El etileno es una olefina que sirve como materia prima para obtener una enorme variedad de productos petroquímicos. La doble ligadura olefínica que contiene la molécula nos permite introducir dentro de la misma muchos tipos de heteroátomos como el oxígeno para hacer óxido de etileno, el cloro que nos proporciona el dicloroetano, el agua para darnos etanol, etc. Asimismo permite unir otros hidrocarburos como el benceno para dar etilbenceno, y otras olefinas útiles en la obtención de polímeros y copolímeros del etileno. El cuadro 6 ilustra algunas de estas reacciones.

CUADRO 6. Principales derivados del etileno

Para entender mejor estas reacciones, haremos un análisis breve de las mismas y describiremos algunas de las aplicaciones de los productos intermedios obtenidos.

Oxidación del etileno

En este caso el etileno reacciona con el oxígeno en fase gaseosa y en presencia de un catalizador.

Óxido de etileno. 

El petroquímico más importante que se fabrica por medio de esta reacción es el óxido de etileno. La reacción se lleva a cabo en fase gaseosa haciendo pasar el etileno y el oxígeno a través de una columna empacada con un catalizador a base de sales de plata dispersas en un soporte sólido. El óxido de etileno como tal se usa para madurar las frutas, como herbicida y como fumigante, y sus aplicaciones como materia prima petroquímica son innumerables, siendo algunos de sus derivados el etilenglicol, polietilenglicol, los éteres de glicol, las etanolaminas, etc.

Los principales usos de los productos últimos de los derivados del óxido de etileno son: anticongelantes para los radiadores de autos, fibras de poliéster para prendas de vestir, polímeros usados en la manufactura de artículos moldeados, solventes y productos químicos para la industria textil. También se utiliza el óxido de etileno en la producción de poliuretanos para hacer hule espuma rígido y flexible (el primero se usa para hacer empaques y el otro para colchones y cojines). Otro uso de los derivados del óxido de etileno lo constituye la fabricación de adhesivos y selladores que se emplean para pegar toda clase de superficies como cartón, papel, piel, vidrio, aluminio, telas, etc.

Acetaldehído. 

Otro de los productos petroquímicos fabricados por oxidación del etileno es el acetaldehído. El proceso industrial más usado es el que desarrolló la compañía Wacker de Alemania. La tecnología consiste en hacer reaccionar el etileno con una solución diluida de ácido clorhídrico que además contiene disueltos cloruros de paladio y de cobre, los cuales actúan como catalizadores. La regeneración del catalizador se lleva a cabo en presencia de oxígeno. Este proceso de oxidación en fase líquida lo emplean en Alemania las compañías Hoechst y Wacker, en Estados Unidos la Celanese y la Eastman, en Canadá la Shawinigan, en México Petróleos Mexicanos, en Italia la Edison, y en Japón diversas compañías. El acetaldehído es un intermediario muy importante en la fabricación de ácido acético y del anhídrido acético. Estos productos encuentran una enorme aplicación industrial como agentes de acetilación para la obtención de ésteres, que son compuestos químicos que resultan de la reacción de un alcohol, fenol, o glicol con un ácido. Algunos de los ésteres que se derivan del ácido acético y los alcoholes apropiados son los llamados acetatos de metilo, etilo, propilo, isopropilo, isobutilo, amilo, isoamilo, n-octílo, feniletilo, etc. Estos productos son de olor agradable y se usan como saborizantes y perfumes. El cuadro siguiente describe los olores que despiden algunos de los ésteres fabricados con ácido acético.

CUADRO 7. Ésteres del ácido acético y sus aromas

Los ésteres derivados del ácido acético también sirven como solventes para extraer la penicilina y otros antibióticos de sus productos naturales. También se emplean como materia prima para la fabricación de pieles artificiales, tintas, cementos, películas fotográficas y fibras sintéticas como el acetato de celulosa y el acetato de vinilo. El acetaldehído no sólo sirve para fabricar ácido acético, sino que también es la materia prima para la producción de un gran número de productos químicos como el 2-etilhexanol, n-butanol, pentaeritrol, cloral, ácido cloroacético, piridinas, y ácido nicotínico. Estos petroquímicos secundarios encuentran múltiples aplicaciones. Por ejemplo, el petaeritrol sirve para fabricar lubricantes sintéticos, el cloral y el ácido cloroacético para hacer herbicidas, el 2etilhexanol para hacer plastificantes.

Adición de cloro al etileno

Dicloroetano. 

El etileno reacciona con el cloro cuando se encuentra en presencia de un catalizador de cloruro férrico y una temperatura de 40-50° C y 15 atmósferas de presión. El principal producto de la reacción es el dicloroetano, que encuentra su aplicación en la fabricación de cloruro de vinilo que sirve para hacer polímeros usados para cubrir los asientos de automóviles y muebles de oficina, tuberías, recubrimientos para papel y materiales de empaque, fibras textiles, etc. El dicloroetano también se utiliza para fabricar solventes como el tricloroetileno, el percloroetileno y el metilcloroformo, que se usan para desengrasar metales y para el lavado en seco de la ropa. Otras de las múltiples aplicaciones del dicloroetano son la fabricación de cloruro de etilo, tetraetilo de plomo (TEP), etilendiamina y otros productos aminados. En el terreno de la medicina, el dicloroetano sirve como solvente para la extracción de esteroides.

Adición de benceno al etileno

Etilbenceno. 

El etilbenceno se puede obtener por medio de dos procedimientos: extracción de los aromáticos de las reformadoras, y síntesis a partir del etileno con benceno. La reacción del etileno con benceno para obtener etilbenceno se lleva a cabo en presencia de catalizadores a base de ácido fosfórico adsorbido en arcilla. El etilbenceno se usa casi exclusivamente para hacer estireno, que a su vez es la materia prima para hacer plásticos de poliestireno. Este producto se usa para fabricar artículos para el hogar, tales como las cubiertas de los televisores, licuadoras, aspiradoras, secadores de pelo, radios, muebles, juguetes, vasos térmicos desechables, etc. También se emplea para empaques y materiales de construcción. El estireno, al copolimerizarse con otros reactivos como el butadieno y el acrilonitrilo, se convierte en los hules sintéticos llamados SBR (hule estireno-butadieno), o las resinas ABS (acrilonitrilo- butadieno-estireno).

Hidratación del etileno

Alcohol etílico o etanol. 

Una de las reacciones de gran importancia industrial es la hidratación del etileno para la obtención de alcohol etílico o etanol. Esta reacción se puede hacer de dos maneras. 1) Agregarle agua a las moléculas de etileno en presencia de ácido sulfúrico de 90%, y 2) usar un proceso de alta presión que emplea un catalizador sólido de ácido fosfórico soportado sobre celite. El primer proceso se desarrolló en 1930 y continúa usándose en la actualidad. La tecnología del segundo proceso la introdujo la Shell y se usa principalmente en Estados Unidos y en algunos países de Europa. El alcohol etílico es el producto básico de las bebidas alcohólicas, como el brandy, el ron, el cognac, vino tinto y blanco, etc., aunque éstos se obtienen por fermentación de los azúcares contenidos en la caña de azúcar o de frutas como la uva. Como dijimos en capítulos anteriores, los petroquímicos no son productos que se obtengan exclusivamente a partir del petróleo, como el etanol, pero en muchos países el mayor volumen de este alcohol se produce a partir del etileno, cuyo precursor es el petróleo. El alcohol etílico no sólo sirve para usos farmacéuticos sino que encuentra gran aplicación como solvente industrial, en los saborizantes, cosméticos y en la fabricación de detergentes. Además, el etanol es la materia prima para hacer otros productos cuyos nombres y principales usos se describen a continuación.

Hidroformilación del etileno

Propionaldehído. 

La reacción de hidroformilación sirve para obtener aldehídos que contienen un átomo de carbono más que la olefina original. En el caso del etileno, el producto de la reacción es el propionaldehído que tiene tres átomos de carbono en su molécula. Este producto se obtiene industrialmente, haciendo reaccionar el etileno con gas de síntesis (hidrógeno + monóxido de carbono). Es la materia prima básica para la fabricación de n-propanol y del ácido propiónico, cuyos usos describimos a continuación:
 

PRODUCTOS DERIVADOS DEL PROPILENO

Los derivados del propileno se pueden clasificar según el propósito al que se destinen, en productos de refinería y productos químicos. Se trató el primer caso en los capítulos anteriores, cuando hablamos de la producción de combustibles de alto octano por medio de los procesos de alquilación y de polimerización. El segundo caso es el que implica la producción de petroquímicos, aprovechando la elevada reactividad que tienen las moléculas de propileno. Su doble ligadura nos permite introducir dentro de la misma una gran variedad de heteroátomos como el oxígeno, nitrógeno, agua, y otros hidrocarburos. Las moléculas de propileno poseen una reactividad mayor que las del etileno. Algunas de las reacciones que se hacen con el etileno, como la hidratación con ácido sulfúrico para la obtención de etanol, se pueden hacer con el propileno pero en condiciones menos severas.

El cuadro 8 nos describe algunos de los derivados importantes del propileno y sus usos principales.

CUADRO 8. Principales derivados del propileno

Las reacciones de polimerización tanto del etileno como del propileno se describen en el capítulo correspondiente a los plásticos, resinas y elastómeros.

Oligomerización del propileno

Esta reacción es semejante a la polimerización, con la diferencia de que en este caso el número de moléculas de propileno que se unen entre sí se limita a dos, tres, cuatro o más, obteniéndose de esta manera hexenos, nonenos, dodecenos, etc. El proceso de polimerización que se usa en las refinerías para hacer gasolinas, en realidad es una reacción de oligomerización que usa catalizadores a base de ácidos impregnados en sólidos como las arcillas. Los hexenos y nonenos que tienen seis y nueve átomos de carbón respectivamente están en el rango de la fracción que corresponde a las gasolinas. Por lo tanto se suelen usar en las mezclas de este combustible. Sin embargo, si se separan y purifican, se pueden utilizar para fabricar otros productos, sobre todo el noneno que se combina con el fenol para hacer nonilfenol, que es la base de los shampoos para el cabello. El dodeceno, que tiene doce átomos de carbono en sus moléculas, se usa en la síntesis del dodecilbenceno. Este producto sirve para fabricar los detergentes no-biodegradables que se usan para lavar la ropa y las vajillas. Se emplea también para la fabricación de aditivos para el aceite de los motores.

Oxidación del propileno

Óxido de propileno. 

El principal producto petroquímico derivado de la oxidación del propileno es el óxido de propileno. Existen dos procesos industriales para hacer este petroquímico, que son el proceso de la clorhidrina y el proceso oxirane. El óxido de propileno se usa como fumigante de alimentos tales como la cocoa, especias, almidones, nueces sin cáscara, gomas, etc. Por lo general se usa diluido con bióxido de carbono para reducir al máximo su inflamabilidad. También se ha encontrado que las fibras de algodón tratadas con óxido de propileno presentan mejores propiedades de absorción, de humedad y de teñido.
 

Figura 22. Dodecilbenceno derivado del propileno y el benceno, base de los detergentes.

Los acumuladores de perclorato de litio usan como solvente una mezcla de óxido de propileno con carbonato de propileno.  Pero la importancia del óxido de propileno se debe, sobre todo, a las múltiples aplicaciones que tienen sus derivados, algunos de los cuales se mencionan a continuación.

Polioles poliéster. 

Estos productos son la base de los poliuretanos. Cuando su peso molecular es de 3 000 sirven para hacer poliuretanos flexibles como los que emplean en cojines y colchones. Pero si éste se encuentra entre 300 y 1 200, el poliuretano obtenido será rígido como el que se usa para hacer salvavidas.

Propilenglicol. 

Este producto derivado del óxido de propileno no es tóxico por lo que encuentra aplicación como solvente en alimentos y cosméticos. Su principal aplicación industrial es el de la fabricación de resinas poliéster. También se usa como anticongelante y para hacer fluidos hidráulicos.

Di y tripropilenglicol. 

El dipropilenglicol se usa en la fabricación de lubricantes tanto hidráulicos como en la industria textil. Otros usos incluyen el de solvente, aditivo en alimentos y fabricación de jabones industriales. El tripropilenglicol se usa en cosmetología para hacer cremas de limpieza. También entra en la composición de algunos jabones textiles y lubricantes.

Polipropilenglicoles. 

Estos productos de bajo peso molecular son líquidos que se obtienen a partir del óxido de propileno y agua o propilenglicol. Las aplicaciones más importantes se encuentran en el terreno de los lubricantes de hule, y de máquinas, antiadherentes y fluidos hidráulicos.

Éteres de glicol. 

Los éteres de los monos, di y tripropilenglicoles se obtienen haciendo reaccionar el óxido de propileno con un alcohol. Generalmente éstos son el metanol o el etanol. Se suelen utilizar como solventes de pinturas, resinas y tintas.

Isopropilaminas. 

Estas aminas se obtienen haciendo reaccionar el óxido de propileno con amoniaco. junto con los ácidos grasos se usan como emulsificantes en los cosméticos, y como jabones y detergentes.

Acrilonitrilo. 

El propileno, si se oxida en presencia de amoniaco, produce en primer lugar acrilonitrilo y como productos secundarios de la reacción se obtienen el acetonitrilo y el ácido cianhídrico. El acrilonitrilo se usa principalmente para hacer fibras sintéticas que mencionaremos más adelante. También se emplea para hacer resinas ABS y AS (acrilonitrilo-butadieno-estireno y acrilonitriloestireno). Asimismo sirve como materia prima para hacer el hule nitrilo, y los acrilatos, hexametilendiamina, la celulosa modificada y las acrilamidas. Los metacrilatos de metilo, etilo, y n-butilo sirven para hacer polímeros para las industrias de pinturas, textiles y recubrimientos. El metacrilato de metilo se usa para hacer pinturas, lacas y como material biomédico para la fabricación de prótesis dentales.

Acroleína. 

Este es otro producto que se obtiene por oxidación del propileno. Sirve como intermediario en la fabricación de glicerina que se usa tanto para hacer supositorios como para obtener dinamita.
 

Figura 23. Los propelentes de los aerosoles son derivados del petróleo.

Hidratación del propileno

Isopropanol. 

El isopropanol o alcohol isopropílico se obtiene industrialmente haciendo reaccionar el propileno con ácido sulfúrico. La mayor parte del isopropanol se usa para hacer acetona, un conocido quitaesmalte para las uñas. Otra aplicación del alcohol isopropílico es la fabricación de agua oxigenada, misma que se encuentra en los tintes para el pelo, y que además se emplea como desinfectante en medicina. Este alcohol también se emplea para hacer otros productos químicos tales como el acetato de isopropilo, isopropilamina, y propilato de aluminio.

PRODUCTOS DERIVADOS DE LOS BUTILENOS

En la industria petroquímica, la fracción de los hidrocarburos que contienen cuatro átomos de carbón es de vital importancia. A ésta se le conoce como la fracción de los butilenos (ver la figura 16). Como dijimos en uno de los capítulos anteriores, los butilenos se obtienen de la fase gaseosa de las desintegradoras tanto térmicas como catalíticas. Los hidrocarburos con cuatro átomos de carbón provenientes de las desintegradoras se separan por diferentes medios, debido a los diferentes intervalos de temperatura implicados. Por lo general, los métodos consisten en una combinación de destilaciones y extracciones usando solventes tales como la acetona y el furfural y adsorbentes como el carbón activado. Esto se ilustra en la figura 16.

Principales usos de los butilenos

N-butenos. 

Los n-butenos están compuestos principalmente por el buteno-1 y el buteno-2. El uso más común de estas olefinas es la fabricación de butadieno. El cuadro 9 nos ilustra algunos de los principales usos de los n-butenos.

CUADRO 9. Principales usos del buteno-1 y buteno-2

El polibuteno obtenido por la polimerización del buteno-1 es un producto que posee características físicas muy superiores a las del polietileno y del polipropileno. El alcohol butílico secundario sirve para hacer acetato de butilo cuyo uso principal es el de solvente. Este alcohol, al deshidrogenarse, da la metil etil cetona, la cual encuentra una amplia aplicación como solvente en la fabricación de lacas, y en la recuperación de cera y parafinas en las refinerías. El buteno-1 se emplea en la copolimerización con el etileno para la obtención de polietileno de baja densidad lineal (LLDPE). Las películas plásticas obtenidas a partir de este polímero poseen una resistencia mayor que las del polietileno de alta presión (LDPE). El buteno-1 se puede convertir a octeno-1, el cual sirve para hacer ortoxileno y paraxileno. Este último es la materia prima para hacer ácido tereftálico, empleado en la fabricación de fibras sintéticas. El ácido acético también se puede fabricar a partir de los butenos, usando un proceso en dos etapas que son: formación de acetato de sec-butilo, y oxidación a ácido acético.

Como dijimos anteriormente, el ácido acético puede también fabricarse a partir del acetaldehído derivado del etileno. Su principal aplicación es la producción de ésteres, pero también se usa para hacer anhídrido acético. Este último se usa principalmente para hacer las aspirinas que quitan el dolor de cabeza, y para fabricar el acetato de celulosa en la industria textil. El anhídrido maleico es otro derivado de los butenos, que se obtiene por oxidación de los mismos. Sus principales usos son para la fabricación de poliésteres insaturados, ácido fumárico, insecticidas como el malatión, resinas alquídicas, y también se usa para modificar las propiedades de los plásticos pues se copolimeriza fácilmente con las olefinas. El óxido de butileno sirve principalmente para hacer butilenglicol en la producción de plastificantes poliméricos, y también sirve para hacer productos farmacéuticos, surfactantes y productos usados en la agricultura.

Isobuteno. 

El isobuteno se puede obtener en los gases de las desintegradoras por isomerización de los n-butenos y por deshidrogenación del isobutano. Las principales aplicaciones del isobuteno son las siguientes.

CUADRO 10. Principales usos del isobuteno

Haciendo reaccionar el isobuteno con el isobuta no, nos da el 2, 2, 4 trimetilpentano o isooctano, que es un hidrocarburo altamente ramificado que se usa como referencia en la determinación del octanaje de las gasolinas. El isobuteno con ácido sulfúrico a baja temperatura nos da el alcohol terbutílico que sirve como intermediario para muchos productos y como solvente. Si se hace reaccionar el isobuteno con ácido sulfúrico o ácido fosfórico y después se calienta la mezcla, da altos rendimientos de diisobutilenos que pueden servir como combustibles de alto octano. También se puede usar como petroquímico en la obtención de terbutil fenol o teroctil fenol, que son intermediarios importantes para la preparación de inhibidores de oxidación y otros aditivos, así como en la preparación de detergentes. Tanto el isobuteno como sus polímeros de bajo peso molecular reaccionan fácilmente con el ácido sulfhídrico a 100° C en presencia de catalizadores de sílica-alúmina, para dar mercaptanos, que tienen gran aplicación industrial como solventes e intermediarios químicos. Por ejemplo, el terbutil mercaptano se usa en la preparación de aditivos para los aceites lubricantes, mientras que el dodecil mercaptano se emplea en la fabricación de hule GRS. Estos productos también sirven para la producción de insecticidas.

Los polímeros de alto peso molecular obtenidos a partir del isobuteno tienen gran aplicación en recubrimientos y plastificantes. Cuando se mezclan con ceras polietilénicas y ceras parafínicas, mejoran el índice de viscosidad de los aceites lubricantes y permiten que las mezclas retengan su viscosidad a temperaturas elevadas. El isobuteno también sirve para hacer el alcohol terbutílico que se usa principalmente para hacer p-terbutil fenol, principal intermediario en la fabricación de las resinas fenol-formaldehído. La principal apliación del isobuteno es la producción de metil-terbutil-éter. Esto se logra haciéndolo reaccionar con metanol. Este derivado del isobuteno es de gran importancia pues tiene un índice de octano de 115, por lo que se usa mezclado con el secbutanol para subir el octanaje de las gasolinas sin plomo. Otra propiedad que el isobuteno imparte a las mezclas es la de reducir el consumo de combustible y las emisiones de monóxido de carbono sin tener que modificar el sistema de combustible. El óxido de isobutileno es otro derivado del isobuteno. De este producto se hace ácido metacrílico (MAA), que sirve para hacer metil metacrilato (MMA), usado para producir polímeros que encuentran una amplia aplicación en odontología, como veremos después en los siguientes capítulos.

Butadieno. 

El butadieno, al igual que el isobuteno, encuentra su principal aplicación en la producción de hules y resinas sintéticas. Sin embargo, el butadieno también tiene otras aplicaciones: una de las más interesantes es la fabricación de la hexametilendiamina, que es el producto clave para la fabricación del nylon. El cuadro siguiente describe algunos derivados del butadieno.

CUADRO 11. Principales derivados del butadieno

El 1,4 butanodiol derivado del butadieno se usa principalmente en la fabricación del tetrahidrofurano que es un solvente de gran importancia dentro de la industria química. Este dialcohol también se emplea en la síntesis de poliuretanos, en la fabricación de hule sintético, y en las industrias de plastificantes y poliésteres termoplásticos. El cloropreno es otro derivado importante del butadieno. Al polimerizarse este derivado clorado, se obtiene un hule que posee alta resistencia a los aceites, solventes y al ozono. Los empaques de válvulas y conectores hechos de cloropreno son excelentes para resistir los gases como el freón y el amoniaco (usados en refrigeración).

PRINCIPALES DERIVADOS DEL BENCENO

El benceno se obtiene a partir de las reformadoras de nafta, de la desintegración térmica con vapor de agua de la gasolina, de las plantas de etileno y por desalquilación del tolueno. En el cuadro siguiente veremos una descripción de sus derivados principales.

CUADRO 12. Principales derivados del benceno

Alquilación del benceno

La alquilación del benceno consiste en hacerlo reaccionar con una olefina. El etilbenceno se obtiene haciendo reaccionar el etileno con el benceno, y como dijimos anteriormente, su uso principal es la fabricación de estireno. El benceno con el dodeceno da el dodecilbenceno que se usa para hacer los detergentes. Pero si se hace reaccionar con el propileno, se obtiene el cumeno. Este derivado petroquímico es muy importante pues es la materia prima para hacer el fenol y la acetona. El 50% del fenol que se produce se usa para hacer resinas fenólicas, mientras que el 17% se emplea en la fabricación del bisfenol-A. Este producto es la base para la producción de resinas epóxicas, ampliamente usadas en la fabricación de pegamentos. Otras aplicaciones del fenol son la fabricación del ácido acetil salicílico conocido por el público como aspirina. Los derivados clorados del fenol sirven para hacer herbicidas y como preservadores de la madera.

Nitrobenceno. 

Este producto se prepara haciendo reaccionar el benceno con ácido nítrico en presencia de ácido sulfúrico. El nitrobenceno se usa casi totalmente para fabricar anilina. Los usos más importantes de la anilina son la producción de isocianatos para hacer poliuretanos, la fabricación de productos químicos para las industrias hulera, fotográfica y farmacéutica, y en la producción de tintes.

Clorobenceno. 

Este petroquímico se fabrica haciendo reaccionar el benceno con cloro. Del clorobenceno se produce el insecticida conocido COMO DDT, y también se emplea para fabricar anilina y otros intermediarios de la industria química como el cloronitrobenceno, bisfenilo, etc.

Ciclohexano. 

Si hidrogenamos el benceno obtendremos el ciclohexano.   Este producto se ocupa principalmente para hacer caprolactama y ácido adípico que se usan en la fabricación del nylon-6 y el nylon 6.6.

PRINCIPALES DERIVADOS DEL TOLUENO

Los principales derivados del tolueno se resumen en el cuadro siguiente:

CUADRO 13. Principales derivados del tolueno

Los usos principales de los derivados del tolueno son los siguientes:

Ácido benzoico. 

Este producto se usa para condimentar el tabaco, para hacer pastas dentríficas, como germicida en medicina y como intermediario en la fabricación de plastificantes y resinas. Las sales de sodio del ácido benzoico se emplean en la industria alimenticia para preservar productos enlatados y refrescos de frutas.

Benzaldehído. 

El benzaldehído se usa como solvente de aceites, resinas, y de varios ésteres y éteres celulósicos. Pero este producto también es ingrediente en los saborizantes de la industria alimenticia, y en la fabricación de perfumes.

Cloruro de bencilo. 

El cloruro de bencilo sirve principalmente para fabricar el alcohol bencílico. Este alcohol tiene múltiples aplicaciones de gran utilidad, tales como la fabricación de acetato de bencilo usado como perfume de bajo costo en la fabricación de jabones. El alcohol bencílico también sirve para la obtención del ácido fenilacético que es la base para la producción de la penicilina G y otros productos farmacéuticos como la anfetamina y el fenobarbital.

PRINCIPALES DERIVADOS DE LOS XILENOS

Paraxileno. 

El principal derivado de p-xileno es la fabricación del ácido tereftálico TPA, y el dimetil tereftalato DMT. La aplicación más importante del TPA y el DMT es la producción de tereftalato de polietileno usado principalmente en la industria textil. Sin embargo, otras aplicaciones como la fabricación depoliésteres insaturados y el tereftalato de polibutileno PBT están adquiriendo cada vez mayor importancia en la industria de los plásticos, como lo veremos en los siguientes capítulos.

 

Figura 26. Los productos enlatados usan ácido benzoico derivado del tolueno como preservativo.

Ortoxileno. 

El ortoxileno se usa principalmente para la fabricación del anhídrido ftálico, sobre todo para la producción de cloruro de polivinilo (PVC). Otros usos son la fabricación de resinas alquídicas y como materia prima para ftalonitrilo, que sirve para hacer pigmentos.

Metaxileno. 

El metaxileno, por lo general, se isomeriza para convertirlo en ortoxileno y paraxileno, los cuales tienen mayor importancia industrial. En resumen, en este capítulo vimos los principales derivados petroquímicos y algunos de sus usos. No se cubrieron las aplicaciones correspondientes a los polímeros, resinas, y hules sintéticos.

X.Polímeros derivados del petróleo

En este capítulo describiremos los polímeros o resinas sintéticas que se derivan de los petroquímicos básicos como el metano, etileno, propileno, butilenos, benceno, tolueno y xilenos. A continuación mencionamos algunas de las materias primas petroquímicas usadas en la fabricación de estos polímeros:

Metano - urea, formaldehído, fosgeno, bióxido de carbono, amoniaco.

Etileno - cloruro de vinilo, etilenglicol, acetato de vinilo, estireno, óxido de etileno, alcohol polivinílico.

Propileno - cloruro de alilo, epiclorhidrina , 2-etilhexil acrilato, butil acrilato, etil acrilato, metil acrilato, óxido de propileno, polioles, propilenglicol, acrilonitrilo.

Butilenos - butadieno, anhídrido maleico.

Benceno - estireno, ácido salpico, caprolactama, anilina, hexametilendiamina.

Tolueno - toluendiisocianato.

Ortoxileno - anhídrido ftálico.

Metaxileno - ácido isoftálico.

Paraxileno - ácido tereftálico y dimetil tereftalato.

El consumo de polímeros o plásticos ha aumentado considerablemente en los últimos años. Estos petroquímicos han sustituido parcial y a veces totalmente a muchos materiales naturales como la madera, el algodón, el papel, la lana, la piel, el acero y el concreto. Los factores que han favorecido el mercado de los plásticos son los precios de muchos materiales plásticos que son competitivos y a veces inferiores a los de los productos naturales, y el hecho de que el petróleo ofrece una mayor disponibilidad de materiales sintéticos que otras fuentes naturales. Este aumento en el consumo de los plásticos lo comprobamos al observar que en 1974 se consumían 11 kilogramos por individuo, pero se calcula que para 1990 el consumo mundial será de 34.5 kilogramos per capita. La crisis petrolera de 1974 también influyó en el aumento del consumo de los plásticos, sobre todo en la industria automotriz. Al aumentar los precios del petróleo, los países desarrollados se vieron obligados a buscar nuevas alternativas para ahorrar energéticos. Los plásticos ofrecieron una buena opción para lograr la meta, pues permitían disminuir el peso de los vehículos, lo cual repercutía en un ahorro en el consumo de combustible por kilómetro recorrido.

En 1979 los automóviles se construían usando un promedió de 4.5% de materiales plásticos, o sea alrededor de 80 kilogramos / automóvil. En 1980, este porcentaje subió hasta 10% del peso total., o sea 125-150 kilo gramos/automóvil. Entre los polímeros usados para reducir el peso de los automóviles se encuentran los poliésteres, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliuretanos, polietileno, nylon y ABS (acrilonitrilo-butadienoestireno). Sin embargo, el mercado más grande de los plásticos es el de los empaques y embalajes, siendo el polietileno el que ocupa el 43% en este campo. Lo anterior provoca un problema que no podemos ignorar: la contaminación por desperdicios no biodegradables. En Estados Unidos el 4% de los desperdicios sólidos en los basureros municpales son los plásticos. Este porcentaje parece muy pequeño aparentemente, pero si tomamos en cuenta que la cantidad de basura asciende a varios cientos de miles de toneladas, entonces comprobamos la dimensión del problema. Existen varias tecnologías que se están aplicando y otras que se están desarrollando en esta dirección. A continuación mencionaremos algunas de ellas. En Estados Unidos la compañía Western Electric emplea un proceso que consiste en reciclar el plástico de los basureros por remoldeo, ya que el 80% de estos polímeros son termoplásticos. Otra alternativa para resolver el problema de los plásticos de desperdicio es procesarlos y convertirlos en productos químicos valiosos por medio de un proceso de desintegración. El producto recuperado depende de la naturaleza del plástico usado y de la temperatura aplicada.

En un experimento en el cual se usó el polietileno y se rompieron las cadenas poliméricas a 740°C, los principales productos fueron metano 16.2%, etileno 25%, benceno, tolueno, xilenos 29% y ceras polietilénicas 7%. Cuando se desintegra el poliestireno a la misma temperatura se recupera el 71.6% del estireno. Una tercera alternativa es la de producir plásticos que sean fotodegradables, o sea que se degraden con la luz, para evitar tener que recuperarlos. Sin embargo, el problema ecológico provocado por la industria de los plásticos es demasiado grande como para considerar que ya esté resuelto. Pero regresemos a nuestro tema original y veamos en qué forma los polímeros derivados del petróleo constituyen una parte muy importante de nuestra vida. Los encontramos en nuestros alimentos, medicinas, vestidos, calzado, casas, edificios, escuelas, oficinas, campos, fábricas y en todos los vehículos usados como medios de transporte. Primeramente procederemos a clasificar los polímeros (también llamados plásticos o resinas) en dos categorías: termoplásticos y termofijos.

TERMOPLÁSTICOS

Los termoplásticos son polímeros de cadenas largas que cuando se calientan se reblandecen y pueden moldearse a presión. Representan el 78-80% de consumo total de los plásticos. El cuadro siguiente nos describe los principales polímeros termoplásticos.

CUADRO 14. Principales termoplásticos

Polietileno

Éste es el termoplástico más usado en nuestra sociedad. Los productos hechos de polietileno van desde materialesde construcción y aislantes eléctricos hasta material de empaque. Se trata de un plástico barato que puede moldearse a casi cualquier forma, extruirse para hacer fibras o soplarse para formar películas delgadas. Según la tecnología que se emplee se pueden obtener dos tipos de polietileno: el de baja densidad y el de alta densidad.

Polietileno de baja densidad. 

Dependiendo del catalizador, este polímero se fabrica de dos maneras: a alta presión o a baja presión. En el primer caso se emplean los llamados iniciadores de radicales libres como catalizadores de polimerización del etileno. El producto obtenido es el polietileno de baja densidad ramificado, conocido como LDPE. Cuando se polirneriza el etileno a baja presión se emplean catalizadores tipo Ziegler Natta y se usa el buteno-1 como comonómero. De esta forma es como se obtiene el propileno de baja densidad lineal (LLDPE), que posee características muy particulares, entre las que se cuenta la de poder hacer películas más delgadas y resistentes. Son muy útiles en la fabricación de pañales desechables, por ejemplo. Ambos tipos de polímeros sirven para hacer películas, hojas, moldeo por inyección, papel, y recubrimientos de cables y alambres. Las películas de polietileno se utilizan en la fabricación de las bolsas y toda clase de envolturas usadas en el comercio. Empleando el moldeo por inyección se fabrican toda clase de juguetes y recipientes alimenticios.

Polietileno de alta densidad (HDPE). 

Cuando se polimeriza el etileno a baja presión y en presencia de catalizadores ZieglerNatta, se obtiene el polietileno de alta densidad (HDPE). La principal diferencia entre el LDPE y el HDPE es que el primero es más flexible debido a que la cadena polimérica tiene numerosas ramificaciones con dos o cuatro átomos de carbono, mientras que en el HDPE las cadenas que lo constituyen casi no tienen cadenas laterales lo que les permite estar más empacadas y por lo tanto el polímero es más rígido. El HDPE, debido a sus propiedades, se emplea para hacer recipientes moldeados por soplado. Casi el 85% de las botellas moldeadas por soplado se hacen de HDPE. Las tuberías fabricadas con este material son flexibles, fuertes y resistentes a la corrosión, por lo que se utilizan ante todo para transportar productos corrosivos y abrasivos. También se usan en la perforación y transporte de petróleo crudo. El polietileno en fibras muy finas interconectadas entre sí y formando una red continua sirve para hacer cubiertas de libros y carpetas, tapices para muros, etiquetas, batas de laboratorio, mandiles, y forros de sacos para dormir. El polipropileno se produce desde hace más de veinte años, pero su aplicación como un excelente termoplástico data de los últimos diez años. Este retraso se debió a la falta de una producción directa del propileno, pues éste siempre fue un subproducto de las refinerías o de las operaciones de desintegración del etano o de cargas más pesadas en la fabricación de etileno. Otro factor que influyó en el retraso del desarrollo del polipropileno fue la falta de un catalizador para producir un polímetro esteroregular. Como el polipropileno tiene un grupo metilo (CH3) más que el etileno en su molécula, cuando se polimeriza, las cadenas formadas dependiendo de la posición del grupo metilo pueden tomar cualquiera de las tres estructuras siguientes:

1. Isotáctico : cuando los grupos metilo unidos a la cadena están en un mismo lado del plano.

2. Sindiotáctico : cuando los metilos están distribuidos en forma alternada en la cadena.

3. Atáctico :  cuando los metilos se distribuyen al azar.

El punto decisivo para la producción industrial del polipropileno fue el descubrimiento de Natta; desarrolló un catalizador tipo Ziegler que produce polímeros predominantemente isotácticos. Debido a su elevada estereorregularidad, este polímero posee una alta cristalinidad, por lo que sus cadenas quedan bien empacadas y producen resinas de alta calidad.

Propiedades y usos del polipropileno

Las propiedades del polipropileno comercial varían de acuerdo al porcentaje de polímero isotáctico cristalino y del grado de polimerización. El polipropileno cristalino tiene un punto de fusión de 170°C, por lo que se usa para elaborar bolsas que se pueden meter al horno, permitiendo cocinar los alimentos sin que pierdan sus jugos. Los artículos hechos con polipropileno tienen una buena resistencia térmica y eléctrica además de baja absorción de humedad. Otras propiedades importantes del polipropileno son su dureza, alta resistencia a la abrasión y al impacto, excelente transparencia, y que no es tóxico. El moldeo por inyección consume el 40% de la producción. Los artículos fabricados con esta técnica pueden ser partes de aparatos eléctricos, juguetes, maletas, tapas de botellas, jeringas. Debido a su ligereza y dureza, el polipropileno se usa mucho en la industria automotriz. Se emplea en la fabricación de adornos interiores, revestimiento de los guardafangos, bastidores del aire acondicionado y de la calefacción, ductos y en las cajas de los acumuladores. El 30-35% del polipropileno se usa en la industria textil. Estas fibras de bajo costo y excelentes propiedades compiten con el yute y el henequén, y sirven para tapicería, ropa interior y ropa deportiva, alfombras, y cables para uso marítimo. En el mercado de las películas, este polímero compite con el celofán y se utiliza principalmente en envolturas de cigarros, galletas, etc. Las mejoras en el campo del polipropileno incluyen el nuevo material hecho por copolimerización del etilenopropileno. Se dice que este copolímero constituye el puente entre el verdadero plástico y el verdadero elastómero, o sea un elastómero termoplástico. Este producto fue desarrollado por la DuPont, posee propiedades semejantes al hule y puede procesarse como cualquier termoplástico. Algunos productos fabricados con este material sirven para hacer selladores, partes automotrices y suelas de zapatos.

Cloruro de polivinilo (PVC)

Este polímero se obtiene polimerizando el cloruro de vinilo. Existen dos tipos de cloruro de polivinilo, el flexible y el rígido. Ambos tienen alta resistencia a la abrasión y a los productos químicos. Estos materiales pueden estirarse hasta 4.5 veces su longitud original. El PVC rígido tiene densidades de 1.3 a 1.6. Los artículos hechos con este material no pueden estirarse más del 40% de su longitud original. El cloruro de polivinilo se suele copolimerizar con otros monómeros para modificar y mejorar la calidad de la resina.
 

Figura 27. Termoplasticos usados para empacar alimentos.

El copolímero de PVC con acetato de vinilo es más flexible, posee mayor resistencia a la tensión, tiene menor punto de fusión y es más estable al calor y a la luz que el cloruro de polivinilo. Las resinas de PVC casi nunca se usan solas, sino que se mezclan con diferentes aditivos. El PVC flexible constituye el 50% de la producción, y se destina para hacer manteles, cortinas para baño, muebles, alambres y cables eléctricos, tapicería de automóviles, etc. El PVC rígido se usa en la fabricación de tuberías para riego, juntas, techado, botellas, y también de partes de automóviles.

Poliestireno y copolímeros de estireno

El poliestireno (ps) es el tercer termoplástico de mayor uso debido a sus propiedades y a la facilidad de su fabricación. El PS posee baja densidad, estabilidad térmica, y bajo costo. Sin embargo algunas de sus propiedades físicas pueden ser desfavorables, como el hecho de ser rígido y quebradizo. Estas desventajas pueden remediarse copolimerizando el estireno con otros monómeros y polímeros. Así por ejemplo, cuando se copolimeriza el estireno con el acrilonitrilo (SAN), el polímero resultante tiene alta resistencia a la tensión. El poliestireno es una resina clara y transparente con un amplio rango de puntos de fusión. Fluye fácilmente, lo que favorece su uso en el moldeo por inyección. Posee buenas propiedades eléctricas que lo hacen apropiado para aplicaciones electrónicas. El Ps absorbe poca agua, lo que permite que sea un buen aislante eléctrico. Tiene una resistencia moderada a los productos químicos, pero es atacado por los hidrocarburos aromáticos y los clorados. Esta resina se comercializa en tres diferentes formas y calidades:

El primer tipo, denominado de uso común o cristal, encuentra sus principales aplicaciones en los mercados de inyección y moldeo. El segundo tipo corresponde al poliestireno de impacto (alto, medio y bajo) que sustituye al de uso general cuando se desea mayor resistencia. Éste se utiliza también en los mercados de moldeo para la fabricación de aparatos del hogar, accesorios eléctricos, empaque, juguetes y muebles. Finalmente, el tipo expandible se emplea en la fabricación de espuma de poliestireno que, a su vez, se utiliza en la producción de accesorios para la industria de empaques y aislamientos.

Los usos más comunes del poliestireno son los siguientes:

Poliestireno de medio impacto: Envases desechables (vasos, cubiertos, platos), empaques, juguetes.

Poliestireno de alto impacto: Productos domésticos (radios, televisores, tableros internos de refrigeradores, licuadoras, batidoras, lavadoras, etc.), tacones para zapatos, juguetes.

Poliestireno cristal: piezas moldeadas para cassettes, envases desechables, juguetes, artículos electrodomésticos, difusores de luz, plafones.

Poliestireno expandible: envases térmicos, empaque, construcción (aislamientos, tableros de cancelería, plafones, casetones, etc.).

Estireno-acrilonitrilo (SAN)

El copolímero estireno-acrilonitrilo tiene mejor resistencia química y térmica, así como mayor rigidez que el poliestireno. Sin embargo el SAN no es transparente como el PS, por lo que se usa en artículos que no requieren claridad óptica. Algunas de sus aplicaciones las encontramos en la fabricación de artículos para el hogar como batidoras, licuadoras, aspiradoras, etc.

Copolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS)

Estos polímeros son plásticos duros con alta resistencia mecánica, de los pocos termoplásticos que combinan la resistencia con la dureza. Se pueden usan en aleaciones con otros plásticos. Así por ejemplo, el ABS con el PVC nos da un plástico de alta resistencia a la flama que le permite encontrar amplio uso en la construcción de televisores. Otras aplicaciones importantes del ABS son la fabricación de tuberías, juntas, revestimientos para las puertas de los refrigeradores y partes moldeadas de automóviles (los autos fabricados en 1985 usaron aproximadamente 12 kilos de ABS cada uno).

RESINAS TERMOFIJAS

Estos materiales se caracterizan por tener cadenas poliméricas entrecruzadas, formando una resina con una estructura tridimensional que no se funde. Polimerizan irreversiblemente bajo calor o presión formando una masa rígida y dura. Ésta es la diferencia básica entre los polímeros termoplásticos y los termofijos. El cuadro siguiente describe las resinas termofijas más importantes.

CUADRO 18. Principales resinas termofijas

La reacción que permite las uniones cruzadas en las moléculas poliméricas puede efectuarse durante o después de la polimerización entre las cadenas lineales. Un ejemplo de uniones cruzadas durante la polimerización es la formación de las resinas fenol-formaldehído. Las uniones cruzadas se pueden obtener mediante agentes que las provoquen, como en el caso de la producción de las resinas epóxicas. Los polímeros termofijos pueden reforzarse para aumentar su calidad, dureza y resistencia a la corrosión. El material de refuerzo más usado es la fibra de vidrio. Ésta se usa en proporciones que varían entre 20 y 30%. El 90% de las resinas reforzadas son de poliéster. El resto lo constituyen los uretanos, fenólicos, melaminas y epóxicas.

Poliuretanos

Cuando se hace reaccionar un glicol y un isocianato con más de dos grupos funcionales, se forma un polímero termofijo, como por ejemplo, en la reacción de los diisocianatos con el glicerol, poliglicoles o poliéster poliglicoles. Los poliuretanos pueden ser de dos tipos, flexibles o rígidos, dependiendo del poliol usado. Los flexibles se obtienen cuando el di-isocianato se hace reaccionar con diglicol, triglicol, poliglicol, o una mezcla de éstos. Los poliuretanos rígidos se consiguen utilizando trioles obtenidos a partir del glicerol y el óxido de propileno. También se puede usar el óxido de etileno, aunque se prefiere el propileno porque le imparte mayor resistencia a la humedad.

Principales usos de los poliuretanos. 

Los mercados más importantes de los poliuretanos flexibles los constituyen la industria mueblera y de transporte. Mas del 90% de los poliuretanos flexibles se emplean para hacer colchones y para acolchonar muebles. En la industria de la transportación se consume un promedio de 16 kilogramos de poliuretano flexible por coche, sólo para acolchonamiento y relleno. En el pasado, las defensas delanteras y traseras de los automóviles se hacían de metal, pero en la actualidad casi todas han sido sustituidas por uretano elastomérico moldeado. La reducción de peso debido a esta sustitución varía entre 10 y 20 kilogramos. El proceso para fabricar uretano moldeable se llama RIM (del inglés reaction injection molding) y se usa para volantes, defensas y tableros para instrumentos. Los poliuretanos elastoméricos son duros, resistentes a la abrasión, a los aceites y a la oxidación. Otros usos de los poliuretanos incluyen aparatos domésticos, bajoalfombras, laminados textiles, recubrimientos, calzado, empaques, juguetes y fibras. El enorme uso del poliuretano rígido para la industria de la construcción y como aislante industrial se debe a su propiedad aislante, su resistencia en relación al peso y su resistencia al fuego. Se usa como aislante de tanques, recipientes, tuberías y aparatos domésticos como refrigeradores y congeladores.

Urea, resinas y melamina

La urea se produce con amoníaco y bióxido de carbono. Cuando reacciona con el formaldehído forma polímeros llamados resinas urea-formaldehído. La melamina está constituida por tres moléculas de urea formando un heterociclo aromático que puede reaccionar con el formaldehído dando la resina melamina-formaldehído. Tanto la urea-formaldehído como la melamina-formaldehído tienen propiedades generales muy similares, aunque existe mucha diferencia en sus aplicaciones. A ambas resinas se les conoce como aminorresinas. Los artículos hechos con aminorresinas son claros como el agua, fuertes y duros, pero se pueden romper. Tienen buenas propiedades eléctricas. Las aminorresinas se usan principalmente como adhesivos para hacer madera aglomerada y triplay, usados en la construcción residencial y fabricación de muebles. Los compuestos amino-moldeados son rígidos y duros y se usan en productos tales como gabinetes para radio y botones. Las resinas melamina-formaldehído se emplean en la fabricación de vajillas y productos laminados que sirven para cubrir muebles de cocina, mesas, escritorios, etc.

Resinas fenólicas

La reacción entre el fenol y el formaldehído tiene como resultado las resinas fenólicas o fenoplast. Existen dos tipos de resinas fenólicas, los resols y el novolac. Los resols se obtienen cuando se usa un catalizador básico en la polimerización. El producto tiene uniones cruzadas entre las cadenas que permiten redes tridimensionales termofijas. El novolac se hace usando catalizadores ácidos. Aquí las cadenas no tienen uniones cruzadas por lo que el producto es permanentemente soluble y fundible. Las propiedades más importantes de los termofijos fenólicos son su dureza, su rigidez y su resistencia a los ácidos. Tienen excelentes propiedades aislantes y se pueden usar continuamente hasta temperaturas de 150'C. Los compuestos moldeables se usan para producir controles, manijas y aparatos. Las resinas fenólicas se usan para hacer pegamentos, adhesivos, material aislante., laminados para edificios, muebles, tableros y partes de automóviles. Estas resinas son las más baratas y las más fáciles de moldear. Existen muchas formulaciones con varios refuerzos y aditivos. Los refuerzos pueden ser aserrín de madera, aceites y fibra de vidrio. Las tuberías de fibra de vidrio con resinas fenólicas pueden operar a 150'C y presiones de 10 kg/cm².

Resinas epóxicas

Casi todas las resinas epóxicas comerciales se hacen a partir del bisfenol A (obtenido a partir del fenol y la acetona), y la epiclorhidrina (producida a partir del alcohol alílico). Sus propiedades más importantes son: alta resistencia a temperaturas hasta de 500°C, elevada adherencia a superficies metálicas y excelente resistencia a los productos químicos. Las resinas epóxicas se usan principalmente en recubrimientos de latas, tambores, superficies de acabado de aparatos y como adhesivo.

Resinas poliéster

Estas resinas se hacen principalmente a partir de los anhidridos maleico y ftálico con propilenglicol y uniones cruzadas con estireno. Se debe destacar que el uso de estas resinas con refuerzo de fibra de vidrio ha reemplazado a materiales muy diversos como pueden ser: termoplásticos de alta resistencia, madera, acero al carbón, vidrio y acrílico, lámina, cemento, yeso, etc. La industria de la construcción ocupa el 30% de estas resinas, el mercado marino 18%, artículos moldeados 15% y la transportación 8%. En el caso de resina poliéster con refuerzo de fibra de vidrio, el 60% se utiliza en el mercado automotriz y el resto en la industria de la construcción: tanques, tinacos, lanchas del mercado marino y otras aplicaciones. Las resinas de poliéster saturado se usan en las lacas para barcos, en pinturas para aviones y en las suelas de zapatos. Existen también las llamadas resinas de poliéster insaturado que se usan principalmente en aplicaciones de ingeniería.

XII. Los petroquímicos y las necesidades primarias del hombre

En este capítulo se describen algunos de los productos fabricados con petroquímicos que se usan para cubrir las necesidades primarias de nuestra sociedad como son el vestido, los alimentos y la salud. En la sección correspondiente a los plásticos y hules vimos algunas de las aplicaciones que éstos tienen en materia de transporte, artículos deportivos, juguetes, envases y empaques, materiales de construcción, muebles y enseres del hogar, fabricación de zapatos y producción de televisores, radios, computadoras y toda clase de artículos eléctricos y electrónicos. Pero la petroquímica no sólo sirve para este tipo de necesidades "superfluas- sino que también se emplea para cubrir aquellas que son primordiales al hombre, sobre todo cuando se toma en cuenta el número cada vez mayor de habitantes en nuestro planeta que requieren de alimentación, vestido y salud.

VESTIDO

Hace menos de 50 años, para cubrir las necesidades del hombre en materia de vestido, la industria textil sólo contaba con las fibras naturales como la lana, el lino, el algodón o la seda. En la actualidad el ser humano, desde que nace, entra en contacto con los materiales derivados del petróleo. A menudo, por ejemplo, las madres sustituyen el pañal de algodón por los llamados desechables hechos de polietileno de baja densidad lineal en la parte exterior, y polipropileno en la parte que está en contacto con la piel del bebé. El relleno suele ser de celulosa, pero en países como Estados Unidos y Japón se suele agregar poliacrilato de sodio para que se forme un gel cuando entre en contacto con los líquidos, evitando así que se escurran. La ropa del bebé se hace con fibras como el acrilán, orlón, dacrón, poliéster, ya sean solos o mezclados con algodón o lana. Si se leen las etiquetas de las camisas, vestidos, trajes y toda clase de prendas de vestir, se comprueba que están hechas de alguna fibra sintética sola o mezclada con algunas de las fibras naturales antes mencionadas. Así, ciertas etiquetas indican que la prenda está confeccionada con poliéster 100%, o con poliéster y algodón, acrilán, acetato de celulosa, orlón, courtelle, dynel, perlón, etc. Las prendas deportivas como los trajes de baño y prendas para hacer gimnasia se hacen de lycra, que es una fibra elástica. Son bien conocidos el nylon y el spandex que se usan en la fabricación de medias para dama. Podríamos continuar con una lista interminable de fibras sintéticas, pero lo que deseamos explicarles es de qué están hechas, y cómo intervienen los derivados petroquímicos en su elaboración. Antes de describir cada fibra, es necesario comprender el principio sobre el que se basa su fabricación. El principio de la elaboración de las fibras sintéticas, como todo desarrollo hecho por el hombre, se basó en la observación de los fenómenos naturales. En este caso fue el gusano de seda tejiendo su capullo: se observó cómo el gusano expele un líquido viscoso (la fibroína) a través de pequeñas glándulas u orificios. Inmediatamente después de que sale de los orificios, el líquido se solidifica formando un hilo o filamento. Por lo tanto, si el hombre desea hacer fibras semejantes, lo primero que tiene que fabricar es un líquido viscoso, hacerlo pasar a través de pequeños orificios y finalmente arreglárselas para que la corriente de líquido que sale se solidifique o coagule inmediatamente formando una fibra. Este método se utiliza en la actualidad por todos los fabricantes de fibras sintéticas. Naturalmente que se ha requerido mucho esfuerzo y tecnología para lograr métodos satisfactorios que puedan imitar al gusano de seda. Por lo general, a todas las fibras hechas por el hombre se les denomina fibras sintéticas. Sin embargo, dentro de esta categoría existen dos tipos: las llamadas artificiales, que usan productos naturales como el algodón y la madera, y las llamadas sintéticas porque sus materias primas son productos derivados del petróleo.

Fibras que usan productos naturales

A este grupo pertenecen el rayón de viscosa y el acetato de celulosa. Aunque en su fabricación se usan productos naturales como el algodón y la madera, su elaboración requiere el uso de productos petroquímicos como bisulfuro de carbono, ácido sulfúrico, ácido acético, anhídrido acético, acetona y cloruro de metileno.

Rayón de viscosa. 

Esta fibra se obtiene a partir de la celulosa de madera. Siguiendo las etapas del gusano de seda, primero se hace el líquido viscoso de la siguiente manera:
 

En la siguiente etapa se introduce el xantato de celulosa a través de unos orificios. Por último se solidifica lo que sale de los orificios, haciéndolo pasar por una solución de ácido sulfúrico. Se dice que los filamentos de rayón de celulosa están formados de celulosa regenerada. La viscosa de rayón se usa para hacer estambres y telas. También se suele mezclar con lana. Modificando ligeramente el proceso de transformación del xantato de celulosa a celulosa regenerada, se puede obtener fibras de alta resistencia a la tracción que se emplean para reforzar las llantas de los coches.

Acetato de celulosa. 

Para hacer el líquido viscoso se trata la celulosa de algodón con ácido acético o anhídrido acético en solución con un solvente como la acetona o el cloruro de metileno. La coagulación para formar la fibra se efectúa con acetona vaporizada o cloruro de metileno. Las fibras de acetato de celulosa son más plásticas que las de rayón de viscosa. Por medio de tratamientos especiales de elongación y saponificación, se pueden obtener fibras de alta resistencia a la tracción. Durante la segunda Guerra Mundial (1939-1945), esta fibra se usó para hacer paracaídas.

Fibras sintéticas

Este tipo de fibras hechas por el hombre usan como materia prima productos petroquímicos para la elaboración del líquido viscoso. En muchos casos no es necesario un líquido especial para formar la fibra, ya que el líquido viscoso es un polímero que se introduce fundido y caliente, que al salir de los orificios se enfría y se solidifica. En el capítulo IX se explicó cómo se obtuvieron los productos petroquímicos intermedios que se usan para hacer fibras sintéticas. Entre éstos se encuentran la hexametilendiamina, ácido adípico, cloruro de vinilo, acrilonitrilo, metilmetacrilato, etilenglicol, ácido tereftálico, polipropileno, polihexametilén adipamida, caprolactama, alcohol polivinílico, cloruro de polivinilo y cloruro de vinilideno. A continuación describiremos brevemente algunas de las fibras artificiales, sus usos (además de la confección de prendas de vestir), su composición básica, sus propiedades y sus nombres comerciales.

Nylon 6,6. 

El nylon 6,6 se fabrica condensando la hexametilendiamina con ácido adípico, obteniéndose así la hexamitilén adipamida, que a continuación se calienta hasta polimerizar de 60 a 80 moléculas, formándose de esta manera la poliamida denominada nylon 6,6, fibra que fue desarrollada por la Dupont en 1935. Las principales propiedades del nylon 6,6 son las siguientes:

1. No lo atacan las bacterias, los hongos ni la polilla.

2. Es inerte a los productos químicos corrosivos, excepto los ácidos minerales calientes.

3. Tiene una elasticidad superior a la de la seda.

4. Es muy resistente a las arrugas.

5. Los solventes en frío casi no lo afectan; no sucede lo mismo con solventes en caliente. Por lo tanto, se tiene que tener cuidado al lavar en seco las prendas hechas de nylon 6,6.

6. Absorbe muy poca humedad de la atmósfera, lo que le permite secarse fácilmente.

7. Acumula mucha corriente estática cuando se frota.

Las fibras de nylon 6,6 se usan para la confección de medias para dama, telas para prendas de vestir, elaboración de paracaídas, velas de navegación y alfombras, así como en la fabricación de llantas de automóvil.

Perlón L o nylon 6. 

Esta fibra se desarrolló en Alemania y es equivalente al nylon 6,6. También es una poliamida, pero sus materias primas son la caprolactama y una amina, que producen una amino caprolactama que al polimerizarse por calentamiento produce el nylon 6. Este material es menos rígido que el nylon 6,6. Sus fibras se clasifican en tres tipos: nylon filamento textil, que se emplea en la fabricación de telas; nylon fibra corta, que se usa mezclado con fibras naturales, artificiales y sintéticas, y nylon filamento industrial, empleado por las industrias pesquera, llantera y de cepillos.

Vinyón N y Dynel. 

El vinyón N se obtiene copolimerizando 60% de cloruro de vinilo con 40% de acrilonitrilo. Las fibras resultantes tienen una temperatura de ablandamiento de 158°C. Las largas fibras de vinyón N se cortan en pedazos pequeños semejantes a los tamaños del algodón o de la lana y se les denomina dynel. Esta fibra se suele mezclar con otras para elaborar estambres para tejer. Las fibras de vinyón N son termoplásticas, y hasta cierto punto se parecen al nylon. Esta propiedad se aprovecha ventajosamente en los acabados de las telas, como por ejemplo en los estampados. Estas fibras son altamente resistentes al deterioro por ácidos, álcalis, luz, clima, polillas, insectos, bacterias y humedad. Además, absorben muy poca agua cuando se mojan, por lo tanto retienen su resistencia original. Y otra ventaja es que no son inflamables.  Una variación de este tipo de fibra es el vinyón, que se obtiene copolimerizando 88% de cloruro de vinilo con 12% de acetato de vinilo. Este tipo de fibra tiene una temperatura de ablandamiento muy baja (65°C), por lo que no se usa en la industria textil. Sin embargo, tiene propiedades muy valiosas, como la de no ser atacada por hongos, bacterias, polillas, ni humedad. Además es altamente resistente a los álcalis fuertes calientes y a los ácidos minerales fríos, como el ácido clorhídrico y el ácido nítrico. Todas estas propiedades son excelentes para usar este tipo de fibras en la confección de las telas que se emplean para operaciones de filtrado de productos corrosivos.

Acrilán. 

Esta fibra es muy semejante al vinyón N y al dynel, pues se fabrica copolimerizando 85% de acrilonitrilo con 15% de acetato de vinilo. La principal característica de esta fibra es la de poderse teñir con mayor facilidad que las demás fibras sintéticas similares.

Orlón. 

El orlón es acrilonitrilo altamente polimerizado disuelto en dimetilformamida para obtener el líquido viscoso. Después de que salen las fibras a través de los agujeros, se coagulan haciéndolas pasar por glicerol caliente. El orlón, cuando se sumerge en agua, absorbe 12% de humedad, mientras que la viscosa de rayón absorbe 95% y el algodón 45%. Tomando esto en cuenta, es fácil comprender por qué las telas de orlón húmedas se secan rápidamente. Se usan para hacer prendas de vestir y mantas.

Courtelle. 

Ésta es una fibra de poliacrilonitrilo, pero a diferencia del orlón, sus moléculas contienen pequeñas cantidades de metilmetacrilato, lo que permite mejorar las propiedades físicas y de teñido de la fibra.

Terylene y dacrón. 

Estas fibras se conocen como poliéster. Se fabrican haciendo reaccionar un glicol, como el eti-lenglicol, con el ácido tereftálico, o un dimetil-éster del ácido tereftálico. El principio sobre el cual se basa su elaboración es muy semejante al usado con el nylon. En Inglaterra, la ICI fabrica este poliéster bajo el nombre de terylene, y en Estados Unidos la DuPont lo comercializa como dacrón. Es muy difícil de teñir con colorantes oscuros, por lo tanto es usual teñirlos con colores dispersos. Sin embargo, tiene otras excelentes propiedades como el plisado permanente, cualidad que se aprovecha en las telas hechas con mezclas de dacrón y lana. Otras propiedades importantes son las de poseer alta resistencia a la tensión, al ataque de productos químicos, alto punto de fusión (que facilita el planchado), resistencia a las arrugas, y al ataque de insectos, bacterias, hongos y polillas. Estas fibras no sólo sirven para elaborar telas para la confección de prendas de vestir, sino que también se suelen encontrar en las telas con que se elaboran cortinas, sábanas, manteles y otros artículos para el hogar.

Sarán. 

Esta fibra también se conoce como velón. Se produce copolimerizando el cloruro de vinilo con cloruro de vinilideno. No soporta altas temperaturas. Su resistencia a la tensión disminuye a un 50% a 100°C y por lo tanto no se usa para hacer telas. Actualmente sólo se fabrican artículos de mercería con esta fibra.

Fibras de polipropileno.

Estas fibras se obtienen polimerizando el propileno. Son muy resistentes al ataque de productos químicos, solventes, bacterias y hongos. Además son muy fuertes y no sólo se usan para hacer telas, sino que también encuentran excelentes aplicaciones industriales en la fabricación de cables, cuerdas y torzales, que son muy ligeros (con densidad de 0.9 1) y flotan en el agua.

Fibras altamente elasticas

A estas fibras se las conoce como spandex, siendo las más conocidas la lycra y el vyrene. Se fabrican condensando el hexamentilen-diisocianato con el glicol, o por la reacción del éster clorofórmico del glicol con hexamentilendiamina. 0 sea que son fibras de poliuretano cuyas cadenas moleculares se modifican en el proceso para impartirles elasticidad. De estas fibras se hacen telas que se ajustan al cuerpo como los trajes de baño, ropa para gimnasia, medias, etc.

ALIMENTACIÓN

No es fácil imaginarse en el mercado, al contemplar la carne fresca, frutas, verduras y granos como el maíz, trigo, arroz, cebada, etc., cómo intervienen los productos petroquímicos en los alimentos frescos. Aparentemente estos productos 100% naturales no tienen nada que ver con los compuestos artificiales salvo por sus envolturas. Sin embargo, en realidad la petroquímica desempena un papel muy importante tanto en la agricultura como en la ganadería, y en la cría de animales domésticos usados en la alimentación. En la producción de alimentos agrícolas es necesario el uso de fertilizantes, insecticidas, herbicidas y fumigantes. En la ganadería y cría de otros animales domésticos para la alimentación es muy común el uso de complementos alimenticios y de medicamentos veterinarios. Muchos de ellos se derivan del petróleo, como veremos a continuación.

Agricultura

Fertilizantes. 

Los vegetales, como todo ser viviente, requieren de ciertos alimentos para su crecimiento y sobrevivencia. Los fertilizantes son materiales agregados a la tierra para procurarle los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas y hacer que los frutos sean abundantes. Los nutrientes primarios que se emplean en los fertilizantes son el nitrógeno, el fósforo y el potasio. El estiércol fresco de ganado, puercos y aves, tiene muy bajo contenido de estos nutrientes (0.5-3% de nitrógeno, 0.25-3% de pentóxido de fósforo y 0.5-1.5% de óxido de potasio). Por esta razón, la industria de los fertilizantes sintéticos se ha convertido en indispensable en nuestra sociedad. En efecto, permite aumentar la producción de alimentos para satisfacer los requerimientos cada vez mayores ocasionados por la explosión demográfica. Las principales materias primas para producir los fertilizantes sintéticos son el amoníaco, el azufre, el ácido sulfúrico, el ácido nítrico, la roca fosfórica y el mineral de potasio. Si consideramos como petroquímicos únicamente a los derivados de los hidrocarburos, entonces sólo los fertilizantes nitrogenados se derivan del petróleo, o sea del amoniaco. Sin embargo en países como México, cuyos crudos tienen un alto contenido de azufre, se considera que este producto también es un compuesto petroquímico básico.
 

Figura 33. Integración de los fertilizantes nitrogenados.

El azufre, además de ser un macronutriente secundario, es un material clave para la industria de los fertilizantes, porque se usa para producir el ácido sulfúrico. Este ácido sirve para solubilizar la roca fosfórica, y el 85% de los fertilizantes fosfatados se derivan del ácido fosfórico hecho con ácido sulfúrico. Los nitrofosfatos representan el 11% de los fosfatados hechos con ácido nítrico.

Herbicidas. 

De acuerdo al Departamento de Agricultura de Estados Unidos, se estima que cerca del 10% de la producción agrícola del país se pierde a causa de las hierbas. Esto significa aproximadamente 12 000 millones de dólares anuales, además de los 6 200 millones que se gastan al año en combatir las hierbas, lo que da un total de más de 18 000 millones de dólares. Existen más de 1500 especies de hierbas que dañan los principales productos agrícolas, ocasionando los problemas que a continuación se mencionan:

1. Las hierbas consumen los nutrientes, la humedad, la luz y el espacio que requiere el cultivo para un crecimiento apropiado, y por lo tanto provocan una reducción en el rendimiento.

2. Dificultan el rendimiento de los cultivos, al contaminar las cosechas recogidas, lo que provoca la reducción de su calidad y precio.

3. Las hierbas permiten la proliferación de insectos que dañan los cultivos.

4. Algunas hierbas son venenosas para el ganado, animales silvestres y aun para los humanos.

Por lo tanto, el uso de herbicidas permite sembrar más alimentos y fibras en menos terreno, con menos mano de obra, y a un costo menor. Además promueve el crecimiento de la ganadería al permitir la destrucción de las hierbas venenosas y abrir la posibilidad del cultivo de mejores pastizales. Existen actualmente más de 180 herbicidas básicos, además de 6 000 productos comerciales formulados con los anteriores. A pesar de que el uso de los herbicidas data desde 1850, el verdadero crecimiento en su uso fue después de 1945 con la aparición del 2,4 D y del 2,4,5-T, que son ácidos fenoxiacéticos clorados. Desde los primeros desarrollos de los fenoxi-herbicidas, han surgido muchos otros productos químicos a este mercado. Entre éstos se encuentran los ácidos alif áticos clorados, los ácidos benzoicos clorados, las dinitro anilinas sustituidas y las fenólicas, todas ellas sintetizadas a partir de petroquímicos. En Estados Unidos el 75% de los herbicidas se usa en la agricultura. El resto se emplea en las zonas industriales, en las vías de ferrocarril, en las orillas de las carreteras, en lotes baldíos y en los jardines y parques urbanos.

Insecticidas. 

Los insecticidas son productos químicos que sirven para destruir insectos perjudiciales. El gran número de estos productos que existe en la actualidad se clasifica según el mecanismo de su acción en:

a) Insecticidas por ingestión, los que matan por intoxicación alimenticia, entre los cuales se encuentran los arseniatos de calcio y de plomo.

b) Insecticidas por inhalación, como el sulfuro de. carbonó, el ácido cianhídrico y el para-dicloro-benceno.

c) Insecticidas por contacto, que son los más eficaces, siendo los más comunes el DDT (dicloro-difenil-tricloroetano), el HCC (hexacloro-ciclohexano), el sulfuro de difenilo, etc., que matan por efecto vesicante.

A continuación mencionaremos los principales insecticidas orgánicos de origen petroquímico. Éstos se pueden clasificar según sus funciones químicas en clorados, organofosforados, y nitrofenoles.

Insecticidas clorados. 

El DDT fue el primer insecticida clorado. Se usa desde 1939 y sirve para controlar cientos de especies de insectos en jardines, bosques, selvas, campos de cultivo y árboles frutales. Otros insecticidas de la misma familia son el Hcc, el DDD, el perthane, el lindano, el telodrín, el endrín, etc.

Insecticidas organofosforados. 

Los prototipos de esta familia son el "paratión" y el "malatión". El paratión y su análogo metilado son los insecticidas fosforados más usados en la actualidad, pues son más efectivos contra una gran variedad de insectos que cualquier otro producto. Generalmente se usan en concentraciones bajas del orden de 0.010.1%. El malatión es un insecticida usado para propósitos generales en el hogar, jardines urbanos, para controlar los insectos de frutas y verduras, y en la salud pública para combatir moscas, mosquitos y pulgas.

Insecticidas de nitrofenoles. 

Los dinitrofenoles se utilizan como insecticidas, herbicidas y fungicidas. El primer insecticida de esta familia fue el DNOC (dinitro cresol). Actualmente se usan las sales o ésteres del 4-6 dinitro-2-alquilfenol, las cuales se conocen comercialmente como "Dinoseb" y "Dinocap".

Fumigantes. 

Los fumigantes son productos químicos que se distribuyen en el espacio en forma de gas. Por lo tanto, a una temperatura y presión dadas, deben de existir en la fase gaseosa en concentraciones suficientes para que sean letales a los insectos y plagas. Estas condiciones limitan el número de insecticidas que pueden ser usados como fumigantes. Los fumigantes se emplean para proteger cultivos de toda clase. Éstos pueden estar en el campo, en invernaderos jardines, hortalizas, etc. También se emplean para proteger alimentos almacenados en bodegas y silos contra gusanos, hormigas y otros insectos. Los principales productos petroquímicos usados como fumigantes son: el acrilonitrilo, el disulfuro de carbono, el tetracloruro de carbono, el para-dicloro-benceno, el tricloro etileno, el bromuro de metilo, el naftaleno, el óxido de etileno, el 1,2-dicloropropano, etc. Estos fumigantes se pueden usar solos o combinados. Por ejemplo, el tetracloruro de carbono se usa con el disulfuro de carbono para reducir su inflamabilidad.

Plásticos usados en la agricultura. 

Los plásticos, como el policloruro de vinilo (PVC) y el polietileno tienen amplia aplicación en la agricultura. Estos polímeros se usan principalmente en las tuberías de riego, en la construcción de invernaderos, y en el "arropado" de cultivos. La técnica del arropado de cultivos consiste en cubrir el suelo, previamente barbechado y rastreado, con películas de polietileno o de Pvc y sujetarlas por sus extremos. A continuación se hacen perforaciones circulares de 10 centímetros de diámetro en la película y en el terreno, con una separación de 20 a 25 centímetros. Se coloca la semilla en cada perforación. Las plantas crecen a través de la perforación en las óptimas condiciones antes mencionadas, lográndose cosechas excelentes. La técnica de arropado de cultivos empleando películas de Pvc y de polietileno se usa extensamente en los países desarrollados. Sus principales ventajas son que evita el crecimiento de las hierbas; conserva la humedad y el calor del suelo; permite que los fertilizantes se asimilen mejor; controla la erosión del suelo y permite incrementar la productividad de las cosechas.

Ganadería. 

La petroquímica está presente en la ganadería en la fabricación de garrapaticidas, medicamentos, herbicidas para mejores pastizales, y en la elaboración de complementos alimenticios como la "metionina" y la proteína unicelular fabricada a partir del amoniaco y el metanol.

Alimentos procesados. 

La petroquímica también interviene en la preparación y preservación de productos alimenticios a través de los llamados aditivos. Estos productos cubren propósitos múltiples, entre los que se encuentran hacer que los alimentos tengan una apariencia más atractiva para los clientes, evitar que se descompongan, agregarles valor nutritivo, hacer que los procesos de manufactura sean más fáciles y baratos, etc. Los productos químicos que se suelen usar en los alimentos procesados se pueden clasificar de la siguiente manera:

1. Preservativos: En la antigüedad los métodos de preservación eran el secado, salado y azucarado. En la actualidad se emplean antioxidantes químicos para evitar que las grasas se hagan rancias y que las frutas se descompongan. Otros preservativos controlan el desarrollo de bacterias, moho o levadura.

2. Modificadores de textura y consistencia: A nadie le gusta que los alimentos estén grumosos, aguados o pegajosos. Para ello se usan los emulsificantes a fin de emulsionar las sustancias que no se mezclan fácilmente. También se usan viscosificantes para espesar y dar firmeza, y agentes antiapelmazantes para evitar que los polvos fluyan libremente.

3. Ácidos, bases y buffers: Éstos permiten ajustar la acidez, la cual tiene efectos muy importantes en muchos productos alimenticios.

4. Nutrientes y suplementarios: Éstos por lo general son vitaminas y minerales.

5. Saborizantes y edulcorantes: Éstos pueden ser de origen natural o artificial, como los ésteres y la sacarina.

6. Colorantes y blanqueadores: Éstos también pueden ser naturales o artificiales.

7. Varios: Éstos pueden ser agentes antiespumantes, acentuadores de sabor, humectantes, agentes de curado, clarificadores y muchos otros.

A continuación mencionamos algunos de los aditivos artificiales que son derivados de los productos petroquímicos.

Acido adípico: Se usa como acidulante en las bebidas de frutas, gelatinas y postres.

BHA y BHT: Preservativos, antioxidantes usados en grasas y aceites vegetales.

CMC: Viscosificante usado en helados, rellenos de pastel y alimentos dietéticos.

Glicerol: Humectante y suavizante usado en dulces y repostería.

Propilenglicol: Humectante, solvente. Se usa en dulces, refrescos y malvaviscos.

Benzoato de sodio: Preservativo usado en jugos de frutas, conservas y aderezos para ensaladas.

Nitrito y nitrato de sodio: Preservativo que imparte color a las carnes frías derivadas del puerco, tales como el jamón, embutidos, etc.

Bióxido de azufre: Fungicida y bactericida usado en los vinos de mesa.

SALUD

La petroquímica participa activamente en la salud del hombre. En la preparación de medicamentos genera los reactivos químicos que sirven para hacer productos fisiológicamente activos como el ácido acetilsalicílico que es el analgésico conocido como aspirina, y en la fabricación del anestésico local llamado benzocaína. En otras ocasiones son sus productos intermediarios los que participan, como en el caso del formato de metilo fabricado a partir del metanol y el ácido fórmico, que se usa como uno de los reactivos para producir vitamina B. Algunos productos petroquímicos se utilizan como medicamentos En este caso se encuentra la glicerina usada para hacer supositorios y la nitroglicerina empleada para aliviar los dolores de la angina de pecho al vasodilatar las arterias coronarias. La preparación de antibióticos, vacunas, drogas, hormonas, esteroides, vitaminas, etc., requiere de solventes para la extracción de los principios activos de las plantas y otros productos naturales. Estos solventes por lo general son derivados petroquímicos tales como el acetato de etilo, el acetato de butilo y el acetato de amilo. Los polímeros también participan en la industria de la salud, donde se les llama biomateriales. Sirven no sólo para hacer órganos artificiales como huesos, corazones, arterias, dientes, etc., sino también para la preparación de medicamentos con los llamados "sistemas de liberación controlada". A continuación describiremos brevemente el uso de los polímeros como biomateriales en el campo de la salud.

Medicamentos con sistema de liberación controlada

Antes de describir la participación de los polímeros en la preparación de este tipo de medicamentos, explicaremos qué son los sistemas de liberación controlada y cuáles son sus ventajas, a fin de vislumbrar mejor el futuro de los polímeros en este campo. Este sistema ha tomado gran auge en los últimos años; surgió como respuesta a las desventajas presentadas por las formas convencionales de los medicamentos (pastillas, cápsulas, etc.). Esto se entenderá mejor si se analiza cómo actúan fisiológicamente los medicamentos que se ingieren en forma de cápsulas o pastillas. Cuando se ingiere una cápsula o tableta convencional, la concentración del medicamento en el torrente sanguíneo puede subir al principio rápidamente a un nivel superior al llamado rango terapéutico (nivel en donde la concentración del medicamento es suficiente para tener efecto adecuado). Si la concentración está abajo de este rango, el medicamento no tiene ningún efecto, pero si por el contrario se encuentra por arriba de este nivel, el medicamento tendrá efectos tóxicos, es decir, provocará efectos secundarios tales como dolores de cabeza, somnolencia, náuseas, hipotensión, etc. Por lo general, al ingerir los medicamentos presentados en las formas convencionales, la concentración de los mismos en el torrente sanguíneo está por encima del rango terapéutico con los efectos antes mencionados. Después, la concentración baja al rango terapéutico permaneciendo allí por una o dos horas, y después decae por debajo de este nivel en donde no tiene ningún efecto. Cuando se toma la siguiente dosis de medicamento, su concentración en la sangre sigue el ciclo anterior. El resultado es que el medicamento produce el efecto positivo deseado sólo del 40 al 60% del tiempo. Obviamente sería mucho mejor si la formulación proveyera una liberación controlada del medicamento, de tal modo que el agente activo permaneciera en el rango terapéutico durante un periodo mayor, quizás del 89 al 90% del tiempo. Los investigadores que se dedican al estudio y desarrollo de medicamentos, así como las compañías farmacéuticas, tienen un gran interés en este tipo de formulaciones, no sólo por los argumentos antes mencionados, sino por otras razones como son las siguientes:

1. Los medicamentos con sistemas de liberación controlada no necesitan tomarse tan a menudo, por lo que son más convenientes. Algunos medicamentos se implantan y su efecto, por ser de liberación controlada, dura desde un mes hasta más de un año.

2. Si un medicamento se toma una vez al día, habrá menos probabilidades de que el paciente lo olvide, como sería el caso si tuviera que tomarlo cuatro veces al día.

3. Los medicamentos con este tipo de sistema casi nunestán por encima del rango terapéutico, por lo que sus efectos secundarios son casi nulos y en algunos casos se eliminan.

4. Si un medicamento incorporado a un polímero se implanta en la parte más cercana al sitio de acción, ésta será más efectiva y producirá menos efectos indeseables.

5. Una forma de dosificación mejorada de cualquier medicamento ya existente podría incrementar considerablemente sus propiedades. De este modo no sería necesario desarrollar nuevos medicamentos para el mismo propósito, lo que ahorraría el tiempo y dinero que implican la investigación y desarrollo, así como los permisos respectivos para su uso.

6. Muchas patentes de medicamentos importantes estan a punto de expirar, por lo que las companlas que desarrollaron las formulaciones originales buscan la manera de protegerse de los nuevos trámites que esto les ocasionaría. Una forma de lograrlo es tomar un medicamento cuya patente expire en 1987, y lanzarla al mercado con un sistema de liberación controlada, haciendo que la patente sea válida hasta 1998. De esta manera la compañía que desarrolló el medicamento original podrá conservar su posición comercial en un campo específico, ya que en principio hizo un producto superior.

Usos de los sistemas de liberación controlada. 

Estos sistemas sirven para un gran número de medicamentos, incluyendo aquellos que se usan en el tratamiento del glaucoma, angina de pecho, paludismo, alergias, caries dental, anticonceptivos, hipertensión, etc. Tienen varias formas. Algunos son dispositivos que contienen el medicamento y que se implantan en el cuerpo por un periodo determinado. Otros son parches que se adhieren a la piel. A continuación describiremos algunos de estos sistemas con sus medicamentos y usos, así como los derivados petroquímicos que intervienen en su fabricación. Algunos de estos productos ya están siendo comercializados; otros están en estado experimental. 

Biomateriales para órganos artificiales

La capacidad para reemplazar órganos dañados total o parcialmente ha permitido mejorar la calidad y tiempo de vida de muchas personas. Su éxito se debe fundamentalmente a los biomateriales, muchos de los cuales son plásticos y resinas provenientes de la petroquímica. Gracias al trabajo conjunto de químicos, bioquímicos e ingenieros, se ha logrado modificar la composición y propiedades de los plásticos que han permitido el desarrollo de los aparatos biomédicos actuales.

Biomateriales para sistemas cardiovasculares. 

Los obstáculos que se han tenido que vencer en materia de aparatos usados en sistemas cardiovasculares se deben fundamentalmente a la escasez de materiales con suficiente resistencia y durabilidad, propiedades indispensables en los implantes de larga vida. Otros problemas con tales materiales incluyen la formación de coágulos en la sangre y la mineralización en la superficie de éstos, fallas mecánicas, hemólisis (destrucción de los glóbulos rojos), degradación del material y la activación de los factores que favorecen los coágulos que provocan las trombosis. Los materiales más apropiados para usos cardiovasculares son los poliuretanos tipo poliéster como el "biomer" Este tipo de elastómero es muy versátil, pues puede moldearse en solución, por inyección, o por extrusión, a fin de darle la forma y configuración más variada. El primer corazón artificial se colocó el 2 de diciembre de 1982 a Barney Clark, de 61 años de edad. Este corazón fue desarrollado por Robert K. Jarvik y se llama Jarvik-7. Los dos ventrículos estaban hechos de poliuretano soportado sobre bases de aluminio, y el diafragma era de biomer, que es un poliuretano de base poliéster aromática que posee excelente vida flexible, resistencia a la fatiga y alta resistencia al deslizamiento. En un corazón latiendo a 100 palpitaciones por minuto, el diafragma se flexiona más de 50 millones de veces en un año, por lo que las propiedades antes mencionadas son indispensables. Este mismo tipo de corazón artificial se implantó en William Schroeder, de 52 años de edad, quien duró con vida más de un año después de la operación. Los polímeros derivados del petróleo también son útiles para injertos vasculares. Esta técnica quirúrgica para tratar a los pacientes con arterioesclerosis consiste en reemplazar o en desviar los vasos sanguíneos obstruidos. El material más usado en la actualidad es el dacrón, fibra poliéster fabricada por la Dupont. Desde 1975 se ha injertado en más de 500 000 casos clínicos el polímero denominado PTFE (poli tetrafluoro et¡leno expandido). Éste se usa principalmente para reconstruir las arterias de las piernas y también para permitir el paso de la sangre en las diálisis. El PTFE se ha empleado para sustituir a la vena safena, que es el injerto más común en la reconstrucción de las arterias. La sustitución se hace sobre todo en los pacientes que no tienen dicha vena en condiciones adecuadas, ya sea por ser corta, de diámetro pequeño, o presentar problemas de flebitis.

CUADRO 24.Polímeros sintéticos comúnmente usados para prótesis

ARTÍCULOS COMPLEMENTARIOS USADOS PARA CUBRIR LAS NECESIDADES DE SALUD, VESTIDO Y ALIMENTACIÓN

La petroquímica también interviene en todos aquellos artículos que son complementarios. A continuación mencionaremos algunos de ellos. En las cocinas se emplean refrigeradores, que contienen interiores de plástico, aislante de poliuretano y frécon o amoniaco como gas de enfriamiento; también hay recipientes de polietileno, batidoras y licuadoras. Además, muchos artículos eléctricos del hogar están hechos de diferentes tipos de plásticos, sartenes recubiertos de teflón, muebles hechos de madera aglomerada y cubiertos de formaica y melamina; artículos de limpieza que contienen amoniaco, detergentes hechos de fenoles etoxilados, de dodeciIbencen-sulfonatos, etc. En la limpieza y cuidado de la ropa intervienen los petroquímicos a través de los solventes usados en el lavado en seco de las prendas, así como en los desmanchadores y en los detergentes y jabones que emplean olefinas lineales, tetrámero de propileno, benceno, ácido sulfúrico, glicoles, fenoles, y otros muchos petroquímicos en su fabricación. En los hospitales y centros de salud, los productos derivados del petróleo se encuentran en los recipientes para medicamentos, y en los materiales y aparatos usados tanto en las salas de operación como en sus laboratorios y oficinas. Los guantes de cirugía, cámaras de oxígeno, sondas, placas radiográficas, recipientes diversos, jeringas, y aparatos en general, son hechos también de plásticos, resinas y hules derivados del petróleo.

XIII. Conclusiones

No importa en donde estemos, sea en la cocina, en el taller, en la escuela, en la oficina, en el hospital, en el campo, en la fábrica, estamos rodeados de productos derivados de la industria petroquímica. En términos generales se puede considerar que el gas natural, el gas LP, y varios de los hidrocarburos contenidos en las gasolinas de alto octano, son los principales proveedores de las materias primas básicas para la industria petroquímica. Las olefinas y los aromáticos obtenidos de los productos antes mencionados son las piedras angulares sobre las que descansa la industria de los materiales sintéticos. Indudablemente que no se cubrieron en este libro todos los aspectos de estos temas, ya que no se pretendió ser exhaustivo. Pero sí quisimos presentar los últimos descubrimientos y aplicaciones de la petroquímica para que el lector pudiera comprobar que aún hay mucho futuro en el fascinante mundo de la química del petróleo. Para que esta riqueza natural sirva para cubrir nuestras necesidades en materia de vestido, salud, alimentación, vivienda, transporte, etc., es indispensable tener suficiente conocimiento para generar la tecnología de transformación. Para ello hace falta el trabajo y talento tanto de científicos de todas las ramas de la ciencia, como de toda clase de personal técnico como son los químicos, bioquímicos, ingenieros de todas las especialidades, etc. El trabajo científico nos permite establecer la comprensión y la explicación de causas, principios, procesos y leyes universales, con el fin de incrementar la relación entre el hombre y la naturaleza, independientemente del contexto político y social circundante, logrando con ello encontrar los satisfactores de necesidades comunes a la mayoría de los seres humanos. El científico no crea nada en el sentido absoluto, ya que el Creador del Universo es el que colocó al hombre en un mundo lleno de maravillas que sencillamente había que descubrir y desarrollar para solucionar los problemas que poco a poco han ido apareciendo a través de la historia humana. ¡Qué bueno que el hombre tenga el reto permanente de encontrar nuevas respuestas a sus necesidades, aplicando hoy algo que aprendió ayer, basándose en lo que otro había hecho anteayer¡ Es así como siempre existe la esperanza de desarrollar algo mejor, porque creemos que estamos lejos de agotar todas las posibilidades de conocimiento de nuestro planeta, sobre todo en esta área de la química del petróleo. Por otro lado, la tecnología consiste en aplicar los conocimientos científicos y empíricos para solucionar los problemas actuales que se definen en función de las necesidades económicas, políticas o sociales de una sociedad o grupo en particular. Por lo tanto, podemos decir que el desarrollo tecnológico de un país no implica usar las tecnologías de los países desarrollados sino tratar de cubrir sus necesidades con sus propios recursos tanto humanos como materiales. En cuanto al resto de la población, la ayuda más grande que puede proporcionarle al país es hacer un uso más racional de los energéticos como son el gas, la gasolina y la electricidad (generada con combustóleos), pues esto equivale a reducir el uso de la madera de los bosques para producir leña y carbón, a fin de poder contar con más material para hacer muebles y papel, de acuerdo a la ilustración descrita al iniciar este libro. El pago al presente esfuerzo colectivo será el de garantizarle a las futuras generaciones el poder de disfrutar de los beneficios que brindan los productos derivados de la petroquímica en todos los aspectos de la vida cotidiana.