Plástico

Los plásticos son una amplia gama de materiales sintéticos o semisintéticos que utilizan polímeros como ingrediente principal. Su plasticidad hace posible que los plásticos se moldeen, extruyan o presionen en objetos sólidos de varias formas. Esta adaptabilidad, además de una amplia gama de otras propiedades, como ser liviano, duradero, flexible y económico de producir, ha llevado a su uso generalizado. Los plásticos generalmente se fabrican a través de sistemas industriales humanos. La mayoría de los plásticos modernos se derivan de productos químicos basados ​​en combustibles fósiles como el gas natural o el petróleo; sin embargo, los métodos industriales recientes utilizan variantes hechas de materiales renovables, como derivados del maíz o del algodón.

Se estima que se fabricaron 9200 millones de toneladas de plástico entre 1950 y 2017. Más de la mitad de este plástico se ha producido desde 2004. En 2020 se produjeron 400 millones de toneladas de plástico. Si las tendencias mundiales en la demanda de plástico continúan, se estima que para 2050 la producción mundial anual de plástico superará los 1100 millones de toneladas.

El éxito y dominio de los plásticos a partir de principios del siglo XX ha causado problemas ambientales generalizados debido a su lenta tasa de descomposición en los ecosistemas naturales. Hacia fines del siglo XX, la industria del plástico promovió el reciclaje para aliviar las preocupaciones ambientales mientras continuaba produciendo plástico virgen y empujando la responsabilidad de la contaminación plástica al consumidor. Las principales empresas productoras de plásticos dudaron de la viabilidad económica del reciclaje en ese momento, y la viabilidad económica nunca ha mejorado. La recolección y el reciclaje de plásticos son en gran parte ineficaces debido a las fallas de complejidad contemporánea requeridas en la limpieza y clasificación de los plásticos posconsumo para una reutilización efectiva. La mayor parte del plástico producido no ha sido reutilizado, ya sea siendo capturado en vertederos o persistiendo en el medio ambiente como contaminación plástica. La contaminación plástica se puede encontrar en todos los principales cuerpos de agua del mundo, por ejemplo, creando parches de basura en todos los océanos del mundo y contaminando los ecosistemas terrestres. De todo el plástico desechado hasta el momento, un 14 % se ha incinerado y menos del 10 % se ha reciclado.

En las economías desarrolladas, alrededor de un tercio del plástico se usa en empaques y aproximadamente lo mismo en edificios en aplicaciones como tuberías, plomería o revestimiento de vinilo. Otros usos incluyen automóviles (hasta un 20 % de plástico), muebles y juguetes. En el mundo en desarrollo, las aplicaciones del plástico pueden diferir; El 42% del consumo de la India se utiliza en envases. En el campo médico, los implantes de polímeros y otros dispositivos médicos se derivan al menos parcialmente del plástico. En todo el mundo, se producen anualmente alrededor de 50 kg de plástico por persona, y la producción se duplica cada diez años.

El primer plástico totalmente sintético del mundo fue la baquelita, inventada en Nueva York en 1907 por Leo Baekeland, quien acuñó el término "plástico". Hoy en día se producen docenas de diferentes tipos de plásticos, como el polietileno, que se usa ampliamente en el empaque de productos, y el cloruro de polivinilo (PVC), que se usa en la construcción y las tuberías debido a su resistencia y durabilidad. Muchos químicos han contribuido a la ciencia de los materiales de los plásticos, incluido el premio Nobel Hermann Staudinger, a quien se ha llamado "el padre de la química de polímeros" y Herman Mark, conocido como "el padre de la física de polímeros".

Etimología

La palabra plástico deriva del griego πλαστικός (plastikos) que significa “capaz de ser moldeado o modelado”, y a su vez de πλαστός (plastos) que significa “moldeado”. Como sustantivo, la palabra se refiere más comúnmente a los productos sólidos de la fabricación derivada de la petroquímica.

El sustantivo plasticidad se refiere aquí específicamente a la deformabilidad de los materiales utilizados en la fabricación de plásticos. La plasticidad permite moldear, extruir o comprimir en una variedad de formas: películas, fibras, placas, tubos, botellas y cajas, entre muchas otras. La plasticidad también tiene una definición técnica en la ciencia de los materiales fuera del alcance de este artículo que se refiere al cambio irreversible en la forma de las sustancias sólidas.

Estructura

La mayoría de los plásticos contienen polímeros orgánicos. La gran mayoría de estos polímeros están formados por cadenas de átomos de carbono, con o sin unión de átomos de oxígeno, nitrógeno o azufre. Estas cadenas comprenden muchas unidades repetitivas formadas a partir de monómeros. Cada cadena de polímero consta de varios miles de unidades que se repiten. La columna vertebral es la parte de la cadena que se encuentra en el camino principal, uniendo una gran cantidad de unidades repetidas. Para personalizar las propiedades de un plástico, diferentes grupos moleculares llamados cadenas laterales cuelgan de esta columna vertebral; por lo general, se cuelgan de los monómeros antes de que los propios monómeros se unan entre sí para formar la cadena polimérica. La estructura de estas cadenas laterales influye en las propiedades del polímero.

Propiedades y clasificaciones

Los plásticos generalmente se clasifican por la estructura química de la columna vertebral y las cadenas laterales del polímero. Grupos importantes clasificados de esta manera incluyen los acrílicos, poliésteres, siliconas, poliuretanos y plásticos halogenados. Los plásticos se pueden clasificar por el proceso químico utilizado en su síntesis, como condensación, poliadición y reticulación. También se pueden clasificar por sus propiedades físicas, que incluyen dureza, densidad, resistencia a la tracción, resistencia térmica y temperatura de transición vítrea. Los plásticos también se pueden clasificar por su resistencia y reacciones a diversas sustancias y procesos, como la exposición a disolventes orgánicos, la oxidación y la radiación ionizante.Otras clasificaciones de plásticos se basan en cualidades relevantes para la fabricación o el diseño del producto para un propósito particular. Los ejemplos incluyen termoplásticos, termoestables, polímeros conductores, plásticos biodegradables, plásticos de ingeniería y elastómeros.

Termoplásticos y polímeros termoendurecibles

Una clasificación importante de los plásticos es el grado en que los procesos químicos utilizados para fabricarlos son reversibles o no.

Los termoplásticos no sufren cambios químicos en su composición cuando se calientan y, por lo tanto, se pueden moldear repetidamente. Los ejemplos incluyen polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS) y cloruro de polivinilo (PVC).

Los termoestables, o polímeros termoestables, pueden fundirse y tomar forma solo una vez: después de solidificarse, permanecen sólidos. Si se recalientan, los termoestables se descomponen en lugar de derretirse. En el proceso de termoendurecimiento se produce una reacción química irreversible. La vulcanización del caucho es un ejemplo de este proceso. Antes de calentarse en presencia de azufre, el caucho natural (poliisopreno) es un material pegajoso y ligeramente líquido; después de la vulcanización, el producto está seco y rígido.

Plásticos amorfos y plásticos cristalinos

Muchos plásticos son completamente amorfos (sin una estructura molecular muy ordenada), incluidos los termoestables, el poliestireno y el metacrilato de metilo (PMMA). Los plásticos cristalinos exhiben un patrón de átomos espaciados más regularmente, como el polietileno de alta densidad (HDPE), el tereftalato de polibutileno (PBT) y la cetona de poliéter éter (PEEK). Sin embargo, algunos plásticos tienen una estructura molecular parcialmente amorfa y parcialmente cristalina, lo que les otorga un punto de fusión y una o más transiciones vítreas (la temperatura por encima de la cual aumenta sustancialmente el grado de flexibilidad molecular localizada). Estos llamados plásticos semicristalinos incluyen polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliamidas (nylons), poliésteres y algunos poliuretanos.

Polímeros conductores

Los polímeros intrínsecamente conductores (ICP) son polímeros orgánicos que conducen la electricidad. Si bien se ha logrado una conductividad de hasta 80 kS/cm en poliacetileno orientado por estiramiento, no se acerca a la de la mayoría de los metales. Por ejemplo, el cobre tiene una conductividad de varios cientos de kS/cm.

Plásticos biodegradables y bioplásticos

Plásticos biodegradables

Los plásticos biodegradables son plásticos que se degradan (descomponen) al exponerse a la luz solar oa la radiación ultravioleta; agua o humedad; bacterias; enzimas; o la abrasión del viento. El ataque de insectos, como gusanos de cera y gusanos de la harina, también se puede considerar como formas de biodegradación. La degradación aeróbica requiere que el plástico esté expuesto en la superficie, mientras que la degradación anaeróbica sería efectiva en sistemas de vertedero o compostaje. Algunas empresas producen aditivos biodegradables para mejorar la biodegradación. Aunque se puede agregar polvo de almidón como relleno para permitir que algunos plásticos se degraden más fácilmente, dicho tratamiento no conduce a una descomposición completa. Algunos investigadores han modificado genéticamente bacterias para sintetizar plásticos completamente biodegradables, como el polihidroxibutirato (PHB); sin embargo, estos son relativamente costosos a partir de 2021.

Bioplásticos

Si bien la mayoría de los plásticos se producen a partir de productos petroquímicos, los bioplásticos se fabrican sustancialmente a partir de materiales vegetales renovables como la celulosa y el almidón. Debido tanto a los límites finitos de las reservas de combustibles fósiles como a los crecientes niveles de gases de efecto invernadero causados ​​principalmente por la quema de esos combustibles, el desarrollo de bioplásticos es un campo en crecimiento. La capacidad de producción mundial de plásticos de base biológica se estima en 327.000 toneladas por año. Por el contrario, la producción mundial de polietileno (PE) y polipropileno (PP), las principales poliolefinas derivadas de productos petroquímicos del mundo, se estimó en más de 150 millones de toneladas en 2015.

Industria del plástico

La industria del plástico incluye la producción global, la composición, la conversión y la venta de productos plásticos. Aunque Oriente Medio y Rusia producen la mayor parte de las materias primas petroquímicas requeridas; la producción de plástico se concentra en el Este y el Oeste globales. La industria del plástico comprende un gran número de empresas y se puede dividir en varios sectores:

Producción

Se estima que se fabricaron 9200 millones de toneladas de plástico entre 1950 y 2017 y más de la mitad de este plástico se produjo desde 2004. Desde el nacimiento de la industria del plástico en la década de 1950, la producción mundial ha aumentado enormemente, alcanzando los 400 millones de toneladas en 2021. frente a los 381 millones de toneladas métricas de 2015 (excluidos los aditivos). A partir de la década de 1950 se produjo un rápido crecimiento en el uso de plásticos para embalaje, en la edificación y la construcción, y en otros sectores. Si las tendencias mundiales en la demanda de plástico continúan, se estima que para 2050 la producción mundial anual de plástico superará los 1100 millones de toneladas.

Los plásticos se producen en plantas químicas mediante la polimerización de sus materias primas (monómeros); que casi siempre son de naturaleza petroquímica. Tales instalaciones son normalmente grandes y son visualmente similares a las refinerías de petróleo, con tuberías en expansión que se extienden por todas partes. El gran tamaño de estas plantas les permite explotar economías de escala. A pesar de esto, la producción de plástico no está particularmente monopolizada, con alrededor de 100 empresas que representan el 90% de la producción mundial. Esto incluye una combinación de empresas privadas y estatales. Aproximadamente la mitad de toda la producción tiene lugar en el este de Asia, siendo China el mayor productor individual. Los principales productores internacionales incluyen:

• química
• LyondellBasell
• exxonmobil
• SABIC
• BASF
• Sibur
• químico shin-etsu
• empresas indorama
• Sinopec
• Braskem

Región	Producción mundial
Porcelana	31%
Japón	3%
Resto de Asia	17%
TLCAN	19%
América Latina	4%
Europa	dieciséis%
CEI	3%
Oriente Medio y África	7%

Históricamente, Europa y América del Norte han dominado la producción mundial de plásticos. Sin embargo, desde 2010, Asia se ha convertido en un productor importante, con China representando el 28 % de la producción total de resinas plásticas y el 64 % de la producción de fibras sintéticas en 2016 (UNEP 2018; Geyer 2020). Las diferencias regionales en el volumen de producción de plásticos están impulsadas por la demanda de los usuarios, el precio de las materias primas de combustibles fósiles y las inversiones realizadas en la industria petroquímica. Por ejemplo, desde 2010 se han invertido más de US$ 200 mil millones en Estados Unidos en nuevas plantas de plásticos y productos químicos, estimulados por el bajo costo de las materias primas. También en la Unión Europea (UE) se han realizado fuertes inversiones en la industria del plástico, que emplea a más de 1,6 millones de personas con una facturación de más de 360 ​​000 millones de euros al año. En China en 2016 había más de 15,

En 2017, el mercado mundial de plásticos estuvo dominado por los termoplásticos, polímeros que pueden fundirse y refundirse. Los termoplásticos incluyen polietileno (PE), tereftalato de polietileno (PET), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC), poliestireno (PS) y poliftalamida (PPA), que en conjunto representan el 86% de todos los plásticos. En 2017, el mercado mundial de plásticos estuvo dominado por los termoplásticos, polímeros que pueden fundirse y refundirse. Los termoplásticos incluyen polietileno (PE), tereftalato de polietileno (PET), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC), poliestireno (PS) y poliftalamida (PPA), que en conjunto representan el 86% de todos los plásticos.

Capitalización

El plástico no se vende como una sustancia pura sin adulterar, sino que se mezcla con varios productos químicos y otros materiales, que se conocen colectivamente como aditivos. Estos se agregan durante la etapa de composición e incluyen sustancias como estabilizadores, plastificantes y tintes, que tienen como objetivo mejorar la vida útil, la trabajabilidad o la apariencia del artículo final. En algunos casos, esto puede implicar mezclar diferentes tipos de plástico para formar una mezcla de polímeros, como el poliestireno de alto impacto. Las grandes empresas pueden hacer su propia composición antes de la producción, pero algunos productores hacen que lo haga un tercero. Las empresas que se especializan en este trabajo se conocen como Compounders.

La composición de plástico termoendurecible es relativamente sencilla; ya que permanece líquido hasta que se cura en su forma final. Para los materiales termoablandadores, que se utilizan para fabricar la mayoría de los productos, es necesario fundir el plástico para mezclar los aditivos. Esto implica calentarlo entre 150 y 320 °C (300 y 610 °F). El plástico fundido es viscoso y exhibe un flujo laminar, lo que lleva a una mala mezcla. Por lo tanto, la composición se realiza utilizando un equipo de extrusión, que es capaz de suministrar el calor y la mezcla necesarios para dar un producto correctamente disperso.

Las concentraciones de la mayoría de los aditivos suelen ser bastante bajas, sin embargo, se pueden agregar niveles altos para crear productos Masterbatch. Los aditivos en estos se concentran pero aún se dispersan adecuadamente en la resina huésped. Los gránulos de masterbatch se pueden mezclar con polímeros a granel más baratos y liberarán sus aditivos durante el procesamiento para dar un producto final homogéneo. Esto puede ser más económico que trabajar con un material completamente compuesto y es particularmente común para la introducción de color.

Mudado

Las empresas que producen productos terminados se conocen como convertidores (a veces procesadores). La gran mayoría de los plásticos producidos en todo el mundo son termoablandables y deben calentarse hasta fundirse para poder moldearse. Existen varios tipos de equipos de extrusión que luego pueden moldear el plástico en casi cualquier forma.

• Película soplada - Películas de plástico (bolsas de transporte, láminas)
• Moldeo por soplado: objetos huecos de paredes delgadas en grandes cantidades (botellas de bebidas, juguetes)
• Rotomoldeo: objetos huecos de paredes gruesas (tanques IBC)
• Moldeo por inyección: objetos sólidos (carcasas de teléfonos, teclados)
• Spinning - Produce fibras (nylon, spandex, etc.)

Para los materiales termoendurecibles, el proceso es ligeramente diferente, ya que los plásticos son líquidos para empezar y deben curarse para dar productos sólidos, pero gran parte del equipo es muy similar.

Los productos de consumo de plástico más comúnmente producidos incluyen envases hechos de LDPE (p. ej., bolsas, recipientes, película de envasado de alimentos), envases hechos de HDPE (p. ej., botellas de leche, botellas de champú, tarrinas de helado) y PET (p. ej., botellas para agua y otras bebidas). Juntos, estos productos representan alrededor del 36% del uso de plásticos en el mundo. La mayoría de ellos (por ejemplo, vasos, platos, cubiertos, recipientes para llevar, bolsas desechables) se usan solo por un período corto, muchos por menos de un día. El uso de plásticos en la edificación y la construcción, los textiles, el transporte y los equipos eléctricos también representa una parte sustancial del mercado de los plásticos. Los artículos de plástico utilizados para tales fines generalmente tienen una vida útil más larga que, por ejemplo, los envases de plástico. Pueden estar en uso por períodos que van desde alrededor de cinco años (por ejemplo,

El consumo de plástico difiere entre países y comunidades, y alguna forma de plástico se ha abierto camino en la vida de la mayoría de las personas. América del Norte (es decir, el Tratado de Libre Comercio de América del Norte o la región del TLCAN) representa el 21 % del consumo mundial de plástico, seguido de cerca por China (20 %) y Europa Occidental (18 %). En América del Norte y Europa hay un alto consumo de plástico per cápita (94 kg y 85 kg/cápita/año, respectivamente). En China hay un consumo per cápita más bajo (58 kg/cápita/año), pero un consumo alto a nivel nacional debido a su gran población.

Tipos de plasticos

Plásticos básicos

Alrededor del 70 % de la producción mundial se concentra en seis tipos principales de polímeros, los llamados plásticos básicos. A diferencia de la mayoría de los otros plásticos, estos a menudo se pueden identificar por su código de identificación de resina (RIC):Tereftalato de polietileno (PET o PETE)Polietileno de alta densidad (HDPE o PE-HD)Cloruro de polivinilo (PVC o V)Polietileno de baja densidad (LDPE o PE-LD),Polipropileno (PP)Poliestireno (PS)

Las fibras de poliuretano (PUR) y PP&A a menudo también se incluyen como clases principales de productos básicos, aunque generalmente carecen de RIC, ya que son grupos químicamente bastante diversos. Estos materiales son económicos, versátiles y fáciles de trabajar, lo que los convierte en la opción preferida para la producción en masa de objetos cotidianos. Su mayor aplicación individual es en el envasado, con unos 146 millones de toneladas utilizadas de esta manera en 2015, lo que equivale al 36% de la producción mundial. Debido a su dominio; muchas de las propiedades y problemas comúnmente asociados con los plásticos, como la contaminación derivada de su escasa biodegradabilidad, son atribuibles en última instancia a los plásticos básicos.

Existe una gran cantidad de plásticos más allá de los plásticos básicos, muchos de los cuales tienen propiedades excepcionales.

Polímero	Producción (Tm)	Porcentaje de todos los plásticos	Tipo de polímero	Carácter térmico
Polietileno de baja densidad (LDPE)	64	15,7%	Poliolefina	Termoplástico
Polietileno de alta densidad (HDPE)	52	12,8%	Poliolefina	Termoplástico
polipropileno (PP)	68	16,7%	Poliolefina	Termoplástico
Poliestireno (PS)	25	6,1%	poliolefina insaturada	Termoplástico
Cloruro de polivinilo (PVC)	38	9,3%	halogenado	Termoplástico
Tereftalato de polietileno (PET)	33	8,1%	Condensación	Termoplástico
Poliuretano (PUR)	27	6,6%	Condensación	Termoestable
Fibras PP&A	59	14,5%	Condensación	Termoplástico
Todos los otros	dieciséis	3,9%	Varios	Varía
Aditivos	25	6,1%	-	-
Total	407	100%	-	-

Plásticos de ingeniería

Los plásticos de ingeniería son más robustos y se utilizan para fabricar productos como piezas de vehículos, materiales de construcción y construcción, y algunas piezas de máquinas. En algunos casos, son mezclas de polímeros formadas al mezclar diferentes plásticos (ABS, HIPS, etc.). Los plásticos de ingeniería pueden reemplazar los metales en los vehículos, reduciendo su peso, con una reducción del 10% mejorando la eficiencia del combustible en un 6-8%. Aproximadamente el 50 % del volumen de los automóviles modernos está hecho de plástico, pero esto solo representa del 12 al 17 % del peso del vehículo.

• Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS): cajas de equipos electrónicos (por ejemplo, monitores de computadora, impresoras, teclados) y tubería de drenaje
• Poliestireno de alto impacto (HIPS): revestimientos de refrigeradores, envases de alimentos y vasos para máquinas expendedoras

• Policarbonato (PC): discos compactos, anteojos, escudos antidisturbios, ventanas de seguridad, semáforos y lentes
• Policarbonato + acrilonitrilo butadieno estireno (PC + ABS): una combinación de PC y ABS que crea un plástico más resistente que se utiliza en las piezas interiores y exteriores de los automóviles y en las carrocerías de los teléfonos móviles.
• Polietileno + acrilonitrilo butadieno estireno (PE + ABS): una mezcla resbaladiza de PE y ABS utilizada en rodamientos secos de bajo servicio

• Metacrilato de polimetilo (PMMA) (acrílico): lentes de contacto (de la variedad "dura" original), vidriado (más conocido en esta forma por sus diversos nombres comerciales en todo el mundo; por ejemplo, plexiglás, plexiglás y oroglas), difusores de luz fluorescente, y cubiertas de luces traseras para vehículos. También forma la base de pinturas acrílicas artísticas y comerciales, cuando se suspende en agua con el uso de otros agentes.
• Siliconas (polisiloxanos): resinas resistentes al calor utilizadas principalmente como selladores, pero también para utensilios de cocina de alta temperatura y como resina base para pinturas industriales.
• Urea-formaldehído (UF): uno de los aminoplastos utilizados como alternativa multicolor a los fenólicos: utilizado como adhesivo para madera (para madera contrachapada, aglomerado, tableros duros) y carcasas de interruptores eléctricos

Plásticos de alto rendimiento

Los plásticos de alto rendimiento suelen ser caros y su uso se limita a aplicaciones especializadas que aprovechan sus propiedades superiores.

• Aramidas: más conocidas por su uso en la fabricación de chalecos antibalas, esta clase de fibras sintéticas fuertes y resistentes al calor también se utilizan en aplicaciones aeroespaciales y militares, incluyen Kevlar y Nomex, y Twaron.
• Polieteretercetona (PEEK): termoplástico fuerte, resistente a los químicos y al calor; su biocompatibilidad permite su uso en aplicaciones de implantes médicos y molduras aeroespaciales. Es uno de los polímeros comerciales más caros.
• Polieterimida (PEI) (Ultem): un polímero químicamente estable a alta temperatura que no cristaliza
• Poliimida: un plástico de alta temperatura utilizado en materiales como la cinta Kapton
• Polisulfona: resina procesable por fusión a alta temperatura utilizada en membranas, medios de filtración, tubos de inmersión de calentadores de agua y otras aplicaciones de alta temperatura
• Politetrafluoroetileno (PTFE) o teflón: recubrimientos resistentes al calor y de baja fricción utilizados en superficies antiadherentes para sartenes, cinta de plomero y toboganes de agua
• Poliamida-imida (PAI): plástico de ingeniería de alto rendimiento ampliamente utilizado en engranajes, interruptores, transmisiones y otros componentes automotrices y piezas aeroespaciales de alto rendimiento.

Aplicaciones

La mayor aplicación de los plásticos es como material de embalaje, pero se utilizan en una amplia gama de otros sectores, entre ellos: construcción (tuberías, canalones, puertas y ventanas), textiles (telas estirables, vellón), bienes de consumo (juguetes, vajillas, cepillos de dientes), transporte (faros, parachoques, paneles de carrocería, espejos retrovisores), electrónica (teléfonos, computadoras, televisores) y como partes de máquinas.

Aditivos

Los aditivos son sustancias químicas que se mezclan con los plásticos para cambiar su rendimiento o apariencia, lo que permite alterar las propiedades de los plásticos para que se adapten mejor a las aplicaciones previstas. Por lo tanto, los aditivos son una de las razones por las que el plástico se usa tanto. Los plásticos están compuestos por cadenas de polímeros. Muchos productos químicos diferentes se utilizan como aditivos plásticos. Un producto de plástico elegido al azar generalmente contiene alrededor de 20 aditivos. Las identidades y concentraciones de los aditivos generalmente no se enumeran en los productos.

Según la Agencia Europea de Sustancias Químicas (ECHA), en la UE se utilizan grandes cantidades de más de 400 aditivos para plásticos. Como mínimo, todos los plásticos contienen algunos polímeros estabilizadores que les permiten ser procesados ​​por fusión (moldeados) sin sufrir la degradación del polímero. Otros aditivos son opcionales y se pueden agregar según se requiera, con cargas que varían significativamente entre aplicaciones. La cantidad de aditivos contenidos en los plásticos varía según la función de los aditivos. Por ejemplo, los aditivos en cloruro de polivinilo (PVC) pueden constituir hasta el 80 % del volumen total. El plástico puro sin adulterar (resina descalza) nunca se vende, ni siquiera por los productores primarios.

Lixiviación

Los aditivos pueden unirse débilmente a los polímeros o reaccionar en la matriz del polímero. Aunque los aditivos se mezclan con el plástico, siguen siendo químicamente distintos y pueden volver a filtrarse gradualmente durante el uso normal, cuando se depositan en vertederos o después de una eliminación inadecuada en el medio ambiente. Los aditivos también pueden degradarse para formar otras moléculas tóxicas. La fragmentación del plástico en microplásticos y nanoplásticos puede permitir que los aditivos químicos se muevan en el medio ambiente lejos del punto de uso. Una vez liberados, algunos aditivos y derivados pueden persistir en el medio ambiente y bioacumularse en los organismos. Pueden tener efectos adversos sobre la salud humana y la biota. Una revisión reciente de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA, por sus siglas en inglés) reveló que de 3,377 químicos potencialmente asociados con los envases de plástico y 906 probablemente asociados con ellos,

Reciclaje

Como los aditivos cambian las propiedades de los plásticos, deben tenerse en cuenta durante el reciclaje. En la actualidad, casi todo el reciclaje se realiza simplemente volviendo a fundir y transformando el plástico usado en artículos nuevos. Los aditivos presentan riesgos en los productos reciclados, ya que son difíciles de eliminar. Cuando los productos de plástico se reciclan, es muy probable que los aditivos se integren en los nuevos productos. Los desechos plásticos, incluso si son todos del mismo tipo de polímero, contendrán diferentes tipos y cantidades de aditivos. Mezclarlos juntos puede dar un material con propiedades inconsistentes, lo que puede ser poco atractivo para la industria. Por ejemplo, mezclar plásticos de diferentes colores con diferentes colorantes plásticos puede producir un material descolorido o marrón y, por esta razón, el plástico generalmente se clasifica por tipo de polímero y color antes de reciclarlo.

La ausencia de transparencia e informes a lo largo de la cadena de valor a menudo da como resultado una falta de conocimiento sobre el perfil químico de los productos finales. Por ejemplo, los productos que contienen retardantes de llama bromados se han incorporado a nuevos productos de plástico. Los retardantes de llama son un grupo de productos químicos utilizados en equipos electrónicos y eléctricos, textiles, muebles y materiales de construcción que no deben estar presentes en los envases de alimentos ni en los productos para el cuidado de los niños. Un estudio reciente encontró dioxinas bromadas como contaminantes no intencionales en juguetes hechos de desechos electrónicos de plástico reciclado que contenían retardantes de llama bromados. Se ha descubierto que las dioxinas bromadas exhiben una toxicidad similar a la de las dioxinas cloradas.

Efectos en la salud

Muchas de las controversias asociadas con los plásticos en realidad se relacionan con sus aditivos, ya que algunos compuestos pueden ser persistentes, bioacumulativos y potencialmente dañinos. Los retardantes de llama ahora prohibidos OctaBDE y PentaBDE son un ejemplo de esto, mientras que los efectos de los ftalatos en la salud son un área constante de preocupación pública. Los aditivos también pueden ser problemáticos si se queman desechos, especialmente cuando la quema no está controlada o se lleva a cabo en incineradores de baja tecnología, como es común en muchos países en desarrollo. La combustión incompleta puede provocar emisiones de sustancias peligrosas como gases ácidos y cenizas que pueden contener contaminantes orgánicos persistentes (COP) como las dioxinas.

Una serie de aditivos identificados como peligrosos para los seres humanos y/o el medio ambiente están regulados internacionalmente. El Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes (COP) es un tratado mundial para proteger la salud humana y el medio ambiente de las sustancias químicas que permanecen intactas en el medio ambiente durante largos períodos, se distribuyen geográficamente ampliamente, se acumulan en el tejido adiposo de los seres humanos y la vida silvestre y tienen impactos nocivos en la salud humana o en el medio ambiente.

Otros aditivos que han demostrado ser nocivos, como el cadmio, el cromo, el plomo y el mercurio (regulados por el Convenio de Minamata sobre el Mercurio), que se han utilizado anteriormente en la producción de plástico, están prohibidos en muchas jurisdicciones. Sin embargo, todavía se encuentran de forma rutinaria en algunos envases de plástico, incluidos los envases de alimentos. El uso del aditivo bisfenol A (BPA) en biberones de plástico está prohibido en muchas partes del mundo, pero no está restringido en algunos países de bajos ingresos.

Tipos de aditivo

Tipo de aditivo	Concentración típica cuando está presente (%)	Descripción	Compuestos de ejemplo	Comentario	Participación en la producción mundial de aditivos (por peso)
Plastificantes	10–70	Los plásticos pueden ser quebradizos, agregar un poco de plastificante los hace más duraderos, agregar mucho los hace flexibles	Los ftalatos son la clase dominante, las alternativas más seguras incluyen ésteres de adipato (DEHA, DOA) y ésteres de citrato (ATBC y TEC)	El 80-90 % de la producción mundial se utiliza en PVC, gran parte del resto se utiliza en acetato de celulosa. Para la mayoría de los productos, las cargas están en el extremo inferior, las cargas altas dan plastisoles	34%
Retardantes de llama	1-30	Al ser productos petroquímicos, la mayoría de los plásticos se queman fácilmente, los retardantes de llama pueden prevenir esto.	Retardantes de llama bromados, parafinas cloradas	Los organofosforados no clorados son ecológicamente más seguros, aunque a menudo menos eficientes	13%
Estabilizadores de calor	0.3-5	Previene la degradación relacionada con el calor	Tradicionalmente derivados de plomo, cadmio y estaño. Las alternativas modernas más seguras incluyen mezclas de bario/zinc y estearato de calcio, junto con varios sinergistas	Utilizado casi exclusivamente en PVC.	5%
Rellenos	0-50	Cambia la apariencia y las propiedades mecánicas, puede reducir el precio	Carbonato de calcio "tiza", talco, perlas de vidrio, negro de humo. También refuerzos de relleno como fibra de carbono.	La mayoría de los plásticos opacos contienen rellenos. Los niveles altos también pueden proteger contra los rayos UV.	28%
modificadores de impacto	10-40	Dureza mejorada y resistencia al daño.	Por lo general, algún otro polímero elastomérico, por ejemplo, cauchos, copolímeros de estireno	El polietileno clorado se utiliza para PVC.	5%
Antioxidantes	0.05–3	Protege contra la degradación durante el procesamiento.	Fenoles, ésteres de fosfito, ciertos tioéteres	El tipo de aditivo más utilizado, todos los plásticos contendrán estabilizadores de polímeros de algún tipo.	6%
colorantes	0.001-10	imparte color	Numerosos tintes o pigmentos.		2%
Lubricantes	0.1-3	Ayuda a moldear el plástico, incluye ayudas de procesamiento (o ayudas de flujo), agentes de liberación, aditivos deslizantes	Cera de parafina, ésteres de cera, estearatos metálicos (es decir, estearato de zinc), amidas de ácidos grasos de cadena larga (oleamida, erucamida)		2%
Estabilizadores de luz	0.05–3	Protege contra el daño UV	HALS, bloqueadores UV y extintores	Normalmente solo se usa para artículos destinados a uso en exteriores	1%
Otro		Varios	Antimicrobianos, antiestáticos		4%

Toxicidad

Los plásticos puros tienen baja toxicidad debido a su insolubilidad en agua, y debido a que tienen un gran peso molecular, son bioquímicamente inertes. Los productos de plástico contienen una variedad de aditivos, sin embargo, algunos de los cuales pueden ser tóxicos.Por ejemplo, los plastificantes como adipatos y ftalatos a menudo se agregan a los plásticos quebradizos como el PVC para hacerlos lo suficientemente flexibles para su uso en envases de alimentos, juguetes y muchos otros artículos. Las trazas de estos compuestos pueden filtrarse fuera del producto. Debido a las preocupaciones sobre los efectos de dichos lixiviados, la UE ha restringido el uso de DEHP (ftalato de di-2-etilhexilo) y otros ftalatos en algunas aplicaciones, y EE. UU. ha limitado el uso de DEHP, DPB, BBP, DINP, DIDP y DnOP en juguetes para niños y artículos de cuidado infantil a través de la Ley de mejora de la seguridad de los productos de consumo. Se ha propuesto que algunos compuestos que se filtran de los recipientes de poliestireno para alimentos interfieren con las funciones hormonales y se sospecha que son carcinógenos humanos (sustancias que causan cáncer). Otros productos químicos de posible preocupación incluyen los alquilfenoles.

Si bien un plástico terminado puede no ser tóxico, los monómeros utilizados en la fabricación de sus polímeros originales pueden ser tóxicos. En algunos casos, pequeñas cantidades de esos químicos pueden quedar atrapadas en el producto a menos que se emplee un procesamiento adecuado. Por ejemplo, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) de la Organización Mundial de la Salud ha reconocido al cloruro de vinilo, el precursor del PVC, como carcinógeno humano.

Bisfenol A (BPA)

Algunos productos plásticos se degradan a químicos con actividad estrogénica. El componente principal de los policarbonatos, el bisfenol A (BPA), es un disruptor endocrino similar al estrógeno que puede filtrarse en los alimentos. La investigación en Environmental Health Perspectives encuentra que el BPA lixiviado del revestimiento de las latas, los selladores dentales y las botellas de policarbonato puede aumentar el peso corporal de las crías de los animales de laboratorio. Un estudio en animales más reciente sugiere que incluso la exposición a niveles bajos de BPA produce resistencia a la insulina, lo que puede provocar inflamación y enfermedades cardíacas. A partir de enero de 2010, Los Angeles Times informó que la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. (FDA) está gastando $ 30 millones para investigar las indicaciones del vínculo del BPA con el cáncer.El adipato de bis(2-etilhexilo), presente en el envoltorio de plástico a base de PVC, también es motivo de preocupación, al igual que los compuestos orgánicos volátiles presentes en el olor de los automóviles nuevos. La UE tiene una prohibición permanente sobre el uso de ftalatos en los juguetes. En 2009, el gobierno de EE. UU. prohibió ciertos tipos de ftalatos que se usan comúnmente en el plástico.

Efectos ambientales

Debido a que la estructura química de la mayoría de los plásticos los hace duraderos, son resistentes a muchos procesos naturales de degradación. Gran parte de este material puede persistir durante siglos o más, dada la persistencia demostrada de materiales naturales estructuralmente similares, como el ámbar.

Hay diferentes estimaciones sobre la cantidad de residuos plásticos que se han producido en el último siglo. Según una estimación, se han desechado mil millones de toneladas de desechos plásticos desde la década de 1950. Otros estiman una producción humana acumulada de 8.300 millones de toneladas de plástico, de las cuales 6.300 millones de toneladas son desechos, y solo el 9 % se recicla.

Se estima que este residuo está compuesto por un 81% de resina polimérica, un 13% de fibras poliméricas y un 32% de aditivos. En 2018 se generaron más de 343 millones de toneladas de residuos plásticos, el 90% de los cuales estaban compuestos por residuos plásticos post-consumo (residuos plásticos industriales, agrícolas, comerciales y municipales). El resto eran desechos previos al consumo de la producción de resina y la fabricación de productos plásticos (por ejemplo, materiales rechazados debido a un color, dureza o características de procesamiento inadecuados).

The Ocean Conservancy informó que China, Indonesia, Filipinas, Tailandia y Vietnam arrojan más plástico al mar que todos los demás países juntos. Los ríos Yangtze, Indo, Amarillo, Hai, Nilo, Ganges, Pearl, Amur, Níger y Mekong "transportan entre el 88% y el 95% de la carga mundial [de plásticos] al mar".

La presencia de plásticos, en particular de microplásticos, dentro de la cadena alimentaria va en aumento. En la década de 1960 se observaron microplásticos en los intestinos de las aves marinas y, desde entonces, se han encontrado en concentraciones cada vez mayores. Los efectos a largo plazo de los plásticos en la cadena alimentaria son poco conocidos. En 2009 se estimó que el 10% de los desechos modernos eran plásticos, aunque las estimaciones varían según la región. Mientras tanto, del 50% al 80% de los desechos en las áreas marinas son plásticos. El plástico se utiliza a menudo en la agricultura. Hay más plástico en el suelo que en los océanos. La presencia de plástico en el medio ambiente daña los ecosistemas y la salud humana.

La investigación sobre los impactos ambientales se ha centrado típicamente en la fase de eliminación. Sin embargo, la producción de plásticos también es responsable de importantes impactos ambientales, de salud y socioeconómicos.

Antes del Protocolo de Montreal, los CFC se usaban comúnmente en la fabricación de poliestireno plástico, cuya producción había contribuido al agotamiento de la capa de ozono.

Los esfuerzos para reducir los efectos ambientales de los plásticos pueden incluir la reducción de la producción y el uso de plásticos, las políticas de residuos y reciclaje, y el desarrollo proactivo y el despliegue de alternativas a los plásticos, como los envases sostenibles.

Microplásticos

Los microplásticos son fragmentos de cualquier tipo de plástico de menos de 5 mm (0,20 pulgadas) de largo, según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU. (NOAA) y la Agencia Europea de Químicos. Causan contaminación al ingresar a los ecosistemas naturales desde una variedad de fuentes, incluidos cosméticos, ropa, empaques de alimentos y procesos industriales.

El término macroplásticos se utiliza para diferenciar los microplásticos de los residuos plásticos más grandes, como las botellas de plástico. Actualmente se reconocen dos clasificaciones de microplásticos. Los microplásticos primarios incluyen cualquier fragmento o partícula de plástico que ya tenga un tamaño de 5,0 mm o menos antes de ingresar al medio ambiente. Estos incluyen microfibras de ropa, microesferas y gránulos de plástico (también conocidos como nurdles). Los microplásticos secundarios surgen de la degradación (descomposición) de productos plásticos más grandes a través de procesos de meteorización natural después de ingresar al medio ambiente. Tales fuentes de microplásticos secundarios incluyen botellas de agua y refrescos, redes de pesca, bolsas de plástico, recipientes para microondas, bolsitas de té y desgaste de neumáticos.Se reconoce que ambos tipos persisten en el medio ambiente en niveles elevados, particularmente en los ecosistemas acuáticos y marinos, donde causan la contaminación del agua. El 35% de todos los microplásticos oceánicos provienen de textiles/ropa, principalmente debido a la erosión de la ropa a base de poliéster, acrílico o nailon, a menudo durante el proceso de lavado. Sin embargo, los microplásticos también se acumulan en el aire y en los ecosistemas terrestres.

Debido a que los plásticos se degradan lentamente (a menudo durante cientos o miles de años), los microplásticos tienen una alta probabilidad de ingestión, incorporación y acumulación en los cuerpos y tejidos de muchos organismos. Los productos químicos tóxicos que provienen tanto del océano como de la escorrentía también pueden biomagnificar la cadena alimentaria. En los ecosistemas terrestres, se ha demostrado que los microplásticos reducen la viabilidad de los ecosistemas del suelo y reducen el peso de las lombrices.El ciclo y el movimiento de los microplásticos en el medio ambiente no se conocen por completo, pero actualmente se están realizando investigaciones para investigar el fenómeno. Los estudios de sedimentos oceánicos de capas profundas en China (2020) muestran la presencia de plásticos en capas de deposición mucho más antiguas que la invención de los plásticos, lo que lleva a sospechar que se subestiman los microplásticos en los estudios oceánicos de muestras superficiales. También se han encontrado microplásticos en las altas montañas, a grandes distancias de su origen.También se han encontrado microplásticos en la sangre humana, aunque se desconocen en gran medida sus efectos.

Descomposición de plásticos

Los plásticos se degradan mediante una variedad de procesos, el más importante de los cuales suele ser la fotooxidación. Su estructura química determina su destino. La degradación marina de los polímeros lleva mucho más tiempo como resultado del ambiente salino y el efecto de enfriamiento del mar, lo que contribuye a la persistencia de desechos plásticos en ciertos ambientes. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que los plásticos en el océano se descomponen más rápido de lo que se pensaba debido a la exposición al sol, la lluvia y otras condiciones ambientales, lo que da como resultado la liberación de sustancias químicas tóxicas como el bisfenol A. Sin embargo, debido a Con el aumento del volumen de plásticos en el océano, la descomposición se ha ralentizado.The Marine Conservancy ha predicho las tasas de descomposición de varios productos de plástico: se estima que un vaso de plástico de espuma tardará 50 años, un portavasos de plástico tardará 400 años, un pañal desechable tardará 450 años y el hilo de pescar tardará 600 años. degradar.

La ciencia conoce especies microbianas capaces de degradar plásticos, algunas de las cuales son potencialmente útiles para la eliminación de ciertas clases de desechos plásticos.

• En 1975, un equipo de científicos japoneses que estudiaban estanques que contenían aguas residuales de una fábrica de nailon descubrió una cepa de Flavobacterium que digiere ciertos subproductos de la fabricación del nailon 6, como el dímero lineal de 6-aminohexanoato. El nylon 4 (polibutirolactama) puede ser degradado por las hebras ND-10 y ND-11 de Pseudomonas sp. se encuentra en el lodo, dando como resultado GABA (ácido γ-aminobutírico) como subproducto.
• Varias especies de hongos del suelo pueden consumir poliuretano, incluidas dos especies del hongo ecuatoriano Pestalotiopsis. Pueden consumir poliuretano tanto aeróbicamente como anaeróbicamente (como en el fondo de los vertederos).
• Los consorcios microbianos metanogénicos degradan el estireno y lo utilizan como fuente de carbono. Pseudomonas putida puede convertir el aceite de estireno en varios polihidroxialcanoatos biodegradables (plástico biodegradable).
• Se ha demostrado que las comunidades microbianas aisladas de muestras de suelo mezcladas con almidón son capaces de degradar el polipropileno.
• El hongo Aspergillus fumigatus degrada eficazmente el PVC plastificado. Phanerochaete chrysosporium se ha cultivado en PVC en un agar de sal mineral. </ref> P. chrysosporium, Lentinus tigrinus, A. niger y A. sydowii también pueden degradar eficazmente el PVC.
• El fenol-formaldehído, comúnmente conocido como baquelita, es degradado por el hongo de la pudrición blanca P. chrysosporium.
• Se ha descubierto que Acinetobacter degrada parcialmente los oligómeros de polietileno de bajo peso molecular. Cuando se usan en combinación, Pseudomonas fluorescens y Sphingomonas pueden degradar más del 40 % del peso de las bolsas de plástico en menos de tres meses. La bacteria termófila Brevibacillus borstelensis (cepa 707) se aisló de una muestra de suelo y se encontró capaz de usar polietileno de baja densidad como única fuente de carbono cuando se incuba a 50°C. La exposición previa del plástico a la radiación ultravioleta rompió los enlaces químicos y ayudó a la biodegradación; cuanto más largo sea el período de exposición a los rayos UV, mayor será la promoción de la degradación.
• Se han encontrado mohos peligrosos a bordo de las estaciones espaciales que degradan el caucho en una forma digerible.
• Se han encontrado varias especies de levaduras, bacterias, algas y líquenes creciendo en artefactos de polímeros sintéticos en museos y sitios arqueológicos.
• En las aguas contaminadas con plástico del Mar de los Sargazos se han encontrado bacterias que consumen varios tipos de plástico; sin embargo, se desconoce en qué medida estas bacterias limpian eficazmente los venenos en lugar de simplemente liberarlos en el ecosistema microbiano marino.
• También se han encontrado microbios que comen plástico en los vertederos.
• Nocardia puede degradar PET con una enzima esterasa.
• Se ha descubierto que el hongo Geotrichum candidum, que se encuentra en Belice, consume el plástico de policarbonato que se encuentra en los CD.
• Las casas Futuro están hechas de poliéster reforzado con fibra de vidrio, poliéster-poliuretano y PMMA. Se descubrió que una de esas casas estaba degradada de manera nociva por cianobacterias y arqueas.

Reciclaje

El reciclaje de plástico es el reprocesamiento de los desechos plásticos en productos nuevos y útiles. Cuando se realiza correctamente, esto puede reducir la dependencia de los vertederos, conservar los recursos y proteger el medio ambiente de la contaminación plástica y las emisiones de gases de efecto invernadero. Aunque las tasas de reciclaje están aumentando, van a la zaga de las de otros materiales recuperables, como el aluminio, el vidrio y el papel. La tasa de reciclaje global en 2015 fue del 19,5 %, mientras que el 25,5 % se incineró y el 55 % restante se eliminó en vertederos. Desde el comienzo de la producción de plástico en el siglo XX hasta 2015, el mundo ha producido unos 6300 millones de toneladas de residuos plásticos, de los cuales solo el 9 % se ha reciclado y solo ~1 % se ha reciclado más de una vez.

El reciclaje es necesario porque casi todo el plástico no es biodegradable y, por lo tanto, se acumula en el medio ambiente, donde puede causar daños. Por ejemplo, aproximadamente 8 millones de toneladas de desechos plásticos ingresan a los océanos de la Tierra cada año, causando daños al ecosistema acuático y formando grandes parches de basura oceánica.

En la actualidad, casi todo el reciclaje se realiza volviendo a fundir y transformando el plástico usado en artículos nuevos; llamado reciclaje mecánico. Esto puede causar la degradación del polímero a nivel químico y también requiere que los desechos se clasifiquen por color y tipo de polímero antes de reprocesarlos, lo cual es complicado y costoso. Las fallas en esto pueden conducir a materiales con propiedades inconsistentes, lo que no es atractivo para la industria.

En un enfoque alternativo conocido como reciclaje de materias primas, el plástico de desecho se vuelve a convertir en sus productos químicos iniciales, que luego pueden volver a procesarse en plástico nuevo. Esto ofrece la esperanza de un mayor reciclaje, pero adolece de mayores costos de energía y capital. Los desechos plásticos también se pueden quemar en lugar de combustibles fósiles como parte de la recuperación de energía. Esta es una práctica controvertida, pero no obstante se realiza a gran escala. En algunos países, es la forma dominante de eliminación de desechos plásticos, particularmente donde existen políticas de desvío de vertederos.Aunque el reciclaje de plástico es importante, ocupa un lugar bastante bajo en la jerarquía de desechos como medio para reducir los desechos plásticos. Se ha defendido desde principios de la década de 1970, pero debido a los graves desafíos económicos y técnicos, no tuvo un impacto significativo en los desechos plásticos hasta finales de la década de 1980. La industria del plástico ha sido criticada por cabildear para la expansión de los programas de reciclaje, mientras que la investigación de la industria mostró que la mayoría del plástico no se podía reciclar económicamente; al tiempo que aumenta la cantidad de plástico virgen que se produce.

Cambio climático

Según un informe, el plástico contribuyó con gases de efecto invernadero en el equivalente a 850 millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera en 2019. Las emisiones podrían aumentar a 1340 millones de toneladas para 2030. Para 2050, el plástico podría emitir 56 mil millones de toneladas de gases de efecto invernadero emisiones, tanto como el 14% del presupuesto de carbono restante de la tierra.

El efecto de los plásticos en el calentamiento global es mixto. Los plásticos generalmente están hechos de petróleo, por lo que la producción de plásticos genera más emisiones. Sin embargo, debido a la ligereza y durabilidad del plástico en comparación con el vidrio o el metal, el plástico puede reducir el consumo de energía. Por ejemplo, se estima que envasar bebidas en plástico PET en lugar de vidrio o metal ahorra un 52 % en energía de transporte.

Producción de plásticos

La producción de plásticos a partir del petróleo crudo requiere de 7,9 a 13,7 kWh/lb (teniendo en cuenta la eficiencia promedio de las estaciones de servicios públicos de EE. UU. del 35 %). La producción de silicio y semiconductores para equipos electrónicos modernos consume aún más energía: 29,2 a 29,8 kWh/lb para el silicio y alrededor de 381 kWh/lb para los semiconductores. Esto es mucho más alto que la energía necesaria para producir muchos otros materiales. Por ejemplo, para producir hierro (a partir de mineral de hierro) se requieren entre 2,5 y 3,2 kWh/lb de energía; vidrio (de arena, etc.) 2,3–4,4 kWh/lb; acero (de hierro) 2,5–6,4 kWh/lb; y papel (de madera) 3,2–6,4 kWh/lb.

Incineración de plásticos

La incineración controlada a alta temperatura, por encima de 850 °C durante dos segundos, realizada con calentamiento adicional selectivo, descompone las dioxinas y los furanos tóxicos del plástico quemado y se usa ampliamente en la incineración de desechos sólidos municipales. Los incineradores de desechos sólidos urbanos también incluyen normalmente tratamientos de gases de combustión para reducir aún más los contaminantes. Esto es necesario porque la incineración descontrolada de plástico produce dibenzo-p-dioxinas policloradas, un carcinógeno (sustancia química que causa cáncer). El problema ocurre porque el contenido de calor de la corriente de desechos varía. La quema de plástico al aire libre se produce a temperaturas más bajas y normalmente libera estos vapores tóxicos.

Eliminación pirolítica

Los plásticos se pueden pirolizar en combustibles de hidrocarburos, ya que los plásticos incluyen hidrógeno y carbono. Un kilogramo de residuos plásticos produce aproximadamente un litro de hidrocarburo.

Historia

El desarrollo de los plásticos ha evolucionado desde el uso de materiales plásticos naturales (p. ej., gomas y goma laca) hasta el uso de la modificación química de esos materiales (p. ej., caucho natural, celulosa, colágeno y proteínas de la leche) y, finalmente, a materiales completamente sintéticos. plásticos (por ejemplo, baquelita, epoxi y PVC). Los primeros plásticos eran materiales de origen biológico, como el huevo y las proteínas de la sangre, que son polímeros orgánicos. Alrededor del 1600 a. C., los mesoamericanos usaban caucho natural para pelotas, bandas y figuritas.Los cuernos de ganado tratados se utilizaron como ventanas para faroles en la Edad Media. Se desarrollaron materiales que imitaban las propiedades de los cuernos al tratar las proteínas de la leche con lejía. En el siglo XIX, a medida que se desarrollaba la química durante la Revolución Industrial, se informaron muchos materiales. El desarrollo de los plásticos se aceleró con el descubrimiento de la vulcanización de Charles Goodyear en 1839 para endurecer el caucho natural.

La parkesina, inventada por Alexander Parkes en 1855 y patentada al año siguiente, se considera el primer plástico fabricado por el hombre. Fue fabricado a partir de celulosa (el componente principal de las paredes celulares de las plantas) tratada con ácido nítrico como solvente. El resultado del proceso (comúnmente conocido como nitrato de celulosa o piroxilina) podría disolverse en alcohol y endurecerse en un material transparente y elástico que podría moldearse cuando se calienta. Al incorporar pigmentos en el producto, se podría hacer que se pareciera al marfil. Parkesine se presentó en la Exposición Internacional de 1862 en Londres y le valió a Parkes la medalla de bronce.

En 1893, el químico francés Auguste Trillat descubrió los medios para insolubilizar la caseína (proteínas de la leche) por inmersión en formaldehído, produciendo material comercializado como galalito. En 1897, se encargó al propietario de una imprenta en masa, Wilhelm Krische de Hannover, Alemania, que desarrollara una alternativa a las pizarras. El plástico similar a un cuerno resultante hecho de caseína se desarrolló en cooperación con el químico austriaco (Friedrich) Adolph Spitteler (1846-1940). Aunque inadecuado para el propósito previsto, se descubrirían otros usos.

El primer plástico totalmente sintético del mundo fue la baquelita, inventada en Nueva York en 1907 por Leo Baekeland, quien acuñó el término plástico. Muchos químicos han contribuido a la ciencia de los materiales de los plásticos, incluido el premio Nobel Hermann Staudinger, a quien se ha llamado "el padre de la química de polímeros", y Herman Mark, conocido como "el padre de la física de polímeros".

Después de la Primera Guerra Mundial, las mejoras en la química llevaron a una explosión de nuevas formas de plásticos, y la producción en masa comenzó en las décadas de 1940 y 1950. Entre los primeros ejemplos en la ola de nuevos polímeros se encuentran el poliestireno (producido por primera vez por BASF en la década de 1930) y el cloruro de polivinilo (creado por primera vez en 1872 pero producido comercialmente a fines de la década de 1920). En 1923, Durite Plastics, Inc., fue el primer fabricante de resinas de fenol-furfural. En 1933, los investigadores de Imperial Chemical Industries (ICI), Reginald Gibson y Eric Fawcett, descubrieron el polietileno.

El descubrimiento del tereftalato de polietileno se atribuye a los empleados de Calico Printers' Association en el Reino Unido en 1941; se le otorgó la licencia a DuPont para EE. UU. e ICI en otros casos, y como uno de los pocos plásticos apropiados como reemplazo del vidrio en muchas circunstancias, lo que resultó en un uso generalizado para botellas en Europa. En 1954, Giulio Natta descubrió el polipropileno y comenzó a fabricarse en 1957. También en 1954, Dow Chemical inventó el poliestireno expandido (utilizado para el aislamiento de edificios, envases y vasos).