Ejercicios: Sostenibilidad, reciclaje y análisis crítico

El reciclaje mecánico de un termoplástico puede incluir trituración, lavado y nueva conformación por fusión. a) Justificá por qué el PET puede reprocesarse por esta vía y una resina termoestable muy reticulada, como la baquelita, no puede volver a fundirse y moldearse del mismo modo. b) Explicá dos procesos que limitan la repetición indefinida de ciclos en los termoplásticos, relacionándolos con la longitud de las cadenas y la presencia de contaminantes. Distinguí el reprocesado por fusión de la trituración de un termoestable para usarlo como material de relleno.

Un envase concreto de poli(ácido láctico), PLA, se ha ensayado para compostaje industrial en condiciones controladas de humedad, oxígeno y actividad microbiana, a temperaturas de aproximadamente $55$–$60\,^{\circ}\mathrm{C}$. a) Explicá por qué el resultado de ese ensayo no demuestra que cualquier objeto de PLA se degrade rápidamente en el mar, donde cambian temperatura, espesor, microorganismos y tiempo de exposición. b) Distinguí la fragmentación en partículas pequeñas de la biodegradación y mineralización. Justificá por qué la certificación de un producto y unas condiciones concretas no se puede trasladar automáticamente a toda una familia de resinas.

En una propuesta de economía circular se adopta la prioridad «prevenir residuos, reutilizar y, después, reciclar». Un lote de PVC recuperado contiene mezclas de pigmentos, plastificantes y otros aditivos de procedencia variable. a) Explicá cómo esa mezcla puede dificultar su uso en una aplicación que exige composición, resistencia y seguridad constantes. b) Compará el reciclaje que permite fabricar un producto de calidad equivalente con el uso del material en una aplicación de menores prestaciones. Argumentá por qué reducir materiales innecesarios y diseñar piezas fáciles de separar puede evitar problemas que el reciclaje posterior no resuelve.

Una planta procesa $1000\,\mathrm{kg}$ de residuo bruto de envases de PET. En la clasificación retira $150\,\mathrm{kg}$ de materiales impropios; en el lavado pierde $50\,\mathrm{kg}$ de etiquetas, adhesivos y lodos; y en la extrusión pierde $40\,\mathrm{kg}$ por purgas, humedad residual y otros materiales eliminados. El flujo se representa en el esquema:

1. a) Calculá la masa final de granza de PET reciclado y el rendimiento másico global respecto a la entrada. b) Explicá por qué ese rendimiento no basta para evaluar la sostenibilidad: identificá dos datos adicionales sobre energía, agua, emisiones o calidad del polímero. Todas las pérdidas se refieren a masas absolutas de la misma carga; despreciá otras entradas y acumulaciones.

Un estudio compara bolsas para transportar una compra de $15\,\mathrm{kg}$. Esa unidad funcional requiere una bolsa de polietileno de alta densidad de $10\,\mathrm{g}$ o dos bolsas de papel de $40\,\mathrm{g}$ cada una. La fabricación emite $1{,}80\,\mathrm{kg}$ de CO₂ equivalente por kilogramo de polietileno y $1{,}10\,\mathrm{kg}$ por kilogramo de papel. El agua de proceso consumida es, respectivamente, $5{,}0$ y $50{,}0\,\mathrm{L}$ por kilogramo de material. a) Calculá las emisiones y el consumo de agua de fabricación por unidad funcional para ambas opciones. b) Delimitá qué comparación permiten esos resultados y qué información falta para concluir cuál tiene menor impacto durante todo su ciclo de vida, incluyendo reutilización, transporte y fin de vida.

La glicólisis del PET es una vía de reciclaje químico que emplea etano-1,2-diol y produce tereftalato de bis(2-hidroxietilo), BHET. En el límite de cadenas largas, el balance formal por unidad es:

La masa molar de la unidad de PET es $192{,}2\,\mathrm{g}\cdot\mathrm{mol}^{-1}$ y la de BHET, $254{,}2\,\mathrm{g}\cdot\mathrm{mol}^{-1}$. a) Se tratan $961{,}0\,\mathrm{kg}$ de PET puro con diol en exceso y se aíslan $1143{,}9\,\mathrm{kg}$ de BHET purificado. Calculá el rendimiento respecto al máximo estequiométrico. b) Explicá por qué la masa del producto puede superar la del PET alimentado sin violar la conservación de la materia. Compará una oportunidad de purificación y un costo energético de esta vía con el reciclaje mecánico.

Una bolsa de polietileno con aditivos prooxidantes se anuncia como «100 % ecológica, oxobiodegradable y residuo cero». Los ensayos muestran que, bajo radiación UV y oxígeno, se fragmenta con rapidez, pero no aportan medidas de conversión completa del carbono en CO₂ ni de efectos sobre organismos. a) Explicá cómo la oxidación y la rotura de cadenas pueden producir fragmentos pequeños sin demostrar mineralización biológica. b) Evaluá qué afirmaciones publicitarias quedan sin justificar con esos datos y proponé evidencias medibles para contrastarlas: condiciones y tiempo del ensayo, balance de carbono y cantidad de partículas residuales. Relacioná tus propuestas con el riesgo de formación y dispersión de microplásticos. Como dato normativo para este análisis, el artículo 5 de la Directiva (UE) 2019/904 establece la prohibición de introducir en el mercado productos fabricados con plástico oxodegradable. Relacioná esa medida con la diferencia entre fragmentación y biodegradación.

Reto del tema. ¿Hasta qué punto depende tu día a día de los polímeros sintéticos? Convertite en auditor ambiental en tu propia casa y diseñá un plan de transición hacia materiales más sostenibles.

1. Auditoría doméstica: Seleccioná 5 objetos cotidianos (envases, textiles o utensilios de cocina). Identificá el polímero que los compone (código de identificación de resinas o etiqueta: PET, PEAD, nailon, etc.) y estimá su masa con una balanza de cocina.

2. Química macromolecular: Clasificalos según su polimerización (adición o condensación). Representá las fórmulas semidesarrolladas de los monómeros y la unidad repetitiva de al menos dos de ellos: uno formado por adición y otro por condensación.

3. Estructura y propiedades: Justificá cómo influyen las fuerzas intermoleculares (ej. dispersión o puentes de hidrógeno) en su flexibilidad, termorresistencia y aptitud para el reciclaje mecánico.

4. Análisis crítico: Consultá en la web del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible de la Nación o de la CAMARCO la tasa de reciclaje de envases plásticos en Argentina (aprox. $51,5\,\%$) y redactá un informe breve proponiendo alternativas viables (reutilización, biopolímeros) para sustituir el plástico de mayor impacto de tu muestra.

Se valorará:

• Rigor en la formulación química de monómeros y asignación del mecanismo de polimerización.

• Argumentación coherente que vincule estructura molecular, propiedades macroscópicas y reciclabilidad.

• Calidad analítica del informe a partir de los datos domésticos recogidos y el contraste con fuentes oficiales.