El futuro de los polímeros sintéticos
La nanotecnología y el uso de materias primas vegetales, como el azúcar y el maíz, serán determinantes para el costo y las características de los plásticos del mañana
Por Tomás Unger
Para quienes han nacido a fines del siglo XX es difícil apreciar el cambio introducido por los plásticos en la vida cotidiana. En 1951 el cine inglés produjo una película profética, que se convirtió en un clásico: "El hombre del traje blanco" con Alec Guinness. Es la historia de un científico que crea una fibra sintética superior a las fibras textiles en uso. Con su nuevo material hace un traje blanco, virtualmente indestructible, que no se mancha ni arruga. El invento le vale la enemistad tanto de los empresarios como de los sindicatos porque, de ser aceptado, este causaría una revolución industrial.La fibra maravillosa de Alec Guinness todavía no existe, pero las fibras sintéticas desarrolladas durante la segunda mitad del siglo XX han hecho realidad una revolución, y no solo en la industria textil. Quienes fueron al colegio en la primera mitad del siglo pasado recordarán algo que ya no se ve, pero que entonces era frecuente: la ropa zurcida y parchada. La relación entre el costo de la comida y el de la ropa era inversa a la de hoy. Antes de la aparición de las fibras sintéticas y los adelantos que las acompañaron en la industria textil, una familia podía comer en un buen restaurante por el precio de una casaca impermeable, que hoy se puede comprar por lo que cuesta un buen cebiche.
En las dos últimas semanas hemos descrito en esta página algunos de los polímeros sintéticos, presentes en todas nuestras actividades, y que han cambiado nuestras vidas. Hoy describiré algunos más que están entre los más importantes, y los que se presentan en el horizonte, que prometen revolucionar nuevamente algunas industrias. Entre los plásticos de mayor uso que nos faltaba mencionar están los siguientes:
PTFE son las iniciales del politetrafluoruro de etileno, conocido como teflón. Este polímero, patentado en 1941, como sucedió con tantos otros, fue descubierto por casualidad por el químico Roy Plunkett en 1938 cuando trabajaba para los laboratorios de Du Pont, que registró el nombre en 1944. Una de las primeras aplicaciones de este material, resistente al calor y con bajísimo coeficiente de fricción, fue en la fabricación de la primera bomba atómica. En la planta de enriquecimiento de uranio, donde se manejaba el fluoruro de uranio altamente reactivo, se usó PTFE para revestir las tuberías y válvulas.
Al acabar la guerra, Du Pont comenzó a producir teflón en cantidades industriales y en 1954 el ingeniero francés Marc Gregoire, aprovechando su alta resistencia térmica y baja fricción, lo empleó por primera vez en una sartén. Hoy teflón se ha vuelto un nombre genérico, empleado para las numerosas variantes del PTFE en diversos usos. La variedad de aplicaciones va desde el revestimiento de balas para reducir el desgaste del barril de las armas hasta circuitos impresos, pasando por chumaceras, engranajes, empalmes para remolques y hasta lubricantes de teflón (con disulfuro de molibdeno).
El poliuretano es uno de los polímeros sintéticos de más amplio y variado uso. Sus aplicaciones más conocidas son en las espumas, usadas en envases, muebles y hasta alas de aviones. La espuma de poliuretano, ya sea flexible o rígida, se usa para paneles acústicos y como aislante térmico en refrigeradoras. Las fibras a base de poliuretano incluyen la lycra, usada en textiles y órganos artificiales. La fibra expandex también es en su mayor parte poliuretano, como lo son los condones, las bases de alfombras y diversas empaquetaduras.
Otro uso muy importante del poliuretano es en pinturas y pegamentos. Combinado con ciertos aditivos, el poliuretano es resistente al fuego y es usado en construcción. Los barnices de poliuretano se usan como revestimiento para pisos de madera, siendo un componente importante de diversos materiales de acabado que incluyen una gran variedad de esmaltes transparentes.
Kevlar es el nombre una fibra sintética, hecha a partir de aramid, una poliamida desarrollada originalmente por Monsanto en los años 60. El kevlar fue creado por Du Pont en 1970 para cuerdas de neumáticos, en los que nunca se usó. Su primer empleo fue para chalecos antibalas. La principal característica del kevlar es su resistencia, cinco veces mayor a la del acero a igualdad de peso. El kevlar es usado en los llamados compuestos que incluyen fibra de carbono. Las características estructurales de este material lo hacen apropiado para usos que van desde el blindaje hasta las carcasas de automóviles de competencia.
DEL PETRÓLEO AL MAÍZ
A pesar de haber usado tres páginas no hemos mencionado todos los polímeros sintéticos que se fabrican hoy ni hemos cubierto la enorme variedad de usos que tienen los llamados plásticos. Combinando diversos plásticos se obtiene materiales de características especiales y las posibilidades de combinarlos son interminables. Hoy, a pesar de su versatilidad, la industria de los plásticos se encuentra ante una situación difícil. Esto se debe a que su principal materia prima es el petróleo.
La fabricación de plásticos es un uso más eficiente del petróleo que quemarlo en un motor; sin embargo, su empleo como combustible determina el precio. Con el petróleo a más de 50 dólares el barril, la mayoría de los plásticos sube de precio y algunos están condenados a dejar de ser envases descartables, a menos que una materia prima alterna reemplace al petróleo, lo que ya se está dando.
Por ser polímeros con largas cadenas de carbono e hidrógeno, los plásticos también pueden producirse con carbohidratos. A diferencia del petróleo, hidrocarburo fósil no reemplazable, los carbohidratos están en las plantas, siendo el maíz y el azúcar dos materias primas que pueden reemplazar al petróleo en la fabricación de plásticos. Las hojas y tallos de las plantas contienen hidrocarburos que eventualmente podrán ser empleados para producir plásticos. Mientras tanto, ha surgido otra tecnología que abre un nuevo panorama a los polímeros sintéticos.
LA NANOTECNOLOGIA
El nombre nano (del latín enano) se aplica a la manipulación de materiales que miden menos de una micra y se miden en nanómetros. Una micra es la millonésima de un metro (una milésima de milímetro). Un nanómetro es la milésima de una micra. Para referencia, un pelo humano tiene 80.000 nanómetros de diámetro. Uno de los logros más importantes de la nanotecnología ha sido la construcción de moléculas que no existen en la naturaleza, entre ellas estructuras de carbono con extraordinarias características físicas.
Una de estas moléculas es el nanotubo, descrito por primera vez en 1952 por dos científicos rusos cuyo trabajo no fue divulgado por la Guerra Fría. En 1976 los físicos Endo, Koyama y Oberlin crearon nanotubos de carbono. En 1987 EE.UU. concedió una patente a H.G. Tennent para "fibras de carbono entre 3,5 y 70 nanómetros de diámetro y una longitud 100 veces mayor".
El nanotubo es una hoja de carbono de un átomo de espesor enrollada para formar un tubo cuyo diámetro es 50.000 veces menor al de un pelo. La estructura atómica es hexagonal, como en el grafito, enrollada en un tubo 10.000 veces más largo que ancho. Las características del nanotubo de carbono son asombrosas. Su resistencia a la atracción es 22 veces mayor que la del acero, su conductividad térmica es dos veces la del diamante y 1.000 veces la del cobre.
Los usos potenciales del nanotubo de carbono van desde pegamentos secos hasta transmisores, componentes electrónicos, estructurales, etc. Por el momento el problema es el precio, más de 1.000 dólares por kilo, pero se espera que nuevas técnicas de fabricación podrán abaratarlo. Todo parece indicar que estamos ante una revolución similar a la que produjeron los plásticos en el siglo XX.
Fuente:
Vida & Futuro (El Comercio)
¿Qué son los polímeros?
Wikipedia: Polímeros
Los primeros polímeros sintéticos
Polímeros sintéticos y naturales