PHA en una extensa variedad de especies bacterianas. En la actualidad se conocen aproximadamente 150 diferentes polihidroxialcanoatos.La primera patente de PHB fue pedida en los Estados Unidos por J. N. Baptist en 1962. En 1983 ocurrieron dos acontecimientos importantes, primero fue el descubrimiento por De Smet, de una cepa de Pseudomonas oleovorans (ATCC 29347) productora de PHB, y consecutivamente se dio la primera produccion del primer biopoliester de uso comercial. Un copolimero formado por monomeros de cuatro y cinco carbonos, denominados PHB y PHV, respectivamente, este producto se denomino comercialmente “Biopol” y se produce utilizando Ralstonia eutropha, a partir de glucosa y acido propionico. Este bioplastico en la actualidad ya es sintetizado a partir de una sola fuente de carbono en bacterias recombinantes; y exhibe un alto potencial de biodegradabilidad y propiedades termomecanicas mejores que el PHB puro.En general los PHAs son insolubles en agua, biodegradables, no toxicos, por lo cual uno de los principales beneficios que se obtienen de la aplicacion de PHAs, es el ambiental. La utilizacion de estos productos, reduce la dependencia del petroleo por parte de la industria plastica, provoca una disminucion de los residuos solidos y se observaria una reduccion de la emision de gases que provocan el efecto invernadero.Los puntos de interes en cuanto a aplicaciones de bioplasticos, de acuerdo con la IBAW (Asociacion Internacional y Grupo de Trabajo de Polimeros Biodegradables) se centran en los sectores de empaque, medicina, agricultura y productos desechables. Sin embargo, con el avance de esta industria se ha ampliado la utilizacion de biomateriales aplicandose en: telefonos celulares, computadores, dispositivos de audio y video. De acuerdo a esta informacion se ha establecido que el 10% de los plasticos que actualmente se emplean en la industria electronica pueden ser reemplazados por biopolimeros.Problemas relacionados con el reciclaje [editar]En la vida moderna el plastico ha constituido un fenomeno de indudable trascendencia. Hoy en dia el hombre vive rodeado de objetos plasticos que en siglos anteriores no eran necesarios para la vida cotidiana. Los plasticos se han fabricado para satisfacer las demandas de una gran variedad de usos, dando lugar a una vasta industria donde la civilizacion deberia llamarse la civilizacion del plastico, debido al papel determinante que ha desempenado este material en su desarrollo, en el mejoramiento de las condiciones de la vida del hombre y el acelerado crecimiento de la ciencia y la tecnologia.En general, las personas tienen muy poco conocimiento sobre lo que es un plastico, como se obtiene, cuales son los tipos de plastico y sus aplicaciones, y cuales son los procesos de transformacion del mismo. Estas informaciones son importantes para quienes trabajan en la comercializacion de plasticos, e industrias de produccion o trasformacion del plastico, o apenas curiosos por el asunto. De tal forma surge como necesidad en este proyecto mostrar a una parte importante de la poblacion las graves consecuencias del mal uso del plastico que va desde la manera de obtencion, hasta los procesos que se utilizan para reciclarlos.Cabe destacar que el plastico es una sustancia muy importante para el desarrollo de la industria ya que su material sintetico o natural que contiene como ingredientes esenciales sustancias organicas de elevada masa molecular llamada polimero.Asi mismo surge como problema asociado la contaminacion ambiental, muchas veces producto del desecho de los plasticos de alta y baja densidad. Actualmente estos plasticos son muy utilizados a nivel comercial como envases o envolturas, de sustancias o articulos alimenticios los cuales son desechados al medio ambiente luego de su utilizacion. Como es evidente el desecho de estos plasticos al ambiente trae graves consecuencias a las comunidades como lo son las enfermedades entre las cuales se encuentra el dengue; producida por el acumulamiento de basura y estancamiento de aguas negras sirviendo estos como criaderos del zancudo patas blancas. Entre otras de las consecuencias importantes se pueden mencionar son las obstrucciones de las tuberias de aguas negras. Aunado a ello el desecho de estos materiales plasticos al ambiente provoca la disminucion del embellecimiento de algunas areas, establecimientos, municipios, ciudades y estados.Muchas de las ventajas de los productos plasticos se convierten en una desventaja en el momento que desechamos ya sea el envase porque es decarteble o bien cuando tiramos objetos de plastico porque se han roto.Si bien los plasticos podrian ser reutilizados o reciclados en su gran mayoria, lo cierto es que hoy estos desechos son un problema de dificil solucion, fundamentalmente en las grandes ciudades. Es realmente una tarea costosa y compleja para los municipios encargados de la recoleccion y disposicion final de los residuos ya que a la cantidad de envases se le debe sumar el volumen que representan.Por sus caracteristicas los plasticos generan problemas en la recoleccion, traslado y disposicion final. Algunos datos nos alertan sobre esto. Por ejemplo, un camion con una capacidad para transportar 12 toneladas de desechos comunes, transportara apenas 6 o 7 toneladas de plasticos compactado, y apenas 2 de plastico sin compactar.Dentro del total de plasticos descartables que hoy van a la basura se destaca en los ultimos anos el aumento sostenido de los envases de PET, proveniente fundamentalmente de botellas descartables de aguas de mesa, aceites y bebidas alcoholicas y no alcoholicas. Las empresas vienen sustituyendo los envases de vidrio por los de plastico retornables en un comienzo, y no retornables posteriormente. Esta decision implica un permanente cambio en la composicion de la basura. En Uruguay este proceso se ha acelerado desde mediados de 1996, agravandose durante 1997 cuando ademas, muchos envases retornables de vidrio se transformaron en vidrio descartable.De esta manera, resulta claro que el abandono de estos materiales al medio ambiente representa un grave problema ambiental.Por consiguiente existe la inquietud de elaborar un equipo con la capacidad de recuperar dichos plasticos que han sido desechados por la sociedad, los cuales son considerados no reusables.De este modo surge como proposito disenar un equipo que utilice energia termica por induccion fundiendo el polietileno de baja densidad que se encuentren depositados en el mismo, una vez fundidos, aglomerados y en estado liquido pasan a ser vertidos a un molde para elaborar otros productos que seran utilizados en otras aplicaciones.Un material candidato a sustituir al petroleo es el canamo, utilizable para todos los usos petroquimicos, pero que ademas es 100% biodegradable y altamente reciclable.
Plastico
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El termino plastico en su significacion mas general, se aplica a las sustancias de distintas estructuras que carecen de un punto fijo de ebullicion y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido restringido, se debe a que denota ciertos tipos de materiales sinteticos obtenidos mediante fenomenos de polimerizacion o multiplicacion artificial de los atomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos organicos derivados del petroleo y otras sustancias naturales.
La palabra plastico se uso originalmente como adjetivo para denotar un cierto grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el termino plasticidad.
Historia
El invento del primer plastico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860, cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collarder ofrecio una recompensa de 10.000 dolares a quien consiguiera un sustituto del marfil natural, destinado a la fabricacion de bolas de billar. Una de las personas que compitieron fue el inventor norteamericano John Wesley Hyatt, quien desarrollo el celuloide disolviendo celulosa (material de origen natural) en una solucion de alcanfor y etanol. Si bien Hyatt no gano el premio, consiguio un producto muy comercial que seria vital para el posterior desarrollo de la industria cinematografica de finales de s XIX.
En 1909 el quimico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland sintetizo un polimero de gran interes comercial, a partir de moleculas de fenol y formaldehido. Se bautizo con el nombre de baquelita y fue el primer plastico totalmente sintetico de la historia, fue la primera de una serie de resinas sinteticas que revolucionaron la tecnologia moderna iniciando la «era del plastico». A lo largo del siglo XX el uso del plastico se hizo extremadamente popular y llego a sustituir a otros materiales tanto en el ambito domestico, como industrial y comercial.
En 1920 se produjo un acontecimiento que marcaria la pauta en el desarrollo de los materiales plasticos. El quimico aleman Hermann Staudinger aventuro que estos se componian en realidad de moleculas gigantes o macromoleculas. Los esfuerzos realizados a probar estas afirmaciones iniciaron numerosas investigaciones cientificas que produjeron enormes avances en esta parte de la quimica.
Propiedades y caracteristicas
Bolsas de plastico.
Botella de plastico.
Los plasticos son sustancias formadas por macrocelulas organicas llamadas polimeros. Estos polimeros son grandes agrupaciones de monomeros unidos mediante un proceso quimico llamado polimerizacion. Los plasticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradacion ambiental y biologica.
De hecho, plastico se refiere a un estado del material, pero no al material en si: los polimeros sinteticos habitualmente llamados plasticos, son en realidad materiales sinteticos que pueden alcanzar el estado plastico, esto es cuando el material se encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos mecanicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado solido se transforma en estado plastico generalmente por calentamiento, y es ideal para los diferentes procesos productivos ya que en este estado es cuando el material puede manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad. Asi que la palabra plastico es una forma de referirse a materiales sinteticos capaces de entrar en un estado plastico, pero plastico no es necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra.
Las propiedades y caracteristicas de la mayoria de los plasticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plasticos especiales) son estas:
* faciles de trabajar y moldear,
* tienen un bajo costo de produccion,
* poseen baja densidad,
* suelen ser impermeables,
* buenos aislantes electricos,
* aceptables aislantes acusticos,
* buenos aislantes termicos, aunque la mayoria no resisten temperaturas muy elevadas,
* resistentes a la corrosion y a muchos factores quimicos;
* algunos no son biodegradables ni faciles de reciclar, y si se queman, son muy contaminantes.
Proceso productivo
La primera parte de la produccion de plasticos consiste en la elaboracion de polimeros en la industria quimica. Hoy en dia la recuperacion de plasticos post-consumidor es esencial tambien. Parte de los plasticos terminados por la industria se usan directamente en forma de grano o resina. Mas frecuentemente, se utilizan varias formas de moldeo (por inyeccion, compresion, rotacion, inflacion, etc.) o la extrusion de perfiles o hilos. Parte del mayor proceso de plasticos se realiza en una maquina horneadora.
Clasificacion de los plasticos
Segun el monomero base
En esta clasificacion se considera el origen del monomero del cual parte la produccion del polimero.
* Naturales: Son los polimeros cuyos monomeros son derivados de productos de origen natural con ciertas caracteristicas como, por ejemplo, la celulosa, la caseina y el caucho. Dentro de dos de estos ejemplos existen otros plasticos de los cuales provienen:
o Los derivados de la celulosa son: el celuloide, el celofan y el cellon.
o Los derivados del caucho son: la goma y la ebonita.
* Sinteticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por el hombre, principalmente derivados del petroleo como lo son las bolsas de polietileno
Segun su comportamiento frente al calor
Termoplasticos
Un termoplastico es un plastico que, a temperatura ambiente, es plastico o deformable, se convierte en un liquido cuando se calienta y se endurece en un estado vitreo cuando se enfria suficiente. La mayoria de los termoplasticos son polimeros de alto peso molecular, los que poseen cadenas asociadas por medio de debiles fuerzas Van der Waals (Polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrogeno; o incluso anillos aromaticos apilados (poliestireno). Los polimeros termoplasticos difieren de los polimeros termoestables en que despues de calentarse y moldearse estos pueden recalentarse y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma despues de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse..
Sus propiedades fisicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces.
Los principales son:
* Resinas celulosicas: obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la parte lenosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayon.
* Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno obtenido del craqueo del petroleo que, tratado posteriormente, permite obtener diferentes monomeros como acetato de vinilo, alcohol vinilico, cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc.
* Derivados de las proteinas: Pertenecen a este grupo el nailon y el perlon, obtenidos a partir de las diamidas.
* Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando acido clorhidrico a los polimeros de caucho.
Termoestables
Los plasticos termoestables son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusion y formacion-solidificacion, se convierten en materiales rigidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtencion se parte de un aldehido.
* Polimeros del fenol: Son plasticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su fabricacion se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplasticos.
* Resinas epoxi.
* Resinas melaminicas.
* Baquelita.
* Aminoplasticos: Polimeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la melamina.
* Poliesteres: Resinas procedentes de la esterificacion de polialcoholes, que suelen emplearse en barnices. Si el acido no esta en exceso, se obtienen termoplasticos.
Segun la reaccion de sintesis
Tambien pueden clasificarse segun la reaccion que produjo el polimero:
Polimeros de adicion
Implican siempre la ruptura o apertura de una union del monomero para permitir la formacion de una cadena. En la medida que las moleculas son mas largas y pesadas, la cera parafinica se vuelve mas dura y mas tenaz. Ejemplo:
2n H2C=CH2 [-CH2-CH2-CH2-CH2-]n
Polimeros de condensacion
Son aquellos donde los monomeros deben tener, por lo menos, dos grupos reactivos por monomero para darle continuidad a la cadena. Ejemplo:
R-COOH + R'-OH R-CO-OR' + H2O
Polimeros formados por etapas
La cadena de polimero va creciendo gradualmente mientras haya monomeros disponibles, anadiendo un monomero cada vez. Esta categoria incluye todos los polimeros de condensacion de Carothers y ademas algunos otros que no liberan moleculas pequenas pero si se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.
Segun su estructura molecular
Amorfos
Son amorfos los plasticos en los que las moleculas no presentan ningun tipo de orden; estan dispuestas aleatoriamente sin corresponder a ningun orden. Al no tener orden entre cadenas se crean unos huecos por los que pasa la luz, por esta razon los polimeros amorfos son transparentes.
Semicristalinos
Los polimeros semicristalinos Tienen zonas con cierto tipo de orden junto con zonas amorfas. En este caso al tener un orden existen menos huecos entre cadenas por lo que no pasa la luz a no ser que posean un espesor pequeno.
Cristalizables
Segun la velocidad de enfriamiento, puede disminuirse (enfriamiento rapido) o incrementarse (enfriamiento lento) el porcentaje de cristalinidad de un polimero semicristalino, sin embargo, un polimero amorfo, no presentara cristalinidad aunque su velocidad de enfriamento sea extremadamente lenta.
Comodities
Son aquellos que tienen una fabricacion, disponibilidad, y demanda mundial, tienen un rango de precios internacional y no requieren gran tecnologia para su fabricacion y procesamiento.
De ingenieria
Son los materiales que se utilizan de manera muy especifica, creados practicamente para cumplir una determinada funcion, requieren tecnologia especializada para su fabricacion o su procesamiento y de precio relativamente alto.
Elastomeros o Cauchos
Los elastomeros se caracterizan por su gran elasticidad y capacidad de estiramiento y rebote, recuperando su forma original una vez que se retira la fuerza que los deformaba. Comprenden los cauchos naturales obtenidos a partir del latex natural y sinteticos; entre estos ultimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno.
Los elastomeros son materiales de moleculas grandes las cuales despues de ser deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tamano y geometria al ser liberada la fuerza que los deformo.
Codificacion de plasticos
Existe una gran variedad de plasticos y para clasificarlos, existe un sistema de codificacion que se muestra en la Tabla 1. Los productos llevan una marca que consiste en el simbolo internacional de reciclado Recycling symbol.svg con el codigo correspondiente en medio segun el material especifico.
Tabla 1. Codificacion internacional para los distintos plasticos. Tipo de plastico: Polietileno Tereftalato Polietileno de alta densidad Policloruro de vinilo Polietileno de baja densidad Polipropileno Poliestireno Otros
Acronimo PET PEAD/ PEHD PVC PEBD/ PELD PP PS Otros
Codigo 5 1 2 3 4 5 6 7
Usos mas comunes
* Aplicaciones en el sector industrial: piezas de motores, aparatos electricos y electronicos, carrocerias, aislantes electricos, etc.
* En construccion: tuberias, impermeabilizantes, espumas aislantes de poliestireno, etc.
* Industrias de consumo y otras: envoltorios, juguetes, maletas, articulos deportivos, fibras textiles, muebles, bolsas de basura, etc.
Reciclado
Cestas para clasificacion de desperdicios que pueden ser reciclados.
Es facil percibir como los desechos plasticos, por ejemplo de envases de liquidos como el aceite de cocina, no son susceptibles de asimilarse de nuevo en la naturaleza, porque su material tarda aproximadamente unos 180 anos en degradarse.
Ante esta realidad, se ha establecido el reciclado de tales productos de plastico, que ha consistido basicamente en colectarlos, limpiarlos, seleccionarlos por tipo de material y fundirlos de nuevo para usarlos como materia prima adicional, alternativa o sustituta para el moldeado de otros productos.
De esta forma la humanidad ha encontrado una forma adecuada para evitar la contaminacion de productos que por su composicion, materiales o componentes, no son faciles de desechar de forma convencional.
Se pueden salvar grandes cantidades de recursos naturales no renovables cuando en los procesos de produccion se utilizan materiales "reciclados". Los recursos renovables, como los arboles, tambien pueden ser salvados. La utilizacion de productos reciclados disminuye el consumo de energia. Cuando se consuman menos combustibles fosiles, se generara menos CO2 y por lo tanto habra menos lluvia acida y se reducira el efecto invernadero.
En el aspecto financiero reciclaje y para su clasificacion. Un buen proceso de reciclaje es capaz de generar ingresos. Por lo anterior expuesto, se hace ineludible mejorar y establecer nuevas tecnologias en cuanto a los procesos de recuperacion de plasticos y buscar solucion a este problema tan nocivo para la sociedad y que dia a dia va en aumento deteriorando al medio ambiente. En las secciones siguientes se plantea el diseno de un fundidor para polietileno de baja densidad, su uso, sus caracteristicas, recomendacion y el impacto positivo que proporcionara a la comunidad.
Plasticos biodegradables
A fines del siglo XX el precio del petroleo disminuyo, y de la misma manera decayo el interes por los plasticos biodegradables. En los ultimos anos esta tendencia se ha revertido, ademas de producirse un aumento en el precio del petroleo, se ha tomado mayor conciencia de que las reservas petroleras se estan agotando de manera alarmante. Dentro de este contexto, se observa un marcado incremento en el interes cientifico e industrial en la investigacion para la produccion de plasticos biodegradables o EDPs (environmentally degradable polymers and plastics). La fabricacion de plasticos biodegradables a partir de materiales naturales, es uno de los grandes retos en diferentes sectores; industriales, agricolas, y de materiales para servicios varios. Ante esta perspectiva, las investigaciones que involucran a los plasticos obtenidos de otras fuentes han tomado un nuevo impulso y los polihidroxialcanoatos aparecen como una alternativa altamente prometedora.
La sustitucion de los plasticos actuales por plasticos biodegradables es una via por la cual el efecto contaminante de aquellos, se veria disminuido en el medio ambiente. Los desechos de plasticos biodegradables pueden ser tratados como desechos organicos y eliminarlos en los depositos sanitarios, donde su degradacion se realice en exiguos periodos de tiempo.
Los polimeros biodegradables se pueden clasificar de la siguiente manera:
* Polimeros extraidos o removidos directamente de la biomasa: polisacaridos como almidon y celulosa. Proteinas como caseina, queratina, y colageno.
* Polimeros producidos por sintesis quimica clasica utilizando monomeros biologicos de fuentes renovables.
* Polimeros producidos por microorganismos, bacterias productoras nativas o modificadas geneticamente.
Dentro de la ultima categoria se hallan los plasticos biodegradables producidos por bacterias, en este grupo encontramos a los PHAs y al acido polilactico (PLA). Los PHAs debido a su origen de fuentes renovables y por el hecho de ser biodegradables, se denominan “polimeros doblemente verdes”. El PLA, monomero natural producido por vias fermentativas a partir de elementos ricos en azucares, celulosa y almidon, es polimerizado por el hombre. Los bioplasticos presentan propiedades fisicoquimicas y termoplasticas iguales a las de los polimeros fabricados a partir del petroleo, pero una vez depositados en condiciones favorables, se biodegradan.
Acido polilactico (PLA)
El almidon es un polimero natural, un gran hidrato de carbono que las plantas sintetizan durante la fotosintesis que sirve como reserva de energia. Los cereales como el maiz y trigo contienen gran cantidad de almidon y son la fuente principal para la produccion de PLA. Los bioplasticos producidos a partir de este polimero tienen la caracteristica de una resina que puede inyectarse, extruirse y termoformarse.
La produccion de este biopolimero empieza con el almidon que se extrae del maiz, luego los microorganismos lo transforman en una molecula mas pequena de acido lactico o 2 hidroxi-propionico (monomero), la cual es la materia prima que se polimeriza formando cadenas, con una estructura molecular similar a los productos de origen petroquimico, que se unen entre si para formar el plastico llamado PLA.
El PLA es uno de los plasticos biodegradables actualmente mas estudiados, se encuentra disponible en el mercado desde 1990. Es utilizado en la fabricacion de botellas transparentes para bebidas frias, bandejas de envasado para alimentos, y otras numerosas aplicaciones.
Polihidroxialcanoatos
Los PHAs son producidos generalmente por bacterias Gram negativas, aunque existen bacterias Gram positivas tambien productoras en menor escala. El primer PHA descubierto fue el PHB, que fue descrito en el instituto Pasteur en 1925 por el microbiologo Lemoigne quien observo la produccion de PHB por Bacillus megaterium. Posteriormente, en 1958 Macrae e Wildinson observaron que Bacillus megaterium acumulaba el polimero cuando la relacion glucosa/nitrogeno en el medio de cultivo no se encontraba en equilibrio y observaron su degradacion cuando existia falta o deficiencia de fuentes de carbono o energia. A partir de este hecho, se encontraron inclusiones de PHA en una extensa variedad de especies bacterianas. En la actualidad se conocen aproximadamente 150 diferentes polihidroxialcanoatos.
La primera patente de PHB fue pedida en los Estados Unidos por J. N. Baptist en 1962. En 1983 ocurrieron dos acontecimientos importantes, primero fue el descubrimiento por De Smet, de una cepa de Pseudomonas oleovorans (ATCC 29347) productora de PHB, y consecutivamente se dio la primera produccion del primer biopoliester de uso comercial. Un copolimero formado por monomeros de cuatro y cinco carbonos, denominados PHB y PHV, respectivamente, este producto se denomino comercialmente “Biopol” y se produce utilizando Ralstonia eutropha, a partir de glucosa y acido propionico. Este bioplastico en la actualidad ya es sintetizado a partir de una sola fuente de carbono en bacterias recombinantes; y exhibe un alto potencial de biodegradabilidad y propiedades termomecanicas mejores que el PHB puro.
En general los PHAs son insolubles en agua, biodegradables, no toxicos, por lo cual uno de los principales beneficios que se obtienen de la aplicacion de PHAs, es el ambiental. La utilizacion de estos productos, reduce la dependencia del petroleo por parte de la industria plastica, provoca una disminucion de los residuos solidos y se observaria una reduccion de la emision de gases que provocan el efecto invernadero.
Los puntos de interes en cuanto a aplicaciones de bioplasticos, de acuerdo con la IBAW (Asociacion Internacional y Grupo de Trabajo de Polimeros Biodegradables) se centran en los sectores de empaque, medicina, agricultura y productos desechables. Sin embargo, con el avance de esta industria se ha ampliado la utilizacion de biomateriales aplicandose en: telefonos celulares, computadores, dispositivos de audio y video. De acuerdo a esta informacion se ha establecido que el 10% de los plasticos que actualmente se emplean en la industria electronica pueden ser reemplazados por biopolimeros.
Problemas relacionados con el reciclaje
En la vida moderna el plastico ha constituido un fenomeno de indudable trascendencia. Hoy en dia el hombre vive rodeado de objetos plasticos que en siglos anteriores no eran necesarios para la vida cotidiana. Los plasticos se han fabricado para satisfacer las demandas de una gran variedad de usos, dando lugar a una vasta industria donde la civilizacion deberia llamarse la civilizacion del plastico, debido al papel determinante que ha desempenado este material en su desarrollo, en el mejoramiento de las condiciones de la vida del hombre y el acelerado crecimiento de la ciencia y la tecnologia.
En general, las personas tienen muy poco conocimiento sobre lo que es un plastico, como se obtiene, cuales son los tipos de plastico y sus aplicaciones, y cuales son los procesos de transformacion del mismo. Estas informaciones son importantes para quienes trabajan en la comercializacion de plasticos, e industrias de produccion o trasformacion del plastico, o apenas curiosos por el asunto. De tal forma surge como necesidad en este proyecto mostrar a una parte importante de la poblacion las graves consecuencias del mal uso del plastico que va desde la manera de obtencion, hasta los procesos que se utilizan para reciclarlos.
Cabe destacar que el plastico es una sustancia muy importante para el desarrollo de la industria ya que su material sintetico o natural que contiene como ingredientes esenciales sustancias organicas de elevada masa molecular llamada polimero.
Asi mismo surge como problema asociado la contaminacion ambiental, muchas veces producto del desecho de los plasticos de alta y baja densidad. Actualmente estos plasticos son muy utilizados a nivel comercial como envases o envolturas, de sustancias o articulos alimenticios los cuales son desechados al medio ambiente luego de su utilizacion. Como es evidente el desecho de estos plasticos al ambiente trae graves consecuencias a las comunidades como lo son las enfermedades entre las cuales se encuentra el dengue; producida por el acumulamiento de basura y estancamiento de aguas negras sirviendo estos como criaderos del zancudo patas blancas. Entre otras de las consecuencias importantes se pueden mencionar son las obstrucciones de las tuberias de aguas negras. Aunado a ello el desecho de estos materiales plasticos al ambiente provoca la disminucion del embellecimiento de algunas areas, establecimientos, municipios, ciudades y estados.
Muchas de las ventajas de los productos plasticos se convierten en una desventaja en el momento que desechamos ya sea el envase porque es decartable o bien cuando tiramos objetos de plastico porque se han roto.
Si bien los plasticos podrian ser reutilizados o reciclados en su gran mayoria, lo cierto es que hoy estos desechos son un problema de dificil solucion, fundamentalmente en las grandes ciudades. Es realmente una tarea costosa y compleja para los municipios encargados de la recoleccion y disposicion final de los residuos ya que a la cantidad de envases se le debe sumar el volumen que representan.
Por sus caracteristicas los plasticos generan problemas en la recoleccion, traslado y disposicion final. Algunos datos nos alertan sobre esto. Por ejemplo, un camion con una capacidad para transportar 12 toneladas de desechos comunes, transportara apenas 5 o 6 toneladas de plasticos compactados, y apenas 2 de plastico sin compactar.
Dentro del total de plasticos descartables que hoy van a la basura se destaca en los ultimos anos el aumento sostenido de los envases de PET, proveniente fundamentalmente de botellas descartables de aguas de mesa, aceites y bebidas alcoholicas y no alcoholicas. Las empresas vienen sustituyendo los envases de vidrio por los de plastico retornables en un comienzo, y no retornables posteriormente. Esta decision implica un permanente cambio en la composicion de la basura. En Uruguay este proceso se ha acelerado desde mediados de 1996, agravandose durante 1997 cuando ademas, muchos envases retornables de vidrio se transformaron en vidrio descartable.
De esta manera, resulta claro que el abandono de estos materiales al medio ambiente representa un grave problema ambiental.
Por consiguiente existe la inquietud de elaborar un equipo con la capacidad de recuperar dichos plasticos que han sido desechados por la sociedad, los cuales son considerados no reusables.
De este modo surge como proposito disenar un equipo que utilice energia termica por induccion fundiendo el polietileno de baja densidad que se encuentren depositados en el mismo, una vez fundidos, aglomerados y en estado liquido pasan a ser vertidos a un molde para elaborar otros productos que seran utilizados en otras aplicaciones.
Un material candidato a sustituir al petroleo es el canamo, utilizable para todos los usos petroquimicos, pero que ademas es 100% biodegradable y altamente reciclable.