El Homo sapiens sobrevivió tan solo con la caza y la recolección. Luego la revolución del Neolítico trajo la invención de la agricultura y la ganadería. Desde entonces la humanidad tuvo progresos científicos y técnicos, pero nada parecido al salto tecnológico que se inició en Europa Occidental durante la Edad Media y alcanzó su punto más alto con la Revolución Industrial.
La ideología capitalista se puede resumir en: por mucho dinero que se gane siempre se querrá ganar más. Durante miles de años vivió de la caza y la recolección porque no tenían otra necesidad que la de sobrevivir y seguramente inventaron la agricultura y la ganadería cuando estos medios escasearon. después se dieron otras necesidades como: la necesidad de vestir ropas más lujosas, de condimentos para la alimentación, de artículos mecánicos, de nuevos medios de transportes, etc.
Esto fue lo que facilitó la revolución industrial y la llegada de la sociedad de consumo.
3.1 ¿Desarrollo sostenido o desarrollo sostenible?
La extinción de algunas especies o la superpoblación preocupan tanto a los políticos como a los ciudadanos.
Se podría discutir si estas posturas son o no exageradas, pero lo que es seguro, es que empezamos a tener conciencia de los problemas a los que nos ha llevado la moderna economía de mercado, la globalización y el consumismo.
La propuesta de desarrollo sostenible pasa por renunciar a buena parte de nuestras comodidades, pero eso tiene dificultades: ¿cómo conseguir que todos acepten?, ¿cómo hacerlo sin que nuestra economía de mercado basada en el consumo se hunda?.
La celulosa es un polímero ( compuesto químico) formado por glúcidos, el cual es muy abundante en las plantas, sobre todo en la madera de árboles y arbustos. Es materia prima para las sedas artificiales, y la industria papelera es su principal compradora.
La producción de celulosa tiene problemas medioambientales, como la fabricación de papel de baja calidad, tiene un alto consumo energético y contribuye al efecto invernadero. Pero, el papel de mayor calidad tiene un tratamiento químico para tener mayor resistencia, cosa que perjudica al medio ambiente ya que es muy agresivo, esto se produce porque gastan grandes cantidades de agua, que se contaminan con grandes niveles de sulfuros y compuestos orgánicos clorados. El uso de catalizadores (elemento que aumenta la velocidad de una reacción química) y nuevas técnicas han reducido el riesgo de contaminación.
Deforestación.
El principal problema generado por la producción de celulosa es la deforestación. Los bosques y las selvas son sumideros de CO2 que impiden la desertización. Los bosque permiten mantener un buen nivel de humedad en la atmósfera lo que constituyen grandes ecosistemas.
La tala indiscriminada de árboles convierten los suelos fértiles en terrenos inhabitables; la construcción de obras de ingeniería, etc.
Las consecuencias de la explotación forestal son aterradoras: en menos de un siglo la superficie de selva tropical se ha reducido a menos de la mitad. Cosa que se complica con las necesidades de los países del Tercer Mundo. si este ritmo de destrucción se mantiene, en pocas décadas el cinturón verde ecuatorial habrá desaparecido.
2.1 Plantaciones forestales.
Plantación forestal.
La industria de la celulosa gasta mucha madera y algunas multinacionales se defienden diciendo que han equilibrado las talas con reforestaciones y el impulso de plantaciones forestales.
Estas no llegan a convertirse en sumideros de CO2 comparables a los bosques naturales porque los ejemplares cultivados son talados nada más alcanzar la madurez. Las plantaciones desplazan a los habitantes obligándoles a talar en otras partes del bosque para llevar a cabo la agricultura y la ganadería. Por otro lado, el impacto medioambiental de las plantaciones es importante porque reducen la biodiversidad.
Eucaliptos.
Las empresas que producen celulosa están abusando de plantaciones de género de rápido crecimiento como el eucalipto y el pino. El eucalipto ofrece una madera de muy buena calidad, pero el introducirlo en un ecosistema ajeno provoca alteraciones: sus raíces se extienden muy rápido, quitándole a otras especies la humedad y empobreciendo el suelo; además segregan sustancias químicas que impiden el crecimiento de las demás especies y la germinación de sus semillas.
El ser humano ha sido el único capaz de forzar a la naturaleza para mejorar sus medios de sobrevivir. La revolución industrial fue posible gracias a la mejora de la ciencia. El ser humano ha sido capaz de manejar la naturaleza pero nunca a dependido de ella como ahora.
El mejor ejemplo es el petróleo que imprescindible. Pero hay un problema ya que si no se encuentran nuevos yacimientos se acabará agotando. Esto trae consecuencias como: problemas de abastecimiento y el colapso de la economía ya que se acabaría muchas cosas.
Muchas de las necesidades cubiertas por el petróleo se podrían sustituir por productos como, el biodiésel y el bioetanol. Pero aunque la economía pudiera salvarse provocaría un impacto ambiental mayor.
El uso de nuevos materiales traen consecuencias económicas y ecológicas, pero también políticas y sociales. El Tercer Mundo es actualmente el escenario de muchos conflictos provocados por la lucha para conseguir esta materia prima.
Estas tragedias se producen sobre todo en África, donde se encuentra la mayor reserva de recursos minerales. Los países europeos abandonaron sus políticas coloniales y permitieron que los países africanos se independizaran y siguen siendo víctimas del neocolonialismo que es un nuevo colonialismo basado en el control económico de un país políticamente independiente, pero económicamente subdesarrollado, por otro más evolucionado en este aspecto.
1.1 Basura tecnológica.
El uso de nuevos materiales trae problemas económicos y sociales sobre el medio ambiente. Los residuos convencionales forman un serio problema, pero los residuos tecnológicos se han convertido en un gran problema por dos motivos:
Los aparatos electrónicos son artefactos muy complicados cuyos componentes son muy difíciles de separar.
Algunos de los materiales de los que están fabricados son muy perjudiciales para la salud. Son metales pesados y toxinas que si no son tratados adecuadamente se pueden extender por tierra, mar y aire.
Los componentes más peligrosos son:
Plomo: Ingerirlo puede causar trastornos neuronales y dañar los riñones y el aparato reproductor.
PVC: Si se queman emiten a la atmósfera sustancias cloradas llamadas dioxinas, que son cancerígenas.
Bromo: Afectan a la glándula tiroides, provocando cambios en el crecimiento y malformaciones fetales.
Bario: Una exposición a dosis elevadas puede provocar alteraciones orgánicas.
Cromo: Su ingestión causa bronquitis crónica, aumenta el riesgo de cáncer de pulmón y puede dañar el hígado y los riñones.
Mercurio: Deficiencias cerebrales y hepáticas en fetos y lactantes.
Berilio: Es muy cancerígeno.
Cadmio: Puede dañar los riñones y los huesos. Ej. las pilas.
Estos residuos no se deben mezclar con la basura normal. Por esto hay emplazamientos de recogida selectiva: los puntos limpios. En ellos se tiran aquellos que necesitan u adecuado procesamiento; ahí es donde tenemos que tirar nuestra basura tecnológica. Aunque su proceso de reciclado es muy caro.
6.1 Instituciones andaluzas de Investigación y desarrollo.
El sector I + D (Investigación y Desarrollo) cuenta con el apoyo de instituciones andaluzas. El Instituto de Ciencia de Materiales, además de cumplir proyectos de investigación y desarrollo para muchas empresas, lleva a cabo una gran labor de divulgación mediante la organización de cursos y conferencias.
La Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa tiene el objetivo de impulsar todo tipo de proyectos tecnológicos, tanto en los nuevos materiales como en el de la electrónica o biotecnología. la más importante es la Corporación Tecnológica de Andalucía.
Las universidades andaluzas tienen un papel fundamental creando un puente entre la pura investigación científica y el mundo empresarial. Un ejemplo es el Grupo de Elasticidad y Resistencia de Materiales, relacionada con este grupo nació la empresa TEAMS S.L. ( Ingeniería y ensayos de materiales y estructuras aeronáuticos), por la cual, los recursos humanos y técnicos del GERM son puestos a disposición del sector aeronáutico.
6.2. Los parques tecnológicos andaluces.
El sector tecnológico andaluz tiene varios espacios para llevar a cabo su tarea. El más importante es el Parque Tecnológico de Andalucía. Después se inauguró el Parque Científico y Tecnológico Cartuja 93.
Sin duda la gran estrella del sector tecnológico de nuestra comunidad es Aerópolis, fruto de la apuesta de la multinacional aeronáutica europea EADS por nuestra región. Acoge a un número creciente de empresas relacionadas con la industria aeroespacial.
Los circuitos eléctricos basados en el silicio están llegando a sus límites físicos, pero la nanotecnología esta preparada para dar el primer paso: los transistores, componentes de los chips, serán sustituidos por unas moléculas llamadas rotaxanos que tienen las mismas propiedades eléctricas. Los nanotubos son buenos conductores de la electricidad.
La tecnología fabrica los chips de silicio y encuentra una nueva aplicación revolucionaria: la construcción de artefactos, pero si esto ocurriera podría contar con nanorrobots capaces de regular reacciones químicas y revolucionar el mundo de la biomedicina. Los nanorrobots podría eliminar obstrucciones de arterias y curar lesiones cardíacas, destruir tumores o coágulos de sangre en el cerebro y también entrar en las células para instalar prótesis microscópicas y reparar genes defectuosos.
Las sociedades buscan nuevos materiales para cambiar nuestras vidas. Algunas lo han conseguido pero otras no.
Cerámica.
Arcilla.
Las cerámicas son materiales fáciles de moldear que después de someterse a cocción adquieren una gran dureza y resistencia al calor. Las arcillas son materiales cerámicos que se utilizan para fabricar artículos de alfarería, ladrillos, etc. Se usan en circuitos eléctricos y cubiertas protectoras de aeronaves, ya que aguantan altas temperaturas. La industria automovilística ha creado prototipos de motores cerámicos, pero ninguno a pasado a la producción en masa.
Industria aeronáutica.
La industria aeronáutica es una de las que compra más materiales nuevos. Hoy en día está teniendo gran importancia los materiales compuestos, que es el resultado de la unión de dos o más materiales que dan lugar un material nuevo, esto se conoce como sinergia.
Fibra de carbono.
La fibra de carbono es un material compuesto que se resume del polímero llamado poliacrilonitrilo y un polímero adhesivo, resinas epoxi. Su proceso es largo y costoso, pero su ligereza y resistencia justifica su coste.
4.1 Moléculas a la carta: fullerenos y nanotubos.
El carbono es uno de los elementos más abundantes del planeta y componente básico de la química de la vida.
La alotropía es una propiedad natural, que consiste en que un mismo elemento o compuesto puede tener propiedades diferentes, según sus átomos o moléculas. Por ejemplo: el óxido de silicio puede tener varias formas: sílice, sílex o cuarzo; el oxígeno forma moléculas.
Fullerenos.
El carbono tiene dos formas alotrópicas en la naturaleza: el grafito (mina de lápices) y el diamante (los átomos de carbono forman una estructura cristalina).
En 1985 se descubrió el futboleno que pronto se conocía como buckminster fullereno ya que su estructura es parecida a la cúpula geodésica diseñada por Richard Buckminster Fuller. Al poco tiempo apareció una familia de moléculas basadas en la combinación de pentágonos y hexágonos, llamados fullerenos.
en 1990 se podía sintetizar los fullerenos que pronto se puede polimerizar e introducir unos dentro de otros y es posible sustituir sus átomos de carbono por otros elementos, dando lugar a los heterofullerenos. Actualmente se confía en lograr buenos resultados con los pseudofullerenos que son moléculas con parecidas estructuras a las de los fullerenos pero de otras sustancias químicas.
Las facultades de carbono no termina ahí. si se eliminan los pentágonos y dejamos los hexágonos, el carbono no forma fullerenos porque la molécula no se cierra por si misma sino que forma una lámina parecida a un panel de abeja, que puede enrollarse y dar lugar a nanotubos. el resultado podría ser más fuerte que el acero pero también más ligero.
La industria química moderna ha permitido fabricar nuevos materiales, pero no todos se pueden considerar modernos, como por ejemplo: el vidrio y el papel.
Por un lado el vidrio es muy fácil de conseguir al estar formado por silicio. Por ejemplo se podrían conseguir de la arena de la playa, calentándola hasta 1000ºC. Sus componentes hoy en día son: sílice, carbonato sódico y carbonato cálcico.
Nosotros tendemos a llamar por el mismo nombre vidrio y cristal, pero sin embargo, eso no es así ya que el cristal es un material en el que los átomos están formando una estructura mientra que el vidrio, es un material amorfo ya que no tiene forma.El vidrio tiene nuevas aplicaciones. La fibra óptica se emplea principalmente en comunicaciones y se transmiten datos a través de pulsos de luz. Está hecho de un vidrio especial, rico en silicio.
Por otro lado está el papel que es el material que se utiliza para la transmisión del conocimiento. El primer material dentro de esto es el papiro, que es una planta herbácea con un tallo fibroso, abundantes en las riberas del Nilo. En otros lugares donde no había papiro se empleaba el pergamino, que es un material fabricado por pieles de animales de corral, los cuales pasaban por un complicado proceso de elaboración.
El papel moderno está fabricado por celulosa, por tanto, lo que necesita es madera. El proceso de fabricación es el siguiente: primero, se tritura la madera para descomponer las fibras y eliminar lo que no sea celulosa.; después se añade cola para que la tinta se corra y, enseguida, se le añaden pigmentos y sustancias aglutinantes.
Se vende mucho lo que provoca la deforestación, por eso es mejor reciclarlo y aunque ese papel sea menos blanco y más costoso, lo adecuado es comprarlo y tirarlo en el contenedor adecuado.
3.2. Materiales de construcción: cementos y hormigones.
El acero es el material que ha conducido a hacer realidad proyectos, como rascacielos, presas... pero estas construcciones no serían posible sin el cemento.
Existen aglomerantes que se utilizan desde hace mucho tiempo. Los egipcios usaban el yeso y formas de mortero. Los romanos, usaban la puzolana que está compuesto por cal y ceniza volcánica del Vesubio. El mortero fue el principal en la Edad Media.
Actualmente se usa un tipo de cemento para cada construcción, pero todos están fabricados por arcilla y roca caliza, pulverizadas y sometidas a un proceso de cocción. Al producto acabado se le suele añadir una capa de yeso. Los componentes químicos del cemento son silicatos de calcio y metales como el hierro, el aluminio o el manganeso.
El cemento más difundido es el cemento Portland ya que al endurecerse presentaba el aspecto de las rocas calizas de Portland. Cuando este cemento es mezclado con agua resulta que se produce el endurecimiento hasta tener una forma pétrea.
El hormigón se fabrica con cemento y otros componentes áridos (arena, grava...) y se trata de una piedra artificial que soporta fuerzas grandísimas. Si se añade gavillas de acero se obtiene un material muy resistente conocido como hormigón armado.
3.2 Los modernos materiales artificiales: los polímeros.
Los polímeros son sustancias formadas por enormes moléculas, resultado de la unión de un gran número de moléculas normales llamadas, monómeros. En bioquímica son muy comunes los polímeros: la celulosa, el almidón, las proteínas y el ADN. Un ejemplo de polímeros es el colágeno, que permite la cohesión de tejidos como la piel y los músculos.
Dalton, Mendeleiev o Kekulé ha llevado al mercado distintos polímeros que han revolucionado la ciencia de los materiales. La mayoría se producen de derivados del petróleo.
Se puede clasificar según el comportamiento de los polímeros ante el calor:
Termoplásticos: se reblandecen por el calor sin que su estructura molecular sufra cambios.
Termoestables: una vez enfriado no se puede moldear por el calor ya que se deformaría.
Según sus propiedades mecánicas:
Elastómeros: son capaces de pasar grandes deformaciones sin romperse y recuperar su forma original.
Plastómeros: si sufren una alteración no vuelven a recuperar su forma original.
Fibras: tienen una gran resistencia ante las deformaciones.
Recubrimientos: sustancias líquidas que se extienden sobre superficies formando una fina película protectora. Ej. barniz.
Adhesivos: forman grandes enlaces con las superficies con las que entran en contacto. Ej: pegamento.
RELACIÓN DE LOS POLÍMEROS MÁS USUALES:
Polímero artificial.
Reacciones de adición.
Teflón.
Plástico más resistente al calor y ataque de sustancias
químicas. Se emplea en sartenes, etc.
Polímero artifial.
Reacción de adición.
Polimetacrilato.
Tiene la misma transparencia que el vidrio, pero no se
astilla. Sustituye al vidrio en cristales o mamparas.
Polímero artificial.
Reaccion de adición.
Poliisobutileno.
Se usa de adhesivo por ser pegajoso.
Polímero artificial.
Reacción de adición.
Buna.
Resiste al calor y abrasión. Se usa en neumáticos.
Polímero artificial.
Reacción de adición.
Polietileno.
Objetos semirrígidos como juguetes, cubos, etc.
Polímero artificial.
Reacción de adición.
PVC, cloruro de polivinilo.
Son duros pero se pueden ablandar con plastificantes. PVC
es uno de los residuos más problemáticos debido a que contiene cloro.
Polímero artificial.
Reacción de condensación.
Poliamidas, como el nailón.
Son resistentes, elásticas y ligeras. Se usa en la
fabricación de las prendas de vestir.
Polímero artificial.
Reacción de condensación.
Poliésteres, como el mylar.
Se usan para la construcción de depósitos, etc.
Polímero artificial.
Reacción de condensación.
Poliuretanos.
Espuma de relleno para colchones y tapicerías.
Polímero artificial.
Reacción de condensación.
Baquelita.
Mangos de herramientas, aislantes eléctricos (enchufes).
Polímero artificial.
Reacción de condensación.
Siliconas.
Existen aceites o resinas. Uso como lubricantes, barnices
de protección y aislantes eléctricos.
Polímero natural.
Reacción de adición.
Caucho.
Resistente al calor y la abrasión. Se usa en los
neumáticos.
Polímero natural.
Reacción de adición.
Glúcidos.
Reserva energética, el almidón. Función estructural:
presentes en la celulosa.
Polímero natural.
Reacción de adición.
Lípidos.
Reserva energética y estructural.
Polímero natural.
Reacción de condensación.
Proteínas.
Funciones: estructural, como formación de cartílagos y
tendones, etc.
Polímero natural.
Reacción de condensación.
Ácidos nucleicos ADN
Responsable de nuestro código genético y de la transferencia
de información a los descendientes.
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