Página 192 - Libro de Química de Primero de Bachillerato

Reflexiona sobre los problemas que has visto o leído en noticias: islas de plástico, animales con residuos en el estómago, microplásticos en el agua. Piensa luego en materiales que provengan de recursos renovables (maíz, papa, caña de azúcar) y que puedan biodegradarse o reutilizarse.

Hazte preguntas guía:

• ¿Cuánto tarda en degradarse una funda plástica común?
• ¿Qué ventajas tendría un material que se descomponga en meses?
• ¿Existen casos locales de envases hechos con almidón o bagazo?

Análisis de la pregunta: Se pide describir el efecto de los plásticos sobre el ambiente y proponer posibles sustitutos.

Resolución paso a paso:

1. Impacto ambiental de los plásticos:
   • La producción mundial supera los 350 millones t/año; gran parte termina en rellenos sanitarios, ríos y mares.
   • No son biodegradables a corto plazo (pueden tardar de 100 a 400 años en descomponerse).
   • Formación de microplásticos que afectan a cadenas tróficas.
   • Emisión de CO₂ y sustancias tóxicas durante la fabricación e incineración.
2. Alternativas posibles:
   • Bioplásticos a base de almidón, PLA (ácido poliláctico) o PHB (polihidroxibutirato).
   • Materiales celulósicos (papel, cartón) tratados para mejorar su resistencia.
   • Envases comestibles o solubles elaborados con proteínas, alginatos o quitosano.
   • Sistemas de reutilización (vidrio retornable) y economía circular.

Conclusión/Respuesta final: Los plásticos generan contaminación duradera, alteran ecosistemas y contribuyen al cambio climático. Entre las alternativas destacan biopolímeros como PLA, PHB, almidón termoplástico y materiales celulósicos o reutilizables, que reducen residuos y huella de carbono.

Haz una lista de la basura que observas en tu casa o barrio durante una semana. Luego usa categorías simples:

• Orgánico (se degrada y sirve para abono).
• Inorgánico reciclable (papel, cartón, metales, algunos plásticos).
• Inorgánico no reciclable.
• Peligroso (pilas, químicos).

Para la degradabilidad, investiga tiempos aproximados de descomposición de cada material y relaciona la estructura química (ej. enlaces C–C resistentes).

Análisis de la pregunta: Se solicita identificar residuos comunes, clasificarlos (orgánicos, inorgánicos, peligrosos, reciclables) y explicar su degradabilidad.

Resolución paso a paso:

1. Identificación de residuos frecuentes (ejemplo urbano): cáscaras y restos de comida, botellas PET, fundas plásticas, papel y cartón, latas de aluminio, vidrio, residuos sanitarios.
2. Clasificación:
   • Orgánicos biodegradables: restos de comida, poda.
   • Inorgánicos reciclables: PET, PEAD, cartón, papel, aluminio, vidrio.
   • Inorgánicos no reciclables: fundas plásticas multicapa, poliestireno expandido.
   • Peligrosos/biocontaminantes: pilas, baterías, residuos hospitalarios.
3. Degradabilidad:
   • Orgánicos: semanas a meses gracias a la acción microbiana.
   • Papel/cartón: meses cuando hay humedad y oxígeno.
   • Plásticos convencionales: décadas a siglos; cadenas poliméricas resistentes a la hidrólisis y oxidación natural.
   • Vidrio y metales: el vidrio prácticamente no se degrada; el aluminio se corroe lentamente.

Conclusión/Respuesta final: En la mayoría de localidades los residuos dominantes son orgánicos y plásticos. Los orgánicos se degradan rápidamente, mientras que plásticos, vidrio y metales persisten debido a su estructura química estable y baja reactividad biológica.

Piensa en ejemplos reales: bolsas de almidón, fibras de bambú para textiles, velcro inspirado en semillas de Arctium. Relaciona cada caso con la necesidad que resuelve (reducir residuos, ofrecer suturas biodegradables, etc.).

La clave es la biomimética: copiar estructuras/funciones de la naturaleza para resolver problemas humanos.

Análisis de la pregunta: Se debe explicar el concepto de biomimética/biomimetismo y la relación entre necesidad humana e innovación científica.

Resolución paso a paso:

1. Razones para recrear materiales naturales:
   • Sostenibilidad: los materiales biológicos suelen ser renovables y biodegradables.
   • Propiedades únicas: resistencia de la seda de araña, adhesión del mejillón, ligera pero fuerte estructura ósea.
   • Abundancia y menor huella ecológica: uso de fuentes vegetales en lugar de petróleo.
2. Necesidades humanas que impulsan la innovación:
   • Salud: prótesis, tejidos compatibles.
   • Alimentación: empaques comestibles que alarguen vida útil.
   • Energía: celdas inspiradas en fotosíntesis.
   • Construcción: materiales ligeros y resistentes como bioconcreto.
3. Proceso científico: observación de la naturaleza → análisis de estructura/química → síntesis en laboratorio → pruebas y mejoras.

Conclusión/Respuesta final: Se recrean materiales naturales para obtener opciones sostenibles y eficientes. Las demandas de salud, medioambiente, tecnología y economía empujan a la ciencia a diseñar biopolímeros, biomateriales y otras innovaciones que satisfagan dichas necesidades con menor impacto ecológico.

Investiga casos cercanos (familiares, medios) donde alguien haya recibido un implante. Observa:

• ¿Qué problema de salud resolvió?
• ¿De qué material está hecho y por qué ese material?

Recuerda que un material para implante debe ser biocompatible, no tóxico y resistente a la corrosión.

Análisis de la pregunta: Se requiere describir los implantes, sus materiales y su relevancia actual.

Resolución paso a paso:

1. Definición: Un implante médico es un dispositivo introducido en el cuerpo para reemplazar, mejorar o apoyar funciones biológicas.
2. Tipos comunes:
   • Implantes ortopédicos (caderas, rodillas).
   • Stents cardíacos.
   • Prótesis dentales.
   • Marcapasos.
3. Materiales usados:
   • Metales: titanio y sus aleaciones (biocompatibles, resistentes a la corrosión), acero inoxidable quirúrgico, Co–Cr.
   • Cerámicos: alúmina, zirconia (resistentes al desgaste).
   • Polímeros: PMMA para lentes intraoculares; polietileno de ultra alto peso molecular (articulaciones); PLA y PGA biodegradables.
   • Biopolímeros y compuestos: colágeno, quitosano, hidroxiapatita.
4. Importancia actual:
   • Mejoran calidad de vida (movilidad, visión, función cardiaca).
   • Disminuyen intervenciones repetitivas gracias a biocompatibilidad.
   • Área de investigación en impresión 3D de tejidos y biodegradables.

Conclusión/Respuesta final: Los implantes médicos, fabricados con metales biocompatibles, cerámicos y (bio)polímeros, son fundamentales para restaurar funciones corporales y representan uno de los avances más significativos de la medicina moderna.