1 la industria química. Importancia económica y social. Josué campos
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| 1 LA INDUSTRIA QUÍMICA. IMPORTANCIA ECONÓMICA Y SOCIAL. JOSUÉ CAMPOS 1.1 LA INDUSTRIA QUÍMICA EN ESPAÑA DIEGO PEIRÓ La industria química en España es un sector socioeconómico importante. En importancia, España ocupa el quinto lugar. Este tipo de industria genera más del 10% del producto industrial bruto del país. La industria química en España se agrupa en tres sectores:
2 EL PROCESO QUÍMICO INDUSTRIAL VÍCTOR MOYA 2.1 DEL LABORATORIO A LA PLANTA INDUSTRIAL VÍCTOR MOYA En una planta industrial se llevan a cabo procesos muy similares a los efectuados en un laboratorio, sin embargo, existen una serie de aspectos que hay que tener en cuenta para sacar la máxima rentabilidad a lo estudiado en el laboratorio: -La cantidad de las sustancias. A la hora de trabajar en una planta industrial se utilizan toneladas de materias primas, por lo que es muy importante tener un buen suministro de estas, así como un lugar de almacenaje. -La cantidad de energía que se utiliza. En una planta industrial se llevan a cabo reacciones químicas que necesitan disponer de una gran cantidad de energía, e incluso instalaciones específicas (central térmica). Otras veces la energía se desprende así que es conveniente diseñar un mecanismo que aproveche esta energía. -Las sustancias de desecho. En las industrias se hace necesaria la instalación de una planta de recuperación para eliminar las sustancias de desecho, como son el agua utilizada en una actividad industrial o los gases resultantes. -La rentabilidad económica. Para mantener una industria y los puestos de trabajo que comporta, es necesario realizar continuos estudios de mercado para conseguir las materias primas más baratas y optimizar los procesos con el fin de obtener el máximo beneficio. -Medidas de seguridad y protección. Las sustancias químicas que se manejan en las industrias implican riesgos para los trabajadores y la población cercana, por lo que es preciso realizar controles y establecer planes de evacuación. -Control de calidad. Es preciso controlar el proceso y hacer análisis que aseguren que la producción se ajusta a la norma. Para realizar un estudió más exhaustivo de un proceso, se utilizan las llamadas plantas piloto que tienen un tamaño medio, y por ello, resulta más fácil determinar las condiciones óptimas de fabricación de un producto nuevo. En resumen, la elaboración de un producto transcurre en este orden: LABORATORIO PLANTAS PILOTO PLANTA INDUSTRIAL 2.2 MATERIAS PRIMAS Y PRODUCTOS EDUARDO IBÁÑEZ En la industria química, las materias primas son aquellas sustancias que son transformadas en otras de mayor rentabilidad. Pueden ser: Producto natural: se suelen realizar otras operaciones anteriormente para separar la sustancia que necesitamos de las demás. Para esto se tienen en cuenta las características físicas de la materia. Por ejemplo
Sustancias obtenidas de un proceso anterior: etileno para fabricar polietileno. Los productos son las sustancias que se obtienen después de la transformación. 2.3 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA EDUARDO IBÁÑEZ El lugar en el que se encuentren las materias primas influye para decidir donde localizar las industrias químicas. Si la cantidad de materia es menor o es de fácil transporte, se tienen en cuenta otros factores, como la disponibilidad de energía, agua o las vías de comunicación. (REFINERÍAS ESPAÑOLAS) A veces, el producto final de un proceso es la materia prima de otro. Para evitar gastos intermedios, se construyen complejos industriales, donde se realizan los procesos de forma encadenada. (AMONIACO) Muchas industrias químicas cuentan con una central térmica para que le aporten la energía que necesitan. También se necesita un suministro adecuado de agua.
2.4 IMPACTO AMBIENTAL. PRINCIPIO DE PRECAUCIÓN. DANIEL OLID Las industrias químicas utilizan materias primas y materias obtenidas de otros procesos, pero también agua y combustibles, para tareas como limpieza, refrigeración o la obtención de energía. El resultado es la emisión de gases de los procesos químicos, también de los procesos de los combustibles y la necesidad de desprenderse de los productos sobrantes. Estos procesos afectan al medio ambiente y a todos los seres vivos que habitan en el, incluidos los seres humanos por eso se establecen una serie de normas dirigidas por el principio de precaución. El principio de precaución (Niza año 2000) obliga a adoptar medidas protectoras cuando no se sabe con seguridad cuales van a ser los efectos de un avance sobre el medio ambiente y la industria química. Este principio obligaría a tomar medidas ante cualquier avance antes de conocer con certeza sus causas y efectos sobre el medio ambiente, en otras palabras, hay que diferenciar entre la prevención y la precaución, ya que para prevenir los efectos de algo hay que haberlo sufrido antes, y la precaución sería el miedo a lo desconocido, por eso, la industria química y la ciencia en general, exigen una dificultosa valoración entre los pros y los contras de los avances, ya que por miedo no podemos quedarnos parados, pero tampoco podemos destrozar el medio ambiente por querer correr antes de andar.
Las emisiones de gases en general van a proceder de los óxidos de azufre SOx (SO2 y SO3), los óxidos de nitrógeno NOx (NO y NO2) y los óxidos de carbono COx(CO2 y CO). (la x utilizada en el sox nox y cox permite englobar en un nombre a los dos óxidos de cada elemento)
El óxido de azufre procede
2ZnS (s) + 3 O2 (g) 2 ZnO (s) + 2 SO2 (g) Este gas es tóxico. En seres humanos ante altas concentraciones de SO2 se pueden producir efectos severos como bronco constricción o bronquitis crónica y en la naturaleza se oxidará a SO3 formando con el agua H2SO4 que causa la lluvia ácida. Las industrias utilizan los filtros desulfuradores para reducir las emisiones de SO2. Estos filtros hacen pasar los gases que contienen el azufre por el hidróxido de magnesio, conocido como leche de magnesio por su color blanco similar a la leche, que lo atrapa y forman sulfito de magnesio sólido, entonces los gases salen sin el óxido de azufre y el sulfito de magnesio se calienta para volver a producir óxido de magnesio por un lado y atrapar en bombonas el óxido de azufre para transformarlo en otros gases. La reacción es la siguiente: SO2 + Mg(OH)2 MgSO3 + H2O MgSO3 + calor MgO + SO2
Los óxidos de nitrógeno se producen en su mayoría en las combustiones en los coches y aviones por las altas temperaturas que alcanza el aire. Estos óxidos contribuyen a la formación del smog fotoquímico, esas neblinas presentes en las grandes ciudades que hacen el aire irrespirable. También atacan la capa de ozono y provocan la lluvia ácida además de resultar irritantes a corto y largo plazo. Para reducir la contaminación de estos óxidos se colocan en la salida de los gases convertidores catalíticos como el tubo de escape de los coches que al contener alúmina (Al2O3) y metales pesados (Pt, Rh, Pd,…) descomponen los gases en oxigeno y nitrógeno que no contaminan. 2.4 CONTINUACIÓN PALOMA PERALES Impacto ambiental. Principio de precaución (Parte II) Los óxidos de carbono, CO y CO2 se producen como resultado de la combustión de carbón y derivados del petróleo. Si la atmósfera es pobre en oxígeno se produce el CO, gas muy tóxico que impide a la molécula de hemoglobina que transporte oxígeno a las células. Si hay buenas condiciones de aireación se produce CO2, un gas no tóxico pero decisivo en el incremento del efecto invernadero. También la calcinación de carbonatos en las empresas cementeras provoca emisiones de CO2. Las industrias pueden reducir la emisión de CO2 instalando filtros con absorbedores de este gas (hidróxidos que los transforman en carbonatos que se eliminan o reciclan). Actualmente se desarrollan algas modificadas genéticamente con el objetivo de absorber este gas. http://es.wikipedia.org/wiki/Fertilizaci%C3%B3n_carb%C3%B3nica Emisiones a los acuíferos En los procesos industriales de refrigeración, lavado o arrastre de sustancias sólidas se emplean grandes cantidades de agua que acaban vertiéndose al medio. Las características del agua eliminada deben ser lo más parecidas posible a las del entorno para no romper el equilibrio del ecosistema. Si el agua vertida es más caliente que la del medio, disminuye el oxígeno; si arrastra metales pesados puede resultar tóxica y entrar en la cadena trófica; si arrastra materia orgánica, productos fitosanitarios o sustancias que alteren el pH también el agua es contaminada. Para evitar estos problemas, el agua industrial se somete a tratamiento. Es frecuente que incluya estos pasos: 1.- El agua se deposita en balsas para reposar y adquirir la temperatura adecuada. 2.- Pasa por filtros de arena y se airea para eliminar la materia orgánica con su oxidación. 3.- Se añaden sustancias floculantes para que la materia vaya al fondo y se puedan separar los lodos. 4.- Se ajusta el pH y se somete a cloración antes de verterla a los acuíferos. Emisiones sólidas Los residuos sólidos generados por la industria también deben ser gestionados. Los nucleares deben almacenarse en condiciones que garanticen su aislamiento. Otros menos peligrosos (metalúrgicos y explotaciones mineras) pero de gran volumen obligan a buscar lugares donde la alteración sea controlada y tras el tratamiento adecuado pueden convertirse en superficies cultivables. 3.2 INDUSTRIA FARMACÉUTICA MARÍA RASAL La industria farmacéutica es una parte de la industria química, dedicada a obtener medicamentos que permiten tratar y diagnosticar las enfermedades que padece el ser humano. Sus orígenes se remontan a principio del siglo XIX, cuando los botánicos se dedicaban a secar distintas plantas para ciertas dolencias, buscaban plantas en distintos países, siendo el opio o la ipecacuana remedios de uso general. En 1820, el químico francés Joseph Pelleterier aisló el alcaloide activo de la corteza del quino, la quinina, muy eficaz contra la malaria; otros aislamientos importantes, la atropina (alcaloide de la belladona, como relajante) o la estricnina (alcaloide de la nuez vómica estimulante del sistema nervioso central). La actividad principal de los laboratorios farmacéuticos, en un principio, era separar las sustancias activas de plantas y animales, por lo que recogían grandes cantidades de plantas que secaban y dejaban macerar en un disolvente apropiado. Se producía un proceso laborioso con técnicas básicas de laboratorio como la extracción, la filtración, la cristalización, etc.; para conseguir, en escasas ocasiones, una muy pequeña cantidad del principio activo. En el siglo XX, la industria farmacéutica se desarrolló. Su fin era sintetizar las sustancias naturales de efecto farmacológico y poder disponer de ellas en cantidad suficiente y en ocasiones se obtenían derivados sin alguno de los efectos secundarios nocivos asociados a los productos naturales. Los avances de la química, sobre todo orgánica, han permitido obtener fármacos muy sofisticados, en el área de los medicamentos cancerígenos, de los antivirales y de los psicofármacos. Junto a los avances tecnológicos que permiten su aplicación por métodos como la nanotecnología, en un futuro próximo se den soluciones a problemas hasta ahora insalvables. Actualmente la industria farmacéutica ha alcanzado grandes cotas de desarrollo. Aunque su actividad ha sido criticada en ocasiones, por el elevado precio de los medicamentos, y la dificultad que esto ocasiona a los países pobres que no pueden acceder a ellos por su elevado coste; así mismo hay la sospecha de que inducen artificialmente la necesidad de ciertos productos. Para los países pobres esos medicamentos son inaccesibles. Para lo cual, algunos países en vías de desarrollo, fabrican medicamentos genéricos o productos análogos que están libres de patentes. El gobierno brasileño logró reducir hasta un 80% el costo de los medicamentos en el tratamiento del SIDA. DERIVADOS DEL OPIO El opio es una mezcla compleja de sustancias que se extrae de las cabezas verdes de la adormidera que contiene la droga narcótica y analgésica llamada morfina y otros alcaloides. Para la extracción de los principios activos se utiliza el método Gregory, recogiendo toda la planta, excluyendo raíces y hojas (paja de adormidera), triturándola y diluyéndola en ácidos, tratándola después con un proceso ácido/base. Este método fue creado en el Reino Unido durante la Segunda Guerra Mundial. La codeína o metilmorfina    La codeína es un compuesto que se metaboliza en el hígado dando morfina pero, dada la baja velocidad de transformación, hace que sea menos efectiva, lo que conlleva que su efecto terapéutico sea mucho menos potente y con pequeños efectos sedantes. La morfina La morfina es una potente droga opiácea usada frecuentemente en medicina como analgésico.  La TebaínaLa Tebaína (C19H21NO3) es uno de los numerosos alcaloides presentes en el opio Químicamente próximo a la codeína y a la morfina es usado principalmente para crear derivados sintéticos, como la oxicodona . SÍNTESIS DE MEDICAMENTOS ALEJANDRA CATÓN La industria farmacéutica obtiene la mayor parte de los principios activos de los medicamentos de forma sintética, es decir transformando sustancias simples mediante reacciones orgánicas adecuadas. Los principios activos son los elementos que forman parte de la composición de los medicamentos y tienen propiedades medicinales. Existen fármacos de uso común como los salicilatos, los paraminofenoles y las feniletilaminas. En el siglo IV a.C., Hipócrates utilizaba la corteza de los sauces para rebajar la fiebre de los enfermos. El remedio se utilizó durante mucho tiempo; hubo que esperar hasta 1827 para descubrir la sustancia responsable de la acción, la salicina, un compuesto que por hidrólisis, da glucosa y alcohol salicílico, lo cual se podía oxidar a ácido salicílico. Este ácido es un potente analgésico (inhibe el dolor físico), pero es muy corrosivo y su uso provoca problemas estomacales. Feliz Hoffman preparó el ácido acetilsalicílico, un derivado acetilado que resultó ser menos irritante ya que el grupo alcohol del salicilato se convierta en un grupo acetilo (-OH → -OCOCH3). Los salicilatos deben su acción analgésica al hecho de que previenen la formación de las prostaglandinas, sustancias que desempeñan un importante papel en la percepción y transmisión del dolor.  El paraminofenol más conocido es el acetamidofenol (paracetamol). Fue introducido en 1893 y tiene propiedades analgésicas y antipiréticas (disminución de la fiebre) aunque no es antiinflamatorio. El paracetamol puede producir trastornos hepáticos en personas sensibles, de allí que hayan desarrollado sustitutos como el ibuprofeno que como la aspirina tiene propiedades analgésicas, antiinflamatorias y antipiréticas. O   tros fármacos son las feniletilaminas conocidas como las anfetaminas. Estas moléculas influyen en el mecanismo por el cual los nervios llevan mensajes al cerebro, aumentan el flujo sanguíneo, suben la presión, reducen la fatiga y disminuyen el deseo de dormir. Su uso prolongado conduce a la enfermedad mental y la locura.Acetamidofenol Anfetamina 3.3 FABRICACIÓN DE POLÍMEROS ALEJANDRO LARDIÉS Los polímeros, como ya sabemos, son macromoléculas formadas por numerosas moléculas más pequeñas llamadas monómeros. La mayoría de estos polímeros se obtienen del petróleo y del gas natural (polietileno, cloruro de vinilo, neopreno, caucho sintético, etc.) y del petróleo y la hulla (poliestireno, resinas fenólicas o adhesivos, benzaldehído, poliéster, etc.) También sabemos que las características del polímero dependen de las condiciones del proceso de polimerización:
Polietileno de alta densidad (bombonas y contenedores de gas ¿OS ACORDÁIS DEL CONTENEDOR ESFÉRICO DE GAS QUE HABÍA EN LA DEPURADORA DE LA ALMOZARA?). Polietileno de baja densidad (envasados y revestimientos de cables).
Es frecuente añadir sustancias durante la fabricación para que el producto final tenga ciertas propiedades [dar coloración, hacerlo antioxidable, proporcionarle propiedades ignífugas (resistencia al fuego), etc.] Una vez obtenido el polímero, se emplean distintas técnicas para darle la forma deseada:
4 QUÍMICA Y EVOLUCIÓN SOCIAL JOSÉ MANUEL RÍOS La Química ha dispuesto al alcance del ser humano sustancias que han servido para la evolución social. Sin embargo, también ha dado al hombre sustancias negativas para sí mismo y para la naturaleza (armas químicas). Algunos de estos avances sociales son: Los combustibles y biocombustibles o La potabilización y depuración del agua. 4.1 COMBUSTIBLES Y BIOCOMBUSTIBLES JOSÉ MANUEL RÍOS El fuego supuso una evolución muy grande para el hombre, pero la madera y el carbón, como únicos combustibles, limitaron su desarrollo en algunos procesos como por ejemplo la metalurgia. La Revolución industrial del siglo XVIII permitió utilizar nueva maquinaria capaz de realizar trabajos impensables para el propio hombre. La combinación de dichas maquinas y de la energía proporcionada por los combustibles de los que se disponía, permitió al hombre el descubrimiento de un nuevo combustible, el petróleo, que aunque es un recurso limitado y perjudicial para el medioambiente, ha tenido mucha importancia para el desarrollo del hombre. Sin embargo, este problema con el medioambiente, ha motivado al hombre a buscar nuevas fuentes de energía, como por ejemplo los biocombustibles. Los biocombustibles son fuentes de energía renovable que derivan de la biomasa (materia orgánica originada en un proceso biológico que será utilizada posteriormente como fuente de energía). Para la obtención de los biocombustibles se utilizan especies de uso agrícola tales como el maíz o la mandioca, la soja o el girasol y el eucalipto o los pinos. 4.2 POTABILIZACIÓN Y DEPURACIÓN DEL AGUA SILVIA GÓMEZ Potabilización: La potabilización es un proceso que en el que cualquier agua es transformada en agua potable y de esta manera, absolutamente apta para el consumo humano.
Depuración: Proceso en el que las aguas negras o mezcladas son tratadas química, física y biotecnológicamente para que pueda volver a ser usada.
+ Desbaste: se eliminan los sólidos más gruesos, como troncos, piedras, plásticos… mediante la retención de dichos sólidos en rejas. + Desarenado: donde, en un compartimento especial, las arenas de depositan en el fondo gracias a la gravedad. + Desengrase: aquí se concentran en la superficie del agua las partículas en suspensión de baja densidad, como aceites y grasas, introduciendo en el agua burbujas de aire, que se fijan en las partículas, haciéndolas flotar.
+ Decantación: las partículas de mayor densidad se depositan en el fondo de los decantadores, para facilitar este proceso se asegura una velocidad del agua reducida. Los fangos depositados se evacuan mediante purgas periódicas y la limpieza de espumas y flotantes se hace mediante recogedores que barren la superficie del agua.  + Coagulación y floculación: las suspensiones coloidales (sistema físico compuesto por dos fases: una líquida y otra dispersa en forma de partículas sólidas, más grandes que las moléculas) son muy estables debido a su pequeña dimensión y la existencia de cargas negativas por la superficie. Para romper estas suspensiones y provocar la agrupación de partículas, se hace la coagulación, que se consigue al eliminar las cargas eléctricas de las partículas con un coagulante; y la floculación, que agrupa las partículas descargadas, una vez formados los flóculos, son extraídos por decantación.
El agua decantada y homogeneizada pasa a un reciento donde será sometida a la acción de microorganismos que se alimentan de las sustancias que quedan en disolución en el agua residual. En este proceso los compuestos orgánicos complejos son convertidos en compuestos simples. Se crean masas de lodos que deberán ser retiradas del agua depurada, por lo que el agua es conducida a otro decantador. + Neutralización: el pH óptimo para que no se obstaculice la acción depuradora de los microorganismos debe estar entre 5 y 8’5, por lo que es necesario corregir la excesiva acidez añadiendo ácidos o bases.
Una vez decantada por segunda vez, el agua en muchos casos es ya considerada apta para ser vertida de nuevo al río. Pero en pocos casos es conveniente que el agua pase por una cámara de de cloración, donde se eliminan los microorganismos. 4.3 RECUPERACIÓN DE RESIDUOS JACOB PASCUAL Los avances científicos y tecnológicos han puesto a nuestra disposición una gran cantidad de productos. Su consumo origina tanta cantidad de residuos que suponen un grave problema. Una gestión adecuada comienza por reducir la generación de residuos reutilizándolos. Completada esta fase, se puede reciclar. El primer paso consiste en separar los distintos tipos de residuos. Después se podrán aplicar procedimientos adecuados a cada uno de ellos:
4.4 PRODUCTOS FITOSANITARIOS ANDREA MAZAS L  os productos fitosanitarios son sustancias destinadas a destruir o a prevenir la acción de cualquier forma de vida animal o vegetal que sea perjudicial para la salud pública o para la agricultura. En esta definición están incluidas las sustancias que empleamos como herbicidas y pesticidas, pero no los medicamentos de uso humano ni veterinario.Estos productos permitieron la revolución agrícola de mediados del siglo XX, que trajo consigo incrementos de la producción agrícola. La parte negativa de los productos fitosanitarios es que al permitir un uso intensivo del terreno, acaba empobreciendo y reduciendo la biodiversidad del entorno. Además, muchas de estas sustancias son toxicas y acaban contaminando el suelo y el agua que llega al consumidor. La mayoría de estos productos son orgánicos sintéticos (organoclorados). Los problemas que ocasionan algunos de estos productos son la razón de que muchos países hayan prohibido su uso. Se trata de alcanzar un grado de desarrollo óptimo que sea respetuoso con el entorno natural. 4.5 NUEVOS MATERIALES ANDREA MAZAS Los avances de la química han permitido descubrir nuevos materiales que se utilizan en funciones específicas. Por ejemplo la gran cantidad de plásticos diferentes que se pueden obtener. Entre sus aplicaciones hay novedades inexistentes hasta su descubrimiento como:
 La química ha descubierto también la existencia de materiales cerámicos que soportan temperaturas muy altas y los cristales líquidos, (estructura cristalina que cambia con la temperatura o con la diferencia de potencial produce un cambio de color) PANTALLAS TFT (ordenador y tv). Nanotecnología. Una de las tendencias más punteras de la química es la nanotecnología, que consiste en la manipulación de la materia a escala atómica o molecular para producir partículas cuyo tamaño este entre 1nm y 100nm. (Propiedades de conductividad eléctrica y térmica inusuales). Nanopartículas Electrónica Informática Nanotecnología. Biomedicina (acceder a partes difíciles cerebro).  |
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