Ejemplos y usos de los polímeros sintéticos
Algunos polímeros sintéticos familiares son: Los nylons en los textiles y tejidos, el teflón en las sartenes antiadherentes, la baquelita para los interruptores eléctricos, el policloruro de vinilo (PVC) en las tuberías, etc. Las botellas comunes de PET están hechas de un polímero sintético, el tereftalato de polietileno. Los estuches y cubiertas de plástico están hechos en su mayoría de polímeros sintéticos como el polietileno y los neumáticos se fabrican con cauchos de Buna[1]. Sin embargo, debido a los problemas medioambientales creados por estos polímeros sintéticos que en su mayoría no son biodegradables y a menudo se sintetizan a partir del petróleo, también se están considerando alternativas como los bioplásticos. Sin embargo, son caros en comparación con los polímeros sintéticos[2].
Nota 3: La ingeniería genética es ahora capaz de generar análogos no naturales de los biopolímeros que deberían denominarse biopolímeros artificiales, por ejemplo, proteínas artificiales, polinucleótidos artificiales, etc.[3].
Se utiliza en aplicaciones de alto rendimiento, como el calzado deportivo, los componentes de dispositivos electrónicos, los conductos de combustible de los automóviles, los tubos neumáticos de los frenos de aire, las tuberías flexibles de petróleo y gas y los umbilicales de fluidos de control, y los catéteres.
Plástico polímero sintético
Asegúrate de que comprendes bien las siguientes ideas esenciales que se han presentado anteriormente. Es especialmente importante que conozcas el significado preciso de todos los términos en negrita en el contexto de este tema.
Los plásticos y los materiales naturales como el caucho o la celulosa están compuestos por moléculas muy grandes llamadas polímeros. Los polímeros se construyen a partir de fragmentos moleculares relativamente pequeños conocidos como monómeros que se unen entre sí. La lana, el algodón, la seda, la madera y el cuero son ejemplos de polímeros naturales conocidos y utilizados desde la antigüedad. Este grupo incluye los biopolímeros, como las proteínas y los hidratos de carbono, que son componentes de todos los organismos vivos.
Los polímeros sintéticos, que incluyen el gran grupo conocido como plásticos, cobraron importancia a principios del siglo XX. La capacidad de los químicos de diseñarlos para obtener un conjunto de propiedades deseadas (fuerza, rigidez, densidad, resistencia al calor, conductividad eléctrica) ha ampliado enormemente las numerosas funciones que desempeñan en la economía industrial moderna. Este módulo trata principalmente de los polímeros sintéticos, pero incluye una sinopsis de algunos de los polímeros naturales más importantes. Finalizará con un resumen de algunos de los problemas medioambientales más importantes creados por el amplio uso de los plásticos.
Ejemplos de polímeros sintéticos
La palabra “polímero” significa “muchas unidades”. Un polímero puede estar formado por muchas unidades repetitivas, que son pequeñas moléculas de monómero que se han unido covalentemente. La figura 1 (de Chemistry in Context) muestra un único monómero y un polímero formado por monómeros idénticos unidos entre sí. Un polímero puede contener cientos de monómeros, que suman miles de átomos.
Algunos ejemplos de polímeros naturales son la seda, el algodón, la madera, el almidón, el caucho natural, la piel, el pelo y el ADN. A principios del siglo XX, los químicos empezaron a reproducir los polímeros naturales y a crear polímeros sintéticos, empezando por el nailon, que imita a la seda en su resistencia y flexibilidad.
El plástico es un tipo de polímero sintético. En la actualidad, se fabrican más de 60.000 plásticos con fines industriales y comerciales. Aproximadamente el 75% de los plásticos utilizados en este país pueden clasificarse en uno de los seis tipos, o “Los Seis Grandes”. Estos polímeros se enumeran en la siguiente tabla.
Estos seis polímeros son termoplásticos: pueden fundirse y volver a formarse, o reciclarse. Los números se utilizan para facilitar la identificación de los plásticos, de modo que puedan separarse para su reciclaje. El símbolo que se utiliza en los envases de plástico son tres flechas en forma de triángulo, con el número de plástico en el centro. Este símbolo facilita el reciclaje al facilitar la identificación de los plásticos.
Química de polímeros sintéticos
La biodegradabilidad de los polímeros depende de varios factores. Sin embargo, los aspectos más críticos son la accesibilidad de la estructura a la humedad y la difusión de enzimas y la capacidad de los microbios del entorno para asimilar los monómeros finales. La accesibilidad de la estructura del polímero a las enzimas y al agua depende principalmente de la cristalinidad, la hidrofobicidad y los efectos estéricos de los grupos laterales de la columna vertebral del polímero. En general, los polímeros de síntesis biológica son fácilmente biodegradables en entornos naturales, pero los polímeros sintéticos son menos biodegradables o se degradan muy lentamente. Sin embargo, hay que evitar estas generalizaciones. Para entender la compatibilidad de los biomateriales y el medio ambiente, hay que investigar tanto la etapa de desintegración del proceso de biodegradación como la asimilación y mineralización de estos fragmentos por parte de los microorganismos. La mineralización se produce cuando los oligómeros y monómeros asimilados dentro de las células se convierten en CO2 y H2O (aerobiosis), y en CO2, CH4 y H2O (anaerobiosis). Aunque la desintegración de la estructura polimérica limita la tasa de biodegradación y se detecta con mayor facilidad, las piezas finales pueden acumularse en el medio ambiente si no se mineralizan por completo. Esta acumulación podría contribuir a un problema con los microplásticos que puede ser mucho más difícil de abordar que la eliminación de los residuos macroscópicos de gran tamaño basados en polímeros.