TEMA 12: MATERIALES: USO Y CONSUMO1 PUNTO DE PARTIDA: UN ENTORNO ARTIFICIALLa sociedad industrializada necesita extraer materias primas para satisfacer las necesidades actuales esto consume grandes cantidades de energa, modifican el entorno y han sido causa de conflictos y guerras. Desarrollo y materias primasEl modelo econmico surgido tras la Revolucin Industrial en Europa se extendi y consolid por todo el planeta durante el siglo XX.Gracias a ello disponemos de una gran capacidad de extraccin, transporte y transformacin de materias primas. La produccin en masa ha hecho del consumo nuestro principal motor de desarrollo.Actualmente las empresas compiten para crear nuevas necesidades que les siten por delante de sus competidores.Durante el siglo XX hemos asistido a la reduccin de la selva tropical, agotamiento de reservas de pesca, extincin de especies, catstrofes ambientales relacionadas con la extraccin de recursos naturales.Como consecuencia de este modelo de crecimiento se ha acumulado gran cantidad de conocimiento cientfico y tcnico da lugar a nuevos procesos productivos y nuevas formas de organizacin econmica para satisfacer las demandas de la poblacin y permitir una gestin sostenible de los recursos naturales.

2 QU MATERIALES HAY A NUESTRO ALREDEDOR?la mayora de los minerales de nuestro alrededor son artificiales como metales, cermica o el vidrio. Estos se conocen desde la antigedad. El plstico o los semiconductores se han creado recientemente.La clave de las propiedades de los materiales, se encuentra en los enlaces qumicos. Este es el objeto de estudio de la ciencia de materiales que colaboran la qumica, fsica y la ingeniera. MetalesLos metales conducen la electricidad y el calor, se deforman bajo presin por su plasticidad y son resistentes al esfuerzo mecnico y al paso del tiempo.La obtencin de metales se realiza a partir de los minerales que los contienen en forma de xidos, carbonatos, sulfuros y otros compuestos.Las propiedades de los metales, sus tomos forman redes cristalinas deformables.Las propiedades mecnicas dependen del tamao y forma de los cristales, que pueden modificarse en el proceso de fabricacin. Los metales se mezclan para formar aleaciones se mejoran las propiedades de los componentes. Cermicas y vidriosLas cermicas y los vidrios se caracterizan por su dureza, estabilidad y capacidad de aislamiento elctrico y trmico.Las cermicas presentan una estructura porosa imprescindible como filtros para depuracin de agua o como catalizadores para la produccin de gasolina. Se obtienen a partir de la coccin por encima de 800C de la arcilla.El vidrio ordinario se obtiene fundiendo por encima de 1500C una mezcla de slice, carbonatos de sodio y calcio.Posee una estructura con tomos de silicio y oxgeno pero su estructura interna est muy desordenada. Al solidificarse se crea un material compacto, resistente y frgil. Polmeros sintticosHan sustituido a los materiales tradicionales. Se denominan polmeros porque su estructura es la repeticin de una molcula ms pequea llamada monmero, obtenida a partir del petrleo.Tiene propiedades variables. Entre las ms corrientes destaca el polietileno, para fabricar bolsas, se moldean en caliente. Otros como el policarbonato, para fabricar CD, mantienen su rigidez. FibrasPoseen largas molculas que pueden flexionarse y entrelazarse libremente. Puede ser natural o artificial.Las utilizamos para fabricar tejidos para reforzar materiales como la fibra de vidrio o fibra de carbono.Segn su procedencia se clasifican en: Fibras naturales: se obtienen de vegetales como el algodn, pelo de animales y otros como la seda. Fibras artificiales: se extraen y modifican mediante procesos qumicos de otros productos naturales. El papel obtenido de la celulosa. De la transformacin de la celulosa se obtiene el rayn la primera fibra artificial utilizada para reemplazar a la seda Fibras sintticas: a partir de polmeros sintticos. Su estructura filamentosa se consigue mediante el prensado en caliente o la hilatura hmeda tras disolver el polmero. Existen muchas como el nailon, las poliamidas, las fibras acrlicas o el polister.

Semiconductores La industria de la electrnica utiliza en los circuitos puertas lgicas, pequeos interruptores que permiten el paso de la corriente en ciertas condiciones. Los primeros aos se utilizaron voluminosas vlvulas termoinicas que consuman mucha energa. El transistor fabricado en 1947 con semiconductores.La fabricacin de semiconductores se realiza con silicio o germanio, este ltimo tienen elevado precio.El silicio es un elemento qumico no metlico, no conduce la corriente elctrica. Se consigue un material que puede conducir la corriente elctrica cuando se aplica sobre l un pequeo voltaje.

3 DE DNDE PROCEDEN LOS MATERIALES?La integracin de la economa mundial facilitada por el auge del comercio internacional y las facilidades para el transporte, permite que sea rentable extraer o procesar las materias primas que necesitaban lejos del lugar de montaje de sus productos. El ejemplo de la industria automovilsticaNinguna empresa del mundo fabrica completamente sus coches; disean y ensamblan sus modelos pero compran a otras empresas algunos servicios. Se conoce como externalizacin. Las empresas de componentes tampoco fabrican todas las partes de sus productos.En la fabricacin de un coche se emplean: El acero. Se obtiene a partir de minerales como la hematina, la magnetita o la limonita. Se necesita carbn para obtener el arrabio (hierro en bruto). Otra materia prima es la chatarra frrica. El arrabio y la chatarra deben procesarse para fabricar el acero.En Espaa el 76% del acero se obtiene en hornos elctricos a partir de la chatarra. El vidrio templado. Estos se someten a un proceso de coccin por encima de 650C, se comprimen por las dos caras y se enfran bruscamente. El resultado es vidrio laminado que estalla al romperse sin crear filos de corte. El caucho. Para neumticos de un coche puede ser natural o sinttico, es un material elstico. El caucho natural se extrae de la savia del rbol de Hevea. Posteriormente sufre un proceso de vulcanizacin, para dar propiedades exigibles en un neumtico.Malasia, Indonesia y Tailandia son los grandes productores de caucho natural.El caucho tambin se puede fabricar a partir del petrleo. El 60% del caucho utilizado en los neumticos es natural.

4 EL COSTE DE LOS MATERIALESIdentificamos el coste de un producto con el precio que pagamos por l pero toda actividad productiva, adems de los innegables beneficios que produce, tambin da lugar a: Ocupacin y degradacin del territorio. Emisin de sustancias contaminantes a la atmsfera. Generacin de residuos industriales. Agotamiento de recursos para las generaciones futuras.Algunos de estos costes repercuten en el precio que paga el consumidor, estn obligadas por la legislacin ambiental a reparar o prevenir los posibles daos. Anlisis de procesos y costes medioambientalesEl anlisis de los costes medioambientales consiste en estudiar los efectos perjudiciales de una actividad industrial con la finalidad de asesorar a las autoridades que estudian su aprobacin y emiten medidas correctoras. Por ejemplo: Cemento. Con l se construye la mayora de los edificios e infraestructuras. Para fabricar se requiere mezcla de arcilla y piedra caliza, se funde en hornos a temperaturas de 1500C alimentados con fuel.Se instalan las fbricas cerca de las canteras. Generan la prdida del paisaje y molestias como polvo y ruido.Pueden resolver problemas ambientales como quemar residuos peligrosos (neumticos o plsticos no recuperables. Acero. La produccin utiliza minerales de hierro, grandes cantidades de carbn como materia prima. Su combustin en los hornos emite a la atmsfera partculas en suspensin, dixido de carbono y otros gases. Para reducir su impacto se instalan filtros de partculas y sistemas de absorcin, capaces de eliminar en 90% de las emisiones. Papel. Contiene fibras de celulosa procedentes de madera, algodn, restos vegetales, papel reciclado, etc. Estn mezclada con lignina que debe eliminarse para mejorar la calidad del papel. Proceso de elevado coste ambiental.

PROCESO DE PRODUCCIN DE PAPEL1. Transformacin de territorio. Para el cultivo de explotaciones madereras.2. Recoleccin y transporte de la madera. La talla de rboles exige acceder en ocasiones a lugares remotos con maquinaria pesada.3. Preparacin mecnica de la pasta de papel. Los rboles se descortezan y trituran mecnicamente generado residuos orgnicos.4. Tratamiento qumico para eliminacin de lignina y blanqueo. La pasta de papel se trata en caliente con productos qumicos como el hidrxido de sodio, el sulfuro de sodio y el cloro.En todos los procesos se usa gran cantidad de agua.

5 SE AGOTAN LOS RECURSOS?la preocupacin por el agotamiento de los recursos naturales no deja de crecer por el aumento de la poblacin y crecimiento de la actividad productiva.Se han clasificado los recursos naturales en renovables y no renovables.La mayor parte de los materiales se regeneran muy lentos, la humanidad no puede esperar su renovacin. Como el petrleo, el carbn o el uranio.La madera y el caucho, renovables, afectados por factores climticos u otros como la aparicin de plagas no siempre controlables. Clculo de las reservas de recursos naturalesLa previsin de las reservas disponibles a largo plazo es muy difcil de pronosticar: todo inventario ser siempre una estimacin que depende: Diferencial entre el precio de extraccin y de mercado. El precio de una materia prima es muy voltil u se regula en el mercado internacional. Nuevas tcnicas de prospeccin y nuevos conocimientos cientficos. Un nuevo producto que necesite un material poco utilizado, aumenta el inters por su localizacin y las reservas disponibles. Situacin geopoltica internacional. Descubrimiento de nuevas reservas generan conflictos internacionales que dificulten la extraccin y comercializacin, ocasiona oscilaciones de precios.Los recursos naturales ms solicitados los precios se triplicaron desde 1999 a 2007. Actualizando el inventarioPara localizar los recursos naturales se utilizan realizaciones de sondeos en la corteza terrestre hasta la observacin desde el espacio. Las tcnicas empleadas se basan en las propiedades especficas que posee cada material y que pueden detectarse mediante: Estudios gravimtricos. Las diferencias en la densidad de los materiales provocan pequeas variaciones que se pueden detectar. Estos estudios se utilizan desde hace siglos con pndulos y balanzas sensibles, ahora, con satlites que ofrecen una visin ms general permitiendo la localizacin de yacimientos. Estudios sismolgicos. Consisten en crear un pequeo terremoto por una explosin. Las ondas se propagan a travs de las rocas del subsuelo, reflejndose en las capas de la corteza terrestre. Al llegar a la superficie son captadas en una ecografa. Es la principal tcnica empleada en la localizacin de gas y petrleo. Medidas del campo magntico terrestre. Experimenta variaciones locales que dependen de la presencia de materiales con propiedades ferromagnticas. Anlisis espectral de la luz reflejada: tcnicas de imagen. La luz solar es una mezcla de frecuencias absorbidas por los materiales de la superficie terrestre. El registro por parte de satlites de la radiacin reflejada o emitida por la superficie permite realizar mapas que informan de la distribucin de la vegetacin, recursos vegetales, hidrolgicos, etc. Geo-rdar. Emite ondas electromagnticas de alta frecuencia hacia el suelo, se analizan y producen un radiograma que proporciona informacin de los primeros metros del subsuelo.

6 GESTIN RESPONSABLE DE LOS RECURSOS NATURALESreducir, reutilizar y reciclar.Las medidas exigen un esfuerzo a la ciudadana que debe modificar sus hbitos a veces muy cmodos esto exige un alto grado de motivacin y compromiso, que se promueve mediante: Campanas de informacin y sensibilizacin. Legislacin ambiental en mbitos local, autonmico, estatal y europeo.La gestin de los recursos naturales persigue diferentes objetivos. Una gestin responsable de los recursos naturales significa: Reducir el consumo injustificado de las materias primas. Minimizar el consumo energtico para la produccin de los productos. Limitar al mnimo los efectos perjudiciales sobre el medio ambiente.

Reducir el consumo injustificado de materiales primasLas fibras de celulosa que contiene el papel se pueden reutilizar tras sufrir un proceso de reciclado. En Espaa se recicl en el ao 2006 el 59% del papel en Alemania el 72%. Somos lderes europeos en la utilizacin de papel usado para la fabricacin de nuevo papel (ocho de cada diez kilos).El reciclado del papel comienza con la separacin del papel usado para evitar la entrada en el ciclo de grapas, clips, plsticos, etc.Tras mezclarlo con agua se bate para separar las fibras, se lava para eliminar impurezas y se eliminan los restos de tinta si se considera necesario.En cada ciclo de reciclado la longitud de las fibras se acorta, es necesario aadir celulosa virgen. Se estima que la fibra de celulosa puede soportar cinco o seis ciclos de refinado. Minimizar el consumo energticoEn los procesos de extraccin y transformacin se consume energa. Reciclando materiales se pueden ahorrar etapas de fabricacin, se disminuye el consumo.Ejemplos, la utilizacin de chatarra frrica para acero o recuperacin de los envases de aluminio.La fabricacin de aluminio comienza con la extraccin de la bauxita, un mineral abundante en la corteza terrestre, contiene xidos de aluminio con impurezas de hierro. Triturada la bauxita se mezcla con sosa castica a 240Cpara disolver el aluminio. Posteriormente se calcina a 1050C para transformar este hidrxido de aluminio en almina. El material fundido se hace pasar una corriente elctrica para obtener aluminio metlico.Para reutilizar el aluminio hay que fundirlo de nuevo, eliminando todos los pasos previos. Supone un ahorro del 90% de energa. En el ao 2006 la tasa de reciclado fue del 67%, por encima de la media europea que alcanz el 50%. Aprovechar los residuosLos materiales que contienen los aparatos en desusos, constituyen una amenaza para el medio ambiente por su toxicidad y por la degradacin del paisaje.En Espaa se desechan, veinte millones de neumticos al ao. La cuarta parte de esta cantidad se destina al recauchutado (permite reponer la banda de rodadura de los neumticos y prolongar su vida unos aos ms).Tambin sirven de fuente de energa en las fbricas de cemento o materia prima para la fabricacin de asfaltos de altas prestaciones. Algunas fracciones se aprovechan tambin para fabricar aislantes acuticos, pavimentos o csped artificial.4 | Pgina