QUIMICA INDUSTRIAL

La química industrial, como toda ciencia aplicada, centra su objetivo en las necesidades humanas y específicamente en los procedimientos que permiten transformar materias primas en productos útiles. Una industria química puede ser esquematizada de la siguiente manera:

Los distintos factores que componen este esquema están relacionados e interaccionan entre sí, de modo que una determinada necesidad se puede satisfacer con uno o varios productos, que pueden obtenerse por diferentes procedimientos de fabricación, y utilizar diferentes materias primas con sus correspondientes repercusiones sobre el medio ambiente. O bien, una materia prima puede tratarse por diferentes procedimientos de fabricación para obtenerse uno o una serie de productos que satisfacen determinadas necesidades e influyen sobre el medio ambiente.

LAS NECESIDADES

El hombre debe satisfacer un conjunto de necesidades materiales que condicionan su propia supervivencia, como alimentación, vivienda, y su desarrollo en sociedad, como la comunicación o el transporte. Para todas ellas debe utilizar productos que la naturaleza no le ofrece directamente o lo hace en cantidades insuficientes.

Alimentación

Las plantas de cultivo necesitan N, P y K y otros muchos micronutrientes. Los minerales de la corteza terrestre no pueden aportarlos en las cantidades requeridas. Es imprescindible recurrir al abonado, así como la utilización de productos fitosanitarios muy diversos.

La creciente necesidad de proteínas animales obliga a disponer de mayor cantidad de alimentos procedentes del reino vegetal, que deben enriquecerse con vitaminas y otros microelementos, y que tienen que ser sometidos a distintas técnicas de conservación.

Vestido

Los productos que ha utilizado el hombre para protegerse contra el frío, el calor o la humedad son insuficientes para satisfacer las demandas de la población actual, por lo que ha sido necesario recurrir a fibras como nylon, perlón, poliéster, etc. Todos ellos son obtenidos por síntesis.

Vivienda

A los materiales utilizados desde tiempo inmemorial para la construcción (tierra, piedra, madera) se les unieron la cal, el homigón, el acero y el vidrio. A partir de la segunda mitad del siglo XX los arquitectos empiezan a utilizar a los plásticos como el Policloruro de Vinilo (PVC), poliestirenos, poliuretanos, polipropilenos, poliamidas, poliésteres, etc.

Salud

La química supone una contribución fundamental en la búsqueda de nuevas sustancias activas en el desarrollo de mejores medicamentos. Pero los productos químicos no se limitan a su uso como medicamentos, ya que hay otros campos relacionados con la salud, desde pequeños instrumentos de un solo uso, hasta los filtros de diálisis de los riñones artificiales.

Información - Comunicación

La principal aportación de la química al proceso de comunicación se encuentra en la recopilación de la información: papel, cristal líquido, chips, etc. Que debe modificarse continuamente para que se cumplan las exigencias que imponen los usuarios.

Transporte

Los carburadores, lubrificantes, cauchos y los modernos catalizadores son protagonistas en la historia del automóvil. Los materiales compuestos, más fuertes y más resistentes que los metales y además mucho menos pesados, han nacido para satisfacer los requerimientos de la náutica y la cosmonáutica.

LOS PRODUCTOS QUIMICOS

El número de productos químicos que se obtienen en la industria ha ido creciendo continuamente y hoy en días es muy elevado. De Algunos se obtienen varios cientos de miles de toneladas al año y de otros sólo unos pocos gramos. Uno de los criterios mas clásicos para definir el precios del producto se basa en utilizar el tonelaje del este como criterio diferenciador. De acuerdo con este criterio se establecen tres grupos:

Productos Químicos Básico

Se emplean en la fabricación de otros muchos productos más elaborados y en muchos casos, también como reactivos de procesos de fabricación. Además se caracterizan por ser productos que se obtienen en cantidades grandes y tener precios bajo. Se obtiene a partir de materia primas naturales (aire, agua, carbón, etc.). Para su obtención se necesita una sola o muy pocas transformaciones químicas.

Productos Químicos Intermedios

Antes que los productos básicos puedan forman parte del producto final, es necesario frecuentemente someterlos a una varias transformaciones para obtener otros productos, llamados productos intermedios. No son utilizable directamente por el consumidor, tienen un consumo elevado y cada uno de ellos suele emplearse en la fabricación de varios productos finales. Algunos ejemplos de este grupo son: Cloruro de Vinilo, Fenol, etc.

Productos Químicos Finales

Estos productos reúnen las características físicas y químicas exigidas para su utilización, aunque no siempre estén dosificados para el consumo. Lógicamente se fabrican en cantidades menores que sus predecesores. Compuestos intermedios, y el número de instalaciones dedicadas a esta actividad es mucho mayor.

LOS PROCEDIMIENTOS DE FABRICACIÓN

Un procedimiento de fabricación es un conjunto de operaciones químicas y/o físicas ordenadas de tal modo que permiten transformar unas material iniciales en los productos finales. Estos procedimientos o procesos químicos-industriales se proyectan con el fin de obtener económicamente un producto determinado.

Las materia primas se someten a una serie de tratamientos físicos cuya finalidad es ponerlas en condiciones adecuadas para que la reacción tenga lugar. La etapa de transformación química se realiza en unos equipos denominados reactores.

El procedimiento utilizado en el laboratorio es muy diferente del que se aplica en la industria, incluso en el caso de partir de los mismos reactivos. En el laboratorio efectuamos las reacciones con el fin de estudiarlas y conocer su comportamientos, por los que es suficiente utilizar unos pocos gramos. Sin embargo, en la industria efectuamos la reacción con una finalidad económica, por lo que será necesario lograr que el coste del producto sea lo mas bajo posible, lo que nos obliga a fabricar a escala industrial, que normalmente son cantidades muy grandes.

DE LAS MATERIAS PRIMAS NATURALES A LOS PRODUCTOS QUIMICOS

Los diferentes productos químicos se obtienen en la industria a partir de materias primas que se encuentran en la naturaleza. Lógicamente, la industria química ha desarrollado sobre las materias primas más abundantes. Existen distintos modos de aprovechan una determinada materia prima, dependiendo tanto del producto que se pretende obtener como la tecnología utilizada. A continuación analizaremos las principales materias primas y comentaremos algunas de sus posibles transformaciones.

El Aire

Si tenemos en cuenta que la masa de la atmósfera terrestre es del orden de

5x1018 kg podemos considerar que el aire es una materia prima prácticamente inagotable.

Como la atmósfera terrestre es un receptores primarios de emisores, en zonas contaminadas están también presentes hidrocarburos, dióxidos de azufre, etc.

Por separación de los componentes de esta mezcla se obtiene Nitrógeno, Oxígeno y los distintos gases nobles. La importancia de esta industria de separación es muy grande debido a las aplicaciones de algunos de los productos obtenidos

El Agua

La mayor parte del agua se encuentra en los océanos, como agua de mar o agua salada. En realidad esta agua es una disolución acuosa de muchos elementos. El 3,5% en peso esta constituido por material disuelto.

El beneficio del agua del mar se puede plantear con dos objetivos diferentes:

a) Obtención de agua desalinizada (agua potable).

b) Obtención de las sales disueltas.

PETROLEO

Aunque forma parte de la litosfera, por su importancia en la industria química el petróleo merece un tratamiento aparte.

El Petróleo es un líquido negruzco más o menos viscoso que está constituido por hidrocarburos líquidos, con otros gaseosos y sólidos en disolución y va acompañado frecuentemente de agua salada. La composición elemental puede representarse por

85% C, 12% H, 3%(S+O+N) y cantidades muy pequeñas de ciertos materiales. La identificación de las especies químicas que lo forman muestra todo tipo de hidrocarburos lineales, hidrocarburos aromáticos, etc. La industria del petróleo es una de las más importantes del mundo, debido a que puede emplearse como combustible, carburante, lubrificante, materia prima, etc.

La utilización del crudo de petróleo requiere la división de mismo en fracciones adecuadas, que permitan preparar convenientemente los diferentes productos, adaptados a las aplicaciones que exige el mercado.

Las instalaciones en las que se efectúan estas operaciones se denominan refinerías.

Aunque no todos las refinerías son igual, debido a que están concebidas para satisfacer un mercados de determinados productos, podemos considerar que en general realizan tres tipos de tareas:

_ Fraccionamiento

_ Craqueo

_ Refino

LA BIOSFERA

La industria química utiliza como materia prima muchas sustancias que proceden de la biosfera con el fin de transformarlas en otras de mayor utilidad.

Emplea productos de origen animal que proceden de su ciclo vital, como la leche o lana, o de subproductos obtenidos al sacrificar el animal con fines alimenticios, como los tejidos grasos o los huesos.

Si comparamos la industria basadas en materias primas de la biosfera con la basada en el petróleo encontramos una diferencia fundamental en el planteamiento: en el primer caso estamos muy cerca del producto final y en el segundo estamos muy lejos. En efecto, las especies químicas que constituyen en petróleo, grandes, poco reactivas y muy diferentes a posibles productos útiles, se rompen para lograr moléculas pequeñas y muy reactivas, etileno, propileno, etc., que por sucesivas reacciones se van transformando en compuestos más grandes hasta llegar al producto final.

Las moléculas procedentes de los seres vivos son muy complejas y permiten obtener productos útiles. Insistimos nuevamente en la importancia de la separación previa de los productos a transformar.

LA INDUSTRIA QUIMICA Y EL MEDIO AMBIENTE

Como toda actividad humana, la tecnología, de la cual la sociedad es a la vez origen y destino, incide en el medio ambiente del que nosotros formamos parte. La forma peculiar que tiene el hombre, desde su origen, de conseguir alimentos, materias primas y energía, así como la manera de ocupar el espacio supone una alteración creciente de los procesos naturales, que hasta su aparición permanecieron intactos.

El progreso tecnológico y el desarrollo industrial asociado tienen una incidencia potencial sobre el medio ambiente muy elevada por lo que debe ser un factor fundamental para que los beneficios que obtenemos de ella sea compatible con la naturaleza.

La importancia y características de la industria química hace que muchos problemas ambientales se asocien directa o indirectamente con sus actividades y productos.

Las Materia Primas

La fase inicial del ciclo productivo corresponde a la obtención de las materias primas, muchas de las cuales proceden de la litosfera. La minería presenta una incidencia ambiental en varios aspectos. Cuando se efectúa a cielo abierto queda la tierra estéril y expuesta a la erosión de la lluvia, que puede transportarla a otros lugares, ríos, etc. Las escombreras asociadas a las actividades mineras deben controlarse con cubrimientos apropiados o depósitos estables para evitar su disgregación. En algunos casos es necesario efectuar tratamiento de purificación que necesitan cantidades grandes de agua originando las correspondientes agua residuales.

Como consecuencia de la explotación y producción del petróleo se realizan descargas de cienos y detritus debido a la propia perforación. La necesidad de transportarlo desde el lugar de producción al de consumo lleva aparejada la existencia de accidentes que se traducen en las conocidas mareas-negras.

La Energía

El proceso de obtención de un producto necesita un consumo de energía debido a que es necesario acondicionar las materia primas, efectuar la reacción química y separar el producto deseado de los restantes.

La industrias química necesita gran cantidad de energía que procede principalmente de la combustión de productos petrolíferos, del gas natural o del carbón. Como consecuencia de estas operaciones se producen los mismos tipos de contaminantes que en las centrales térmicas convencionales: partículas, óxido de azufre, óxidos de nitrógeno. monóxido de carbono e hidrocarburos.

El Proceso Químico

La reacción que permite obtener el producto adecuado va acompañada por otras que dan lugar a la formación de otras sustancias no deseadas o subproductos. Desde un punto de vista exclusivamente económico, las materias primas no transformadas no necesitan ser recuperadas completamente, ni tampoco es objetivo recuperar todo el producto formado. El coste necesario para obtener estas especies químicas suele ser superior a su valor económico.

En consecuencia, durante la operación de una planta química nos encontraremos con tres grupos de corrientes o de residuos potencialmente contaminantes:

a) Efluentes Gaseosos, que contaminan la atmósfera.

b) Efluentes Líquidos, que contaminan las aguas.

c) Residuos Sólidos, los cuales contaminan el suelo.

Los agentes contaminantes que forman parte de los efluentes y de los residuos, así como su concentración, dependen del tipo de fabricación y de la tecnología empleada. Antes de que los efluentes gaseosos lleguen a la atmósfera deben ser tratados adecuadamente con el fin de retener aquellos compuestos que puedan dañar el medio ambiente. Los efluentes líquidos deben procesarse antes de efectuar su vertido a los ríos. Finalmente los residuos sólidos, uno de los problemas más importantes de nuestra sociedad, una vez tratados, deben almacenarse en lugares seguros y bajo supervisión constante.

Tratamiento de los Contaminantes

Enunciaré algunas técnicas utilizadas para el tratamiento de las corrientes

residuales.

a) Emisiones Gaseosas

Se estima que del total de contaminantes emitidos a la atmósfera sólo el 20% corresponde a la industria. Las partículas sólidas en suspensión se retienen con filtros ciclones; los óxidos de azufre se eliminan del aire por reacción con compuestos básicos sólidos o en solución acuosa; los óxidos de nitrógeno, por reducción catalítica con amoniaco, se transforman en nitrógeno y agua. El monóxido de carbono y los hidrocarburos se transforman en dióxido de carbono y agua por oxidación catalítica con el oxígeno del aire, etc.

b) Tratamiento de Aguas

Las plantas industriales necesitan para su actividad cantidades elevadas de agua, por lo que dependen cada vez más del uso eficiente de ésta. Las técnicas de tratamiento aplicadas al suministro, corrientes de proceso o vertidos deben permitir alcanzar niveles de calidad elevados para lograr esa diferencia.

c) Residuos Sólidos

Como resultado de la actividad humana, industrial o no, se generan una serie de sustancias sólidas que reciben el nombre de residuos sólidos. Parte de estos residuos pueden ser recuperados o reutilizados porque con la tecnología actualmente disponible resulta económicamente atractivo su tratamiento. Existen otros que no pueden recuperarse porque falta la tecnología adecuada o porque su recuperación es prohibitiva, desde el punto de vista económico.

Los tratamientos de los residuos sólidos urbanos (RSU), son:

_ Vertido controlado

_ Incineración

_ Reciclado

_ Compostaje

_ Producción de combustible y biogas

Aunque con el empleo de estas técnicas de tratamiento de efluentes podemos reducir o incluso evitar que sustancias nocivas llaguen el medio ambiente, no debemos considerarlo como la única solución, ni tampoco como la solución idónea. Por una parte resulta cada vez más costoso seguir rebajando el contenido de sustancias contaminantes en las mezclas que constituyen las distintas emisiones, que se traducen en un aumento de precio del producto. Por otra, no ahorra materias primas ni energía, por el contrario, gasta más materias primas y más energía para lograr que los residuos sean compatibles con el medio ambiente. Para que posamos llegar a un acuerdo, los procesos de fabricación deben plantear como objetivos:

_ Evitar o reducir los residuos de los procesos.

_ Reutilización de los residuos como materia prima para otros procesos de fabricación o para generar energía.

La inclusión de procesos respetuosos con el medio ambiente en los procedimientos de fabricación debe reducir o reutilizar los residuos en lugar de eliminarlos, o lo que es lo mismo, provenir en lugar de curar.

INTRODUCCIÓN

El hombre siempre a buscado una manera para satisfacer sus necesidades, a veces

los productos que este necesita no se encuentra disponible en la naturaleza. La Química

Industrial centra su objetivo en la necesidad humana y en los procedimientos que permiten

transformar materia prima en productos útiles. Así como todo lo que es bueno tiene su parte

mala, la Química Industrial no es diferente, ya que después de efectuado esta

transformación de la materia prima los residuos se liberar contaminando el ambiente.

Mas adelante le explicaré todo el procedimiento de esta transformación de los daños

que pueda causar un simple residuo. El hombre ha explotado demasiado a estos recursos

causando un contaminación en nuestro medio ambiente. Podrá el hombre darse cuenta de

los que esta haciendo y ayudar a prevenir todo este daño?

A continuación usted entrará en el mundo de la Química Industrial, las materias

primas, procedimiento, y además, podrá conocer un poco más sobre el Petróleo, este

increíble elemento de la naturaleza...

CONCLUSIÓN

Después de investigar sobre la Química Industrial, podemos concluir que lo que

hacen estas industrias no esta en un 100% bien debido a que con la transformación de las

materias primas, colabora con la contaminación de nuestro medio ambiente.

Yo creo que en la defensa integral de medio es necesario alcanzar un equilibrio

entre las necesidades del hombre y las limitaciones del propio medio, equilibrio en el que se

deben conjugar los procesos tecnológicos con la cadena ecológica, es decir, un equilibrio

entre el medio ambiente físico y el medio ambiente social. Este planteamiento requiere

integrar la defensa de la naturaleza en la producción, de modo que los procesos de

fabricación se planteen como objetivo.

¿Podrá el hombre alcanzar este equilibrio entre el medio ambiente físico y el medio ambiente social, y vivir una vida normal, sin estar preocupado con la contaminación del medio?...

BIBLIOGRAFIA

Libro: “Curso de Química, COU” (1993)

Editora: Mc Graw Hill

Autor:_ Antonio Pozas

_ José Illana

_ J.M°.Teijón

_ Amando Garrido

_ Arturo Romero

Paginas Utilizadas: 357-381

QUIMICA

INDUSTRIAL

Materias

primas

Medio Ambiente

Productos

Procedimientos

de fabricación

Necesidad