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El agua, los materiales y los sistemas dispersos · Polímeros y fuentes de carbono y energía

Polímeros, plásticos y combustibles fósiles frente a biocombustibles

Valentina toma un jugo en una botella de PET en la Rambla de Montevideo. Esa botella puede seguir ahí dentro de cientos de años, mientras que la cáscara de una banana desaparece en semanas. Más tarde, el ómnibus que la lleva a casa funciona con gasoil, y ya hay gasoil con biodiésel mezclado. ¿Por qué un material dura tanto y otro no? ¿Y en qué se diferencia, de verdad, quemar un combustible del petróleo de quemar uno de origen vegetal? En esta página vas a poder responder las dos preguntas.

Monómeros y polímeros

Un collar se arma enganchando muchas cuentas iguales. Los polímeros funcionan igual: son moléculas gigantes formadas por la unión de muchas moléculas pequeñas.

El ejemplo más simple es el polietileno, el plástico de las bolsas. Su monómero es el etileno (eteno), $\ce{C2H4}$. Al unirse miles de moléculas de etileno se forma una cadena larga:

Muchas moléculas de etileno se unen formando una cadena larga de polietileno Monómero → polímero C₂H₄ C₂H₄ C₂H₄ monómeros sueltos → polímero: cadena larga (polietileno) unidad que se repite muchas veces

Por eso, en el polietileno, el monómero es el etileno y el polímero es la cadena larga de polietileno.

Practica★☆☆Sin empezar
Definí qué es un polímero y qué es un monómero. Dá un ejemplo de cada uno en el caso del polietileno.

Definí qué es un polímero y qué es un monómero. Dá un ejemplo de cada uno en el caso del polietileno.

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Polímeros naturales y sintéticos

Los polímeros no los inventamos nosotros: la naturaleza los fabrica desde siempre. Lo que hizo la industria fue fabricar polímeros nuevos.

Tipo Origen Ejemplos
Naturales Seres vivos celulosa (madera, algodón), almidón (papa, maíz), lana, seda, caucho natural, proteínas
Sintéticos Se fabrican en la industria, casi siempre a partir del petróleo polietileno, PET, nailon, PVC, poliestireno

Algunos son naturales modificados: parten de un polímero natural al que se le cambia algo, como las bolsas hechas con almidón.

Practica★☆☆Sin empezar
Clasificá cada polímero como natural o sintético: celulosa, nailon, almidón, PET, lana, caucho natural.

Clasificá cada polímero como natural o sintético: celulosa, nailon, almidón, PET, lana, caucho natural.

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Plásticos, degradación y reciclaje

Los plásticos son polímeros sintéticos que se pueden moldear. Los más comunes en tu casa son el polietileno (bolsas, bolsas de supermercado) y el PET (botellas de refresco y de agua).

¿Por qué duran tanto?

Los seres vivos (bacterias, hongos) degradan la cáscara de fruta porque tienen enzimas que «cortan» los polímeros naturales. Esas enzimas casi no reconocen las cadenas de los plásticos sintéticos, y además las cadenas son muy largas y estables. Por eso se degradan muy lentamente: pueden pasar cientos de años. Con el sol y el oleaje se fragmentan en pedacitos cada vez más chicos (microplásticos), pero no desaparecen.

Comparación del tiempo de degradación: cáscara de fruta, bolsa de polietileno y botella de PET Cáscara de fruta Bolsa de polietileno Botella de PET semanas o meses décadas siglos (orden de magnitud, sin escala exacta)

Problemas ambientales

  • Los residuos plásticos llegan a arroyos, ríos y al Río de la Plata, y terminan en el mar.

  • Animales confunden el plástico con alimento o quedan atrapados.

  • Los microplásticos entran en la cadena alimentaria.

  • Tapan desagües y causan inundaciones en las ciudades.

Qué se puede hacer

  • Reducir el uso de plásticos descartables (bolsas, sorbetes).

  • Reutilizar envases.

  • Reciclar: separar y volver a procesar. El PET de las botellas se puede fundir y convertir en fibras o nuevos envases. Así se necesita menos petróleo, menos residuos llegan al ambiente y se ahorra energía.

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Santiago separa los residuos de su casa en Maldonado: botellas de PET, bolsas de polietileno y cáscaras de fruta. Explicá qué ocurre con cada tipo de residuo a lo largo…

Santiago separa los residuos de su casa en Maldonado: botellas de PET, bolsas de polietileno y cáscaras de fruta. Explicá qué ocurre con cada tipo de residuo a lo largo del tiempo (degradación) y por qué el reciclaje de los plásticos ayuda a reducir el problema.

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Micaela lee que una botella de plástico puede tardar cientos de años en degradarse. Explicá por qué los plásticos sintéticos son tan persistentes en el ambiente,…

Micaela lee que una botella de plástico puede tardar cientos de años en degradarse. Explicá por qué los plásticos sintéticos son tan persistentes en el ambiente, mencioná dos problemas que causan en ríos y mares (como el Río de la Plata) y proponé dos acciones concretas para reducirlos.

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Combustibles fósiles y biocombustibles

Un combustible es una sustancia que al quemarse (combustión) libera energía. En la combustión completa de un compuesto de carbono se produce $\ce{CO2}$ y agua.

Combustible Origen Tipo
nafta petróleo fósil
gasoil petróleo fósil
gas natural yacimientos de gas fósil
carbón mineral yacimientos de carbón fósil
etanol de caña de azúcar fermentación de azúcares de la caña biocombustible
biodiésel aceites vegetales o grasas biocombustible

En Uruguay, la refinería de ANCAP en La Teja procesa petróleo para obtener nafta, gasoil y supergás, y se produce etanol de caña de azúcar en Bella Unión, que se mezcla con la nafta.

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Indicá cuáles de los siguientes combustibles son fósiles y cuáles son biocombustibles: nafta, gasoil, biodiésel, etanol de caña de azúcar, carbón mineral, gas natural.

Indicá cuáles de los siguientes combustibles son fósiles y cuáles son biocombustibles: nafta, gasoil, biodiésel, etanol de caña de azúcar, carbón mineral, gas natural.

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El balance de carbono

Los dos tipos de combustible, al quemarse, liberan $\ce{CO2}$. Entonces, ¿dónde está la diferencia?

Fósil: el carbono estuvo guardado bajo tierra millones de años. Al quemarlo se libera a la atmósfera carbono que estaba fuera del ciclo, y el $\ce{CO2}$ de la atmósfera aumenta.

Biocombustible: el carbono viene de una planta que, mientras crecía, tomó $\ce{CO2}$ de la atmósfera por fotosíntesis. Al quemar el biocombustible se devuelve ese mismo carbono, en un ciclo de pocos años. El balance es mucho más cercano a cero.

Ciclo del carbono: el biocombustible devuelve el CO2 que la planta tomó; el fósil agrega CO2 nuevo Biocombustible Fósil planta toma CO₂ se obtiene el combustible al quemarlo, vuelve CO₂ carbono bajo tierra millones de años al quemarlo, CO₂ nuevo ciclo corto: balance cercano a cero el CO₂ de la atmósfera aumenta
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Se quema un combustible fósil y un biocombustible. Ambos liberan dióxido de carbono ($\ce{CO2}$). Explicá por qué se dice que el biocombustible tiene un balance de…

Se quema un combustible fósil y un biocombustible. Ambos liberan dióxido de carbono ($\ce{CO2}$). Explicá por qué se dice que el biocombustible tiene un balance de carbono más favorable, teniendo en cuenta de dónde proviene el carbono en cada caso.

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Comparar y decidir

En los problemas de ambiente casi nunca hay una respuesta única: se comparan ventajas y limitaciones.

Criterio Nafta Biodiésel
Origen petróleo (fósil) aceites vegetales o grasas
Renovabilidad no renovable renovable (si se siembra de nuevo)
$\ce{CO2}$ agrega carbono nuevo balance más favorable
Otros impactos extracción, derrames uso de tierras agrícolas, agua, fertilizantes

El caso de las bolsas de Cabo Polonio

Para decidir sobre las bolsas de polietileno de la playa se analizan tres opciones con los mismos criterios:

Opción Degradación Materia prima Costo ambiental
Prohibir no deja residuos nuevos — hay que ofrecer una alternativa
Bolsas de almidón más rápida que el polietileno natural (vegetal) uso de tierras y agua; igual no se debe tirar
Reciclar el plástico no queda en el ambiente polímero ya fabricado requiere separar y recolectar

Una buena respuesta argumenta una combinación (por ejemplo, reducir bolsas descartables, reutilizar y reciclar lo que quede) con razones de degradación, origen de la materia prima y costos ambientales.

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Uruguay produce parte de su energía con biomasa y también usa derivados del petróleo en el transporte. Compará la nafta y el biodiésel en cuanto a origen, renovabilidad,…

Uruguay produce parte de su energía con biomasa y también usa derivados del petróleo en el transporte. Compará la nafta y el biodiésel en cuanto a origen, renovabilidad, emisiones de $\ce{CO2}$ y otros impactos ambientales. Argumentá una ventaja y una limitación de los biocombustibles, por ejemplo, el uso de tierras agrícolas.

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Una ONG de Rocha analiza qué hacer con las bolsas de polietileno que llegan a la playa de Cabo Polonio. Las opciones son: prohibirlas, reemplazarlas por bolsas de…

Una ONG de Rocha analiza qué hacer con las bolsas de polietileno que llegan a la playa de Cabo Polonio. Las opciones son: prohibirlas, reemplazarlas por bolsas de almidón (polímero natural modificado) o impulsar su reciclaje. Analizá las tres alternativas considerando degradación, origen de la materia prima y costos ambientales, y argumentá cuál combinación de medidas te parece más adecuada.

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Volvé al principio: la botella de PET dura siglos porque es una cadena sintética larga y estable que los microorganismos casi no degradan; la cáscara de banana es un polímero natural y desaparece pronto. Y el biocombustible tiene un balance de carbono más favorable porque devuelve carbono que las plantas tomaron hace poco, mientras que el fósil agrega carbono guardado por millones de años.

Resumen

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