6.4.3.- Plásticos

En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban a partir de resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la cáscara de la avena), aceites de semillas y derivados del almidón o del carbón. La caseína de la leche era uno de los materiales no vegetales utilizados. A pesar de que la producción del nailon se basaba originalmente en el carbón, el aire y el agua, y de que el nailon 11 se fabrica todavía con semillas de ricino, la mayoría de los plásticos se elaboran hoy con derivados del petróleo. Las materias primas derivadas del petróleo son tan baratas como abundantes. No obstante, dado que las existencias mundiales de petróleo tienen un límite, se están investigando otras fuentes de materias primas, como la gasificación del carbón.

Proceso de fabricación

El petróleo en su refinado se divide por destilación en varias fracciones, de las cuales la que se emplea para la fabricación de los plásticos es la de las naftas. La nafta mediante un proceso térmico denominado “craking”, se transforma en una mezcla de etileno, propileno, butileno y otros hidrocarburos ligeros; a partir de esta mezcla se obtiene la materia prima para los plásticos.

Pero el proceso no acaba ahí, ya que por ejemplo el etileno supone materia prima para unos determinados plásticos; y a partir de él por reacción con diferentes compuestos se obtienen productos como el estireno o el cloruro de vinilo, que a su vez son materia prima para otros plásticos.

Los plásticos son polímeros y se producen mediante un proceso llamado polimerización: enlaces químicos entre monómeros para crear polímeros. El tamaño y la estructura de las moléculas, así como la naturaleza de los enlaces confieren a los plásticos sus propiedades.

6.4.2.- El coltán

El coltán no es realmente ningún mineral establecido, por lo tanto no es en sí una materia prima.

"Es un término que no se utiliza en el lenguaje científico y que responde a la contracción de dos minerales: la columbita (óxido de niobio con hierro y manganeso) y la tantalita (óxido de tántalo con hierro y manganeso)", explica Rosario Lunar, Catedrática de Yacimientos Minerales de la Universidad Complutense. 

La explotación de coltán es un recurso estratégico imprescindible en la fabricación de componentes electrónicos avanzados. El tantalio se usa principalmente en la elaboración de condensadores. El condensador electrolítico de tantalio es en la actualidad un tipo bastante común de condensador presente en gran cantidad de dispositivos electrónicos, como en teléfonos móviles, ordenadores, pantallas de plasma, cámaras digitales o equipos de alta tecnología como, por ejemplo, los satélites artificiales. Estos dispositivos son cada vez más pequeños, delgados y fiables gracias, en gran parte, al uso de los condensadores electrolíticos SMD de tantalio que han ido sustituyendo a los condensadores electrolíticos tradicionales.

Aunque la mayoría de los dispositivos electrónicos pueden funcionar con condensadores electrolíticos normales, los condensadores electrolíticos de tantalio tienen valores de capacidad eléctrica más exactos y, en especial, son mucho más pequeños. Esto los hace ideales para las exigencias actuales de miniaturización de los dispositivos electrónicos. La gran demanda de estos condensadores ha elevado el precio del tantalio. Un condensador de tantalio cuesta más que un condensador electrolítico normal de las mismas características.

La explotación del coltan, especialmente en Congo, ha ocasionado diversas polémicas sobre las posibles consecuencias a nivel social y ambiental. La explotación de este recurso ha alimentado conflictos armados entre facciones locales, apoyadas, en algunos casos, por gobiernos extranjeros como el de Uganda. Esto plantea un dilema moral similar al de la comercialización de diamantes de guerra. Otras preocupaciones derivadas de la extracción del coltán pasan por la explotación laboral de los trabajadores que participan en la misma o la destrucción de ecosistemas, pues los principales yacimientos coinciden con los hábitats de gorilas en peligro de extinción.

 

6.4.1.- Metales. Extracción de metales

Se llama metales a los elementos químicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y son sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio); sus sales forman iones electropositivos (cationes) en disolución.

 Algunos metales se encuentran en forma de elementos nativos, como el oro, la plata y el cobre, aunque no es el estado más usual.

Muchos metales se encuentran en forma de óxidos. El oxígeno, al estar presente en grandes cantidades en la atmósfera, se combina muy fácilmente con los metales, que son elementos reductores, formando compuestos como la bauxita (Al₂O₃) y la limonita (Fe₂O₃).

Los sulfuros constituyen el tipo de mena metálica más frecuente. En este grupo destacan el sulfuro de cobre (I), Cu₂S, el sulfuro de mercurio (II), HgS, el sulfuro de plomo, PbS y el sulfuro de bismuto (III), Bi₂S₃.

Los metales alcalinos, además del berilio y el magnesio, se suelen extraer a partir de los cloruros depositados debido a la evaporación de mares y lagos, aunque también se extrae del agua del mar. El ejemplo más característico es el cloruro sódico o sal común, NaCl.

Algunos metales alcalino-térreos, el calcio, el estroncio y el bario, se obtienen a partir de los carbonatos insolubles en los que están insertos.

Por último, los lantánidos y actínidos se suelen obtener a partir de los fosfatos, que son unas sales en las que pueden estar incluidos.

6.4.- Materias primas.

Se define como materia prima todos los elementos que se incluyen en la elaboración de un producto. La materia prima es todo aquel elemento de origen vegetal, animal o mineral que se transforma e incorpora en un producto final. Un producto terminado tiene incluido una serie de elementos y subproductos, que mediante un proceso de transformación permitieron la confección del producto final.

Según su origen, las materias primas se pueden clasificar en:

• Materias primas vegetales, como la madera o el algodón, con los que se fabrican muebles y tejidos.
• Materias primas animales, como la piel y la leche de las vacas.
• Materias primas minerales, que a su vez se clasifican en:
• Minerales metálicos, como el hierro o el cobre, que utilizan industrias como la metalúrgica.
• Minerales metálicos, como el hierro o el cobre, que utilizan industrias como la metalúrgica.
• Minerales energéticos, como el carbón, el gas, el petróleo y el uranio.
  

6.3.6.- Ópticas

Las propiedades ópticas se relacionan con la interrelación entre un material y las radiaciones electromagnéticas en forma de ondas o partículas de energía, conocidas como fotones. Estas radiaciones pueden tener características que entren en  nuestro espectro de luz visible, o ser invisibles para el ojo humano. Esta interacción produce una diversidad de efectos, como absorción, transmisión, reflexión, refracción y  un comportamiento electrónico.

Son:

• La luz y el espectro electromagnético

La luz visible es una forma de radiación electromagnética con longitudes de onda que se extienden desde aproximadamente 0.40 a 0.75 mm.  La luz visible contiene bandas de color que van del violeta hasta el rojo.  La región ultravioleta cubre el rango de aproximadamente 0.01 a 0.4 mm y el infrarrojo va desde 0.75 a 100 mm.

Propiedades generales que dependen de la luz

Brillo

El aspecto general de la superficie de un material cuando se refleja la luz se conoce como

brillo. El brillo de los materiales puede ser de dos tipos generales: metálico y no metálico. 

Color

Cuando la luz incide en la superficie de un mineral, parte de ella se refleja y parte se refracta.  Si la luz no sufre absorción, el material es incoloro.  Los materiales son coloreados porque absorben ciertas longitudes de onda de la luz y el color es el resultado de una combinación de aquellas longitudes de onda que llegan al ojo.  Algunos materiales exhiben diferentes colores cuando la luz se transmite en direcciones cristalográficas diferentes.  Esta absorción selectiva es conocida con el nombre de pleocroísmo.

Transparencia.

Según el comportamiento ante la luz,  los materiales pueden clasificarse como:

· Materiales transparentes: Son los que dejan pasar la luz a través de ellos sin ninguna dificultad.  Un objeto visto a través de un material transparente, puede observarse perfectamente con todos sus detalles (Ej.  Vidrio de ventana)

· Materiales translúcidos: Son los que dejan pasar la luz a través de él, pero transmiten una imagen difusa.  Un objeto visto a  través de un material transparente, es probable que solo se le distingan los contornos

· Materiales opacos: Son los que no dejan pasar la luz a través de ellos.

Luminiscencia

La luminiscencia puede definirse como cualquier emisión de luz por un material  que no es

el resultado directo de la incandescencia.  Normalmente la luminiscencia suele ser débil y

puede observarse unicamente en la oscuridad.  Dentro de la luminiscencia se destacan:

la fluorescencia y fosforescencia, la termoluminiscencia y la triboluminiscencia entre otras.

6.3.5.- Acústicas

• Intensidad, presión y niveles acústicos

La "fuerza" de un ruido está caracterizada por su intensidad y su presión (medidas respectivamente en watios por metro cuadrado y en pascales).

• Frecuencia

La frecuencia es el número de veces que un fenómeno periódico toma el mismo estado por segundo. Se expresa en ciclos por segundo, tomándose por unidad del Hertzio (Hz).

 El oído humano es sensible para los sonidos con frecuencias comprendidas entre 16 y 20.000 Hz.

• Valores ponderados

Debido a la diferencia de sensibilidad del oído humano a los distintos tonos (graves, medios, agudos), se ponderan los niveles siguiendo una curva llamada curva "A".

Los niveles, expresados en decibelios (A), representan mejor la molestia de un ruido. Los sonómetros permiten la medida directa de los niveles en dB o en dB (A).

• Transmisión del sonido

La transmisión de los sonidos a través de las paredes se efectúa simultáneamente de diferentes formas:

- Filtración y desviación si la estanqueidad no es perfecta

- Vibración de la pared, que en sus desplazamientos se deforma, comportándose como un verdadero emisor.

A través de la pared no porosa como el vidrio, la transmisión de un sonido aéreo depende entonces esencialmente:

- De la masa y de su rigidez, es decir, de su espesor

- De su forma de fijación rígida o flexible

Cuanto más espesa y pesada, y cuanto más separada está, menos entrará en vibración y será más aislante.

• Aislamiento acústico

Es la diferencia de niveles de presión acústica medidas en las dos caras de una pared.

Dependerá en gran parte de:

• Características acústicas de los materiales que constituyen la pared
• Superficie relativa ocupada por cada tipo diferente de material
• Ligazón entre los diferentes materiales
• Transmisiones indirectas por las otras paredes
• Estanqueidad de los ensamblajes
• Espectros del sonido
• Ángulos de incidencia de las ondas sonoras

6.3.4.- Químicas

Las propiedades químicas de los materiales son las siguientes:

• OXIDACIÓN

Cuando un material se combina con el oxígeno, transformándose en óxidos más o menos complejos, se dice que experimenta una reacción de oxidación.

De una forma esquemática, se puede representar el proceso de oxidación de la siguiente manera:

Material + Oxígeno = Óxido del material ± energía

Cuanto mayor sea la temperatura a la que se encuentra sometido un material, mayor será la velocidad a la que se produce su oxidación, pues un aumento de temperatura activa el proceso de difusión de los átomos del material y del oxígeno en la capa de óxido. Un aumento en la presión del oxígeno existente en el exterior se comporta de manera similar.

• CORROSIÓN

Decimos que hay corrosión cuando la oxidación de un material concreto se produce en un ambiente húmedo o en presencia de otras sustancias agresivas.

La corrosión no se verifica de una manera uniforme, sino que existen determinados puntos del material donde el ataque es mayor. Esto da lugar a la formación de importantes fisuras, que pueden llegar a producir una rotura por fatiga o una fractura frágil del material, si éste se encuentra soportando una tensión de forma cíclica (cambiando de sentido o de intensidad periódicamente) o bien a baja temperatura.