Polímeros: Fundamentos y Contexto
Existe una serie de sustancias como las fibras textiles, los cauchos y las siliconas, que constituyen grandes moléculas denominadas polímeros. Estos se obtienen a partir de moléculas sencillas repetidas miles de veces. Los polímeros son macromoléculas con una masa molecular que puede alcanzar millones de UMA (Unidades de Masa Atómica).
A pesar de su gran tamaño, los polímeros suelen ser muy simples químicamente, ya que están formados por la repetición de moléculas sencillas llamadas monómeros.
Historia y Expansión de los Polímeros Sintéticos
La química de los polímeros sintéticos se inició a finales del siglo XIX con la síntesis del celuloide (material sintetizado como soporte para películas fotográficas y cinematográficas).
En las últimas décadas, los polímeros de origen sintético (PVC, polietileno, cauchos sintéticos, neopreno, teflón, fibras textiles, silicona, etc.) se han incrementado de forma espectacular, participando cada vez más en nuestra vida cotidiana. Sin embargo, también han traído consigo una serie de aspectos medioambientales negativos por la acumulación de basuras debido a varios factores:
- Su no biodegradación impide su eliminación en fosas sanitarias.
- Su incineración genera compuestos venenosos (por ej. ácido clorhídrico).
- Los envases de plásticos para alimentos no pueden ser neutralizados, ya que no existen métodos efectivos de esterilización.
Clasificación y Propiedades de los Polímeros
Tipos de Polímeros
Polímeros Naturales
Provienen directamente de vegetales o animales. Es el caso de la celulosa, la seda, la lana, el algodón y las proteínas.
Polímeros Artificiales
Son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos de ciertos polímeros naturales. Como ejemplo podemos citar la nitrocelulosa y el caucho vulcanizado de los neumáticos.
Polímeros Sintéticos
Son aquellos que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el ser humano. Ejemplos: el nylon, el polietileno y el policloruro de vinilo.
Propiedades Físicas de los Polímeros
Las propiedades físicas de estas macromoléculas difieren bastante de los monómeros que las constituyen, destacando sobre todo por:
- Su notable plasticidad, elasticidad y resistencia mecánica.
- Su alta resistividad eléctrica.
- Su falta de reactividad ante la mayoría de sustancias.
Al ser grandes moléculas, la estructura de los polímeros suele ser con frecuencia amorfa. Sin embargo, se han sintetizado algunos polímeros con tendencia a ser cristalinos.
Nanotecnología: La Ciencia a Escala Molecular
La nanotecnología es la ciencia que se utiliza para fabricar y controlar estructuras y máquinas de tamaño molecular, capaz de construir nuevos materiales, átomo a átomo.
Desde el descubrimiento, a finales de los años ochenta del siglo pasado, de los primeros fullerenos (moléculas de carbono puro que tienen apariencia estructural de un balón de fútbol), se han seguido obteniendo estructuras de este tipo. Algunos de estos dispositivos se utilizan ya en la actualidad, como por ejemplo los nanotubos, pequeñas tuberías conformadas por átomos de carbono puro para diseñar todo tipo de ingenios de tamaños microscópicos que funcionan como diminutos robots de construcción de nuevos materiales.
Ramas de la Nanotecnología
Dentro de la nanotecnología podríamos distinguir tres ramas principales:
- Nanotecnología seca.
- Nanotecnología húmeda.
- Nanotecnología computacional.
Aplicaciones de la Nanotecnología
Las aplicaciones potenciales de esta ciencia son vastas e incluyen:
- Sistemas de almacenamiento ultrapequeño: Se basa en nanoimanes, nanoordenadores y pantallas flexibles con nanotubos.
- Aplicaciones médicas: Se podrán diseñar máquinas moleculares de tamaño menor que las células. Se usarán como sistemas autoinmunes que funcionen como nuestros anticuerpos naturales que busquen y destruyan virus, eliminen colesterol, excesos de grasas o células cancerígenas.
- Aplicaciones energéticas.
- Potenciales aplicaciones espaciales.
- Colaboración contra el deterioro del medio ambiente.
Desarrollo Sostenible y Gestión de Recursos
El uso que hagamos de cualquier tipo de recurso debe basarse en un desarrollo sostenible; es decir, que satisfaga las necesidades actuales, pero teniendo en cuenta las generaciones futuras. El problema se presenta en los recursos no renovables, y más aún cuando nos damos cuenta de que nuestra sociedad actual se basa principalmente en ellos.
¿Qué soluciones debemos dar para que los recursos potencialmente renovables duren más?
- Mejorar las técnicas de explotación y aprovechar los terrenos improductivos mediante sistemas de regadío o cultivos de alto rendimiento.
- Utilizar procesos de rotación de cultivos para la regeneración de la tierra y emplear técnicas de ingeniería para el control de plagas, en lugar de productos químicos contaminantes.
- Compaginar las prácticas ganaderas con las agrícolas para interaccionar y complementarse de manera sostenible.
- Establecer paros biológicos y controlar el número y tamaño de las capturas para evitar la posible desaparición de algunas especies.
- Fomentar las piscifactorías.
Mitigación de la Escasez de Materiales y la Deforestación
La escasez de metales y la deforestación de los bosques para la obtención de madera son procesos que se pueden mitigar utilizando procesos de reducción, reutilización y reciclado de estos productos, además de la investigación en nuevos materiales que puedan sustituirlos.
Un ejemplo de la aportación de la ciencia y la técnica para mitigar estos problemas lo tenemos en nuevas tecnologías que fabricarán papel electrónico, que podrá conectarse a internet y almacenar documentos.
Solución a la Escasez de Agua Dulce
En la solución al problema de escasez de agua dulce debemos evitar el despilfarro y la contaminación de las aguas dulces superficiales y subterráneas, además de desarrollar técnicas de aprovechamiento de las aguas marinas.
El uso de agua dulce para usos recreativos debe contenerse, considerando que piscinas, parques y jardines no son prioritarios.