Aquest és el vídeo del PetxaKuctxa realitzat per a la unitat didàctica en què es pot veure un resum de tots el contingut a tractar.
Mitjançant aquest vídeo proposarem als alumnes l'activitat de realitzar un Petxakutxa ells mateixos, en grup de treball, sobre els continguts de la unitat didàctica "La societat dels plàstics" per treballar els continguts d'aquesta unitat i les Tecnologies de la informació i comunicació.
Les deixalles plàstiques no són susceptibles d'assimilar-se de nou en la
naturalesa. A causa d'això, s'ha establit el reciclatge dels productes de
plàstic, la qual cosa consisteix bàsicament a recol·lectar-los, netejar-los,
seleccionar-los per tipus de material i fondre'ls de nou per al seu ús com a
matèria primera addicional, alternativa o substituta, per al modelat d'altres
productes. D'aquesta forma la humanitat ha trobat una forma adequada per a
lluitar contra la contaminació de productes que per la seua composició,
materials o components, no són fàcils de rebutjar de forma convencional. La
seua efectivitat i acceptació social es poden considerar discutibles.
Es poden salvar grans quantitats de recursos naturals no renovables quan en
els processos de producció s'utilitzen materials "reciclats". En
correcte ús, aquests materials reciclats poden evitar la sobreexplotació de
recursos encara considerats renovables, com els boscos, evitant impactes greus
per als ecosistemes com la desforestació, erosió i desertificació. La
utilització de productes reciclats disminueix el consum d'energia. El procés de
reciclatge pot ser físic o químic. En el reciclatge físic el plàstic es
processa mecànicament i tèrmicament per obtenir gransa del mateix material, a
punt per a fabricar nous productes. Tot això, sense transformacions químiques
essencials. El reciclatge físic s’aplica a tots els termoplàstics. En canvi, en
el reciclatge químic es trenquen els enllaços del polímer per recuperar els
monòmers o productes de degradació i modificació del polímer. Els monòmers
s’obtenen amb una puresa elevada, cosa que permet la fabricació de plàstic de
qualitat primària. Dos casos típics de reciclatge químic són: la piròlisi del
polimetacrilat de metil (PMMA) per a obtenir el monòmer del metacrilat de metil
de puresa elevada i la glicòlisi del PET per obtenir oligòmers.
La figura adjunta mostra el procés de reciclatge físic de plàstics
mesclats. A la planta de triatge se separen els diferents tipus de plàstics.
Cada tipus de plàstic rep un procés de trituració, rentatge i centrifugació.
Després se sotmet a extrusió i granulació per obtenir la gransa (un granulat de
plàstic que s’utilitza per fabricar productes de plàstic reciclat).En el cas del reciclatge de plàstics mesclats
(la porció de plàstics diversos no separables), hi pot haver incompatibilitats
entre polímers, motiu pel qual és necessària l’addició de ‘compatibilitzadors’,
substàncies que faciliten la formació d’un sòlid homogeni i ben lligat.
Els bioplàstics
son una mesura de reducció per al problema de les des deixalles dels plàstics contaminats
que ofeguen el planeta i contaminen el medi ambient. El plàstic és la tercera
aplicació del petroli més usada en el món, i a l'any consumim 200 milions de
tones en el planeta. Prové de font no renovable com és el petroli, és contaminant
i no biodegradable, a més pot tardar fins més de 1.000 anys a descompondre's. Aquests
residus són responsables de la mort d'espècies marines i ocells que les
ingereixen com balenes, tortugues marines,…, i suposen un problema
greu per al medi ambient, com és el cas del *garbage *patch (illes de fem).
Una bona opció és
impulsar l’ús dels bioplàstics ue consisteixen a aconseguir polímers naturals a
partir de residus agrícoles, cel·lulosa o midó de creïlla o dacsa. Són 100%
degradables, igual de resistents i versàtils, i ja s'usen en sectors com a
agricultura, indústria tèxtil, medicina i sobretot en el mercat d'embalatges i
envasos… i el biopolímer s'està ja popularitzant en ciutats europees i
estatunidenques, per qüestions ecològiques: es tracta dels PHA. Aquest producte
promet suposar el 10% del mercat europeu del plàstic dins de 10 anys.
Els PHA són *polièsters produïts
mitjançant fermentació d'una matèria primera vegetal amb certs ceps de
bacteris. Per exemple, els PHA poden ser
utilitzats en modelat per injecció per a construir peces d'automòbils i moltes
altres aplicacions. En concret, de bacteris com Pseudomonas putida s'extrau el PHA,
que en la seua forma natural és similar al film transparent de cuina, amb la
diferència que és un autèntic bioplàstic.
Els avantatges que porten els bioplàstic són: reduir la petjada de carboni,
un estalvi energètic en la producció, no consumeixen matèries primeres no
renovables, redueixen els residus no biodegradables, no contenen additius
perjudicials per a la salut com ftalats o bisfenol A i no modifiquen el sabor i
l'aroma dels aliments continguts.
S'està estenent el seu ús en diversos sectors: en medicina en pròtesi, fils de sutur, en alimentació productes
de servei d'àpats, envasos d'usar i tirar, joguets, bosses biodegradables i fins
i tot en el món de la moda: Versace compta amb una línia de roba, Ingeo, feta
de dacsa.
No
tots el bioplàstics són biodegradables.
Només
haurien de ser denominats bioplàsticos aquells que naixen de fonts biològiques
renovables, i a més són biodegradables. Mai derivats del petroli. Tampoc
hagueren de considerar-les com a tals aquells obtinguts mitjançant organismes
transgènics
Per a obtindre més informació consulteu el següent vídeo.
Els plàstics es poden trobar en multitud de formes comercials: Pólvores,
Grànuls, Resines líquides, Pel·lícules, Làmines, Blocs, Barres, Tubs, Perfils, Fil, etc. Els materials plàstics se sotmeten a tècniques de conformació per a
donar-los la forma dels objectes desitjats. Les principals tècniques de conformació són quatre:
extrusió, mmotllament, calandratge i conformat al buit.
Extrusió:
El material s'introdueix per l'embut en forma de gransa i cau a un cilindre calfat prèviament. Dins del cilindre hi ha un caragol d’Arquímedes o caragol
sense fi que gira i desplaça el material fos obligant-lo a eixir per un filtre.
El plàstic adquireix la forma del filtre i es refreda en un bany refrigerat.
Aquesta tècnica s'empra per a fabricar amb termoplàstics, canonades,
revestiments de cables elèctrics, canonades, perfils…
Existeixen
diversos tipus d’emmotllament que veurem a continuació:
Emmotllament
per injecció: consisteix en un tub escalfador per l'interior del qual es
fa circular el plàstic granulat gràcies a l'acció d'un caragol. Quan la massa
de plàstic fos arriba al final del tub, tot el caragol es desplaça
longitudinalment i força la seua entrada dins d'un motlle. El caragol es retira
i un cop refredat el plàstic dins el motlle, aquest s'obre i s'extreu la peça
acabada. Mitjançant aquesta tècnica es fabriquen objectes de formes complicades
i que requereixen un bon acabat, com les carcasses dels electrodomèstics.
Emmotllament
per escumeig: per tal d'aplicar aquesta tècnica cal que la matèria primera
continga un additiu escumejant; se situa dins un motlle i s'escalfa a la
temperatura adequada. Per l'acció de la calor aplicada, el plàstic s'infla i augmenta
de volum ocupant la totalitat del motlle i formant una massa sòlida però
esponjosa. Els productes escumats tenen una gran importància, ja que presenten
una densitat aparent i una conductivitat tèrmica molt baixes a causa de l'aire
atrapat al seu interior. Amb aquesta tècnica es fabriquen embalatges de tota
mena, aïllaments tèrmics i acústics, farcits de tapisseries, etc.
Emmotllament
per buit: consisteix a utilitzar un motlle obert que disposa d'uns petits
canals per on pot circular l'aire. Damunt d'aquest motlle es col·loca una
làmina de plàstic i s'escalfa per tal d'estovar-la. Un cop la làmina té la
plasticitat adequada, s'esxtreu l'aire situat entre la làmina i el motlle
utilitzant una bomba de buit. Per acció de la pressió atmosfèrica, la làmina
queda comprimida contra el motlle i n'adopta la forma. D'aquesta manera es
fabriquen embalatges poc profunds o objectes grans amb formes complicades.
Emmotllament
per compressió: consisteix a utilitzar un motlle amb dues parts, una de fixa i
una altra de mòbil amb sistemes d'escalfament. Se situa la quantitat adequada
de polímer a l'interior de la part fixa i es tanca el motlle aplicant una gran
pressió a la part mòbil. Per efecte de la temperatura i de la pressió, el
material adopta la forma del motlle. S'utilitza aquesta tècnica preferentment
per a elaboració de peces de polímers termoestables, com ara mànecs d'estris de
cuina, endolls elèctrics, etc.
Emmotllament
per extrusió i bufat: consisteix a obtenir un tub amb una extrusora i, abans
que es refrede, tancar-lo a l'interior d'un motlle, mentre es bufa aire a
pressió pel seu interior, forçant-lo així contra les parets del motlle. Després
es tallen els extrems sobrants i s'obre el motlle per extreure'n la peça
acabada. D'aquesta manera es fabriquen objectes buits com ara ampolles, pilotes
i joguines en general.
Calandratge:
consisteix a alimentar uns corrons escalfadors amb el granulat del plàstic a
conformar. El material en fase viscosa es fa circular entre els corrons fins
que adopta el gruix i la textura desitjada. D'aquesta manera es fabriquen tota
mena de làmines.
Els plàstics són materials formats polímers constituïts per llargues
cadenes d'àtoms que contenen carboni. Segons la seua procedència, els plàstics
poden ser naturals o sintètics. Plàstics naturals. S'obtenen directament de matèries primeres
vegetals la cel·lulosa (cel·luloide), el làtex, etc.) o animals com la caseïna
que és una proteïna de la llet de vaca. Plàstics sintètics. S'elaboren a partir
de compostos derivats del petroli. La majoria dels plàstics pertanyen a aquest
grup. El procés de transformació de petroli en plàstic és el següent.
Primerament el petroli (o cru) extret dels pous petrolífers es destil·la a les
torres de destil·lació en les indústries petroquímiques . El cru està compost
de varietat de productes com els gasos liquats del petroli *GLP com per
exemple: el butà i el propà; la gasolina, el gasoil, el fuel, el querosé, les
ceres, els betums, quitrans, etc. Tots aquests productes tenen diferent
temperatura d'ebullició, característica que s'utilitza per a separar-los
calfant tot el cru a la torre de destil·lació. D'aquesta forma, a mesura que
augmentem la temperatura del cru es van evaporant els diferents compostos i
separant-se els uns dels altres.
Entre tots aquests productes s'obtenen també els hidrocarburs que són
compostos de carboni i hidrogen, per exemple: l’etilé, propilé, butandié, etc.
A partir d'aquests compostos que se sotmeten a una reacció química, obtindrem
els plàstics. Aquesta reacció química es denomina polimerització i consisteix
en la unió de molècules d'aquests hidrocarburs a les quals cridem monòmers per
a formar
llargues cadenes de polímers.
Durant el procés de la reacció de polimerització que és la transformació
industrial d'aquests hidrocarburs en plàstics s'afigen determinades càrregues
que són materials com la fibra de vidre, fibres tèxtils, paper, sílice, etc. que
a més de reduir els costos de producció potencien algunes propietats d'aquests
plàstics. També se li incorporen additius per a millorar la seua plasticitat,
flexibilitat, la seua resistència, etc. I també pigments per a conferir-li un
determinat color .Els productes obtinguts es transformen en plàstics per un
procés de polimerització. Comercialment els plàstics es venen com: Productes
semielaborats (tubs, planxes, làmines, etc.), Productes líquids d’alta densitat
(resines), Productes sòlids (grànuls, anomenat gransa).
S'introdueix
el monòmer en el reactor.
S'afegeix
el dissolvent i un catalitzador. Un catalitzador és s un compost químic que
facilita la reacció i l'accelera, augmentant el seu rendiment.
S'aplica
pressió i temperatura al conjunt, al mateix temps que es mescla amb unes pales giratòries.
S'extreu
el polímer format.
Es
passa per l'assecador on acaba de solidificar-se
el triturador el converteix
en grànuls de plàstic (gransa) que s'embala per a la venda.
A finals del segle XIX, davant
l’escassetat de materials naturals com el marfil, el cautxú, el cotó i la
llana, els químics treballaven a aconseguir materials sintètics, és a dir,
elaborats al laboratori a partir d’altres materials naturals més barats.
El 1863 una empresa de boles
de billar, davant l’escassetat de marfil va oferir un premi a què trobés un
substitut del marfil. Un impressor de New Jersey, John W.Hyatt i el seu germà
Isaïes, volien presentar-se al premi i experimentaven amb diferents materials.
Volien fabricar boles de billar a partir d’una barreja de serradures, paper
premsat i cola. Mentre treballaven amb aquests materials Hyatt es va fer un
tall al dit i va anar a buscar el que llavors s’utilitzava per a curar les
ferides: col·lodió (un compost de cel·lulosa dissolta en èter i alcohol).
La cel·lulosa s’obté de vegetals.(les membranes de moltes cèl·lules vegetals
estan fetes de cel·lulosa que té l’aparença del cotó que utilitzem a les
farmacioles). Hyatt es va trobar que l’ampolla de col·lodió s’havia vessat i
aquest havia quedat reduït a una capa pastosa. Hyatt va experimentar amb aquest
producte i va trobar un plàstic per substituir el marfil de les boles de
billar. No va guanyar el concurs, potser perquè de tant en tant aquestes boles
explotaven! (La cel·lulosa també serví a Nobel per a fer explosius), però va
patentar aquest material amb el nom de cel·luloide. Amb ell es fabricaren colls
i punys de camisa, botons, plomes estilogràfiques i altres productes. Així que
el cel·luloide s’obtingué a partir de la cel·lulosa (material de molts vegetals
i per tant barat). Serví per a molts altres usos: clixés i films. Aquests
tenien un gran inconvenient: eren molt inflamables i eren freqüents els
incendis en cabines de cine. Va ser substituït per un producte menys
inflamable, l’acetat de cel·lulosa. Aquest també s’utilitzà com a vernís per a
la roba dels aeroplans, especialment durant la Primera Guerra Mundial. Després
de la guerra, l’excés de producció estimulà la seua transformació en fibra, el
raió.
En la dècada dels 30, la casa
de productes químics americana Du Pont investigava la substitució de fibres
naturals, com la seda, per materials sintètics (elaborats al laboratori).
Wallace Hume Carothers va obtenir el niló, una resina sintètica pastosa però no
se’n va sortir de transformar-la en fibres per substituir a la seda. Un jove
químic que treballava amb Carothers, Julius Hill, ocasionalment es va adonar
que estirant la massa de niló es formaven fibres. Feien concursos per veure
quina fibra es podia estirar més... Així es va descobrir que les fibres més
fines i llargues s’obtenien estirant en fred, més que escalfant-les que és com
es feia normalment. El niló ràpidament va ser una de les fibres plàstiques més
utilitzades, sobretot en la fabricació de mitges. Es va presentar a la Fira
Mundial de Nova York el 1939 explicant gràficament com s’obtenia a partir
de carbó, aire i aigua. El 15 de maig de 1940 es varen posar a la venda a
Nova York les primeres mitges de niló. Se’n varen vendre quatre milions a les
primeres 5 hores!
A principis del segle XX
s’introduí un nou plàstic fabricat a partir de la proteïna de la llet (la
caseïna). Se’n diu galalita i entre altres coses se’n feien botons. El
cel·luloide i la galalita són els primers exemples de les classes de plàstics:
els termoplàstics (el cel·luloide) que a l’escalfar-se
s’estoven i se’ls pot modificar. El procés es pot repetir, tornant a escalfar
el plàstic. El clorur de polivinil (PVC) i el poliuretà són
termoplàstics.
els termoestables (la galalita) que no s’estoven
a l’escalfar-los. El procés és irreversible.
Un dels primers plàstics
també, fou la baquelita (inventat pel nord-americà Backeland) i que
serví per a fabricar plomes estilogràfiques i altres objectes. Les matèries
primeres que s’utilitzen per obtenir el plàstic són minerals, vegetals i
animals. Entre les primeres: petroli i derivats, l’hulla i el gas natural. Es
productes vegetals més utilitzats són el cotó, la fusta, les resines i gomes. I
entre els animals, ja hem citat la llet. La fabricació de plàstics consisteix a
aconseguir una pasta a partir de les matèries primeres a base de calor i
pressió. A aquesta pasta se l’hi pot donar diferents formes, abans que
solidifique vessant-la en motlles (emmotllament), forçant-la a passar per un
forat que li dóna forma i el converteix en una peça llarga de secció
transversal constant (extrusió) o convertint-la en làmines que es poden unir
entre si de diferents formes (laminació). Així s’obtenen molts productes que
s’utilitzen a la indústria, la construcció, a les cases.
Així doncs, no hi ha un únic
material anomenat plàstic. Plàstic és el nom que es dóna a una família de
materials que té certes propietats en comú (igual que els metalls són una
família de materials). Característiques més comunes dels plàstics: són materials
fabricats pels humans, es poden cremar, se’ls pot donar qualsevol forma, no es
podreixen ni rovellen. Hi ha diferents classes de plàstics amb propietats
diferents que tenen diverses aplicacions. La tecnologia actual permet fabricar
plàstics amb les propietats que es vulgua. Així, hi ha plàstics tous, durs,
flexibles, rígids, brillants, transparents, de colors... com que tenen tantes
propietats, se’ls fa servir per a moltes activitats. Probablement no hi ha cap
activitat a què d’una manera o altra no s’utilitzen plàstics. Com que els
plàstics no es podreixen, ni el sol ni la pluja els destrueixen, els envasos i
bosses de plàstic abandonats fan malbé el paisatge i són font de brutícia del
sòl i de l’aigua.
Per a obtindre més informació sobre la història dels plàstics podeu veure el següent vídeo.
Els plàstics substitueixen a molts altres productes per les seues
propietats i per que la matèria primera és molt barata.
Algunes de les seues
propietats són:
Facilitat
de conformació.
Alt
pes molecular.
Baixa
densitat, lleugers.
No
resisteixen bé la calor.
Aïllants
tèrmics i acústics per això s’usen com a
aïllants en les parets dels edificis.
Aïllants
elèctrics, s’utilitzen per a fabricar interruptors i endolls.
Resistents
als esforços mecànics.
Resistents
a molts agents químics.
Resistents
a l'aigua.
Impermeables per això s’utilitzen per a
fabricar canonades.
Resistents als agents atmosfèrics.
Els
plàstics procedents del Petroli no són biodegradables.
Amb
la calor es desbaraten, i si es cremen desprenen gasos tòxics.
Altres propietats són més específiques de cada tipus de plàstics, per
exemple el Kevlar és tan dur que serveix per a fer armilla antibales i amb el
metacrilat es fan fars de cotxes a causa de les seues propietats òptiques.
Finalment, amb el cautxú vulcanitzat es fan pneumàtics elàstics i adherents.
Els plàstics es poden classificar segons la seua estructura molecular per la
qual existeixen tres famílies de
plàstics: termoplàstics, termoestables i elastòmers
Els
termoplàstics estan constituïts per cadenes unides entre si per enllaços febles
que fan que es trenquen fàcilment amb la calor i que es puguen modelar
donant-los noves formes que mantenen en refredar-se. Es fonen a temperatures
entre 50 i 200 ◦C. Suporten cicles repetits d'escalfament i refredament. En
escalfar-los passen a un estat de líquid viscós i es poden conformar. Suporten
cicles repetits d'escalfament i refredament Poden reciclar-se amb facilitat.
S'usen a temperatura ambient. Els més importants:
Els
termoestables es formen quan les seues cadenes s'uneixen entre unes i
altresamb múltiples enllaços forts els
quals no es trenquen fàcilment amb la calor. El procés d'emmotllament a alta
temperatura els endureix. No es reblaneixen encara que s'escalfen de nou. Una
vegada sotmesos al procés de calfament els seus enllaços es tornen rígids i ja
no és possible calfar-ho de nou, si ho intentem, el plàstic es carbonitzen. Són
molt fràgils i més resistents que els termoplàstics. No es poden reciclar, sols
cal reutilitzar-los. Suporten temperatures mitjanes o altes. Els més importants
són:
Els elastòmers estan formats per cadenes
molt atropellades i plegades com a molls que es desenrotllen en aplicar-los una
força i recuperen la seua forma plegada en cessar aquesta. Són extremadament
elàstics, alguns es poden estirar fins a 10 voltes la seva longitud original.
Recuperen la seua forma en finalitzar l'esforç.Els elastòmers van sorgir en el laboratori de “Goodyear”, de la mescla
accidental del cautxú natural amb sofre calfat a 160 °C, procés anomenat
posteriorment vulcanització. També son adherent, no es poden fondre de nou i no
es poden reciclar. Els més importants són:
