Desde sus inicios durante y después de la Segunda Guerra Mundial, la industria comercial de los polímeros —moléculas sintéticas de cadena larga, cuyo nombre común de «plásticos» es un término impropio— ha crecido rápidamente. En 2015, se fabricaron en todo el mundo.
Hasta hace cinco años, los diseñadores de productos poliméricos normalmente no consideraban qué ocurriría al final de la vida útil inicial de sus productos. Esto está empezando a cambiar, y este tema exigirá cada vez más atención en los próximos años.
La industria del plástico
«Plástico» se ha convertido en una forma algo equivocada de describir los polímeros. Por lo general derivados del petróleo o del gas natural, son moléculas de cadena larga con cientos o miles de eslabones en cada cadena. Las cadenas largas confieren propiedades físicas importantes, como resistencia y tenacidad, que las moléculas cortas simplemente no pueden igualar.
«Plástico» es en realidad una forma abreviada de «termoplástico», término que describe los materiales poliméricos que pueden moldearse y remoldearse con calor.
La industria polimérica moderna fue creada en la práctica por Wallace Carothers, de DuPont, en la década de 1930. Su minucioso trabajo con poliamidas llevó a la comercialización del nailon, ya que la escasez de seda durante la guerra obligó a las mujeres a buscar alternativas para las medias.
Cuando otros materiales escasearon durante la Segunda Guerra Mundial, los investigadores recurrieron a los polímeros sintéticos para cubrir las carencias. Por ejemplo, el suministro de caucho natural para los neumáticos de vehículos se interrumpió con la conquista japonesa del sudeste asiático, lo que llevó a un equivalente polimérico sintético.
Los descubrimientos impulsados por la curiosidad en química llevaron a un mayor desarrollo de los polímeros sintéticos, entre ellos el polipropileno y el polietileno de alta densidad, hoy ampliamente utilizados. Algunos polímeros, como el Teflón, se descubrieron por accidente.
Finalmente, la combinación de necesidad, avances científicos y casualidad dio lugar al amplio conjunto de polímeros que hoy reconoce fácilmente como «plásticos». Estos polímeros se comercializaron rápidamente, gracias al deseo de reducir el peso de los productos y de ofrecer alternativas económicas a materiales naturales como la celulosa o el algodón.
Tipos de plástico
La producción mundial de polímeros sintéticos está dominada por las poliolefinas: polietileno y polipropileno.
El polietileno se presenta en dos tipos: «de alta densidad» y «de baja densidad». A escala molecular, el polietileno de alta densidad se parece a un peine con dientes cortos y regularmente espaciados. La versión de baja densidad, en cambio, se parece a un peine con dientes irregularmente espaciados y de longitud aleatoria, algo parecido a un río y sus afluentes vistos desde gran altura. Aunque ambos son polietileno, las diferencias de forma hacen que estos materiales se comporten de manera distinta cuando se moldean en películas u otros productos.
Las poliolefinas dominan por varias razones. En primer lugar, pueden producirse a partir de gas natural, que es relativamente barato. En segundo lugar, son los polímeros sintéticos más ligeros producidos a gran escala; su densidad es tan baja que flotan. En tercer lugar, las poliolefinas resisten el daño del agua, el aire, las grasas y los disolventes de limpieza, todo lo que estos polímeros pueden encontrar durante su uso. Por último, son fáciles de moldear en productos, a la vez que lo bastante resistentes como para que los envases fabricados con ellas no se deformen en un camión de reparto que pasa todo el día al sol.
Sin embargo, estos materiales tienen graves inconvenientes. Se degradan dolorosamente despacio, lo que significa que las poliolefinas permanecen en el medio ambiente durante décadas o siglos. Mientras tanto, la acción del oleaje y del viento las desgasta mecánicamente, generando microfragmentos que pueden ser ingeridos por peces y animales, y que ascienden por la cadena alimentaria hasta llegar a nosotros.
El reciclaje de poliolefinas no es tan sencillo como quisiéramos, debido a problemas de recogida y limpieza. El oxígeno y el calor causan daños en las cadenas durante el reprocesamiento, mientras que los alimentos y otros materiales contaminan la poliolefina. Los avances continuos en química han creado nuevos grados de poliolefinas con mayor resistencia y durabilidad, pero no siempre pueden mezclarse con otros grados durante el reciclaje. Además, las poliolefinas suelen combinarse con otros materiales en envases multicapa; si bien estas estructuras multicapa funcionan bien, son imposibles de reciclar.
A veces se critica que los polímeros se produzcan a partir de petróleo y gas natural, cada vez más escasos. Sin embargo, la fracción de gas natural o de petróleo utilizada para producir polímeros es muy baja; menos del 5 por ciento del petróleo o del gas natural producido cada año se emplea para fabricar plásticos. Además, el etileno puede producirse a partir de etanol de caña de azúcar, como lo hace comercialmente Braskem en Brasil.
Cómo se utiliza el plástico
Según la región, el envasado consume entre el 35 y el 45 por ciento del total de polímeros sintéticos producidos, donde dominan las poliolefinas. El tereftalato de polietileno, un poliéster, domina el mercado de botellas de bebidas y fibras textiles.
La construcción y los edificios consumen otro 20 por ciento del total de polímeros producidos, donde predominan las tuberías de PVC y sus primos químicos. Las tuberías de PVC son ligeras, pueden pegarse en lugar de soldarse, y resisten en gran medida los efectos dañinos del cloro en el agua. Desafortunadamente, los átomos de cloro que confieren al PVC esta ventaja hacen que sea muy difícil de reciclar: la mayoría se desecha al final de su vida útil.
Los poliuretanos, toda una familia de polímeros relacionados, se utilizan ampliamente en el aislamiento de espuma para viviendas y electrodomésticos, así como en recubrimientos arquitectónicos.
El sector automotriz utiliza cantidades crecientes de termoplásticos, principalmente para reducir el peso y así cumplir normas de eficiencia de combustible más exigentes. La Unión Europea calculaque el 16 por ciento del peso de un automóvil promedio corresponde a componentes de plástico, principalmente en piezas y componentes interiores.
Más de 70 millones de toneladas de termoplásticos al año se utilizan en la industria textil, sobre todo en prendas de vestir y alfombras. Más del 90 por ciento de las fibras sintéticas, en gran parte tereftalato de polietileno, se producen en Asia. El aumento del uso de fibras sintéticas en la confección se ha producido a costa de fibras naturales como el algodón y la lana, que requieren cantidades significativas de tierra agrícola para su producción. La industria de las fibras sintéticas ha experimentado un crecimiento notable en prendas de vestir y alfombras, gracias al interés por propiedades especiales como la elasticidad, la capacidad de absorber y evacuar la humedad y la transpirabilidad.
Al igual que ocurre con los envases, los textiles no se reciclan habitualmente. El ciudadano medio de Estados Unidos genera más de 90 libras de residuos textiles al año. Según Greenpeace, la persona media en 2016 compró un 60 por ciento más de prendas de vestir al año que la persona media 15 años antes, y conserva la ropa durante un período de tiempo más corto.
