Chemistry · Libro 1 · Grades 1–12

Química escolar — Años 1 a 12

Química escolar — Años 1 a 12 · Grades 1–12

15Los plásticos y los materiales sintéticos

Cuenta los objetos de plástico que tocas en una mañana: un cepillo de dientes, una botella, un impermeable, una funda de móvil, el asiento de un autobús, la bolsa de la compra. Casi ninguno existía hace ciento veinte años, y ninguno ha crecido en un árbol ni se ha extraído del suelo. Los plásticos son materiales inventados por los químicos (ligeros, baratos, impermeables, se les puede dar cualquier forma), y ese mismo éxito se ha convertido en un problema.

Lo que ya sabes

Los materiales naturales se usan casi tal como se encuentran en la naturaleza; los materiales elaborados se fabrican a partir de materias primas transformándolas, y el reciclaje convierte el material de los objetos viejos en objetos nuevos (Capítulo 7). La combustión de un combustible formado por carbono e hidrógeno da dióxido de carbono y agua (Capítulo 14).

Objetos de plástico de todos los días: una botella, un tarro, una bolsa, un tubo, un vaso, un cepillo de dientes.
Objetos de plástico de todos los días: una botella, un tarro, una bolsa, un tubo, un vaso, un cepillo de dientes.

15.1 Materiales naturales, artificiales y sintéticos

Definición 15.1 (Materiales artificiales y sintéticos)

Entre los materiales elaborados, un material artificial se obtiene transformando químicamente un material natural: el papel y la viscosa (un tejido), a partir de la celulosa de la madera. Un material sintético se fabrica a partir de sustancias construidas por los químicos, casi siempre a partir del petróleo, y no tiene equivalente natural: el nailon, el poliéster, los plásticos.

Materiales naturales, artificiales y sintéticos.
Materiales naturales, artificiales y sintéticos.

15.2 Qué son los plásticos

Definición 15.2 (Plástico)

Un plástico es un material sintético formado por moléculas muy largas, al que se puede dar forma por moldeo (casi siempre cuando está caliente y blando) y que conserva esa forma al enfriarse. La mayoría de los plásticos se fabrican a partir del petróleo o del gas natural.

Observación 15.3 (Moléculas muy largas)

Una molécula de agua contiene tres átomos; una molécula de un plástico puede contener decenas de miles, unidos en una larga cadena, como un collar de cuentas idénticas. Cómo se construyen esas cadenas es el tema de un capítulo del final de este libro.

Una imagen, no un modelo: la molécula de un plástico es una cadena muy larga de unidades idénticas.
Una imagen, no un modelo: la molécula de un plástico es una cadena muy larga de unidades idénticas.

Historia — La baquelita, 1907

El primer plástico totalmente sintético lo fabricó el químico Leo Baekeland en 1907, a partir del fenol, obtenido del alquitrán de hulla, y del formaldehído. La baquelita, dura, oscura y resistente al calor, se convirtió en el material de los teléfonos, las radios y los interruptores eléctricos. Después llegó el nailon, en los años treinta, y tras la Segunda Guerra Mundial, los plásticos de las botellas y las bolsas.

Un teléfono de baquelita de 1947. Foto: Holger Ellgaard, CC BY-SA 3.0.
Un teléfono de baquelita de 1947. Foto: Holger Ellgaard, CC BY-SA 3.0.

15.3 Los principales plásticos y sus códigos

Definición 15.4 (Código de identificación de resinas)

El código de identificación de resinas es un número del 1 al 7, impreso dentro de un triángulo de flechas en un objeto de plástico, que indica de qué plástico está hecho, para poder clasificarlo para el reciclaje. El triángulo no significa que el objeto vaya a reciclarse.

Proposición 15.5 (Siete códigos)

Los códigos, con los usos más corrientes de cada plástico:

códigoplásticoobjetos típicos
1PET, poli(tereftalato de etileno)botellas de agua y de refresco, fibras polares
2PEAD, polietileno de alta densidadbotellas de leche y de champú, tapones
3PVC, poli(cloruro de vinilo)tuberías, marcos de ventana, cables
4PEBD, polietileno de baja densidadbolsas, películas
5PP, polipropilenotarrinas de yogur, tapones, parachoques
6PS, poliestirenovasos y bandejas de espuma, cajas de CD
7otros plásticosmezclas, envases multicapa
Los siete códigos de identificación de resinas, cada uno con la abreviatura de su plástico.
Los siete códigos de identificación de resinas, cada uno con la abreviatura de su plástico.

15.4 Termoplásticos y termoestables

Definición 15.6 (Termoplástico y termoestable)

Un termoplástico se ablanda cada vez que se calienta y vuelve a endurecerse al enfriarse: se puede fundir y moldear una y otra vez (el PET, el polietileno, el PVC, el polipropileno, el poliestireno). Un termoestable se endurece para siempre la primera vez que se calienta y se moldea: si se vuelve a calentar, no se ablanda, sino que se carboniza (la baquelita, las resinas de las colas y de los cascos de barco).

Observación 15.7 (Cuáles se pueden reciclar)

Los termoplásticos se pueden fundir y volver a moldear: son los plásticos que se reciclan para hacer objetos nuevos. Los termoestables no se pueden volver a fundir.

15.5 Los plásticos en el medio ambiente

Proposición 15.8 (Los plásticos duran)

En 2019 el mundo consumió unos 460 millones de toneladas de plásticos y tiró unos 353 millones de toneladas de residuos plásticos; el plástico reciclado solo supuso alrededor del 6 %6\,\% del plástico utilizado. Los plásticos no se pudren: en la naturaleza se rompen en trozos cada vez más pequeños, los microplásticos, que se encuentran en los ríos, los océanos, los suelos y el cuerpo de los animales.

Basura plástica arrastrada hasta una playa.
Una línea de clasificación en una planta de reciclaje de plásticos.

Observación 15.9 (Quemar plásticos)

Los plásticos arden, y producen dióxido de carbono cuando la combustión es completa. Pero en una hoguera de jardín arden de forma incompleta y liberan hollín, monóxido de carbono y otras sustancias nocivas; el PVC, que contiene cloro, desprende cloruro de hidrógeno, un gas corrosivo. Los residuos plásticos solo se queman en incineradoras construidas para depurar sus humos.

15.6 Ejercicios

Ejercicio 15.1 ★

¿Natural, artificial o sintético? El algodón, el nailon, el papel, la lana, el poliestireno, la viscosa.

Solución

Solución de Ejercicio 15.1.

Naturales: el algodón, la lana. Artificiales: el papel, la viscosa. Sintéticos: el nailon, el poliestireno.

Ejercicio 15.2 ★

¿A partir de qué materia prima se fabrican la mayoría de los plásticos?

Solución

Solución de Ejercicio 15.2.

Del petróleo (o del gas natural).

Ejercicio 15.3 ★

¿Qué plástico tiene el código 1? Da un objeto hecho con él.

Solución

Solución de Ejercicio 15.3.

El PET (poli(tereftalato de etileno)): botellas de agua y de refresco.

Ejercicio 15.4 ★

¿Qué diferencia hay entre un termoplástico y un termoestable?

Solución

Solución de Ejercicio 15.4.

Un termoplástico se ablanda cada vez que se calienta y se puede volver a moldear; un termoestable se endurece para siempre la primera vez y se carboniza en lugar de ablandarse.

Ejercicio 15.5 ★★

Una tarrina de yogur lleva el código 5. Nombra su plástico y di si, en principio, se podría fundir y volver a moldear.

Solución

Solución de Ejercicio 15.5.

Polipropileno (PP), un termoplástico: se puede fundir y volver a moldear.

Ejercicio 15.6 ★★

¿Por qué un triángulo de flechas en un objeto no significa que el objeto vaya a reciclarse?

Solución

Solución de Ejercicio 15.6.

El triángulo solo indica el plástico, para ayudar a clasificarlo. Que el objeto se recicle depende de que se recoja y de que haya una planta que recicle ese plástico.

Ejercicio 15.8 ★★

Con las cifras de 2019 de este capítulo, ¿qué porcentaje del plástico utilizado se convirtió en residuo ese año? Redondea al número entero más próximo.

Solución

Solución de Ejercicio 15.8.

353460≈0.77\frac{353}{460} \approx 0.77: alrededor del 77 %77\,\%.

Ejercicio 15.9 ★★

¿Por qué no hay que quemar nunca PVC en una hoguera de jardín?

Solución

Solución de Ejercicio 15.9.

El PVC contiene cloro: al quemarlo desprende cloruro de hidrógeno, un gas corrosivo, además del hollín y el monóxido de carbono de la combustión incompleta de una hoguera de jardín.

Ejercicio 15.10 ★★

Un instituto usa 300 botellas de 25 g25\,\mathrm{g} cada una por semana, durante 36 semanas al año. ¿Qué masa de plástico es eso en un año?

Solución

Solución de Ejercicio 15.10.

300×36=10 800300 \times 36 = 10\,800 botellas; 10 800×25=270 00010\,800 \times 25 = 270\,000 g, es decir, 270 kg270\,\mathrm{kg}.

Ejercicio 15.11 ★★★

El polietileno solo está formado por carbono e hidrógeno. Escribe los productos de su combustión completa. Explica por qué quemarlo añade dióxido de carbono al aire, como un combustible fósil.

Solución

Solución de Ejercicio 15.11.

Dióxido de carbono y agua. Su carbono viene del petróleo, almacenado bajo tierra durante millones de años: al quemarlo se añade dióxido de carbono al aire, como al quemar un combustible fósil.

Ejercicio 15.12 ★★★

Explica cómo una botella de plástico perdida en el mar puede acabar, años después, convertida en microplásticos dentro de un pez.

Solución

Solución de Ejercicio 15.12.

La botella no se pudre: el sol y las olas la rompen en trozos cada vez más pequeños. Los trocitos flotan o se hunden en el agua, y los peces se los tragan con la comida.

15.7 Problema: La línea de clasificación

Problema 15.1

Problema de fin de semana — una tonelada de botellas usadas, sus códigos y las escamas de plástico limpias que salen de la planta

Una planta de reciclaje recibe balas de botellas de bebida usadas. Una bala típica de 1 t1\,\mathrm{t} (1000 kg1000\,\mathrm{kg}) contiene, en masa: un 80 %80\,\% de cuerpos de botella de PET, un 12 %12\,\% de tapones (PEAD y PP), un 5 %5\,\% de etiquetas (película de PP) y un 3 %3\,\% de suciedad y restos de líquido. Unas máquinas separan los tapones y las etiquetas de los cuerpos, el PET se tritura en escamas y las escamas se lavan; en el lavado se pierde el 2.5 %2.5\,\% del PET. Las escamas limpias se funden y se hilan para hacer las fibras de los forros polares.

Parte I — Los plásticos.

  1. ¿Qué código está impreso en los cuerpos de las botellas? ¿Y en los tapones?
  2. ¿Estos plásticos son naturales, artificiales o sintéticos?
  3. ¿Se puede fundir el PET y volver a hilarlo? ¿Qué tipo de plástico es, por tanto?
  4. ¿Por qué se separan los tapones y las etiquetas de los cuerpos antes de fundir el PET?

Parte II — La bala.

  1. ¿Qué masa de PET contiene una bala?
  2. ¿Qué masa de tapones? ¿Y de etiquetas?
  3. ¿Qué masa de la bala no es plástico?
  4. ¿Qué porcentaje de la bala es plástico?

Parte III — Las escamas.

  1. ¿Qué masa de PET se pierde en el lavado?
  2. Un forro polar necesita 0.39 kg0.39\,\mathrm{kg} de fibra de PET. ¿Por qué es mejor fabricarlo con escamas que con PET nuevo?
  3. La planta podría quemar los tapones y las etiquetas para obtener calor en lugar de reciclarlos. Nombra el gas que esto añadiría al aire.
  4. Calcula la masa de escamas de PET limpias que da una bala.
Solución

Solución de Problema 15.1.

1. Los cuerpos: 1 (PET). Los tapones: 2 (PEAD) o 5 (PP).

2. Sintéticos: se fabrican a partir de sustancias construidas por los químicos, casi siempre a partir del petróleo.

3. Sí: el PET es un termoplástico.

4. Cada plástico se recicla por separado: fundidos juntos, una mezcla de plásticos da un material de mala calidad.

5. 0.80×1000=800 kg0.80 \times 1000 = 800\,\mathrm{kg}.

6. Tapones: 0.12×1000=120 kg0.12 \times 1000 = 120\,\mathrm{kg}. Etiquetas: 0.05×1000=50 kg0.05 \times 1000 = 50\,\mathrm{kg}.

7. 0.03×1000=30 kg0.03 \times 1000 = 30\,\mathrm{kg} de suciedad y líquido.

8. 80+12+5=97 %80 + 12 + 5 = 97\,\%.

9. 0.025×800=20 kg0.025 \times 800 = 20\,\mathrm{kg}.

10. Las escamas ahorran petróleo y la energía de fabricar PET nuevo, y convierten un residuo en un objeto útil.

11. Dióxido de carbono (y, si la combustión es mala, monóxido de carbono y hollín).

12. 800−20=780 kg800 - 20 = 780\,\mathrm{kg} de escamas de PET limpias por bala.

Términos definidos en este capítulo

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