LÍNEA DE ACCIÓN: Agua y sustancias químicas
SEMANA: 36
TEMA EJE: Polímeros Orgánicos Sintéticos
REGIÓN: Apurímac
ACTIVIDAD: Semana de la Vida Animal
CATEGORÍA: Análisis Ambiental
TITULO: USO DE LOS PLÁSTICOS HECHOS A PARTIR DE AZÚCARES PARA DISMUNIR LA CONTAMINACIÓN QUE GENERAN LOS RESIDUOS SÓLIDOS EN EL RÍO CHUMBAO EN Apurímac
OBJETIVOS:
Usar los plásticos hechos a partir de azúcares para disminuir la contaminación que generan los residuos sólidos en el río Chumbao Apurímac.
VARIABLES:
Independiente: Utilización de los plásticos hechos a partir de azúcares
Dependiente: Disminución de la contaminación que generan los residuos sólidos en el río Chumbao de Apurímac
HIPÓTESIS:
El uso de los plásticos hechos a partir de azúcares disminuye la contaminación que generan los residuos sólidos en el río Chumbao en Apurímac.
RESUMEN: El tema que me ha tocado realizar esta semana ha sido Polímeros Orgánicos Sintéticos: que son muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros.
Yo lo relaciono con mi tema ya que se utilizarán los dos tipos de polímeros tanto naturales (glucosa que se encuentra en el almidón) como sintéticos (los plásticos). Con la actividad porque lo residuos sólidos destruyen el hábitat de los animales.
La glucosa es una forma de azúcar encontrada en las frutas y en la miel. Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad de glucosa (a menudo con fructosa), que puede ser extraída y concentrada para hacer un azúcar alternativo. Pero a nivel industrial tanto la glucosa líquida (jarabe de glucosa) como la dextrosa (glucosa en polvo) se obtienen a partir de la hidrólisis enzimática de almidón de cereales (generalmente trigo o maíz).
Y la fructuosa es una forma de azúcar encontrada en las frutas y en la miel. Es un monosacárido con la misma fórmula empírica que la glucosa pero con diferente estructura. Se utiliza como edulcorante para los diabéticos ya que tomado en dosis moderadas no precisa insulina para ser metabolizada.
Consiguen producir un precursor de productos plásticos a partir de azúcares vegetales sin necesidad de usar derivados del petróleo y de una forma barata y limpia. Las noticias sobre la producción de materiales y combustibles a partir de cultivos vegetales no paran de acumularse. Imagínese que de algún modo producimos madera (o incluso cualquier tipo de residuo vegetal) baja en lignina o nos las apañamos para eliminarla. Lo que nos queda es principalmente celulosa, que son largas cadenas hidrocarbonadas cuyos “eslabones” son moléculas de glucosa.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Un equipo de investigadores de Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) han convertido directamente azúcares comunes en la naturaleza, en una fuente alternativa de esos productos que hacen tan valioso al petróleo, con muy pocas de las impurezas residuales que han hecho tan desalentadora hasta ahora esta búsqueda.
El petróleo se suele utilizar en la elaboración de plásticos y de varios productos químicos, como fertilizantes y disolventes, pero los investigadores están intentando encontrar un modo más sencillo y asequible para convertir los azúcares de las plantas, incluidos la glucosa y la fructosa, en compuestos que puedan reemplazar al petróleo. Aunque algunos estudios previos han descubierto varias formas de convertir la fructosa y la glucosa en plásticos e incluso combustibles.
Por ejemplo el HMF puede convertirse en ácido furadicarboxílico (FDCA) que es el bloque constructivo o precursor del poliestireno, plástico muy utilizado en nuestra vida cotidiana en forma de botellas y otros útiles. Por tanto, este plástico se podría obtener enteramente de las plantas y sin necesidad de utilizar productos derivados del petróleo. Además el HMF puede ser usado directamente como biodiesel. Según algunos especialistas en el campo con HMF se pueden sintetizar muchos productos y cualquier proceso de obtención que sea renovable es muy bueno. Al utilizar plantas que previamente captaron el dióxido de carbono de la atmósfera, el proceso no produce emisiones artificiales extras de este gas con lo que no contribuye al efecto invernadero.
Conrad Zhang, científico del PNL’s Institute for Interfacial Catalysis que dirigió el estudio y sus colegas, han desarrollado un proceso de catálisis para transformar los azúcares en un compuesto orgánico llamado hidroximetilfurfural o HMF, que se puede convertir en poliéster y en un combustible similar a la gasolina. La técnica, que los investigadores describen Science, puede obtener casi un 90% de HMF a partir de la fructosa y un 70% a partir de la glucosa.
El HMF se forma cuando el calor rompe las moléculas de azúcar. La producción a partir de la fructosa es similar a la obtenida por otros grupos en el pasado, pero Zhang afirma que su proceso es más simple, con menos pasos y, por tanto, con una mejor relación eficacia-coste. Los métodos anteriores utilizaban un catalizador ácido y las reacciones químicas se producían en una disolución acuosa, dando lugar a elevados niveles de impurezas. En lugar de una disolución acuosa, los investigadores del PNL utilizaron unos disolventes conocidos como líquidos iónicos, que utilizan cloruros de metales como catalizadores. La reacción química resultante produce un HMF casi puro, evitando los costes de purificación, señala Zhang. Tras probar varios cloruros de metales, los investigadores descubrieron que el cloruro de cromo es el mejor catalizador para la glucosa y fructosa. Es el que obtiene más HFM a partir de la glucosa y funciona a temperaturas de 80°C para la fructosa y de 100°C para la glucosa.
La capacidad de fabricar HMF directamente a partir de la glucosa y fructosa y en producciones relativamente elevadas ha captado la atención de algunos expertos. La nueva técnica es un paso en la dirección correcta, señala Leo Manzer, presidente de Catalytic Insights, una consultora de Wilmington (Delaware).
DATOS / RESULTADOS:
El HMF puede convertirse en ácido furadicarboxílico (FDCA) que es el bloque constructivo o precursor del poliestireno, plástico muy utilizado en nuestra vida cotidiana en forma de botellas y otros útiles. Por tanto, este plástico se podría obtener enteramente de las plantas y sin necesidad de utilizar productos derivados del petróleo. Pese a ser un material relativamente nuevo en el mercado, USA, Japón y algunos países europeos ya están comercializando los bioplásticos. Sus aplicaciones han sido especialmente exitosas en la agricultura, la papelería, los juguetes y, principalmente, los embalajes y el material médico.
También se saben los resultados del HMF utilizado como combustible: En el nuevo método para producir HMF y convertirlo en DMF, la fructosa es inicialmente convertida a HMF dentro del agua empleando un catalizador ácido en presencia de un disolvente de bajo punto de ebullición. El disolvente extrae el HMF del agua y lo arrastra a un recipiente aparte. Aunque otros investigadores han convertido anteriormente la fructosa en HMF, el grupo de investigación de Dumesic ha introducido una serie de mejoras que elevan la productividad en la obtención de HMF y lo hacen más fácil de extraer.
El DMF tiene un mayor contenido energético, y también supera al etanol en otros aspectos. No es soluble en agua, por lo que no se contamina por la absorción de humedad. Es estable durante su almacenamiento y, en la etapa de evaporación durante su producción, consume sólo un tercio de la energía que requiere evaporar una solución de etanol producida por fermentación.
FOTOS: Proceso para obtener el HMF
CONCLUSIONES:
Se pueden utilizar los plásticos hechos a partir de fructosa y glucosa para disminuir la contaminación que generan las empresas de plásticos en Apurímac ya que esta no contamina el medio ambiente y es económico.
INVESTIGACIÓN FUTURA:
Nuevas formas para disminuir la contaminación por residuos sólidos
ALFABETIZACIÓN FUNCIONAL (FODA):
Fortalezas: El hecho a partir de fructosa y glucosa es más económico y no es contaminante para el medio ambiente.
Oportunidades: Se puede utilizar también como una nueve fuente de combustible que es más útil que el etanol o mejor dicho como biodiesel.
Debilidades: Que todavía no es muy conocido en el Perú.
Amenazas: Que por no saber del tema no le tomen importancia.
PALABRAS CLAVES
Hidroximetalfurfural (HMF)
Glucosa
Fructosa
Apurímac
BIBLIOGRAFIA:
- Raymond Chang – 9na edición
PÁGINAS WEB CONSULTADAS:
http://neofronteras.com/?p=608
http://erenovable.com/2007/08/07/el-plastico-podria-crecer-en-los-arboles/
http://www.solociencia.com/quimica/07080304.htm
http://www.euroresidentes.com/Blogs/nanotecnologia/2007_06_01_archive.html
http://www.fernandoflores.cl/node/1490
APELLIDOS Y NOMBRES: Josua Alvarado
AÑO DE ESTUDIO: 3 de secundaria
NODO: ADN
CORREO ELECTRÓNICO: josua.alvarado@yahoo.com
