Plástico

Para outras páxinas con títulos homónimos véxase: Plástico (homónimos).

Un plástico é un material polimérico. O termo vén do grego πλαστικός (plastikos), "apto para moldaxe", de πλαστός (plastos) "moldeado" ^[1]^[2]. Isto refírese á súa plasticidade durante o procesado, que permite o uso dunha gran cantidade de métodos de conformado, porén moitos plásticos xa procesados non presentan comportamento plástico (isto é, rompen sen se deformaren previamente).

O primeiro plástico coñecido é a baquelita, comercializada por Leo Hendrik Baekeland en 1909.

O día 3 de xullo celébrase o Día Internacional libre de Bolsas de Plástico ^[3], co obxectivo de reducir o uso de bolsas de plástico, especialmente as dun só uso.

Propiedades e características

As propiedades características da maioría dos plásticos son as seguintes, aínda que non sempre se cumpren en determinados plásticos especiais:

Son baratos (teñen un baixo custo no mercado).
Teñen unha baixa densidade.
Existen materiais plásticos permeábeis e impermeábeis.
Son illantes eléctricos.
Son illantes térmicos, aínda que a maioría non resisten temperaturas moi elevadas.
A súa queima é moi contaminante.
Son resistentes á corrosión e á intemperie.
Resisten moitos ataques químicos.
Algúns recíclanse mellor que outros, que non son biodegradábeis nin fáciles de reciclar.
Son fáciles de traballar.

Procesos de elaboración

A primeira parte da produción de plásticos consiste na elaboración de polímeros na industria química. Hoxe en día a recuperación de plásticos post-consumidor é esencial tamén. Parte dos plásticos terminados pola industria úsanse directamente en forma de gran ou resina. Máis frecuentemente, utilízanse varias formas de moldeo (por inxección, compresión, rotación, inflación etc.) ou a extrusión de perfís ou fíos.

Clasificación dos plásticos

Pode clasificarse os materiais plásticos en varias categorías:

Segundo o monómero base

Nesta clasificación considérase a orixe do monómero do cal parte a produción do polímero.

Naturais: son os polímeros cuxos monómeros son derivados de produtos de orixe natural con certas características como, por exemplo, a celulosa, a caseína ou o caucho. Dentro destes exemplos existen outros plásticos dos cales proveñen:
- Os derivados da celulosa: o celuloide, o celofán e o cellón.
- Os derivados do caucho: a goma e a ebonita.
Sintéticos: son aqueles que teñen orixe en produtos elaborados polo ser humano, principalmente derivados do petróleo.

Segundo o seu comportamento fronte á calor

Termoplásticos

Un termoplástico é un plástico que a temperatura ambiente é plástico ou deformábel, derrétese cando é quentado e endurécese nun estado vítreo cando é suficientemente arrefriado. A maioría dos termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, os que posúen cadeas asociadas por medio de débiles forzas Van der Waals (polietileno); fortes interaccións dipolo-dipolo e enlace de hidróxeno; ou ata aneis aromáticos apilados (polistireno). Os polímeros termoplásticos difiren dos polímeros termoestábeis en que logo de quentarse e moldearse estes poden reaquecerse e formar outros obxectos, xa que no caso dos termoestábeis ou termorríxidos, a súa forma logo de arrefriarse non cambia.

As súas propiedades físicas cambian gradualmente se se funden e moldéanse varias veces.

Os principais son:

Resinas celulósicas: obtidas a partir da celulosa, o material constituínte da parte leñosa das plantas. Pertence a este grupo o raión.
Polietilenos e derivados: empregan como materia prima o etileno obtido do craqueo do petróleo que, tratado posteriormente, permite obter diferentes monómeros como acetato de vinilo, alcol vinílico, cloruro de vinilo etc. Pertencen a este grupo o PVC, o polistireno, o metacrilato etc.
Derivados das proteínas: pertencen a este grupo o nailon e o perlón, obtidos a partir das diamidas.
Derivados do caucho: son exemplo deste grupo os chamados comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtidos engadindo ácido clorhídrico aos polímeros de caucho.

Termoestábeis

Os plásticos termoestábeis son materiais que unha vez que sufriron o proceso de arrequecemento-fusión e formación-solidificación, convértense en materiais ríxidos que non volven fundirse. Xeralmente para a súa obtención pártese dun aldehido.

Polímeros do fenol: son plásticos duros, insolúbeis e infusíbeis pero, se durante a súa fabricación se emprega un exceso de fenol, obtéñense termoplásticos.
Resinas epoxi.
Resinas melamínicas.
Baquelita.
Aminoplásticos: polímeros de urea e derivados. Pertence a este grupo a melamina.
Poliésteres: resinas procedentes da esterificación de polialcohois, que adoitan empregarse en vernices. Se o ácido non está en exceso, obtéñense termoplásticos.

Segundo a reacción de síntese

Tamén poden clasificarse segundo a reacción que produciu o polímero:

Polímeros de adición

Implican sempre a ruptura ou apertura dunha unión do monómero para permitir a formación dunha cadea. Na medida que as moléculas son máis longas e pesadas, a cera parafínica vólvese máis dura e máis resistente.

Exemplo:

2n H₂C=CH₂ → [-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-]_n

Polímeros de condensación

Son aqueles nos que a reacción ten lugar entre grupos funcionais reactivos presentes nos monómeros. Debe ter, cando menos, dous grupos reactivos por monómero para darlle continuidade á cadea.

Exemplo:

R-COOH + R'-OH → R-CO-OR' + H₂O

Segundo a súa estrutura molecular

Amorfos

Son amorfos os plásticos nos que as moléculas non presentan ningún tipo de orde; están dispostas aleatoriamente sen corresponder a ningunha orde. Ao non ter orde entre cadeas créanse uns ocos polos que pasa a luz, por esta razón moitos polímeros amorfos son transparentes.

Semicristalinos

Os polímeros semicristalinos teñen zonas con certo tipo de orde xunto con zonas amorfas. Neste caso ao ter unha orde existen menos ocos entre cadeas polo que non pasa a luz a non ser que posúan unha espesura pequena.

Cristalizábeis

Segundo a velocidade de arrefriado, pode diminuírse (arrefriado rápido) ou incrementarse (arrefriado lento) a porcentaxe de cristalinidade dun polímero semicristalino. Con todo, un polímero amorfo non presentará cristalinidade aínda que a súa velocidade de arrefriado sexa extremadamente lenta

Elastómeros ou cauchos

Os elastómeros caracterízanse pola súa elevada elasticidade e a capacidade de estiramento e resiliencia, recuperando a súa forma primitiva unha vez que se retira a forza que os deformaba. Comprenden os cauchos naturais e sintéticos. Entre estes últimos atópanse o neopreno e o polibutadieno.

Os elastómeros son materiais de moléculas grandes as cales logo de ser deformadas a temperatura ambiente, recobran en maior medida o seu tamaño e xeometría ao ser liberada a forza que os deformou.

Plásticos biodegradábeis

A fins do século XX o prezo do petróleo diminuíu, e do mesmo xeito decaeu o interese polos plásticos biodegradábeis. Nos últimos anos esta tendencia reverteuse, ademais de producirse un aumento no prezo do petróleo, tomouse maior conciencia de que as reservas petroleiras estanse esgotando de xeito alarmante. Dentro deste contexto, obsérvase un marcado incremento no interese científico e industrial na investigación para a produción de plásticos biodegradábeis ou EDPs (environmentally degradable polymers and plastics).

A fabricación de plásticos biodegradábeis a partir de materiais naturais é un dos grandes retos en diferentes sectores industriais, agrícolas e de materiais para servizos varios. Ante esta perspectiva, as investigacións que involucran aos plásticos obtidos doutras fontes tomaron un novo impulso e os polihidroxialcanoatos aparecen como unha alternativa altamente prometedora.

A substitución dos plásticos actuais por plásticos biodegradábeis é unha vía pola cal o efecto contaminante daqueles veríase diminuído no medio ambiente. Os refugallos de plásticos biodegradábeis poden ser tratados como refugallos orgánicos e eliminados nos depósitos sanitarios, onde a súa degradación se realiza en exiguos períodos de tempo.

Os polímeros biodegradábeis pódense clasificar do seguinte xeito:

Polímeros extraídos ou removidos directamente da biomasa: polisacáridos como amidón e celulosa. Proteínas como caseína, queratina e coláxeno.
Polímeros producidos por síntese química clásica utilizando monómeros biolóxicos de fontes renovábeis.
Polímeros producidos por microorganismos, bacterias produtoras nativas ou modificadas xeneticamente.

Dentro da última categoría áchanse os plásticos biodegradábeis producidos por bacterias, neste grupo atopamos aos PHAs e ao ácido poliláctico (PLA). Os PHAs debido á súa orixe de fontes renovábeis, e polo feito de ser biodegradábeis, denomínanse "polímeros dobremente verdes". O PLA, monómero natural producido por vías fermentativas a partir de elementos ricos en azucres, celulosa e amidón, é polimerizado polo ser humano.

Os bioplásticos presentan propiedades fisicoquímicas e termoplásticas iguais ás dos polímeros fabricados a partir do petróleo pero, unha vez depositados en condicións favorábeis, biodegradan.

Ácido poliláctico (PLA)

O amidón é un polímero natural, un hidrato de carbono que as plantas sintetizan durante a fotosíntese e que serve como reserva de enerxía. Os cereais como o millo e trigo conteñen gran cantidade de amidón e son a fonte principal para a produción de PLA. Os bioplásticos producidos a partir deste polímero teñen a característica dunha resina que pode inxectarse, extruirse e termoformarse.

A produción deste biopolímero empeza co amidón que se extrae do millo, logo os microorganismos transfórmano nunha molécula máis pequena de ácido láctico ou 2 hidroxi-propiónico (monómero), a cal é a materia prima que se polimeriza formando cadeas, cunha estrutura molecular similar aos produtos de orixe petroquímico, que se unen entre si para formar o plástico chamado PLA.

O PLA é un dos plásticos biodegradábeis actualmente máis estudados. Atópase dispoñíbel no mercado desde 1990. É utilizado na fabricación de botellas transparentes para bebidas frías, bandexas de envasado para alimentos, e outras numerosas aplicacións.

Polihidroxialcanoatos

Os PHAs son producidos xeralmente por bacterias gramnegativas, aínda que existen bacterias grampositivas tamén produtoras en menor escala. O primeiro PHA descuberto foi o PHB, que foi descrito no instituto Pasteur en 1925 polo microbiólogo Lemoigne quen observou a produción de PHB por Bacillus megaterium. Posteriormente, en 1958 Macrae e Wildinson observaron que Bacillus megaterium acumulaba o polímero cando a relación glicosa/nitróxeno no medio de cultivo non se atopaba en equilibrio e observaron a súa degradación cando existía falta ou deficiencia de fontes de carbono ou enerxía. A partir deste feito, atopáronse inclusións de PHA nunha extensa variedade de especies bacterianas. Na actualidade coñécense aproximadamente 150 diferentes polihidroxialcanoatos.

A primeira patente de PHB foi pedida nos Estados Unidos por J. N. Baptist en 1962. En 1983 ocorreron dous acontecementos importantes, primeiro foi o descubrimento por De Smet, dunha cepa de Pseudomonas oleovorans (ATCC 29347) produtora de PHB, e consecutivamente deuse a primeira produción do primeiro biopoliéster de uso comercial. Un copolímero formado por monómeros de catro e cinco carbonos, denominados PHB e PHV, respectivamente, este produto denominouse comercialmente Biopol e prodúcese utilizando Ralstonia eutropha, a partir de glicosa e ácido propiónico. Este bioplástico na actualidade xa é sintetizado a partir dunha soa fonte de carbono en bacterias recombinantes; e exhibe un alto potencial de biodegradabilidade e propiedades termomecánicas mellores que o PHB puro.

En xeral os PHAs son insolúbeis en auga, biodegradábeis, non tóxicos, polo cal un dos principais beneficios que se obteñen da aplicación de PHAs, é o ambiental. A utilización destes produtos, reduce a dependencia do petróleo por parte da industria plástica, provoca unha diminución dos residuos sólidos e observaríase unha redución da emisión de gases que provocan o efecto invernadoiro.

Os puntos de interese en canto a aplicacións de bioplásticos, de acordo coa IBAW (Asociación Internacional e Grupo de Traballo de Polímeros Biodegradábeis) céntranse nos sectores de empaquetado, medicamento, agricultura e produtos descartábeis. Con todo, co avance desta industria ampliouse a utilización de biomateriais aplicándose en: teléfonos celulares, computadores, dispositivos de son e vídeo. De acordo a esta información estabeleceuse que o 10% dos plásticos que actualmente se empregan na industria electrónica poden ser substituídos por biopolímeros

Codificación de plásticos

Existe unha gran variedade de plásticos e para clasificalos existe un sistema de codificación que se mostra na Táboa 1. Os produtos levan unha marca que consiste no símbolo internacional de reciclaxe co código correspondente no medio segundo o material específico.