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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS “ESTUDIO TEÓRICO DE POLÍMEROS BIODEGRADABLES SUSTITUYENTES DE POLÍMEROS SINTÉTICOS PARA UN MEJOR ECOSISTEMA” TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL P R E S E N T A OJEDA GAMBOA ELIZABETH DE GUADALUPE DIRECTOR DE TESIS: M. en C. J. TRINIDAD ÁVILA SALAZAR MÉXICO D.F. MARZO DEL 2013 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA EINDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE EVALUACiÓN Y SEGUIMIENTO ACADÉMICO SECRETARIA DE EDUCACiÓN PUBLICA T·162·12 México, D. F., 26 de octubre del 2012. A la C. Pasante: Boleta: Carrera: Generación: ELlZABETH DE GUADALUPE OJEDA GAMBOA 2008321142 /Q/ 2008·2012 Niños Héroes No. 51 Int. B 201 Doctores. Cuauhtémoc. México D. F. C.P. 06720 Mediante el presente se hace de su conocimiento que este Departamento acepta que el C. M. en C. J. Trinidad Ávila Salazar, sea orientador en el tema que propone usted desarrollar como prueba escrita en la opción Tesis Individual, con el titulo y contenido siguiente: "Estudio teórico de polímeros biodegradables sustituyen tes de polímeros sintéticos para un mejor ecosistema". Resumen. Introducción. l.. Generalidades. 11.· Los plásticos en la actualidad y su efecto en el entorno. 111.· Uso de polímeros naturales. IV.- Sustitución de polfmeros sintéticos por poHmeros naturales en la coagulación-floculación del agua. Conclusiones. Bibliograffa. Se concesle un plazo máximo de un año, a partir de esta feéha, para pr isión por el Jurado asignad, . . en e: J. Trinidad Ávila Salazar Presidente de la Academia de Ingeniería Quimica Orgánica y Polímeros ~-~ Dra.G~a~ c. c. p.- Control Escolar. GATA/ams INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA EINDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE EVALUACIÓN Y SEGUIMIENTO ACADÉMICO SECRETARIA DE EDUCACiÓN PUBLICA T·162·12 México, D. F., 30 de noviembre del 2012. A la C. Pasante: Boleta: Carrera: Generación: ELlZABETH DE GUADALUPE OJEDA GAMBOA 2008321142 IQI 2008-2012 PRESENTE Los suscritos tenemos el agrado de informar a usted, que habiendo procedido a revisar el borrador de la modalidad de titulación correspondiente, denominado: "Estudio teórico de polímeros biodegradables sustituyentes de polímeros sintéticos para un mejor ecosistema". encontramos que el citado Trabajo de Tesis Individual, reúne los requisitos para autorizar el Examen Profesional y PROCEDER A SU IMPRESIÓN según el caso, debiendo tomar en consideración las indicaciones y correcciones que al respecto se le hicieron. Atentamente M. en . J. Trinidad Ávi/a Sa/azar Presidente Ing. JOSé~abe Juarez /ng. María de Lourdes C. Ruiz Centeno Vocal Secretario c.C.p.- Expediente GATA/rcr AGRADECIMIENTOS Al Instituto Politécnico Nacional y en especial a la ESIQIE Por haberme dado la oportunidad de alcanzar esta meta, construyéndome como persona y como alumna. Brindándome las herramientas suficientes para alcanzar mis logros, mis metas pero sobretodo haberme formado profesionalmente. Al M.C. J. Trinidad Ávila Salazar Por su ayuda, apoyo y comprensión en la elaboración de este trabajo, pues sin ello no hubiera sido posible la realización de un sueño más. GRACIAS. Al Dr. Rodrigo Por el tiempo que me dedico para que este trabajo saliera lo mejor posible. GRACIAS. A ti MAMÁ. Por haberme traído al mundo y cuidarme 9 meses aun cuando no me conocías, por haberme guiado 25 años de mi vida por el buen camino, por ser mi mejor amiga, mi confidente, por darme un jalón de orejas cuando hacia las cosas mal, por esto y muchas cosas más soy lo que soy ahorita. GRACIAS POR TODO ERES LA MEJOR MAMA “TE AMO MUCHO” A ti PAPÁ. Por guiarme por el buen camino, por enseñarme a levantarme cuando me caía, por aquellos sabios consejos que solo tú me supiste dar cuando se me atravesaban las piedras en el camino, por tu cariño brindado, por tu apoyo incondicional, pero lo más importante gracias a tus regaños y algunos cuantos golpes ahora soy toda una profesional. Por todo esto y muchas cosas más GRACIAS POR SER UN EXELENTE PAPA, “TE AMO MUCHO”. A ti CARLOS. Por acompañarme en las buenas y en las malas, por soportarme cuando me iba mal en la escuela y me desquitaba con todos, cuando por mi culpa te desvelabas por quedarme haciendo tarea hasta altas horas de la noche, por darme algunos consejos, y por nunca dejarme sola. Pero lo más importante gracias por hacerme una tía muy joven y por ser mi único y mejor hermano. Te amo. A ti RAUL. Por llegar a mi vida cuando más te necesitaba, por ser mi apoyo en mis últimos semestres de mi carrera, por jalarme las orejas cuando ya quería desertar, por tu apoyo incondicional, por ser el mejor novio que dios me pudo mandar, por amarme como me amas. Por todo esto y muchas cosas más TE AMO. A dios. Por darme todo en el momento adecuado, por concederme tener la mejor familia del mundo, por darme una integridad, inteligencia, y lo más importante salud. A mis tíos CHENY E IVONNE y a mis primos MIRIAM Y ALDO. Por qué compartieron y comparten con migo mis alegrías, tristezas, triunfos y fracaso, y por qué a pesar de mi forma de ser nunca me han abandonado. Gracias por ser parte de mi familia. A mi familia en general. Por el apoyo incondicional que me brindaron, en las buenas y en las malas. ÌNDICE Pág. RESUMEN…………………………………………………………………………………1 INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………….3 CAPÍTULO GENERALIDADES………………………………………………………....6 I.1 Origen de los plásticos en México…………………………………………..6 I.2 Comportamiento de los Materiales a lo largo de la Historia………………8 I.3 Características de la Industria Mexicana de los Plásticos……………….10 I.4 Situación de la Industria de los Plásticos……………………………….....11 I.5 Características y Producción de la Industria………………………………11 I.6 Industria de las Resinas Sintéticas…………………………………………12 I.7 Resinas Plásticas de mayor consumo en el país…………………………13 I.8 Mercado de los Plásticos en México……………………………………….14 I.9 Problemática ambiental de los Plásticos en México……………………..14 I.10 Diferencias físicas y químicas de los polímeros biodegradables y sintéticos……………………………………………………………….……16 CAPÍTULO II. LOS PLÁSTICOS EN LA ACTUALIDAD Y SU EFECTO EN EL ENTORNO…………………………………………………………….18 II.1 Composición de la basura en México………………………………...…..18 II.2 Efectos Nocivos de los plásticos en el Medio Ambiente y el Ser Humano………………………………………………………………………20 II.3 Normas ambientales sobre residuos plásticos…………………………...33 CAPÍTULO III. USO DE POLIMEROS NATURALES……………………..………..43 III.1 Degradación………………………...……………………………………….43 III.2 Plásticos Degradables…………………………………………...…………45 III.3 Polímeros Naturales de mayor uso……………………………...………..53 III.4 Empaques Biodegradables…………………………………………...…...62 III.4.1 Empaques elaborados a base de Polisacáridos………………..63 III.4.2 Empaques elaborados a base de Hidrocoloides lípidos y grasas………………………………………………………….……65 III.4.3 Empaques elaborados a base de Proteínas…………………….66 III.4.4 Empaques elaborados a base de polímeros de origen bacterial…………………………………………………………..…68 CAPÍTULO IV. SUSTITUCIÓN DE POLÍMEROS SINTETICOS POR POLÍMEROS NATURALES EN LA COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN DEL AGUA……………………………………………………………….….72 IV.1 Coagulantes y floculantes poliméricos (polielectrolitos)…………….….76 CONCLUSIONES……………………………………………..………………………...83 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………….85 ÍNDICE DE FIGURASPág. Figura II.2 Tiradero………………………………………………………………………20 Figura II.3 Muerte de la vida marina por ingestión de plástico……………………...21 Figura II.4 La gran mancha del pacifico……………………………………………….24 Figura II.5 Contaminación del suelo…………………………………………………...25 Figura II.6 Contaminación del aire……………………………………………………..25 Figura II.8 Depósito de basura localizado en el D.F…………………………………36 Figura III.1 Fases de la degradación del plástico…………………………………….44 Figura III.2 Tipos de resinas naturales y sintéticas…………………………………..46 Figura III.3 Ejemplos de poliésteres biodegradables………………………………...49 Figura III.4 Representación de la celulosa………………………..………………….58 Figura III.5 Estructura de los poliésteres……………………...………………………59 Figura IV.2 Ejemplos de polielectrolitos…………………………………………….....78 INDICE DE TABLAS Y GRAFICAS Pág. Tabla I.1 Producción, consumo y exportación del plástico………………………....14 Grafica I.2 Distribución de la producción del plástico……………………….……....14 Tabla I.3 Diferencias entre los polímeros sintéticos y los biodegradables………..16 Tabla II.1 Composición promedio de la basura………………………………………20 Tabla II.7Listado de plásticos usados comúnmente y sus efectos sobre la salud…………………………………………………………………...……….31 Tabla IV.1 Clasificación de los coagulantes y floculantes poliméricos………….…77 Tabla IV.3 Polímeros naturales que tienen propiedades coagulantes o floculantes……………………………………………………………….…...81 GLOSARIO DE ABREVIATURAS AC Acetato de Celulosa Al3 Ion Aluminio ASTM American Society for Testing y Materials CDC Centers for Disease Control CH4 Metano CMC Carboximetilcelulosa CO Monóxido de Carbono CO2 Dióxido de Carbono COO- Oxido Cobaltoso EVOH Etileno vinil alcohol Fe3 Ion Ferrico H2O Agua HMP Pectina de alto metoxilo HPC Hidroxipropilcelulosa HPMC Hidroximetilpropilmetilcelulosa INARE Instituto Nacional de Recicladores LGEEPA Ley General de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente LMP Pectina de bajo metoxilo MC Multicelulosa. N2 Nitrogeno N20 Óxido Nitroso NaCl Cloruro de Sodio NH3 Amoniaco O2 Oxigeno OH- Hoxidrilo PBS Polibutileno Succianato PBSA Polibutileno Succianato adipato PCL Policaprolactona PCV Cloruro de polivinilo PEAD Polietileno de alta densidad PEBD Polietileno de baja densidad PET Polietilentereftalato PHA Polihidroxi-alcanoato PHAs Polihidroxi-alcanoatos PHB Polihidroxi-butarato PHBH Polihidroxibutiratos-co-Polihidroxihexanoatos PHV Polihidroxi-valerato PIB Producto Interno Bruto PLA Acido Polilactico PP Polipropileno PS Poliestireno PVA Acetato de polivinilo PVC Policloruro de vinilo PVDC Cloruro de Polivinilideno PVOH Polivinil alcanoato UV Luz Ultravioleta 1 RESUMEN En la presente tesis se analiza la importancia que se tiene al utilizar materiales alternos para el cuidado del ambiente, proponiendo el estudio de diversos materiales poliméricos que sean primeramente naturales; posteriormente que tengan propiedades y características similares a las de los materiales utilizados actualmente y por último que sean de fácil obtención. También muestra un panorama de la posición que tiene México en el uso de este tipo de materiales con respecto a países de América Latina y países desarrollos tales como: Estados Unidos, Japón, Alemania, Italia, Francia, etc. El capítulo 1; muestra un pequeño panorama del origen de los plásticos en México; abordando las características de la Industria del plástico, su situación, su producción, el mercado, consumo hasta llegar a la problemática ambiental que provoca el uso indiscriminado del mismo. El capítulo 2; describe la problemática que existe por la generación indiscriminada de desechos no solo llamados materiales plásticos; sino en conjunto con otro tipo, como: el papel, los desechos orgánicos, metales, vidrio; ya que todos estos forman parte de la llamada “basura”. Es importante mencionar que a los que se le ha puesto más atención son a los materiales plásticos por diversas razones como: su alta producción, baja degradación, etc. De igual manera nos describe la metodología que se lleva a cabo en México para la disposición de los residuos, haciendo una comparación con los países desarrollados. En el capítulo 3; se propone el uso de polímeros naturales principalmente biodegradables que sean compatibles con el medio ambiente, al mismo tiempo que puedan formar un ciclo de vida en el cual la materia prima sea un recurso natural renovable capaz de ser utilizada en diversos materiales, para que estos, al final de su vida útil, sean reincorporados al ambiente sin causar ningún daño y no solo eso, sino que contribuya a la obtención de las materias primas para lograr un ciclo en el cual tanto el ambiente como el hombre sean beneficiados a través del uso de estos materiales. 2 En el capítulo 4; se propone el uso de coagulantes y floculantes naturales de estructura polimérica para el tratamiento de aguas, ya que actualmente la lucha contra la contaminación del agua tiene una gran prioridad industrialmente, debido a que no es posible verter el agua que se utilizó a cuerpos de agua no contaminados, sino que se debe cumplir con ciertas especificaciones. 3 INTRODUCCIÒN Los residuos son materiales, productos o subproductos que quien los posee no les concede valor y los desecha. Todo residuo está dotado de propiedades físicas, químicas o biológicas que les hacen comportarse en la naturaleza de maneras diferentes, y cuando se depositan o vierten en sitios vulnerables o sensibles en condiciones inadecuadas y/o en grandes cantidades pueden llegar a ocasionar problemas ambientales. Este es el caso de los llamados plásticos, que en la actualidad resulta difícil prescindir de ellos no solamente por su utilidad, sino también por la importancia económica que tienen estos materiales. México está atrasado en lo que respecta al tema de polímeros biodegradables producidos a partir de fuentes de materia prima renovable, por lo que se espera que dicha tesis tenga un gran impacto sobre las personas, y de esta manera adquieran un panorama general sobre las ventajas que tienen estos nuevos materiales sobre los polímeros sintéticos existentes. Los commodities (PE, PP, PVC, PET, etc.) son económicos y parecen durar indefinidamente, además de su alto consumo por la sociedad; estos factores son el principal motivo del por qué surge la presente tesis. Estos tipos de materiales están presentes en casi todas las actividades humanas, se encuentran en los productos envasados, en el transporte, en los edificios, en el equipamiento deportivo, en la agricultura, en la tecnología médica, etc. Los plásticos son sustancias orgánicas que se obtienen mediante reacciones de polimerización, los cuales pueden ser moldeados o procesados en una gran variedad de formas, aplicándoles calor y presión. Entre los que se pueden encontrar: el PET, PS, PEAD, PVC, Nylon, teflón, resina, fenol- formaldehído, poliamidas, etc. Como ya se había mencionado la alta durabilidad, la producción y el consumo de los plásticos, se ha convertido en un serio problemapara el medio ambiente, el 99% del total de los plásticos son producidos a partir de combustibles provocando la producción de gases de invernadero, además del uso de energía no renovable. En cuestión los plásticos no biodegradables, provocan el 4 acumulamiento de los desechos en el ambiente, permaneciendo inalterables por cientos de años. Para solucionar los problemas tanto de agotamiento de los recursos fósiles como de la contaminación al medio ambiente; se pasa por el proceso de reciclado. De hecho, el reciclado de plásticos está aumentando en todo el mundo y numerosos métodos de reciclaje están siendo desarrollados y puestos en marcha. El reciclado del plástico debe seguir incrementándose, aunque el problema más serio para evitar la degradación del medio ambiente no se soluciona únicamente con el reciclado. Se debe remarcar, que los procesos de reciclado de plásticos usados, tanto en los procesos físicos como químicos, consumen una considerable cantidad de energía. Además, no es posible recuperar todos los plásticos usados, por lo que en muchísimos casos debería ser indispensable el uso de polímeros biodegradables. Tomando estas consideraciones como punto de partida, se puede entender fácilmente la necesidad que existe de preparar polímeros biodegradables que sean reciclados por microorganismos sin consumo de energía térmica. [8] Una de las cuestiones por la que se ha realizado dicha tesis, es disminuir el impacto que pueden originar los plásticos al medio ambiente, mediante el uso de polímeros biodegradables principalmente fabricados de materias primas naturales y renovables. En la actualidad la materia prima más utilizada es el almidón (Polisacárido). El decir que son biodegradables y además compostables se refiere a que se descomponen por la acción de microorganismos y acaban siendo un producto benéfico para la naturaleza, por lo tanto existe un equilibrio en el ambiente. Por lo que, en la presente tesis se realiza una investigación sobre diversos polímeros biodegradables; enfocados principalmente: al envase, a los empaques, a la agricultura y a la medicina, haciendo referencia a la posición que tiene México en el uso de este tipo de materiales con respecto a países desarrollados de América, Europa y Asia; analizando los beneficios que se lograrían al utilizar este tipo de materiales. 5 La calidad de los recursos hídricos se ve cada vez más amenazada por la contaminación. Durante los últimos 50 años, la actividad humana ha provocado la contaminación de los recursos hídricos en una magnitud históricamente sin precedentes. Cada día, 2 millones de toneladas de aguas residuales y otros efluentes son drenados hacia las aguas del mundo. El problema es más grave en los países desarrollados, en el que más del 90% de los desechos son sin procesar y el 70% de los desechos industriales sin tratar se vierten en aguas superficiales.[13] Debido a todos estos problemas referentes al agua, la presente tesis tiene como objetivo proponer el uso de polímeros polielectroliticos naturales (coagulantes-floculantes), en el tratamiento de aguas, antes y después de cualquier proceso industrial para el cuidado de la salud humana y del medio ambiente. Algunos de los polímeros cobran gran importancia en el futuro ya que no dependerán del petróleo o sustancias químicas como fuente de materia prima principal, sino de un recurso natural renovable que pueda producirse sin afectar el entorno. 6 CAPITULO I GENERALIDADES Antes de crearse los polímeros, la madre naturaleza era la única y exclusiva fuente de materiales con que el hombre contaba para la elaboración de sus herramientas, útiles y objetos de uso cotidiano. Las propiedades que ofrecían las piedras, las maderas o los metales no satisfacían todas las demandas existentes así que, el hombre en su innato afán de investigación y búsqueda comenzó a aplicar sustancias que suplieran estas carencias primeramente haciendo uso de los polímeros naturales y posteriormente de los sintéticos. I.1 Origen de los plásticos en México. Dentro de la petroquímica, la industria de resinas sintéticas es la que presenta una mayor relevancia, la producción nacional para plásticos se remonta escasamente hace 57 años la cual se ha caracterizado por su dinamismo en los últimos años, además la cadena productiva ha impactado todos los sectores de la economía nacional, es decir nos encontramos ante una industria joven que ha evolucionado en forma acelerada y normalmente a índices superiores al mostrado por el Producto Interno Bruto Nacional (PIB) y al Manufacturero.[31] A principios de la década de los 40´s, comenzó la comercialización de los plásticos y el conocimiento del desarrollo a nivel industrial que ha tenido este sector. Desde 1960 la infraestructura y capacidad de las regiones económicamente poderosas, hicieron aumentar el sector, originando el crecimiento dinámico de resinas termoplásticas, la demanda interna de resinas sintéticas mostró una caída significativa durante 1982-1984 Las bondades del Poliestireno (PS) lo ubican como uno de los plásticos más utilizados en todo el mundo, en 1945 el primer plástico que se comercializó en México fue el PS, y en 1957 se importaron las primeras máquinas inyectoras, con la ventaja de obtener de forma industrial artículos iguales y en mayor número para cubrir las demandas del mercado, pero fue hasta 1962 cuando se inició la producción nacional principalmente en la elaboración de productos de embalaje:, carcazas de electrodomésticos, casettes, envases térmicos, etc. 7 De 1953-1955 se instalaron las primeras plantas productoras de esta resina en el país, sin embargo el mayor desarrollo tecnológico y la comercialización a nivel internacional se dio con el comienzo de la década de los ochentas. Hasta 1987 el PVC mantuvo el liderazgo en cuanto a la resina de mayor producción. El campo de aplicación principalmente era en tuberías. La comercialización de los polietilenos comenzó a partir de 1934 y la producción nacional fue en 1946. En 1988 el polietileno ocupó el primer lugar en la producción nacional. Su participación principal es en el mercado de envase y embalaje en la que se le aplica una película incogible y estirable, para su uso en empaques de alimentos, recubrimiento de latas, tuberías a presión, bolsas grandes y películas. El polipropileno junto con el polietileno son las dos olefinas o parafinas más importantes, tanto para su consumo como por sus propiedades y aplicaciones. Desde que fue patentado en 1941 como un polímero para fibras, el PET ha presentado un continuo desarrollo tecnológico. Su diversificación lo ha llevado a obtener un espectacular crecimiento a rango mundial, especialmente por sus grandes beneficios como empaque. En México se empezó a utilizar para este fin a mediados de la década de los ochenta. Mientras que en 1989 se consumían en el país 11 mil toneladas, la comercialización de éste hasta la fecha, es de casi 500 mil toneladas. La producción de PET comenzó a principios de 1987, aunque presentó algunas dificultades desde su aparición debido al costo relativamente alto de la materia prima. El consumo de polímeros ha aumentado considerablemente en los últimos años. Los factores que han favorecido al mercado de los polímeros son los precios de muchos materiales plásticos que son competitivos y a veces inferiores a los de productos naturales, aunado al hecho de que el petróleo ofrece una mayor disponibilidad de materiales sintéticos que otras fuentes naturales. 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 [31]. 8 I.2 Comportamiento de los Materiales a lo largo de la Historia. Desde el punto de vista del consumidor; elplástico aplicado de forma adecuada, en algunos casos supera a los materiales tradicionales y la concepción generalizada de “sustituto barato”. Algunas características sobresalientes son: Resistencia al manchado, a la abrasión y al desgaste, No se oxida, Reconoce la superioridad de estos, en la fabricación de tinas para baño, productos caseros, cascos para botes de navegación, carrocerías, etc. Sin embargo, la percepción de barato se presenta, por que el consumidor no conocedor de sus características y propiedades, ve a los plásticos en función de costos en relación a otros materiales. Para los ecologistas; los no conocedores consideran al plástico como malo, por que contamina, es muy llamativo en los basureros, por el volumen que ocupa y por su colorido, la verdad es que, las campañas de recolección y reciclado han hecho de este material una alternativa económica, y ecológica desde el punto de vista del desarrollo sustentable; sustituye materiales perecederos, no renovables como: la madera, el acero, el petróleo, etc. El diseñador industrial ha encontrado en los plásticos, una versatilidad y simplicidad, que no presentan otros materiales tradicionales (madera, metales, cerámicas, etc.). Sus propiedades físicas y químicas, aunadas con frecuencia a los precios de estos (costos de fabricación, transportación, etc.), generan constantemente desarrollos novedosos. Los prototipos rápidos y económicos que imitan piezas mecánicas o de ingeniería son la muestra palpable de lo necesario que son hoy día los plásticos. Los transformadores; al hacer un estudio de factibilidad de los productos que fabricarán, toman en cuenta al consumidor, al diseñador y principalmente el equipo de transformación. Un punto importante en este rubro es el comportamiento de los plásticos con respecto a: los equipos, los tiempos de 9 fabricación, el consumo de energía utilizada en el proceso, y los factores que influyen para la selección de un equipo. La creatividad marca la pauta en el área de desarrollo de los plásticos, los avances científicos y tecnológicos son absorbidos rápidamente por esta industria, podemos decir que cada cuatro años se presentan desarrollos tecnológicos en: maquinaria, equipo auxiliar y materias primas. Hace veinte años el plástico era un aislante eléctrico extraordinario, hoy la tecnología los hace excelentes conductores de corriente eléctrica, la piel humana es un polímero natural, actualmente se implanta piel artificial, utilizando un polímero sintético. Las propiedades y características de los polímeros sintéticos son los procesos de obtención y purificación, entre otras, mantienen ocupado a químicos, físico-químicos, ingenieros, etc., para generar nuevos materiales, mejorar los actuales y/o sustituir los tradicionales. La caracterización de los polímeros es importante, ya que gracias a esto, el químico puede explicar y correlacionar muchas de las propiedades que tienen, para ser utilizados en los procesos y en la mejora de los productos. Las generaciones actuales, no sólo se visten con plástico o sustituyen partes del cuerpo con estos, también son comestibles (encapsulado de los medicamentos). Los nuevos adelantos militares y aeroespaciales, han provocado el desarrollo de polímeros inorgánicos, compuestos híbridos (orgánico-inorgánico), composities, polímeros de nanotecnología. Las tendencias ecológicas y la filosofía del desarrollo sustentable, también marcan la pauta en el desarrollo de estos materiales, los plásticos biodegradables comienzan a invadir mercados de plásticos tradicionales y se estudian nuevas fuentes de obtención no petroleras para los mismos, el proceso de desarrollo de los plásticos se percibe infinito. I.3 Características de la industria mexicana de los plásticos. Los plásticos son los polímeros más importantes en el mercado, más que los hules, las fibras y las pinturas, por el tonelaje de producción y productos que generan. Los plásticos tienen una amplia gama de propiedades y son muchos los materiales y los métodos de fabricación que satisfacen estos requisitos. La principal característica sobresaliente del uso de los plásticos es la versatilidad. 10 De las 72 ramas de las actividades económicas del país, la industria del plástico provee de insumos a 59. Los principales usuarios de productos elaborados de plástico son: la industria automotriz, la elaboración de aparatos eléctricos, electrónicos y electrodomésticos, productos farmacéuticos, productos agrícolas, en general la industria manufacturera. Un punto relevante de los plásticos, radica en que, es un material de diseño y construcción entre otros atributos. Compite con: el acero, el vidrio, la madera, el aluminio y muchos otros materiales, incluso con él mismo. El plástico es el primer material de diseño nuevo en más de 300 años. Durante este período, los demás materiales han tenido la oportunidad de afianzarse, establecer normas, imponer las preferencias entre lo que es adecuado y lo que no sirve y de posesionarse del mercado. La globalización de los mercados ha marcado la pauta del desarrollo de los diferentes materiales, y actualmente se habla de la normalización internacional. Los materiales que quieren acceder a mercados internacionales, deben cumplir estas, como es el caso de las normas ISO. Los beneficios son bastos, para aquel que han cubierto la normatividad. I.4 Situación de la Industria de los plásticos. Desde que el plástico se convirtió en un factor de importancia para la economía de las naciones, las grandes empresas petroquímicas desarrollan activamente la mejora continua de sus procesos y productos, por ejemplo: los procesos de polimerización para obtener plásticos utilizaban catalizadores Ziegler Natta, hoy utilizan catalizadores de metaloceno; las bolsas de plástico del supermercado hace diez años no podían llenarse en su totalidad, se rompían con facilidad, ahora esa no es una preocupación. Cada día aparecen productos novedosos, nuevos usos, nuevas tecnologías que hacen que resalte la industria de los plásticos, podemos decir que en volumen se dejó la era del hierro y se entró a la era del plástico, el carácter de una era está definido por el material más usado en la manufactura. El plástico tiene en promedio, aproximadamente de la densidad del acero. Esto significa (en teoría) que por cada ensaladera de acero, se pueden producir básicamente siete ensaladeras idénticas de polietileno de alta 11 densidad. A la fecha se han descubierto miles de plásticos, hoy, sólo han tenido éxito comercial alrededor de 50. I.5 Características y producción de la industria. México ha duplicado su economía en los últimos 10 años, haciendo que ésta sea la economía más grande de América Latina. Las empresas vinculadas al mercado de exportaciones muestran los mayores crecimientos en promedio, ya que el motor de crecimiento de la economía mexicana seguirá siendo, la exportación. La industria de los plásticos, está formada por sectores, la industria petroquímica fabricante de resinas, la de aditivos y la industria manufacturera transformadora de productos plásticos. El fabricante de resinas constituye el último eslabón de una de las cadenas productivas de la petroquímica. La industria de transformación de los plásticos constituye el último eslabón de una de las cadenas productivas de la petroquímica. Las resinas sintéticas y fibras químicas representan 48.5% de los insumos que utiliza la industria del plástico. Existe una clara debilidad en la producción de monómeros y polímeros como consecuencia de las políticas industriales y fiscales rectoras del país. Esta razón es atribuida a la falta de disponibilidad de insumos petroquímicos competitivos, como el gas natural y derivado tales como: el etano, los derivados de refinación y el suministro de energía eléctrica, que presentanlos precios más altos del mundo. I.6 Industria de las resinas sintéticas. A partir de la producción de petroquímicos se producen las resinas sintéticas, que son el resultado de procesos de polimerización de los primeros. La industria química mexicana está constituida por empresas de diferentes niveles de desarrollo tecnológico. Las empresas que fabrican resinas en nuestro país la mayoría son filiales o están asociadas con empresas trasnacionales. El sector de las resinas sintéticas ha registrado un desarrollo acelerado, convirtiéndose en uno de los sectores más importantes del país en la química y 12 petroquímica. Sus productos constituyen propiamente la materia prima para la manufactura de artículos de plástico, así como para pinturas y adhesivos. El carácter de la industria, reside en la versatilidad de la aplicación que tienen los plásticos en un número de industrias; como sustituto de productos de gran importancia como: el Aluminio, Hierro, Níquel y Zinc. Los principales productos exportados fueron: adhesivos, colas; resinas, materias plásticas y manufacturas de estos materiales; como: el caucho, el hule y sus manufacturas; tales como: filamentos sintéticos; fibras sintéticas; tejidos impregnados y recubrimientos. Las principales importaciones de resinas provienen de Estados Unidos seguido por Corea del Sur, Japón, Alemania y América Latina. El principal proveedor de materias primas (Polietilenos) para la industria del plástico sigue siendo PEMEX .el cual pretende hacer asociaciones con el sector privado que permita un mejor desarrollo de la petroquímica en el futuro. México es un país con tecnología, altas reservas de crudo, gas natural y un tamaño importante de mercado para petroquímicos; absurdamente depende de importaciones para abastecer el mercado creciente de la industria de los plásticos, manejando precios internacionales cuando la industria necesita precios preferenciales, como se manejan en diferentes países de primer mundo. I.7 Resinas plásticas de mayor consumo en el país Termoplásticos Polietileno de baja densidad (PEBD) Polietileno de alta densidad (PEAD) Polipropileno (PP) Polietilentereftalato (PET) Cloruro de polivinilo (PCV) Poliestireno (PS) Termofijas Emulsiones de Acetato de polivinilo PVA y Acrílicas Poliuretanos 13 Resinas Alcídicas De la producción de resinas sintéticas el 79% corresponde a Resinas Termoplásticos y el 21% a Resinas Termofijas. Actualmente se incrementa la capacidad instalada, específicamente en la producción de PET, PEBD y el PEAD, el PET es la resina de mayor tasa de crecimiento, y la de mayor capacidad instalada. I.8 Mercado de los plásticos en México. En la siguiente tabla (I.1) se observa cómo va incrementando la producción, el consumo y las importaciones en los diferentes años; así como el crecimiento anual en cada una de ellas. Tabla I.1 Producción, consumo y exportación del plástico. A continuación se muestra en la gráfica (I.2) los plásticos más comerciales y más usados por el hombre, ya sea como utensilio o bien como polímero; por mencionar algunos encontramos: las botellas, las bolsas, los poliuretanos, tuberías, entre otros. 14 Grafica I.2 Distribución de la producción del plástico. I.9 Problemática ambiental de los plásticos en México. En la vida moderna el plástico ha constituido un fenómeno de indudable trascendencia. Hoy en día el hombre vive rodeado de objetos plásticos que en siglos anteriores no eran necesarios para la vida cotidiana. Los plásticos se han fabricado para satisfacer las demandas de una gran variedad de usos, dando lugar a una vasta industria donde la civilización debería llamarse ahora la civilización del plástico, debido al papel determinante que ha desempeñado este material en su desarrollo, en el mejoramiento de las condiciones de la vida del hombre y acelerado el crecimiento de la ciencia y la tecnología. La mayoría de los objetos que están a nuestro alrededor están constituidos total o parcialmente por alguno de ellos. Con tantas bondades, el plástico ha sido considerado la estrella del siglo XX; sin embargo su uso intensivo está generando un problema de residuos difícil de manejar. Tienen la desventaja de no ser degradable. Al contrario de lo que ocurre con la madera, el papel, las fibras naturales o incluso el metal o el vidrio, los plásticos no se oxidan ni se descomponen con el tiempo. Se han desarrollado algunos plásticos biodegradables, pero ninguno ha demostrado ser válido para las condiciones requeridas en la mayoría de los vertederos de basura. Su eliminación es por lo tanto, un problema ambiental de dimensiones considerables [3] 15 El plástico convencional cuando se desecha permanece en el ambiente durante décadas y en muchos casos es imposible recogerlo. Las prácticas actuales para el manejo de los desechos plásticos incluyen: La incineración. Rellenos sanitarios. Reciclaje. Sin embargo: La capacidad de los incineradores es insuficiente. La emisión de gases generada en su práctica es altamente contaminante. El reciclaje, aunque juega un papel muy importante en el manejo de los desechos, nunca alcanzará a manejar todos los desperdicios del plástico que se producen y además requiere de un manejo adicional de los desechos el cual incrementa el costo en un alto porcentaje. Si bien los plásticos podrían ser reutilizados o reciclados en su gran mayoría, lo cierto es que hoy estos desechos son un problema de difícil solución, fundamentalmente en las grandes ciudades. Es realmente una tarea costosa y compleja para los municipios encargados de la recolección y disposición final de los residuos ya que a la cantidad de envases se le debe sumar el volumen que representa. Por sus características los plásticos generan problemas en: la recolección, el traslado y en la disposición final. I.10 Diferencias Físicas y Químicas de los Polímeros Sintéticos y los Polímeros Biodegradables. En la tabla (I.3) se presentan las diferencias químicas, físicas, de costos, de tiempo tanto de producción como de desintegración, de los diferentes polímeros sintéticos y polímeros biodegradables. 16 Tabla I.3 Diferencia entre los polímeros sintéticos y biodegradables Polímeros sintéticos Polímeros Biodegradables Tienen bajos costos de producción ya que se procesan con facilidad. Se calcula que para la elaboración de un kilogramo de plástico sintético (convencional) cuesta sólo un dólar Tienen altos costos de producción. Por ejemplo se calcula que producir por fermentación bacteriana un kilogramo de PHA cuesta 15 dólares Se obtienen fundamentalmente a partir del petróleo. Se obtienen principalmente de fuentes renovables naturales (almidón, azúcar, celulosa, aceite vegetal, algas marinas, etc.) Son polímeros con alto peso molecular, lo cual origina cadenas excesivamente largas, impidiendo que un microorganismo logre absorberlo a través de su pared celular y poder digerirlo. Son polímeros que presentan bajo peso molecular generalmente. Generalmente estos polímeros tiene ausencia de ciertas moléculas, en su cadena principal (Oxigeno) que pueden ser reconocidas por lo microorganismos y por lo tanto digeridas. Contienen grupos funcionales éster (grupos que pueden ser hidrolizados) que son fácilmente asimilados por las bacterias. Tiene la capacidad de rechazar las moléculas de agua (naturaleza hidrofobica). Tienen la capacidad de hidrolizarse (ruptura de las cadenas poliméricas por efecto del agua), proceso que conlleva a la formación de cadenas mucho más cortas del polímero, las cuales propician la biodegradación. Representan un problema al ambiente, porque en condiciones naturales tardan años en degradarse y son considerados nocivos al ambiente (acumulación de desechos plásticos). En condiciones naturales sonconsumidos hasta formar CO2, CO, H2O, N2, NH3, restos de carbono, etc, que pueden ser reincorporados al ecosistema. Por lo tanto no representan un problema al ambiente. El alto peso molecular que presentan, favorece diversas propiedades como alta resistencia (mecánica y química). Aun presentan propiedades inferiores a la de los polímeros sintéticos; por eso se hace uso de mezcla. 17 CAPITULO II LOS PLASTICOS EN LA ACTUALIDAD Y SU EFECTO EN EL ENTORNO. El hombre de las primeras etapas de su desarrollo social, ha empleado los recursos de la tierra para su supervivencia y progreso sin que los residuos le hayan planteado un problema significativo, pues la población mundial era escasa y el terreno disponible muy extenso. Sin embargo; la generación indiscriminada de desechos y el actual nivel de concienciación que posee la población sobre la ecología ha obligado a que se busquen nuevas tecnologías que brinden productos más benignos con el medio ambiente En épocas recientes se ha dado gran importancia a la acumulación de desechos sólidos en el ambiente, que representan un problema de disposición final, ya que las superficies destinadas a rellenos sanitarios se ven cada vez más limitadas, además de aumentar la contaminación ambiental (agua, aire y suelo). Dentro de los desechos sólidos se ha puesto gran atención a los materiales plásticos, debido a su producción en rápida expansión, aparte de su difícil o nula degradación y su permanencia durante décadas en basureros y rellenos sanitarios.[2] II.1 Composición de la basura en México El manejo de la basura se resume a un ciclo que comienza con su generación y acumulación temporal, continuando con su recolección, transporte, transferencia y termina con la acumulación final de la misma. Es a partir de esta acumulación cuando comienzan los verdaderos problemas ecológicos, ya que los basureros se convierten en focos permanentes de contaminación. Existen varias formas de acumulación, una de ellas es la de los tiraderos a cielo abierto, zonas donde simplemente se acumulan los desechos sin recibir ningún tipo de tratamiento. Otro medio de apilamiento final es el enterramiento controlado, que consiste en disponer la basura en algún área relativamente pequeña, dentro de algún sitio elegido para este fin, extenderla, comprimirla y cuando llegue a una altura de dos metros, se cubre con tierra traída de alguna obra de excavación. 18 Entre los fenómenos que causan los problemas ambientales está la mezcla de los residuos industriales con la basura en general. Los basurales causan problemas ambientales que afectan el suelo, el agua y el aire [17] De acuerdo con cifras oficiales en el 2012 se generaron en nuestro país 20 mil toneladas al día de basura municipal, de las cuales se dispuso el 53% en rellenos sanitarios, el 20% en sitios controlados y el restanto en tiraderos a cielo abierto. En términos prácticos se generan 1.04 Kg./hab./día. La disposición y manejo que se le da a la basura en nuestro país se basa en el reciclamiento informal y su disposición en 128 rellenos sanitarios, los cuales están distribuidos en 12 rellenos ubicados en la zona metropolitana, 61 en ciudades medianas, 43 en ciudades pequeñas y 12 en comunidades rurales o semiurbanas [13] En la tabla II.1 se resume la composición promedio de la basura por región en nuestro país. Tabla II.1 Composición de la basura en México Subproducto Frontera Norte Norte Centro Sur D.F Papel y Cartón 16% 15% 16% 14% 14.2% Textiles 2% 2% 1% 2% 1.2% Plásticos 8% 8% 4% 3% 5.8% Vidrios 7% 6% 9% 4% 6.6% Metales Ferrosos 2% 2% 1% 1% 3.1% No ferrosos y aluminio 3% 2% 3% 5% 2% Orgánicos 43% 42% 46% 44% 31% Otros. 19% 23% 20% 27% 27.7% 19 Uno de los mayores problemas a los que se enfrenta el país en materia ambiental es el consumo del plástico en sus distintas formas, ya sea como: envases, bolsas, recipientes, envolturas, etc (observándose en la figura II.2); de acuerdo con el Instituto Nacional de Recicladores (INARE). Figura II.2 Contaminación por plástico II.2 Efectos Nocivos de los Plásticos en el Medio Ambiente y el Ser Humano. Cada objeto de este material dura hasta 500 años en desintegrarse y por eso, mientras tanto, el plástico convive con personas, animales y plantas su impacto es evidente incluso en el fondo de los océanos y los desiertos. La contaminación por plástico es una de las más significativas en la actualidad. Se calcula que se producen cerca de 150 bolsas de plástico por persona cada año. Efectos en el Agua. Los océanos ocupan el 70 por ciento de la Tierra, pero hasta hoy se conoce muy poco sobre la vida en las regiones más recónditas. Los oceanógrafos aseguran que hay por lo menos dos millones de especies, desconocidas, en las profundidades de los mares. Irónicamente, hay pocas noticias sobre los descubrimientos en las fronteras marinas, mientras abundan las investigaciones científicas sobre las agresiones infringidas a los océanos por la acción humana. http://www.tecnozono.com/contaminacion.htm 20 La concentración del material plástico en las aguas alcanzó niveles inéditos en la historia según un estudio realizado por Greenpeace. Según el programa ambiental de Naciones Unidas existen 46,000 fragmentos de plástico por cada 2,5 kilómetros de superficie oceánica. Eso significa que la sustancia es la responsable del 70% de la contaminación marina. La primera víctima de los depósitos plásticos en el mar es la vida animal. Se calcula que 267 especies, principalmente pájaros y mamíferos marinos se comen los residuos plásticos o llevan el alimento a sus crías como se observar en la figura II.3 Figura II.3 Muerte de la vida marina por ingestión de plástico. En regiones como California es muy común encontrar tortugas, leones marinos y focas muertos por la ingesta de plásticos. El plástico hallado en los océanos no es solo aquel que va quedando en las playas, como vasos y recipientes de bebidas. El plástico del tipo de PVC, empleado en botellas, juguetes y una infinidad de artefactos domésticos puede contener compuestos de estaño, que resulta altamente tóxico para moluscos y peces. Esas sustancias, que llegan al mar por las lluvias que se han originado en rellenos sanitarios, causan alteraciones hormonales que modifican el sistema reproductivo y disminuyen la tasa de fertilidad de los animales. Los mismos compuestos a base de estaño están presentes en algunos tipos de pintura utilizados para proteger el casco de barcos y navíos. 21 Una de las principales amenazas proviene de piezas casi invisibles, los llamados “pellets”, bolitas con medio centímetro de diámetro utilizado como materia prima en las industrias. En el mundo se producen actualmente 230 millones de toneladas de productos plásticos por año, contra 5 millones en la década de los 50´s. Los “pellets” llegan a los océanos por medio de los barcos que los utilizan para limpiar sus tanques. Esas bolitas tienen una gran capacidad de absorción de contaminantes. Sólo una de ellas puede concentrar un millón de veces más contaminantes que el agua donde se depositan, envenenando la vida marina. Recientemente investigadores de Estados Unidos, Inglaterra y Canadá realizaron un mapa del impacto de la acción humana sobre los mares. De acuerdo al estudio, apenas cuatro por ciento de las regiones oceánicas en el mundo localizadas en los polos han sido inmunes al destrozo de los hombres. Y nada menos que el 40% de las regiones registran interferencia humana de alta o mediana intensidad.[18] Mientras que en México uno de los más afectados es el océano Pacifico. El Océano Pacífico es el 50% del planeta. Lo que le suceda a este océano afecta a todos. Pero además la acción humana es mucho peor porque con el uso del plástico está asfixiando a esta fuente de agua vital.El Pacífico Sur está lleno de plásticos, y otros químicos producidos por el hombre. Ahora, al filo de la saturación, este hecho está acelerando drásticamente el calentamiento global. El sistema de corrientes del Océano Pacífico recoge aguas de todas las corrientes del planeta, convirtiéndose en el colector de contaminación producida y vertida por todos los continentes. El plancton, sostén de la vida en la cadena alimenticia, está muriendo. Los científicos de todo el mundo están documentando el fin de la vida conocida. Uno de los peores contaminantes producidos por el hombre es el plástico. En la actualidad, se puede encontrar 3 Kg. de plástico por cada medio kilo de plancton en el mar, acumulándose en la ahora denominada “mancha del Pacifico” 22 una enorme isla de basura de un tamaño superior a lo imaginable por el ser humano, flota por el océano Pacífico, en algún lugar entre San Francisco y Hawai. El montón de desechos, llamada, “la gran mancha de basura del Pacífico”, ha venido creciendo a paso rápido desde la década de 1950. El revoltijo de porquerías de la mancha, se compone en un 80% de plástico y pesa millones de toneladas. Esta mancha, que se ha convertido en el mayor vertedero de plásticos del mundo (como se muestra en la figura II.4), ya cubre cerca de 500 millas de la costa de California, rodea Hawai y se extiende casi hasta el Japón. Los barcos y los navegantes marinos han empezado a evitar estas aguas por la peligrosidad de “la mancha”. [19] Figura II.4 La gran mancha del Pacifico. Efectos en el Suelo Los residuos plásticos y demás componentes de la basura se van depositando en la tierra, y la dañan, lo que ocasiona severos problemas ambientales ya que en ella viven la mayoría de los organismos, incluyendo al ser humano. Además, de ella se obtiene gran parte de los recursos utilizados en la alimentación. Todos los seres vivos presentan un ciclo de vida dentro del cual nacen, crecen, se reproducen y mueren. Durante él, se realizan diversos procesos biológicos como la alimentación, la digestión o la reproducción. Cuando se altera 23 el ambiente en el que viven, estos procesos se interrumpen o se llevan a cabo de forma deficiente. La basura y los desechos materiales orgánicos e inorgánicos que se arrojan en la naturaleza, modifican sus condiciones y provocan cambios que pueden ir desde la erosión hasta la extinción de las especies. Los depósitos de basura al aire libre no sólo acaban con el hábitat natural de los organismos, sino que interrumpen los ciclos biogeoquímicos, o acaban con los integrantes de las cadenas alimenticias. Como consecuencia, el ser humano tendrá menos recursos para alimentarse, al buscar nuevas tierras que explotar dañará aún más las condiciones del planeta y además podrá contraer numerosas enfermedades ocasionadas por arrojar basura en el medio natural como se observa en la figura II.5. Figura II.5 Contaminación del suelo. Efectos en Aire El principal efecto al aire, que produce el uso de los plásticos convencionales que en su mayoría se obtiene a partir de hidrocarburos como el petróleo, un recurso no renovable, y cuya extracción e uso generan altas emisiones de gases de invernadero como se observa en la figura II.6, ha preocupado a las autoridades ambientales a nivel planetario. 24 Figura II.6 Contaminación del aire Cuando se descomponen los residuos plásticos y demás residuos que se encuentran en la basura, llegan a desprender gases tipo invernadero, entre ellos están: Metano (CH4). Proviene de la descomposición de la materia orgánica por acción de bacterias; se genera en los rellenos sanitarios; es producto de la quema de basura. Óxido nitroso (N2O). Dióxido de carbono (CO2). Es el gas más abundante y el que más daño ocasiona, pues además de su toxicidad, permanece en la atmósfera cerca de quinientos años. Estos gases tipos invernadero contribuyen a atrapar el calor generado por los rayos solares en la atmósfera, en un proceso conocido como efecto invernadero. Ese fenómeno contribuye a los cambios climáticos que se presentan actualmente y pueden ser más drásticos que los ocurridos en los últimos cien años. Todos los gases tipo invernadero son componentes naturales de la atmósfera, pero el problema reside en la elevada concentración de los mismos que hace imposible removerlos de la atmósfera de forma natural. Como consecuencias el aumento de la temperatura en la Tierra. 25 Los científicos dedicados a estudiar los cambios climáticos del planeta han encontrado que en los últimos años la temperatura se ha incrementado de 0.5 a 1.0 ºC. Se estima que en los próximos cincuenta años, la temperatura puede elevarse de 1.5 a 5.5 ºC, si no se controla la presencia de gases de invernadero en la atmósfera. Se puede pensar que tal fenómeno no es tan negativo, después de todo, pues tenemos cambios estaciónales, o aun, los que llegan a presentarse de un día para otro. Sin embargo, se habla de un incremento a escala mundial que alteraría no sólo la temperatura, sino la lluvia, los vientos, la humedad e incluso el desarrollo de los ecosistemas. Si el agua empieza a calentarse, las zonas de hielo comenzarían a derretirse ocasionando que el nivel de agua aumente y, al elevarse, muchas de las ciudades costeras desaparecerían bajo el agua. También se sabe que muchos tanques de almacenamiento de desechos peligrosos se localizan precisamente en las costas, si éstas se inundaran, podría haber derrames muy peligrosos.[17] Efectos nocivos al Ser Humano. Por si fuera poco, el plástico no solo contamina los océanos y causa la muerte a muchos animales, sino que además las últimas investigaciones han revelado que los efectos a la salud tampoco son nada buenos. Las sustancia más conocida por sus efectos nocivos para la salud es el “Bisfenol A”, la cual se utiliza en la producción de plásticos policarbonatados y resinas epoxi, se libera de objetos de plástico de uso diario como: vasos, platos, botellas, recipientes, biberones, popotes, recubrimientos de latas de bebida, empastes dentales, entre otros. Es una sustancia estrogenomimética, es decir que actúa como si fuera un estrógeno. Los estrógenos son las hormonas femeninas y la testosterona son las 26 hormonas masculinas. El Bisfenol A "imita" a los estrógenos, es decir funciona como si fuera un estrógeno, aunque no lo es. El equilibrio entre las hormonas es muy delicado y cualquier cambio puede causar grandes estragos en el cuerpo. Entre los efectos que provoca el Bifesfenol A se encuentran los siguientes: Pubertad precoz: Cuando inicia la pubertad y el desarrollo de las niñas, es debido a que sus ovarios empiezan a producir estrógenos. Si alguien está expuesto al Bisfenol A el cuerpo recibe la señal constantemente como si ya tuviera suficientes estrógenos, y entonces empiezan a verse sus efectos desde antes. Obesidad, diabetes: El Bisfenol A aumenta el número de células grasas, así como la resistencia a la insulina. Hiperactividad, aumento de la agresividad, inhibición del aprendizaje y memoria: el Bisfenol A altera la función cerebral especialmente durante el desarrollo. Abortos defectos espermáticos: El Bisfenol A causa alteraciones meióticas que son la causa número uno de abortos. Disminución de la cantidad de espermatozoides: Los estudios en ratas muestran que Bisfenol A en dosis muy bajas causa alteración en su producción. Alteraciones cromosómicas como Sindrome Down: El Bisfenol A altera la división de los cromosomas y un cromosoma 21 extra causa esta enfermedad. Reversión de las diferencias normales de la estructura cerebral entre sexos: Los hombres y mujeres tienen cerebros con estructuras diferentes, que permiten que su comportamiento sea distinto entre ambos. El Bisfenol A ha demostrado en estudios en ratas,que es capaz de alterar las diferentes respuestas al dolor, miedo y ansiedad que debe haber entre ambos sexos. El centro de control de enfermedades (CDC) realizó una serie de estudios para conocer la cantidad de Bisfenol A liberada en los biberones de plástico. Les 27 pareció especialmente importante debido a que los efectos de esta sustancia son mucho más graves en los niños. La conclusión fue que todos los biberones de policarbonato (PVC #7) liberan Bisfenol A. El plástico de policarbonato de lo que están hechos los biberones se rompe en pequeñas partículas y libera Bisfenol A a la comida o al líquido que está en contacto. La liberación de Bisfenol A aumenta con lo siguiente: Comidas y bebidas acidas Calor Repetidas lavadas El Bisfenol A es el responsable de la mayor actividad estrógenica en el medio ambiente, por eso se ha visto que en los últimos años hay cada vez más peces hembras que machos. Se pueden hacer algunas cosas para disminuir la exposición al Bisfenol A, y par lo tanto sus efectos: No usar recipientes, botellas ni vajillas de plástico: El vidrio es el mejor material. Evita alimentos empaquetados en plástico. Para calentar alimentos usa vidrio a acero inoxidable. Contenedores de comida. Si usas plástico: No calentar los contenedores con comida (no hornos de microondas). No ponerle líquidos o alimentos calientes. No lavarlos con agua caliente ni usar detergentes muy fuertes (no lavavajillas). Deshacerse de los plásticos viejos, rayados u opacos. Usar juguetes y productos libres de PVC Que los bebes no se Ileven a la boca los juguetes de plástico. [20] 28 Los ftalatos son un grupo de diversas sustancias químicas presentes en muchos productos habituales de consumo. Diversos estudios han señalado efectos negativos de algunos tipos de estas sustancias sobre el medio ambiente y la salud. Los ftalatos, también denominados “plastificantes”, son un grupo de productos químicos industriales utilizados como disolventes y para la fabricación de plásticos más flexibles o resistentes, como el policloruro de vinilo (PVC). Su utilización se ha generalizado, de manera que se pueden hallar en: juguetes, envases de alimentos, mangueras, impermeables, cortinas de baño, suelos de vinilo, cubiertas de pared, lubricantes, adhesivos, detergentes, esmalte de uñas, lacas para el pelo, champú, cosméticos, etc. En el caso de los ftalatos, los responsables del estudio indicaban numerosas especies analizadas con modificación del género sexual, cáncer testicular, deformaciones genitales, cantidades bajas de esperma o infertilidad, al haber estado en contacto con estas sustancias. Otros estudios han encontrado diversos efectos negativos en seres humanos expuestos a estas sustancias. Una investigación publicada en 2008 aseguraba que los ftalatos de lacas y cosméticos pueden originar hipospadias (alteraciones congénitas de los genitales masculinos).[20] A pesar de ello, los consumidores pueden seguir expuestos a diversos productos con altos niveles de ftalatos prohibidos por su toxicidad, como han señalado diversos estudios. [21] Las personas están expuestas a estas sustancias químicas no sólo durante la fabricación, sino también mediante el uso de envases de plástico, debido a que algunos productos químicos migran de los envases de plástico a los alimentos que contienen. En la tabla II.7 se enlistan los plásticos usados comúnmente y sus efectos sobre la salud. [22] 29 Tabla II.7 Plásticos más comerciales. Plásticos Uso Humano Efectos sobre la Salud PET Botellas de Agua, fibra de la alfombra, goma de mascar, agitadores del café, vasos, envases de comida, envoltorios, envases de plástico termo selladas, utensilios de cocina, bolsas de plástico, botellas de plástico, juguetes, etc. Probable carcinógeno humano. PVC Embalaje para alimentos, envases para productos de tocador, cosméticos, protectores de cuna, chupetes, cortinas de baño, juguetes, tuberías de agua, mangueras de jardín, tapicerías de automóvil, piscinas inflables, etc. Puede causar cáncer, defectos de nacimiento, cambios genéticos, bronquitis crónica, úlceras, enfermedades de la piel, sordera, falta de visión, indigestión, y la disfunción hepática Poliestireno Envases de alimentos para las carnes, pescados, quesos, yogurt, recipientes transparentes de panadería, cajas de casetes de audio, cajas de CD, cubiertos desechables, el aislamiento de edificios, dispositivos de flotación , cubos de hielo, pared de azulejos, pinturas, bandejas, vasos de bebida caliente, juguetes, etc. Puede irritar los ojos, la nariz y la garganta, puede causar mareos y pérdida del conocimiento. Migra a los alimentos y tiendas en la grasa corporal. Elevadas tasa de cáncer linfático y hematopoyetico de los trabajadores. Poliéster Ropa, pañales desechables, envases de alimentos, tampones, tapizados, etc. Puede causar irritación de ojos y vías respiratorias y algunas erupciones en la piel aguda La Urea (Formaldehído) Tableros de partículas, madera contrachapada, aislamiento de los edificios, el acabado de tejidos El formaldehído es un carcinógeno potencial y se ha demostrado que causa defectos de nacimiento y cambios genéticos. La inhalación de formaldehído puede causar tos, inflamación de la garganta, ojos llorosos, problemas respiratorios, dolores de cabeza, erupciones cutáneas y cansancio Poliuretano (Espuma) Cojines, colchones y almohadas Bronquitis, tos, problemas en la piel y problemas oculares. Puede liberar disocianato de tolueno que puede producir graves problemas pulmonares Acrílico Prendas de vestir, mantas, alfombras hechas a partir de fibras acrílicas, adhesivos, lentes de contacto, prótesis dentales, ceras para pisos, equipos de preparación de alimentos, pañales desechables, toallas sanitarias, pinturas Puede causar dificultades respiratorias, vómitos, diarrea, náuseas, debilidad, dolor de cabeza y fatiga PTFE Revestimiento antiadherente en utensilios de cocina, plancha de ropa, tabla de planchar cubiertas, tuberías y herramientas Puede irritar los ojos, la nariz y la garganta y puede causar dificultad para respirar 30 II.3 Normas Ambientales vigentes sobre Residuos Plásticos. Normas Ambientales vigentes en México. La importancia que tiene el manejo de los residuos sólidos urbanos contribuye a la identificación de los factores ambientales críticos relacionados con ellos, con el fin de prevenir impactos ambientales y sociales negativos, al garantizar la sustentabilidad ambiental a través de un incremento en la eficiencia de los servicios de limpia. Al mismo tiempo, permite la toma de conciencia ciudadana sobre lo que las actividades humanas pueden provocar en nuestro entorno natural. Si el manejo de este tipo de residuos fuera solo un aspecto de ciencia y tecnología probablemente ya estaría resuelto, pero es un hecho que también posee aspectos sociales que requieren soluciones acorde con este ambiente, por lo que es necesario comprender su naturaleza a nivel local, con la participación activa de cada uno de los actores. De la lectura del artículo 27, artículo 73 fracción XVI y el artículo 25 párrafo 6 de la Constitución Política De los Estados Unidos Mexicanos, se deriva el principal ordenamiento jurídico vigente en materia de protección al ambiente. La Ley General de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (LGEEPA), que engloba todas las normas al respecto del equilibrio y el impacto ambiental en México. Donde se puede destacar los siguientes artículos referentes a los residuos plásticos y el cuidado del agua y suelo: ARTÍCULO 120. Para evitar la contaminación del agua, quedan sujetos a la regulación federal o local: I. Las descargas de origen industrial; II. Las descargas de origen municipal y su mezcla incontrolada con otrasdescargas; III. Las descargas derivadas de actividades agropecuarias; IV. Las descargas de desechos, sustancias o residuos generados en las actividades de extracción de los recursos no renovables; 31 V. La aplicación de plaguicidas, fertilizantes y sustancias tóxicas; VI. Las infiltraciones que afecten los mantos acuíferos; y VII. El vertimiento de residuos sólidos, materiales peligrosos y lodos provenientes del tratamiento de aguas residuales, en cuerpos y corrientes de agua. ARTÍCULO 134. Para la prevención y control de la contaminación del suelo, se considerarán los siguientes criterios: I. Corresponde al estado y la sociedad prevenir la contaminación del suelo; II. Deben ser controlados los residuos en tanto que constituyen la principal fuente de contaminación de los suelos; III. Es necesario prevenir y reducir la generación de residuos sólidos, municipales e industriales; incorporar técnicas y procedimientos para su reuso y reciclaje, así como regular su manejo y disposición final eficientes; IV. La utilización de plaguicidas, fertilizantes y sustancias tóxicas, debe ser compatible con el equilibrio de los ecosistemas y considerar sus efectos sobre la salud humana a fin de prevenir los daños que pudieran ocasionar, y V. En los suelos contaminados por la presencia de materiales o residuos peligrosos, deberán llevarse a cabo las acciones necesarias para recuperar o restablecer sus condiciones, de tal manera que puedan ser utilizados en cualquier tipo de actividad prevista por el programa de desarrollo urbano o de ordenamiento ecológico que resulte aplicable. ARTÍCULO 140. La generación, manejo y disposición final de los residuos de lenta degradación deberá sujetarse a lo que se establezca en las normas oficiales mexicanas que al respecto expida la Secretaría, en coordinación con la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. [23] En el 2009 se presentó una propuesta de reforma de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, que podría derivar en la prohibición de las bolsas de plástico. La iniciativa busca abolir la utilización de plásticos no degradables, el material que permite la fabricación de las bolsas que se distribuyen a diario en la 32 mayoría de los centros comerciales y tiendas de México. Por supuesto, este plástico también se utiliza para la elaboración de otros productos, como los platos y los vasos. La reforma propuesta señala que: “Queda prohibida la utilización de plástico no degradable en el envase de alimentos, materiales y útiles de comercio en general; en el manejo de residuos sólidos y en la elaboración de vasos y platos desechables. Los establecimientos comerciales no podrán entregar bolsas de plástico no degradable para la transportación de los productos que comercialicen”.[24] De todas formas, el proyecto reconoce excepciones en las empresas por motivos de asepsia o conservación, y no pueden apelar al uso de plásticos degradables. Sin duda, se trata de una batalla complicada, ya que México produce 390,000 toneladas de bolsas de plástico al año en promedio lo que causa una gran acumulación de los residuos orgánicos entre ellos las bolsas y los envases, como se observa en la figura II.8. Con esta iniciativa, las autoridades mexicanas se suman a las campañas y propuestas similares que tuvieron lugar en India, España y Argentina, entre otros países, aunque no todas las medidas tuvieron el mismo éxito.[24] Figura II.8 Depósito de basura localizado en el distrito federal http://elblogverde.com/bolsas-de-plstico-prohibidas-en-la-india/ http://elblogverde.com/espaa-da-marcha-atrs-en-prohibir-las-bolsas-de-plstico/ http://elblogverde.com/bolsas-de-plstico-prohibidas-en-argentina/ 33 Algunas normas que se aplican a los residuos plásticos: NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-083-SEMARNAT-2003, especificaciones de protección ambiental para la selección: del sitio, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y obras complementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos y de manejo especial. En el Año 1997, el gobierno del Distrito Federal en coordinación con la Agencia de Cooperación Internacional Japonesa presentaron el Plan Maestro de Manejo de los Residuos Sólidos Sustentables para la ciudad de México, cuyas acciones fueron concretadas en la Ley de los Residuos Sólidos del Distrito Federal, misma que regula la gestión integral de los residuos sólidos y la prestación de servicios limpieza. El jefe de gobierno del Distrito Federal, la Secretaria del Medio Ambiente local, el Secretario de Servicios y Obras; la Secretaria de Salud; la Procuraduría Ambiental y del Ordenamiento Territorial del DF, junto con las delegaciones políticas, son las autoridades encargadas de la aplicación de esta ley. En la actualidad existe una tendencia mundial hacia el aumento en la población Urbana. La ciudad de México, como parte de zona Metropolitana del valle de México, no es la excepción, ya que casi el 30% de la población urbana nacional es considerada como la tercera aglomeración urbana más habitada del mundo por atrás de Tokio (INEGI 2005) y de la zona metropolitana de Nueva York.[34] La Ciudad de México también llamada como Distrito Federal, presenta una superficie 1490 Km2 con una población de 8,700,000 habitantes lo que acrecienta los problemas de índole social, económico, política y hasta ambiental. Un ejemplo de ello es el crecimiento en el volumen de los residuos sólidos.[26] Una de las legislaciones actuales que tienen un alto impacto en la Ciudad de México, en cuestión de los residuos plásticos, es la LEY DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS DEL DISTRITO FEDERAL. El Distrito Federal es el único lugar donde se ha decidido actuar para evitar el consumo desmedido de las bolsas de plástico. 34 En los siguientes artículos queda estipulado: Artículo 11. La Secretaría, en coordinación con la Secretaría de Obras y Servicios y con opinión de las delegaciones, formulará y evaluará el Programa de Gestión Integral de los Residuos Sólidos, mismo que integrará los lineamientos, acciones y metas en materia de manejo integral de los residuos sólidos y la prestación del servicio público de limpia con base en los siguientes criterios: XVIII BIS. Evitar que en la transportación, contención y envase de materiales, así como en el manejo de residuos sólidos se utilicen materiales no biodegradables; Esta disposición establece una obligación para la Secretaría del Medio Ambiente del Distrito Federal, en el marco del Programa de Gestión Integral de los Residuos Sólidos, al tener que vincular y tomar en cuenta dentro de lo referido en el programa, el evitar el uso de materiales no biodegradables, destacando aquí el hecho de que no sólo se refiere bolsas. Artículo 11 BIS. Además de las facultades establecidas en el artículo 6, la Secretaría tendrá la facultad de elaborar, difundir y aplicar un programa de sustitución de plásticos, con el fin de reducir el consumo de: bolsas, envases, embalajes o empaques de plástico no biodegradable que se utilicen en establecimientos mercantiles y que se entregan para contención, transporte y envase de mercancías. De la misma manera deberá informar y fomentar la educación de los habitantes del Distrito Federal sobre el impacto negativo que producen los plásticos no biodegradables en el ambiente. Sin lugar a duda para hacer efectiva y eficaz una disposición jurídica, el conocimiento de ella por parte de quienes están sujetos a su observancia y cumplimiento, es indispensable, precisamente de ello se trata lograr con la inserción de este artículo que establece la obligación para la Secretaría del Medio Ambiente del Distrito Federal el difundir la educación ambiental en este tema. Así también con esta disposición se establece la obligación de la citada Secretaría de aplicar un programa de sustituciónde plástico, que sin duda alguna 35 se lleve a cabo y será de utilidad para fomentar y contribuir a la disminución en el uso de las bolsas de plástico. Artículo 25. Queda prohibido por cualquier motivo: XI BIS. Otorgar a título gratuito de bolsas de plástico en los establecimientos mercantiles. Artículo 26 BIS. Los establecimientos mercantiles no podrán otorgar a título gratuito para la transportación, contención y envase de los productos y/o servicios que presten o comercialicen bolsas de plástico. Las anteriores disposiciones comprenden la prohibición a todo tipo de establecimiento comercial de regalar las bolsas de plástico como hasta ahora se ha venido haciendo. Lo anterior con la finalidad de frenar el uso de éstas y de fomentar el consumo de otro tipo de bolsas, como serían las de tela, o bien, de fomentar el uso de bolsas elaboradas con material biodegradable. Artículo 26 BIS 1. Los establecimientos mercantiles productores, prestadores de servicios y comerciantes podrán utilizar materiales de plástico únicamente en los casos que por cuestiones de asepsia o conservación de alimentos o insumos no resulte factible el uso de tecnologías biodegradables como sustitutos. La utilización de bolsas de plástico sólo se permitirá en caso de que sean creadas bajo procedimientos tecnológicos que les den la cualidad de biodegradables. El reglamento y las normas que en su caso emita la Secretaría, determinarán los estándares tecnológicos que las bolsas de plástico deberán cumplir para contar con la característica de biodegradables. Las disposiciones contenidas en este artículo son una excepción a la regla, es decir a la prohibición del uso de bolsas de plástico, pues establecen que sólo podrán usarse por cuestiones de asepsia y conservación de alimentos, y siempre que éstas bolsas sean biodegradables. Finalmente, establece la posibilidad de emisión de una Norma Ambiental que establezca las características y elementos de las bolsas de plástico 36 biodegradables, a fin de que precisamente se cumpla adecuadamente la disposición contenida en el propio artículo.[35] Esta ley ha tenido un avance importante en cadenas de tiendas de autoservicio y departamentales, quienes ya han instrumentado algún tipo de tecnología para biodegradar e implementar medidas para promover el reciclaje e impulsar la reducción del uso de la bolsa y además se ha fomentado el reusó. Esperemos que las medidas adoptadas sean suficientes para contrarrestar la problemática de los plásticos; ojala el resto de las entidades federativas sigan el ejemplo.[27] Residuos solidos En la Categoría siguiente de la legislación sectorial, el manejo de los residuos se ubica dentro de la Ley General para la Prevención y la Gestión Integral de los Residuos y de su reglamento a través del Ejecutivo Federal, por conducto de la Secretaria del Medio Ambiente y Recursos Naturales. Donde sobresalen los siguientes artículos: Artículo 15. La Secretaría agrupará y subclasificara los residuos peligrosos, sólidos urbanos y de manejo especial en categorías, con el propósito de elaborar los inventarios correspondientes, y orientar la toma de decisiones basadas en criterios de riesgo y en el manejo de los mismos. La subclasificación de los residuos deberá atender las necesidades como lo son: I. Proporcionar a los generadores o a quienes manejan o disponen finalmente de los residuos, indicaciones acerca del estado físico y de las propiedades o características inherentes, que permitan anticipar su comportamiento en el ambiente; II. Dar a conocer la relación existente entre las características físicas, químicas o biológicas inherentes a los residuos, y la posibilidad de que ocasionen o puedan ocasionar efectos adversos a la salud, al ambiente o a los bienes, en función de sus volúmenes, formas de manejo y a la exposición que de éste se derive. Para tal efecto, se considerará la presencia en los residuos, de sustancias peligrosas o agentes infecciosos 37 que puedan ser liberados durante su manejo y disposición final, así como la vulnerabilidad de los seres humanos o de los ecosistemas que puedan verse expuestos a ellos; III. Identificar las fuentes generadoras, los diferentes tipos de residuos, los distintos materiales que constituyen los residuos y los aspectos relacionados con los mercados de los materiales reciclables o reciclados, entre otros, para orientar a los responsables del manejo integral de residuos. IV. Identificar las fuentes generadoras de los residuos cuya disposición final pueda provocar salinización e incrementos excesivos de carga orgánica en suelos y cuerpos de agua. Artículo 18. Los residuos sólidos urbanos podrán subclasificarse en orgánicos e inorgánicos con objeto de facilitar su separación primaria y secundaria, de conformidad con los Programas Estatales y Municipales para la Prevención y la Gestión Integral de los Residuos, así como con los ordenamientos legales aplicables. Artículo 19. Los residuos de manejo especial se clasifican como se indica a continuación, salvo cuando se trate de residuos considerados como peligrosos en esta Ley y en las normas oficiales mexicanas correspondientes: I. Residuos de las rocas o los productos de su descomposición que sólo puedan utilizarse para la fabricación de materiales de construcción o se destinen para este fin, así como los productos derivados de la descomposición de las rocas, excluidos de la competencia federal conforme a las fracciones IV y V del artículo 5 de la Ley Minera; II. Residuos de servicios de salud, generados por los establecimientos que realicen actividades médico-asistenciales a las poblaciones humanas o animales, centros de investigación, con excepción de los biológico- infecciosos; III. Residuos generados por las actividades: pesqueras, agrícolas, silvícolas, forestales, avícolas, ganaderas, incluyendo los residuos de los insumos utilizados en esas actividades; 38 IV. Residuos de los servicios de transporte, así como los generados a consecuencia de las actividades que se realizan en puertos, aeropuertos, terminales ferroviarias, portuarias y en las aduanas; V. Lodos provenientes del tratamiento de aguas residuales; VI. Residuos de tiendas departamentales o centros comerciales generados en grandes volúmenes; VII. Residuos de la construcción, mantenimiento y demolición en general; VIII. VIII. Residuos tecnológicos provenientes de las industrias de la informática, fabricantes de productos electrónicos o de vehículos automotores y otros que al transcurrir su vida útil, por sus características, requieren de un manejo específico, y IX. Otros que determine la Secretaría de común acuerdo con las entidades federativas y municipios, que así lo convengan para facilitar su gestión integral.[25] 39 CAPÍTULO III USO DE POLÍMEROS NATURALES. Los polímeros sintéticos derivados del petróleo han sido ampliamente usados en todo el mundo. Sin embargo, cada vez existe una mayor conciencia respecto a su difícil degradación, incineración contaminante y el daño que le provoca a la capa de ozono. En la industria moderna existe una gran variedad de polímeros convencionales, como el polietileno y el polipropileno, que se han ido acumulando durante años como residuos sólidos no biodegradables entre ellos están: las bandejas, recipientes para alimentos, envolturas, bolsas; utensilios para comida rápida como vasos, platos y cubiertos; autopartes, piezas mecánicas, engranes de artefactos electrodomésticos, recubrimientos de conductores eléctricos, espumados para protección de productos electrónicos, bocinas, juguetes; artículos médicos, envases, botellas, implantes, etc. Mientras los recursos petrolíferos van disminuyendo en México, como en muchos otros países, el problema que causa el manejo de los desechos
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