Caracteristicas de Monomeros
Caracteristicas de Monomeros
Caracteristicas de Monomeros
Introduccin
La polimerizacin es una reaccin qumica por la cual los reactivos, monmeros(compuestos de bajo
peso molecular), forman enlaces qumicos entre s, para dar lugar a una molcula de gran peso
molecular (macromolcula), ya sea esta de cadena lineal o de estructura tridimensional, denominada
polmero.
Aclaracin
Si bien gran parte de las polimerizaciones por crecimiento en cadena ocurren por poliadicin y la
mayora de las polimerizaciones en etapas ocurren por policondensacin, no siempre es as. Intentar
conciliar el sistema de clasificacin crecimiento en etapas-crecimiento de cadena con el sistema
adicin-condensacin, es realmente una prdida de tiempo. Cada uno tiene su propio criterio y las
distinciones efectuadas por un sistema no siempre van a ser las mismas que las distinciones
efectuadas por el otro.
Viendo los ejemplos presentados para cada uno de los diferentes tipos de polimerizaciones,
erradamente se podra concluir que la polimerizacin por crecimiento en etapas y polimerizacin por
condensacin son lo mismo, y por otra parte, que polimerizacin por crecimiento de cadena y
polimerizacin por adicin tambin son lo mismo. Slo que no es verdad. Existen polimerizaciones
por adicin que son polimerizaciones por crecimiento en etapas (un ejemplo es la polimerizacin que
produce poliuretanos). Tambin existen polimerizaciones por condensacin que son
polimerizaciones por crecimiento de cade
BIOPLSTICO
En 1907 Leo Hendrik Baekeland invent el primer plstico sinttico de la historia, al que bautiz
baquelita. El singular invento estaba elaborado a partir del petrleo y tena una caracterstica: estaba
compuesto de macromolculas, es decir, polmeros. Hoy, este trmino se ha convertido casi en un
sinnimo de plstico. El xito del nuevo material fue inmediato. Era tremendamente verstil, flexible,
resistente, insoluble y... perfecto. El plstico no tard en evolucionar hacia formas mejores hasta
convertirse en todo un smbolo del siglo XX. Pero de lo que nadie se percat en un inicio era que el
tan querido polmero era altamente contaminante: depende del petrleo (que no es una fuente
renovable) y no es biodegradable.
Los bioplsticos son una alternativa "verde" y sostenible a los plsticos tradicionales, y son creados
mediante el uso de recursos renovables como el maz, las patatas, el azcar o las algas. A diferencia
de los plsticos que estn hechos a base de petrleo y otros combustibles fsiles, los bioplsticos
resultan ms ecolgicos en tanto que ofrecen una reducida huella de carbono y un uso reducido de
dichos combustibles.
El costo de los bioplsticos no es dependiente de los precios en aumento del petrleo,
convirtindolos an ms en una alternativa segura y viable. El uso de bioplsticos no se limita, segn
la creencia popular, a productos moldeados como bolsas o utensilios de cocina: se usan en textiles,
espumas, productos mdicos e incluso en el sector automovilstico.
1.Qu es un bioplstico?
1. Un sustrato vulnerable. La primera condicin exige que el polmero contenga enlaces qumicos
susceptibles de rotura por hidrlisis o por oxidacin. Algunas caractersticas negativas para esta
degradacin son la presencia de ramificaciones, hidrofobicidad, peso molecular elevado y
cristalinidad. Las protenas y los polisacridos son excelentes prototipos de sustrato de fcil hidrlisis,
ya que no suelen presentar ramificaciones ni ser cristalinos y contienen enlaces hidrolizables.
2. Microorganismos adecuados. En relacin con la segunda condicin, es frecuente que se requiera
ms de un microorganismo: uno que produzca las enzimas responsables de la despolimerizacin y
otro capaz de la metabolizacin mineralizadora. Las protenas y polisacridos presentan la ventaja
de poder ser degradados por un simple microorganismo.
3. Un ambiente adecuado. El tercer requisito implica unas condiciones en las que los microorganismos
puedan desarrollarse favorablemente: temperatura, grado de humedad, contenido de sales
nutrientes, accesibilidad o no de oxgeno, pH, etc.
Uno de los objetivos primarios en el desarrollo de polmeros sintticos ha sido habitualmente la
estabilidad, y los materiales plsticos convencionales son habitualmente resistentes al ataque
microbiano. El desarrollo de polmeros biodegradables no ha sido simple, a pesar del inters que
significan estos materiales para embalajes y envoltorios de productos alimentarios y no alimentarios,
productos de un solo uso, etc. Algunas de las dificultades presentadas pueden ser principalmente:
El desarrollo de los polmeros biodegradables con utilidad generalizada exige hallar materiales con
un tiempo de vida prolongado y bien conocido, idoneidad para las funciones que se pretende que
cumplan, estabilidad es su almacenaje y uso, junto a la fcil degradabilidad en el momento y
condiciones finales cuando ya es desechado.
Por otro lado, se debe tener en cuenta que la biodegradacin de estos materiales exige nuevas
condiciones de infraestructura. No se degradan, por ejemplo, en un vertedero, sino que requieren
instalaciones de compostaje. En cualquier caso, sera necesario la separacin previa de los artculos
de plstico biorresistentes, operacin que no resulta necesaria cuando la destruccin de los
materiales se basa en la incineracin. Por otro lado, el compostaje es lento y produce cantidades
notables de metano, con sus implicaciones en el efecto invenadero.
Ente los polmeros biodegradables existen diversos polisacridos y pptidos, naturales o sintticos,
con posibilidades de aplicacin. Algunos de los polmeros biodegradables que ofrecen posibilidades
constatadas, o que estn en fase de experimentacin, son el celofn (celulosa regenerada) , el
acetato de celulosa, el propionato de celulosa, los teres de celulosa, los almidones, el colgeno, el
gluten y la casena. Sin embargo, los que ofrecen ms ventajas por el momento son los derivados
del almidn, el polihidroxibutirato/ valerato (PHBV) y el cido polilctico. Los copolmeros conocidos
como polihidroxibutirato/valerato, o polihidroxialcanoatos son preparados por fermentacin de
azcares. Constituyen un material termoplstico, con buenas propiedades de resistencia a la
humedad y baja permeabilidad a la humedad. Esto permite la produccin de botellas y otras vasijas,
tiles para productos de elevada humedad. El cido polilctico, producido tambin por fermentacin
de azcares, es un material termoplstico, cuyas propiedades son susceptibles de modificacin para
parecerse al poliestireno o al polietileno.
BASF produce un polister, Ecoflex, copolmero de 1,4-butanodiol, y cidos adpico y terftlico, con
buenas propiedades termoplsticas, til para envases semitransparentes, y perfectamente
compostable. Es posible combinar almidn y alcohol polivinlico, para dar materiales termoplsticos
con propiedades mecnicas similares a las del polietileno de baja densidad. Se pueden fabricar con
ellos sacos compostables para residuos de jardinera, cocina, restaurantes, as como superficies
protectoras en agricultura. Por moldeo pueden prepararse utensilios biodegradables, como platos,
copas, etc., con propiedades semenjantes al poliestireno. Tambin existen protenas entrecruzadas
con almidn que presentan propiedades similares al poliestireno.
En esta figura se muestra el estado de desarrollo de los principales bioplsticos basados en recursos renovables. En la misma se han incluido
tambin bioplsticos que se describen en el punto 3 por obtenerse por va biotecnolgica aunque en realidad tambin proceden de fuentes
renovables, ya que las bacterias que los producen utilizan como fuente de energa carbohidratos y cidos grasos.
2.1. Celulosa
2.2. Almidn
Un polmero de almidn es un material termoplstico resultante del procesado del almidn natural
por medios qumicos, trmicos o mecnicos. Debido a su costo relativamente bajo, son atractivos
como sustitutos de los plsticos basados en la petroqumica. Cuando son copolimerizados con otros
polmeros pueden obtenerse copolmeros tan flexibles como el polietileno o tan rgidos como el
poliestireno.
El almidn es el polisacrido de reserva alimenticia predominante en las plantas. Est realmente
formado por una mezcla de dos polmeros, amilosa y amilopectina, constituidos por unidades de
glucosa. En el caso de la amilosa las unidades de glucosa estn unidas entre ellas por enlaces
glucosdicos -1-4 dando lugar a una cadena lineal con 200-2500 unidades de monmero. La
amilosa tiene la facilidad de adquirir una conformacin tridimensional helicoidal, en la que cada vuelta
de hlice consta de seis molculas de glucosa. El interior de la hlice contiene slo tomos de
hidrgeno, mientras que los grupos hidroxilo estn situados en el exterior de la misma.
En el caso de la amilopectina, aparecen ramificaciones debidas a enlaces -1-6 localizadas cada 15-
25 unidades lineales de glucosa. Los almidones ms comunes contienen alrededor del 25% de
amilosa y 75% de amilopectina. Las cadenas de almidn se asocian mediante puentes de hidrgeno,
formando una hlice doble, que se destruye por calentamiento con agua.
Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales particularmente de maz, trigo,
varios tipos de arroz, y de algunas races y tubrculos, particularmente de patata, batata y mandioca.
El ms utilizado para la produccin de bioplsticos es el almidn de maz.
El almidn se diferencia de todos los dems carbohidratos en que se presenta en la naturaleza como
complejas partculas discretas (grnulos).
El PLA es el segundo bioplstico producido a gran escala despus del almidn. El Poli(cido lctico)
(PLA) es un polister aliftico derivado al 100% de materias primas renovables, que se produce a
partir de cido lctico.
El cido lctico (cido 2-hidroxipropinico) es el cido hidroxicarboxlico ms simple que presenta un
carbono asimtrico, por lo que existen dos estereoismeros D (+) o L (-). La forma L(-) es la natural.
El cido lctico se produce por fermentacin anaerobia de substratos que contengan carbono, ya
sean puros (glucosa, lactosa, etc.) o impuros (almidn, melazas, etc.) con microorganismos tales
como bacterias del tipo Lactobacillus, Pediococcus, Lactococcus and Streptococcus o ciertos hongos
tales como Rhizopus Oryzae. La seleccin de la bacteria utilizada permite producir solo uno de los
ismeros D (+) o L (-).
Aparte del poli(cido lctico), existen otros polisteres que pueden producirse a partir de recursos
renovables. Estos polisteres se fabrican a partir de un diol y uno o ms cidos dicarboxlicos.
2.4.1. Poli(tereftalato de trimetilenglicol) (PTT)
2.4.2. Poli(tereftalato de butilenglicol) (PBT)
2.4.3. Poli(succinato de butilenglicol) (PBS)
Dentro de la definicin de bioplsticos encajan tambin este tipo de polmeros por cumplir los criterios
de la norma EN 1342 para biodegradabilidad y compostaje de plsticos y productos plsticos. Sus
principales representantes son los polisteres alifticos y alifticos - aromticos as como el
poli(alcohol vinlico) y las polister-amidas.
Los polisteres juegan un papel importante dentro de los plsticos biodegradables debido a su
potencial de hidrolizarse a travs de sus enlaces ster. Como puede verse en la siguiente figura la
familia de los polisteres se puede dividir en dos grandes grupos: alifticos (lineales) y aromticos.
Dentro de los aromticos se consideran los polisteres alifticos-aromticos.
4.Produccin
Aunque el reemplazo de los plsticos no degradables por biopolmeros totalmente degradables
obtenidos a partir de fuentes de carbono renovables parece una gran solucin, el precio de los
bioplsticos sigue siendo demasiado alto como para que puedan desplazar a los plsticos
tradicionales. Es por tanto necesario disear estrategias para obtener polihidroxialcanoatos a un
coste similar.
El precio final de los biopolmeros depende de varios factores, entre ellos los costos de la produccin,
el rendimiento de polmero obtenido y los costos de procesamiento. Existen actualmente varios
enfoques para lograr producir PHA a precios competitivos.
Sin embargo, para poder utilizar plantas para la produccin de PHA es necesario solucionar una
serie de problemas. Por ejemplo, el metabolismo vegetal est altamente compartimentalizado, lo
cual complica la tarea, ya que es necesario que los genes PHA se expresen en el compartimiento
celular que contiene la mayor concentracin de acetil-CoA, y al mismo tiempo impedir que se vea
afectado el crecimiento de la planta . Por tanto, si bien existen reportes sobre la produccin de PHA
en plantas, las clulas vegetales solo obtienen rendimientos menores al 10 % (10 % del peso seco
atribuido al PHA), mientras que algunas bacterias lograr acumular estos biopolmeros, de manera
que hasta un 80-90 % del peso seco es atribuible al PHA, convirtindolas en candidatos idneos
para la produccin de polihidroxialcanoatos a nivel industrial
Actualmente, existen varios procesos desarrollados para la produccin de PHA por fermentacin a
partir de sustratos econmicos: en Brasil se producen a partir de melaza de caa, y en Estados
Unidos y Corea a partir de varios sustratos de origen vegetal.
5.Usos
Agricultura. Uno de los productos emergentes en el sector del bioplstico es el film transparente para
invernaderos. Fabricados en su mayora con almidn, tienen la ventaja de ser totalmente
biodegradables y compostables, por lo que slo hay que dejarlo donde est, o enterrarlo, para que
la naturaleza lo descomponga
Medicina. Es sin duda uno de los campos en los que ms aplicacin estn teniendo los nuevos
biopolmeros. Hilos de sutura, prtesis y otros materiales sanitarios tienen a menudo el problema de
provocar rechazo por parte del organismo. Ahora, los nuevos biomateriales 100% degradables
resultan idneos para estos usos
Alimentacin. Los envases de usar y tirar, los productos de catering (platos, cubiertos), las lminas
que envuelven algunos alimentos frescos o las botellas de bebidas son algunos de los productos que
ya estn siendo fabricados con bioplsticos en algunos pases.
Juguetes. El sector infantil es uno de los ms sensibles a los materiales sintticos. La empresa
Novamont ha lanzado un juego ecolgico (Happy Mais) con piezas elaboradas con almidn de maz
y colorante alimenticio que se unen unas a otras con tan slo mojarlas para crear figuras. Son 100%
compostables y... hasta comestibles.
Textil. La moda tambin se ha puesto ecolgica. Prueba de ello es que Versace ha lanzado
recientemente su lnea de ropa Ingeo hecha de maz. Esta iniciativa se une a la tendencia actual de
fabricar ropa a partir de plstico reciclado, como acaba de anunciar Marks&Spencer para su nueva
coleccin de uniformes escolares, que estarn fabricados a partir de antiguas botellas.
6.Beneficios e Inconvenientes
Los beneficios de los bioplsticos son notables, pues en comparacin con los plsticos comunes, su
produccin, sostenibilidad y su impacto en el medio ambiente son factores que les otorgan cierto
margen de ventaja, como se describir a continuacin:
1. Biodegradables.
2. Fcilmente reciclables.
3. Contribucin para disminuir la dependencia del petrleo.
4. Innovacin: con nuevos productos se puede dar mayores posibilidades de eleccin a los
consumidores, cambios sociales y estilos de vida as como abrir nuevos mercados, impulsando el
crecimiento econmico.
5. Ligeros: se utiliza menos material de empaque, pero con el mismo rendimiento. Esto podra
proporcionar un menor contenido en el carbono ambiental a la hora de su fabricacin y transporte.
6. Mayor proteccin y conservacin de alimentos: mediante la mejora de las propiedades de barrera se
puede ayudar a mantener la calidad de los alimentos y aumentar la vida til, sin conservantes
qumicos adicionales.
Sin embargo, en vista de que para la elaboracin de bioplsticos es necesario el uso de derivados
vegetales, ello se traduce en un problema para el medio ambiente, debido a que a gran escala se
necesita una extraccin de diversos recursos naturales. La problemtica que se deriva aqu, es que
a mayor demanda de bioplsticos mayor ser la extraccin de estos recursos, lo que repercutira en
complicaciones como: extensas zonas sobreexplotadas de tierra, crisis de alimentos, deforestacin,
problemas para las cadenas alimenticias, etc.
Otro problema que involucran los bioplsticos es que debido a que su produccin es relativamente
nueva, su precio de manufactura no resulta tan econmico como su contraparte a base de petrleo
(esto depende, claro est, del precio relativo del petrleo). A esto se suma una menor resistencia,
pues debido a sus propiedades, no puede compararse a los materiales estndares, ni usarse en
aplicaciones muy slidas como podran ser las defensas de los vehculos, materiales de
construccin y para la industria, tuberas de alta resistencia, entre otras.
Comparativa entre los plsticos convencionales y los biodegradables
Que es la polimerizacion?
Polimerizacin Inica:
o Aninica
o Catinica
Polimerizacin radical
Para que se produzca la polimerizacin radical es necesario que el
monmero iniciador o endurecedor, el que activa y provoca la
reaccin, contenga radicales libres, es decir contenga electrones
desapareados los cuales reaccionen con el monmero de la resina
para formar el polmero.
El radical se define como una especia qumica extremadamente
inestable y por tanto con gran poder reactivo al poseer electrones
desapareados.
Las etapas que se producen en las polimerizaciones radicales son:
Iniciacin de la reaccin Se forman los radicales libres debido a la accin de
energa qumica, trmica, electroqumica o fotoqumica
Crecimiento de la cadena
Anaerbicos
Polisteres insaturados
Polimerizacin Inica:
Aninica - Cianoacrilatos
Catinica - Epoxy de curado por radiacin
El trmino bioplstico abarca una amplia gama de polmeros, cada uno de los cuales tiene
diferentes atributos en cuanto a su impacto sobre el medioambiente. No existe un nico sistema de
clasificacin para los bioplsticos. De forma general, la Asociacin Europea de Bioplsticos
(European Bioplastics), clasifica estos materiales en dos categoras principales: