Plásticos sintéticos

Los plásticos sintéticos son materiales hechos de moléculas muy largas que los químicos construyen a partir de otras pequeñas; se pueden moldear mientras están blandos y luego conservan su forma. Algunos se ablandan de nuevo cada vez que se calientan; otros endurecen para siempre en el molde. El primer plástico totalmente sintético fue la baquelita, que Leo Baekeland obtuvo del fenol y el formaldehído en 1907. Hoy se producen más de 400 millones de toneladas de plásticos al año, sobre todo a partir de petróleo y gas natural.

Qué es

Un plástico es un material hecho de polímeros, moléculas formadas por largas cadenas de pequeñas unidades, a menudo la misma repetida muchísimas veces y a veces varias distintas. La longitud de esas cadenas y su disposición permiten dar forma al plástico mientras está blando y que la conserve una vez endurecido. La naturaleza también fabrica polímeros: la celulosa de la madera y del algodón, las proteínas del cuerno, la resina de la goma laca o la goma del árbol del caucho.

Los plásticos salen de la planta química en gránulos o en polvo, listos para fundirse y moldearse.

Los plásticos se dividen en tres grupos. Los naturales se usan casi tal como se encuentran, como el cuerno o la goma laca. Los semisintéticos son polímeros naturales transformados por la química, como el celuloide, hecho de celulosa, o el caucho vulcanizado. En los totalmente sintéticos, el propio polímero se obtiene por síntesis química a partir de moléculas pequeñas, en lugar de proceder de un polímero natural, aunque se le añadan cargas como la harina de madera. La baquelita fue la primera; después llegaron el polietileno, el PVC, el poliestireno y el nailon.

Cada año se fabrican más de 400 millones de toneladas de plásticos, la mayoría a partir de combustibles fósiles, sobre todo petróleo y gas natural. Su ligereza y su bajo coste traen consigo el problema de los residuos: los estudios de la OCDE y del equipo de Roland Geyer coinciden en que solo se recicla una pequeña parte de los residuos plásticos. El resto se entierra, se quema o se pierde en el medio ambiente en su mayor parte.

Cómo funciona

Los plásticos se reparten en dos familias según cómo se comportan sus cadenas con el calor. En un termoplástico, las cadenas solo se mantienen unidas por fuerzas débiles. El calor las afloja, el material se ablanda y fluye, y vuelve a endurecerse al enfriarse; se puede fundir y moldear de nuevo muchas veces. El polietileno, el PVC, el nailon y la mayoría de los envases son termoplásticos. En un termoestable, las cadenas se unen entre sí con enlaces químicos en una sola red mientras se moldea la pieza. A partir de ese momento el material ya no puede fundirse: si se calienta, se carboniza. La baquelita y la melamina son termoestables.

Las dos familias se trabajan de distinta manera. Los termoplásticos se funden y se inyectan en un molde frío, se empujan por una boquilla para formar varillas, tubos y láminas por extrusión, o se soplan en piezas huecas como las botellas. Los termoestables se moldean una sola vez. En el moldeo por compresión, el método habitual de la baquelita, se coloca una carga medida de polvo de moldeo en un molde de acero de dos partes sujeto entre platos calientes. El pistón de una prensa cierra el molde, el calor y la presión ablandan el polvo, que llena la cavidad, y ese mismo calor completa la reacción que lo endurece.

El polvo de moldeo de la baquelita era la resina mezclada con una carga, casi siempre harina de madera, que permitía moldearlo más deprisa. Los moldeadores lo prensaban en prensas hidráulicas para hacer carcasas de radio y de teléfono, enchufes, clavijas e interruptores, mangos de cacerola, ceniceros y cajas, objetos que debían aguantar el calor y mantener la electricidad dentro de sus cables.

Cómo hacerlo

En agua caliente, los gránulos de policaprolactona se vuelven transparentes y pueden moldearse a mano en forma de gancho.

Un termoplástico que se ablanda en agua caliente muestra qué hace tan fácil dar forma a los plásticos. La policaprolactona, un poliéster sintético obtenido a principios de los años treinta del siglo XX por el equipo de Wallace Carothers en DuPont, funde hacia los 60 °C y se vende en gránulos para modelar y hacer pequeñas reparaciones, a menudo con nombres como polymorph. Lleve agua a ebullición, viértala en un cuenco resistente al calor y déjela enfriar unos minutos hasta unos 60 °C. Eche una cucharada de gránulos y espere a que todos hayan pasado de blancos a transparentes y se hayan pegado en una sola bola.

Saque la bola con una cuchara o unas pinzas y espere a que se pueda tocar. Amásela y dele forma: haga un cilindro, enrolle un extremo alrededor de un lápiz para formar un gancho o apriétela alrededor del extremo de un tirador de cajón suelto. Al enfriarse vuelve a ponerse blanca y se endurece; un baño de agua fría lo acelera. Si la forma no sale bien, vuelva a meter la pieza en el agua caliente y empiece de nuevo. Un termoestable no podría trabajarse así otra vez.

El agua recién hervida escalda, y el interior de la bola sigue caliente cuando la superficie ya parece tibia. Maneje los gránulos con cuchara o pinzas, pruebe la bola en el dorso de la mano antes de amasarla y mantenga el cuenco fuera del alcance de los niños pequeños.

Historia y evolución

Se moldearon plásticos naturales mucho antes de que la química creara otros nuevos. El cuerno y el carey se ablandaban con calor y se prensaban, y en el siglo XIX se moldeaban la goma laca, la gutapercha y el caucho vulcanizado.

Los primeros plásticos fabricados en serie fueron semisintéticos. En 1862 Alexander Parkes presentó la parkesina, a base de nitrato de celulosa, en la Exposición Internacional de Londres, pero la empresa que fundó en 1866 para producirla fracasó. En 1869, en Estados Unidos, John Wesley Hyatt ablandó el nitrato de celulosa con alcanfor y obtuvo el celuloide, que imitaba el marfil, el cuerno y el carey. Hyatt y su hermano empezaron a fabricarlo en Albany en 1870.

Un teléfono de los años treinta, uno de los objetos hechos de baquelita moldeada.

Leo Baekeland, un químico belga establecido en Nueva York, buscaba un sustituto de la goma laca, una resina natural usada como aislante eléctrico. En 1907 descubrió cómo controlar el calor y la presión aplicados a una resina de fenol y formaldehído, que entonces se obtenían de la destilación del alquitrán de hulla y del espíritu de madera. Mezclado con cargas, el producto daba un plástico duro, moldeable, que ya no se fundía. La baquelita fue el primer plástico totalmente sintético. Baekeland solicitó la patente en 1907 y se la concedieron en 1909. El material encontró sus primeros grandes mercados en el material eléctrico, la radio y el automóvil.

Después los químicos comprendieron qué eran los polímeros. Hermann Staudinger sostuvo que se trataba de moléculas gigantes, macromoléculas, y recibió por ello el Premio Nobel de Química en 1953. Las empresas químicas se pusieron a diseñar plásticos nuevos, y en 1935 Wallace Carothers inventó en DuPont el nailon, un sustituto sintético de la seda. La producción de plásticos creció con fuerza después de la Segunda Guerra Mundial.