IMPACTO ECONÓMICO Y AMBIENTAL DEL USO DE NUEVOS MATERIALES

El ser humano es la única especie animal que ha sabido obtener lo que quería de la naturaleza. Hoy en día la sociedad actual se ha dado cuenta de que nunca hemos dependido tanto de la naturaleza como dependemos hoy en día.

Un claro ejemplo de esto es la dependencia que tiene la economía mundial con respecto al petróleo. Si se acabara el petróleo y no encontráramos otra alternativa, se produciría una gran catástrofe mundial que afectaría negativamente el desarrollo humano.

Muchas de las necesidades que se hacen a partir del petróleo podrían ser cubierta con otros productos pero dañarían aun más el medioambiente de lo que lo hace el petróleo

El uso de nuevas fuentes de energía no solo trae consecuencias económicas también traen consecuencias políticas y sociales. Muchos conflictos son producidos por intereses económicos de una minoría poderosa.

La mayora parte de estas tragedias tienen como escenarios África ya que se encuentra la mayor reserva mundial de recursos minerales. Los países europeos abandonaron sus políticas coloniales pero los países africanos siguen siendo víctimas de una nueva forma de explotación: El neocolonialismo. En este caso, los que llevan a cabo políticas de dominación económica, son las grandes multinacionales europeas y norteamericanas.

1.-1.- BASURA TECNOLÓGICA.

Con la era tecnológica a aparecido un gran problema que es los residuos tecnológicos ya que el número de chatarra tecnológica ha aumentado considerablemente en los últimos años es un gran problema debido a dos motivos:

1.-Los aparatos tecnológicos son artefactos cuyos componentes son muy difíciles de separar.

2.- Algunos de los materiales que contienen son muy perjudiciales para la salud y que pueden perjudicar  a  la cadena alimenticia debido a que se contamine la tierra y el mar y se pueden extender al aire pudiéndolos inhalar.

Los componentes más peligrosos de la chatarra electrónica son:

Plomo: su ingesta puede causar trastornos neuronales y dañar los riñones y el aparato reproductor.

PVC: si se incinera se liberan a la atmosfera sustancias cloradas llamadas dioxinas.

Bromo: Los materiales ignífugos compuestos principalmente de bromo afectan a la glándula tiroides, provocando alteraciones en el crecimiento y malformaciones fetales.

Bario: no es tan peligroso como los demás metales pesados, pero una exposición prolongada a dosis elevadas puede causar una amplia gama de alteraciones orgánicas.

Cromo: su inhalación causa bronquitis crónica, aumenta el riesgo de cáncer de pulmón y puede dañar el hígado y los riñones.

Mercurio: Está relacionado con deficiencias cerebrales y hepáticas, especialmente en fetos y lactantes, ya que puede pasar a la leche materna.

Berilio: es altamente cancerígeno.

Cadmio: Una exposición prolongada puede degradar seriamente los riñones y los huesos.

Estos residuos no se pueden mezclar con la basura normal, por eso se han creado los puntos limpios que son lugares donde podemos tirar la basura tecnológica para un proceso de reciclado.

EN ANDALUCÍA

INSTITUCIONES ANDALUZAS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

El sector I+D cuenta con el respaldo de las instituciones andaluzas. A la hora de ejecutar proyectos de investigación y desarrollo para numerosas empresas, realiza una importante labor de divulgación mediante la organización de cursos y conferencias.

La Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa ha promovido varias fundaciones con el objetivo de impulsar todo tipo de proyectos tecnológicos, tanto en el campo de los nuevos materiales como en el de la electrónica o la biotecnología. La principal es la Corporación Tecnológica de Andalucía.

Las universidades andaluzas desempeñan un papel fundamental creando un puente entre la pura investigación científica y el mundo empresarial. Un buen ejemplo de ello lo constituye el Grupo de Elasticidad y Resistencia de Materiales, perteneciente a la Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla.

LOS PARQUES TECNOLÓGICOS ANDALUCES.

El sector tecnológico andaluz tiene a su disposición varios espacios para desarrollar su tarea. El principal es el Parque Tecnológico de Andalucía en Málaga, después  le sigue el Parque Científico y Tecnológico Cartuja 93 y en Córdoba, Almería y Huelva acaban de iniciar su andadura y su futuro es prometedor.

Aunque la estrella del sector tecnológico de nuestra comunidad es Aerópolis, fruto de la apuesta de la multinacional aeronáutica europea EADS por nuestra región. Se ubica cerca del aeropuerto de Sevilla y fabrica modernísimas piezas  con los más modernos materiales algunas de estas piezas son construidas para el avión A400M o el A380….

EL AVANCE DE LA NANOTECNOLOGÍA

Desde que se desarrollaron los primeros circuitos la escala de integración ha llegados hasta límites inimaginables en aquellos tiempos. Los circuitos electrónicos basados en el silicio están llegando a sus límites físicos sin embargo la nanotecnología está ya a punto de dar el siguiente paso: los transistores, componentes fundamentales de los chips pronto serán sustituidos por rotaxanos, que presentan las mismas propiedades eléctricas.  Los nanotubos podrían actuar como cables increíblemente finos. Los ordenadores moleculares podrían ser ya una realidad.

La tecnología que sirve para fabricar chips de silicio puede encontrar una nueva aplicación: los nanorrobots que serian capaces de regular reacciones químicas, repara defectos estructurales indetectables y revolucionaria muchísimo la biomedicina ya que podrían destruir tumores, coágulos de sangres en el cerebro o incluso penetrar en las células para instalar prótesis y reparar genes defectuosos.

EL DESARROLLO TECNOLÓGICO. SUS APLICACIONES

La sociedad industrial lleva investigaciones a cabo para encontrar nuevos materiales para mejorar las condiciones de vida muchas de esta investigaciones son un éxito rotundo otras sin embargo se encuentran en punto muerto.

Un claro ejemplo de estas decepciones son las investigaciones con cerámicas. Las arcillas son el material más utilizado hecho de cerámica ya que soporta altas temperaturas y es más ligera la arcilla es utilizada en la aeronáutica y en la construcción de motores en la industria automovilística pero su fragilidad no ha hecho que pase a la fase de producción en masa.

La industria aeronáutica es la que más demanda nuevos materiales, en la actualidad demanda mucho materiales compuestos llamados así porque es el resultado de la unión de dos materiales que supera con creces a los dos originales esto en ingeniería se denomina sinergia.

Uno de estos materiales compuesto es la famosa fibra de carbono que es un material compuesto por un polímero de fibra y un polímero adhesivo. El nombre se debe a que el producto final tiene más del 90% de carbono. Este proceso es bastante complejo y costoso pero su gran resistencia  lo justifica.

4.1.- MOLÉCULAS A LA CARTA: FULLERENOS Y NANOTUBOS.

El carbono es uno de los elementos más abundantes del planeta y componente básico de la química de la vida.

Existe una propiedad natural llamada alotropía, que es un mismo elemento o compuesto puede presentar propiedades diferentes según la disposición de sus átomos o moléculas. Un ejemplo de esto puede ser  el oxígeno y el óxido de silicio.

El carbono presenta dos formas alotrópicas una de ellas es el grafito la más común y se utiliza para las minas de los lápices y la otra y la más codiciada es el diamante, ya que un trozo de diamante es una enorme molécula formada por trillones de átomos.

La ciencia se encarga de sintetizar nuevas formas alotrópicas que permita hacer cosas que solo ocurre en la ciencia ficción. En 1985 se descubrió por casualidad una molécula denomina futboleno mas tarde fue conocida como buckminster fullereno por su estructura molecular y en poco tiempo surgió toda una familia de fullerenos gracias a la combinación de pentágono y hexágonos.

Los laboratorios empezaron a averiguar sus propiedades:  se pueden inscribir uno dentro de otro y es posible sustituir alguno de sus átomos de carbono por los de otros elementos, obteniendo los llamados heterofullerenos.

Debido a que no se ha dado con un método para producirlos a escala industrial hoy en día los fullerenos no sirven para nada.

Pero las facultades del carbono no queda ahí si eliminamos los enlaces que establecen los pentágonos y dejamos los enlaces de hexágonos podemos formar un material denominado nanotubo que es miles de veces más fuerte que el acero y muy ligero ya que es un fino hilo. Estos nanotubos aguantarían lo que no aguantarían ni cientos de cables de acero y se podrían construir  estructuras indestructibles.

MATERIALES ARTIFICIALES

La industria química ha hecho materiales artificiales muy desarrollados y modernos, pero algunos de ellos vienen de tiempos muy antiguos como el papel y el vidrio.

El vidrio es un material fácil de conseguir ya que se puede obtener con arena el problema de esto es que necesita calentarse a mas de 1.000 ºC.

Es un error llamar cristal al vidrio. La confusión se debe a que los dos son transparentes. Al vidrio se le acepta ser denominado cristal cuando es de alta calidad.

Una nueva aplicación del vidrio es la fibra óptica utilizada para la transmisión de miles de comunicaciones. Son pequeños hilos de vidrio más finos que el cabello

Hoy en día pese a las nuevas tecnologías el papel sigue siendo el material más utilizado par a la escritura. El primer material que se utilizó para escribir fue el papiro que precedía de una planta que se encontraban en Egipto. En los sitios que no existían el papiro se utilizaba el pergamino creado a partir de pieles de animales. Hasta que en la Edad Media se fue imponiendo el papel.

El papel está compuesto de celulosa, esta procede de la madera. Y para utilizar el papel tal y como lo conocemos tiene que pasar por un proceso de refinado

La demanda de papel es alta, lo que conlleva a una alta deforestación, pero esto lo podemos evitar reciclando el papel. El papel reciclado no es tan blanco y resulta costoso, pero estos inconvenientes son menos graves que una desforestación descontrolada. Hoy en día para no perder los bosques se hacen muchas repoblaciones.

 3.1.- MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN: CEMENTOS Y HORMIGONES

Gracias al cemento y al acero se han podido llevar a cabo diferentes construcciones como rascacielos, puentes…

Existen aglomerantes naturales que se emplean desde hace mucho tiempo. Los egipcios utilizaban yesos. Más tarde los romanos dieron un paso adelante y utilizaron puzolana y en la Edad Media se empezó  a utilizar mortero que se sigue utilizando hoy en día.

Hoy en día existe un tipo de cemento para cada necesidad. Pero prácticamente casi todos se elaboran a partir de un material llamado clinker que es el resultado de arcilla y roca caliza.

En el año 1824 se patentaba el cemento Portland. Cuando el cemento  es mezclado con agua tiene como resultado el endurecimiento de la mezcla hasta adquirir una consistencia pétrea. Este proceso de endurecimiento se denomina fraguado. El cemento Portland es el más utilizado en las obras comunes de construcción.

Con cemento y otros componentes se forma el hormigón y si a este se le añade gravilla se forma el hormigón armado. Son capaces de soportar millones de litros de agua.

3.2.-LOS MODERNOS MATERIALES ARTIFICIALES: LOS POLÍMEROS

Son sustancias constituidas por moléculas enormes debido a la unión de un número de moléculas normales llamada monómero. La naturaleza produce polímero que superan los artificiales.

La industria moderna se sirve de algunos polímeros naturales, pero el progreso de la química ha hecho que en el mercado encontremos una gran variedad de polímero que ha revolucionado la ciencia de los materiales.

Los polímeros tienen diferentes clasificaciones.

Según su comportamiento  ante el calor encontramos:

·         Polímeros termoplásticos: se reblandecen por acción del calor.

·         Polímeros termoestables: una vez enfriados no pueden volver a ser modelados.

Según sus propiedades químicas encontramos:

·         Elastómeros: son capaces de soportar grandes deformaciones sin estropearse.

·         Plastómeros: son los que al sufrir su deformación no vuelve a su forma original.

·         Fibras: presentan alta resistencia a las deformaciones ante esfuerzos de tracción.

·         Recubrimientos: son sustancias líquidas que se extienden por la superficies  protegiéndolas

·         Adhesivos: forman enlaces con las superficies que entran en contacto.

Los polímeros artificiales más usuales  son por ejemplo el Teflón, Buna…. Y los polímeros naturales más usuales son por ejemplo lípidos, glúcidos…..

MATERIALES NATURALES

La naturaleza es la única que nos da la materia prima y debemos esforzarnos por cuidarla, puede que algún día obtengamos estas materias artificialmente.

2.1.- DERIVADOS DEL PETRÓLEO.

El petróleo es el resultado de la descomposición de animales y de la flora de hace miles de años. Lo encontramos impregnado en rocas porosas.  A día de hoy no hemos encontrado ningún lago subterráneos de petróleo ni nada parecido.

La composición química es compleja es una mezcla de hidrocarburos con elementos presentes pero en pequeñas cantidades como el oxígeno, el  nitrógeno etc.

Casi todos los objetos cotidianos contienen derivados del petróleo, los derivados del petróleo son vitales para nuestra vida tal y como la conocemos y en la actualidad nos encontramos con un problema doble: por un lado el petróleo es un recurso muy escaso y por otro lado es causante de problemas políticos y ambientales muy importantes.

El petróleo para que tenga utilidad hay que refinarlo. Las refinerías son grandes plantas industriales en las que el petróleo es sometido a una serie de procesos físicos y químicos, cuyo resultado final es la obtención de los diferentes hidrocarburos de los que está compuesto. Se puede refinar mediante dos procesos:

·         La destilación es un proceso físico en el que el petróleo se somete a altas temperatura  evaporándose y separando así los distintos hidrocarburos ya que algunos necesitan más temperatura que otros para condensarse.

·         La descomposición térmica consiste en el calentar el petróleo extraído en lugar de condensarse lo que hace es descomponerse de las moléculas de hidrocarburos.

Una vez concluido estos dos procesos obtenemos una gran variedad de derivados, la industria petroquímica es la responsable de todos estos derivados.

2.2.-  LA PIEDRA NATURAL.

La piedra natural antiguamente suponía un gran problema para la arquitectura el modo desplazamiento, ellos lo hacían mediante vías fluviales o hacían su escultura cerca de una gran cantera. Hoy en día la piedra natural ha sido sustituida por piedras artificiales.

La piedra natural se clasifica en 5 grupos:

·         La arenisca está formada por arena y aglutinantes naturales su calidad depende de la composición química de ambos elementos.

·         Las pizarras son rocas que después de haberse formada  han sido sometidas a grandes presiones y temperaturas que las han transformado. Gracias a su impermeabilidad son muy utilizadas en la construcción de los tejados

·         Las rocas calizas gracias a sus propiedades mecánicas y su facilidad para ser talladas en forma de bloques rectangulares han sido muy utilizada para la construcción de iglesias su principal inconveniente es que son muy vulnerables al ácido.

·         El granito es una roca plutónica formada por grandes cantidades de magma que se han ido calentando lentamente. Actualmente se utilizan para la construcción de carreteras por las que pasa tráfico pesado y en la encimera de las cocinas.

·         El mármol es otra piedra metamórfica pero el metamorfismo lo hace a partir de una piedra caliza, presenta tonalidades desde el blanco nuclear hasta el negro azabache. Antiguamente se utilizaba para ennoblecer edificios.

2.3.- LA MADERA.

Es la materia prima más explotadas  es ligera, flexible, dura, abundante y fácil de trabajar. La madera se emplea para muchos tipos de construcciones. Hoy en día contamos con un problema y es la deforestación que avanza a un nivel alarmante.

La madera está formada por celulosa y lignina. Los dos son polímeros naturales y la lignina tiene una composición más compleja que la celulosa.

Existen tantos tipos de madera como tanta variedad de arboles que hay. La madera de los arboles tropicales son las más demandadas debido a su dureza y resistencia a los elementos atmosféricos.

2.4.- LOS METALES.

Los metales son elementos que presentan las siguientes propiedades:

·         Suelen tener apariencia brillante

·         Son dúctiles, ya que pueden deformarse en frío para forma hilos.

·         Son maleables, pueden deformarse en frío para formar láminas.

·         Suelen ser buenos conductores del calor y la electricidad.

·         En soluciones acuosas forman iones positivos.

Los metales siguen siendo muy utilizados incluso tienen importancia estratégica.

Estos reaccionan con facilidad formando compuesto y por eso no los encontramos en forma de minerales.  Existen una gran variedad de minerales como la pirita, la ferrita…

El gran inconveniente de los metales es que son vulnerables a la corrosión. Pero hay metales inmune a esta corrosión a ellos los denominamos los metales nobles que son ideales para las joyerías los más codiciados son el oro y la plata.

Los metales mejoran sus propiedades al mezclarse con una o más sustancias. Estas mezclas reciben el nombre de aleaciones, entre las cuales destaca por su uso el acero.

Por ejemplo el oro y la plata también se mezclan con otros metales porque o si no serían demasiado blandos. La proporción de oro o plata al peso total de la aleación se denomina “de ley”

LOCALIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA Y DE LOS PRINCIPALES PRODUCTOS.

Casi todos los materiales utilizados por el ser humano no provienen directamente de la materia prima si no que esa materia prima ha pasado por un proceso de industrialización.

Pero esas materias no son todas iguales de importante. Las materias primas que encontramos en menos cantidad tienen más valor que las que encontramos en mucha cantidad.

1.1.- MATERIAS PRIMAS QUE HAN RESULTADO FUNDAMENTALES PARA LA HUMANIDAD

Los productos manufacturados han ido aumentando con forme el ser humano iba evolucionando, cubriendo así diferentes necesidades.

La necesidad de defenderse hizo que los seres humanos empezaran a utilizar materiales  minerales. La necesidad de protegerse en frio fue satisfecha con pieles. Más tarde descubrieron la agricultura y la ganadería. Y empezaron a utilizar la madera, distintos tipos de piedra y aprendieron a crear adobe.

1.2.- MATERIAS PRIMAS FUNDAMENTALES EN EL MUNDO ACTUAL.

·         Hoy en día nuestras necesidades son prácticamente ilimitadas, la industria pone a disposición un gran surtido de materia prima. Todas de algún modo son importantes pero algunas han pasado a ser consideradas como materias primas estratégicas, entre las cuales encontramos:

·         El petróleo es la más considerad ya que tiene multitud de finalidades y sin esta materia prima la vida no sería tal y como la conocemos. Las principales potencias mundiales se pelean anta la posibilidad de cualquier nuevo yacimiento.

·         El hierro esta materia prima ha adquirido gran importancia a partir de la revolución industrial, el hierro está muy repartido por el mundo.

·         El carbón esta ha perdido importancia y queda más debido a que el petróleo a llegado a sustituirla.

·         El cobre ha adquirido en la actualidad mucha importancia debido a la aparición de la electricidad, pero antes de que apareciera la electricidad era un material estratégico.

·         Los materiales semiconductores han superado al cobre y son muy codiciados por la electrónica moderna debido a que se utilizan para hacer los actuales y pequeños chips.

·         El tantalio, no es tan conocido como las materias antes nombradas, pero son ideales para diseñar los circuitos electrónicos muy pequeños y de muy bajo consumo. Este material es resistente al calor y a la corrosión.