ASPECTOS GENERALES DE LA QUIMICA INDUSTRIAL

David Steven Barrera Parra

Verónica García Villada

Manuela Giraldo Palacio

Enyi yuviel Gonzales Valencia

Wendy Johana Valenzuela Palacios

1. INTRODUCCIONEn los países industrializados, la división del trabajo ha llegado a tal grado, que cada quien realiza una tarea altamente especializada y confía en otros para que le proporcionen los bienes y servicios que necesita; a cambio de ello, una persona contribuye con su producción para satisfacer las necesidades de otros. La interdependencia de las actividades de una sociedad puede observarse mejor si la economía se divide en industrias específicas como por ejemplo: la industria manufacturera depende fuertemente de la producción minera, comprando mineral de hierro para la fabricación de acero; a su vez, puede transformar este acero en maquinarias que puede vender de nuevo a la industria minera que la requiere para las operaciones de extracción del mineral. La economía como un todo y los diversos sectores requieren de varios componentes para poder funcionar; estos se conocen en general como los recursos de producción los cuales están constituidos por el trabajo, la tierra y el capital.

La Industria Química: La industria química es el sector que se ocupa de las transformaciones químicas en alta escala, de la extracción de las materias primas naturales y sintéticas, además de la transformación de estas en otras sustancias con otras características a las originales.

La Química Industrial puede definirse muy someramente como la rama de la química que se encarga de estudiar, los diferentes procesos que conducen a la elaboración de sustancias intermedias o productos químicos terminados de alto valor comercial, a partir de materias primas provenientes de los recursos naturales; por otro lado, en la industria química, es donde se llevan a cabo la transformación química de estas materias primas.

1.1 QUÍMICA INDUSTRIALEs la rama de la química que se encarga de estudiar, los diferentes procesos que conducen a la elaboración de sustancias intermedias o productos químicos terminados de alto valor comercial, a partir de materias primas provenientes de los recursos naturales; por otro lado, en la industria química, es donde se llevan a cabo la transformación de estas materia primas.

El objetivo fundamental de una industria química es la de lograr utilidades mediante la compra de materias primas, transformación fisicoquímica de las mismas, venta de productos elaborados, inversión en instalaciones de producción, contratación de recursos humanos de todos los niveles y todo lo que las demás industrias deben realizar para estar en operación.

La Química Industrial desempeña un papel vital en la sociedad, debido al incremento notorio de la producción, y el empleo de una fuente importante de suministros para la sociedad, que se traducen en una mejora sustancial de la calidad de vida del hombre, contribuyendo de manera significativa a la resolución de los problemas relacionados con los cambios fisicoquímicos aplicados a los productos, materias primas y otros generados en el medio ambiente.

1.1.2 INDUSTRIA QUÍMICALa industria es el conjunto de procesos y actividades que tienen como finalidad transformar las materias primas en productos elaborados, de forma masiva. Existen diferentes tipos de industrias, según sean los productos que fabrican. Por ejemplo, la industria alimenticia se dedica a la elaboración de productos destinados a la alimentación, como el queso, los embutidos, las conservas, las bebidas, etc. Para su funcionamiento, la industria necesita materias primas y fuentes de energía para transformarlas.

Es una subdivisión de la industria manufacturera, pero debido a su naturaleza y a la interdependencia con otras industrias, contribuye a la mayoría de los renglones de la producción; así por ejemplo, los alimentos en general, carbohidratos, proteínas y grasas son productos químicos; su procesado, conservación y envasado, dependen en gran parte de principios químicos.

A las industrias químicas se las puede clasificar en dos (2):

industrias químicas de base.

industrias químicas de transformación.

Industrias químicas de base: Estas trabajan con materias primas naturales y se dedican a la fabricación de productos sencillos semielaborados, que a su vez son la base de las industrias químicas de trasformación.

Industrias químicas de transformación: Son las que convierten los productos semielaborados de la industria química de base en otros productos nuevos que pueden salir directamente al mercado o se utilizados por otros sectores.

1.2 DESARROLLO DE LA INDUSTRIA QUÍMICA

La industria química es una de las que se ha desarrollado con mayor rapidez tanto en extensión como en intensidad. Este doble y rápido desarrollo tiene relación con el hecho de que cada vez que la investigación química aporta sustancias nuevas y el número de moléculas nuevas ha aumentado en millones en los últimos 100 años siempre es posible ensayar su aplicación en cientos de maneras para fines distintos, y raro será que entre tantas posibilidades no haya siquiera 1 que no resulte revolucionaria: textiles, plaguicidas. Fertilizantes, defoliantes, plásticos, cauchos etc.

La mayor parte de estos productos de estas y otras especialidades que hoy son del dominio común no se conocían al comenzar la segunda guerra mundial, hace 50 años.Se considera que el primer procedimiento químico-febril fue el ideado por (Roebruck en 1746), quien acertó a prescindir del vidrio para fabricar ácido sulfúrico, sustituyendo aquel materia, frágil e inadecuado para construir estructuras de gran tamaño por las “cámaras de polvo”.

1.3 QUIMICA INDUSTRIAL LATINOAMERICANA

En los países económicamente avanzados, la industria química junto con la siderúrgica representan los dos pilares más importantes de toda la estructura económica moderna. Por consiguiente, se considera la aparición de estas industrias en los países llamados semi-industriales, como el indicio de su entrada en la etapa final del proceso de industrialización.En la última década, los países mayores de América Latina han sentado las bases para sus industrias. Hoy día existen tales industrias en México, Brasil, Argentina, Chile y Colombia.

Ahora viene el momento de extender y fortalecer en toda la región las industrias químicas, que hasta hace muy poco se limitaban a producir solamente bienes de consumo tradicionales, usando para estos fines materias primas y productos intermedios, procedentes de los centros industriales del mundo. Las investigaciones preliminares de los recursos de la región demuestran que sin duda los países latinoamericanos cuentan con una amplia disponibilidad de casi todas las materias básicas para la industria química pesada e intermedia. México, Venezuela, Argentina, Brasil y Chile, entre otros, tienen muy cuantiosos recursos petroleros en explotación o potenciales.

La disponibilidad de las fuentes de energía eléctrica relativamente barata junto con las riquezas de petróleo y gas natural, asegura las bases tanto para la petroquímica como para la electroquímica. Estas dos ramas de la industria química pesada podrían proporcionar a la región la mayor parte de las materias primas y productos intermedios necesarios para su continua industrialización y modernización del sector agrícola.

1.4 LA QUIMICA INDUSTRIALEn esta ocasión como dice el título vamos a hablar de la “Química industrial”, una de las ramas de la química que aplica los conocimientos químicos a producir materiales y productos químicos con el mínimo impacto sobre el medio ambiente. La química industrial produce un incremento de la calidad de vida de la sociedad; pero esto tiene un alto precio: la generación de residuos que provocan un grave perjuicio al medio ambiente como son:

Emisiones a la atmosfera La lluvia acida El efecto invernadero Contaminación por humo o partículas

QUIMICA INDUSTRIAL

1.5 MATERIAS PRIMAS QUE UTILIZA LA INDUSTRIA QUIMICA

“Se consideran materias primas todas aquellas sustancias que el hombre encuentra en la naturaleza, las cuales o son utilizadas tal cual o después de alguna transformación”.

A pesar de la enorme variedad de recursos que pone en el mercado la industria química, sus materias primas son relativamente muy pocas. La mayoría de los productos que prepara la industria química proceden de sustancias extraídas de la naturaleza. Tales industrias se clasifican como industrias de base.

Las más comunes son el aire, el agua de mar, las rocas de la corteza terrestre, el carbón mineral, el gas natural y el petróleo. La otra parte de los productos que prepara la industria química proceden de sustancias que son productos de las industrias de base

Gran parte de las industrias químicas actuales utilizan como fuente de materia prima el petróleo, que ha sustituido el uso de carbón a partir de la segunda guerra mundial: a este tipo de industrias se las define como industrias petrolquímicas; algunas de las sustancias producidas en este tipo de industrias son:

Goma sintética Fertilizantes Plásticos fibras sintéticas

EJEMPLOS COMUNES DE MATERIAS PRIMAS NATURALES:

AIRE: Nitrógeno, oxígeno, gases nobles.

Nitrógeno Líquido.

AGUA DE MAR: Cloruro de sodio, bromo y magnesio

SAL DE MAR

ROCAS DE LA CORTEZA TERRESTRE. Cloruro de sodio (minas de sal), carbonato de calcio (rocas calizas) y metales (minerales respectivos).

PETRÓLEO. Combustibles fósiles (kerosene, parafina, etc.)

CARBÓN MINERAL. Coque, alquitrán y gas de carbón.

MATERIAS PRIMAS NO RENOVABLES

Los recursos no renovables son aquellos cuyas reservas, inevitablemente, se acabarán en algún momento ya que no resulta posible producirlos, cultivarlos o regenerarlos para sostener su tasa de consumo. Esto quiere decir que el consumo de los recursos no renovables es superior a la capacidad de la naturaleza para recrearlos. Un ejemplo de recurso no renovable es el petróleo. La cantidad disponible de los recursos no renovables es un stock, que va disminuyendo con su uso.

 1.6.2 MODOS DE APILAR EL AGOTAMIENTO DE

LAS MATERIAS.

Una manera práctica es el reciclado; esto es, después de su uso, cuando éste no es destructivo ni dispersivo, la materia se recicla.

Otra posibilidad es la sustitución; la propia materia o sus productos se sustituyen por otros. En este caso uno de los fines importantes de la investigación aplicada.

1.6.2.1 el reciclado: consiste en usar lo materiales una y otra vez para hacer nuevos productos reduciendo en forma significativa la utilización de nuevas materias primas. Reincorporar recursos ya usados en los procesos para elaboración de nuevos materiales ayuda a conservar los recursos naturales ahorrando energía, tiempo y agua que serían reemplazados en su fabricación a partir de materias primas.

El reciclar produce: Menor impacto en los ecosistemas y

sus recursos naturales. Ahorro de agua potable. Ahorro de materias primas. Ahorra tiempo, dinero y esfuerzo. Importantes ahorros de energía.

1.6.2.2 la sustitución: Somos conscientes de que los materiales son recursos limitados, y tenemos que elegirlos con mucho cuidado y utilizarlos de modo eficiente en nuestras operaciones. La sustitución de una materia por otra para un mismo fin acaba siendo siempre un problema económico al intervenir decisivamente los precios.

1.6.3 la materia prima no renovable, como recurso

Son recursos naturales que no pueden ser producidos, cultivados, regenerados o reutilizados a una escala tal que pueda sostener su tasa de consumo. Estos recursos frecuentemente existen en cantidades fijas o consumidas mucho más rápido de lo que la naturaleza puede recrearlos como el petróleo.

1.7. MATERIAS PRIMAS RENOVABLES

Los recursos renovables son aquellos recursos cuya existencia no se agota con su utilización, debido a que vuelven a su estado original o se regeneran a una tasa mayor a la tasa con que los recursos renovables son disminuidos mediante su utilización. Esto significa que ciertos recursos renovables pueden dejar de serlo si su tasa de utilización es tan alta que evite su renovación.

Biomasa: bosques y madera, productos de la agricultura: pueden ser un recurso renovable si la tasa y forma de explotación es sustentable. Si la utilización no es sustentable, la biomasa no es un recurso renovable.

Agua: siempre que la utilización sea menor a la tasa de renovación y que no se contamine el stock o la fuente de agua.

Energía hidráulica: (puede ser hidroeléctrica).

Radiación solar

Viento

Peces: de forma similar a la biomasa, puede ser un recurso renovable o no renovable de acuerdo a la forma de explotación.

1.7.1 CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS NATURALES

LA CONTAMINACIÓN DEL MEDIO:

La contaminación es la introducción de sustancias u otros elementos físicos en un medio que provocan que éste sea inseguro o no apto para su uso. El medio puede ser un ecosistema, un medio físico o un ser vivo. El contaminante puede ser una sustancia química, energía (como sonido, calor, luz o radiactividad). Es siempre una alteración negativa del estado natural del medio, y por lo general, se genera como consecuencia de la actividad humana considerándose una forma de impacto ambiental.

La contaminación puede clasificarse según el tipo de fuente de donde proviene, o por la forma de contaminante que emite o medio que contamina. Existen muchos agentes contaminantes entre ellos las sustancias químicas (como plaguicidas, cianuro, herbicidas y otros.), los residuos urbanos, el petróleo, o las radiaciones ionizantes. Todos estos pueden producir enfermedades, daños en los ecosistemas o el medioambiente.

Además existen muchos contaminantes gaseosos que juegan un papel importante en diferentes fenómenos atmosféricos, como la generación de lluvia ácida, el debilitamiento de la capa de ozono, y el cambio climático.

LLUVIA ÁCIDA: ocurre cuando el carbón, que contiene altos niveles de azúcar, se quema y libera grandes cantidades de óxido de azufre y de nitrógeno a la atmosfera. Las plantas de energía eléctrica son responsables del 70% de la emisiones anuales de óxido de azufre y del 30% de las de óxido de nitrógeno.

DEBILITAMIENTO DE LA CAPA DE OZONO: Los clorofluorocarbonos son gases que rompen la manera gradual de la capa de gas ozono en la estratosfera. Esta capa en la estratosfera baja filtra la radiación ultravioleta que emite el sol y que es dañina para la vida aerosol en la tierra. Los estudios predicen que la reducción de capa de ozono y el aumento consecuente de rayos ultravioleta provocaran varios cientos de miles de casos nuevos de cáncer en la piel y podrán ocasionar una destrucción considerable del 75% de las cosechas más importantes.

CALENTAMIENTO GLOBAL: Los gases con efecto invernadero dióxido de carbono, óxido de nitrógeno, metano y clorofluorocarbonos son gases que absorben y retienen el calor del sol, evitan que escapen de nuevo al espacio y mantiene el calor del sol. Los gases con efecto invernadero se producen de modo natural en la atmosfera, mantienen la temperatura de la tierra alrededor de 33° más caliente esto permite que la vida que conocemos evolucione y florezca.

CONTAMINACION DEL AIRE: Los contaminantes del aire afectan a la vegetación, disminuyen las cosechas agrícolas y ocasionan perdidas en la industria maderera, deterioran los materiales para construcción. Son peligrosos para la salud y la vida, amenazan con un daño global catastrófico en la forma de calentamiento y destrucción de la capa de ozono en la atmosfera.

Hay muchas formas de combatir la contaminación, y legislaciones internacionales que regulan las emisiones contaminantes de los países que adhieren estas políticas. La contaminación está generalmente ligada al desarrollo económico y social. Actualmente muchas organizaciones internacionales como la ONU ubican al desarrollo sostenible como una de las formas de proteger al medioambiente para las actuales y futuras generaciones. La contaminación es cualquier sustancia o energía que produce daños o perjuicios a bienes de cualquier naturaleza (personas, animales, plantas, etc.).

La contaminación puede tener distintos orígenes, así, distinguiremos entre:

Contaminación de origen natural como por ejemplo, la producida por la emisión de cenizas y gases tóxicos de una erupción volcánica.

Contaminación de origen artificial, que es toda la producida por la actividad tecnológica humana. La contaminación artificial es la más común y la que podemos controlar en mayor medida. Puede afectar al suelo, al agua y al aire, y por tanto, a todos los seres vivos.

IMPACTO AMBIENTAL CAUSADO POR LA INDUSTRIA QUÍMICA:

Gran Parte del deterioro que sufre actualmente el medio ambiente se relaciona de algún modo con las industrias químicas. Esto es debido a varias causas, entre las que destacan:

Impacto Ambiental Causado Por La Industria Química:

USO DE LAS FUENTES DE

ENERGÍA

• las industrias químicas necesitan una gran cantidad de energía y esta procede en buena parte de la combustión de carbón, del gas natural, o de los derivados del petróleo. los productos de estas combustiones de la emisión de gases de los tubos de escape de los automóviles y del uso doméstico, dan lugar a la aparición de sustancias en la atmósfera que provocan la lluvia ácida y el efecto invernadero.

LOS PROCESOS QUÍMICOS

• el desarrollo de ciertos procesos químico provoca la formación de sustancias contaminantes que, directa o indirectamente llega al medio ambiente en forma de gaseso a travéz de los desperdicios.

LOS PRODUCTOS QUÍMICOS

• ciertos productos químicos que en su momento se introdujeron en el mercado con aparente éxito han debido ser desaconsejados o prohibidos al cabo de algún tiempo por haberse descubiero algún riesgo en su empleo.

LA PRODUCCIÓN EN PROCESO CERRADO:Un sistema de producción es aquel sistema que proporciona una estructura que agiliza la descripción, la ejecución y el planteamiento de un proceso industrial. Estos sistemas son los responsables de la producción de bienes y servicios en las organizaciones. Los administradores de operaciones toman decisiones que se relacionan con la función de operaciones y los sistemas de transformación que se emplean. De la misma manera los sistemas de producción tienen la capacidad de involucrar las actividades y tareas diarias de adquisición y consumo de recursos.

Estos son sistemas que utilizan los gerentes de primera línea dada la relevancia que tienen como factor de decisión empresarial. El análisis de este sistema permite familiarizarse de una forma más eficiente con las condiciones en que se encuentra la empresa en referencia al sistema productivo que se emplea. Desde un punto de vista general cabe decir que cuando la producción ignora al medio el proceso productivo resulta de carácter lineal: MATERIA PRIMA PRODUCTOS UTILIZACIÓN

RESIDUOS

Nótese que hay residuos de producción y de utilización. En cambio, los sistemas naturales son cerrados: los residuos son siempre de utilidad posteríos. Por ejemplo, las horas caducas de los arboles –residuos- son alimento orgánico para el suelo, que utiliza los propios arboles u otros organismos en equilibrio con el sistema general. La producción antropogénica solo podrá ser durable, como ya se ha comentado si sus inevitables residuos reingresan en una “economía” de tipo circular. De que esto se logre y en qué producción depende el tiempo que el hombre pueda vivir todavía en la tierra.

1.10 LA QUIMIFOBIA:Quimifobia (miedo a la química) es una aversión irracional o prejuicio contra sustancias químicas o la química en general. El fenómeno se ha atribuido tanto a una razonable preocupación sobre los posibles efectos adversos de los productos químicos sintéticos, como a un miedo irracional a estas sustancias, debido a conceptos erróneos acerca de su potencial de daño.La unión internacional de química pura la define como “miedo irracional a los productos químicos” la mayoría de los trabajos escritos sobre la quimifobia la describen como aversión no clínica o prejuicio, y no como una fobia en la definición médica.

CAUSAS Y EFECTOS:El profesor de química (Pierre Laszlo), escribe que históricamente, las sustancias químicas han causado miedo en la población en general, y considera que son ideas irracionales y preocupaciones genuinas.Argumenta que la práctica de administrar dosis de sustancias a animales en experimentos sobre potenciales cancerígenos ha aumentado el miedo hacia esas sustancias y sus posibles riegos.

Esta afecta en general al mundo de la alimentación, ya que han aparecido páginas en la internet denunciando los supuestos peligros de determinados ingredientes.Toda sustancia puede ser perjudicial a determinadas cantidades y ese es el error de los quimifobicos: temer los daños de alguna sustancia sin saber cuál es la dosis segura.

AMENAZAS INVISIBLES:También tememos amenazas que no podemos detectar con nuestros sentidos, pues la incertidumbre hace que un peligro invisible sea más preocupante. Tenemos más miedo a las cosas que no podemos controlar y también un mayor temor a una enfermedad larga y dilatada que a una muerte relativamente rápida. Puede que sea por esta razón que entramos encantados a un auto, mientras que evitamos consumir vegetales cultivados usando pesticidas, a pesar de que somos más propensos a morir en la carretera que de un cáncer causado por el DDT.

RIESGOS DE LA QUIMIOFOBIA:Nuestra quimifobia puede llevarnos a renunciar a hábitos sanos, como ocurre con el miedo a la ingestión de mercurio en pescados y mariscos. En niveles altos, el mercurio es una sustancia neurotóxica que puede dañar el cerebro, pero las pequeñas cantidades que se encuentran en la mayoría de los peces no son suficientes para causar preocupación. "Sin embargo, a causa de un temor excesivo, muchas personas han dejado de comer mariscos" Al hacerlo, están perdiendo nutrientes clave que serían importantes para el crecimiento y la reparación del cerebro y la función del corazón: en realidad están haciendo más daño a sus cuerpos que si hubieran disfrutado de un plato de salmón.

LOS PELIGROS DEL MIEDO A LA CIENCIA

A veces el problema no se basa sólo en el miedo a los químicos, sino en el temor a los avances científicos, en general. De ahí el terror hacia transgénicos, vacunas, investigación con células madre y todo tipo de acciones que se salgan un poco de lo considerado natural. Todos somos libres de actuar como queramos y evitar los productos que creamos que nos pueden hacer daño. Sin embargo, a veces estas conductas se llevan al extremo, haciendo a los menores de edad víctimas de los miedos de sus padres y generando consecuencias como las de los niños no vacunados que han muerto a causa de virus prácticamente erradicados o la pequeña de dos años que actualmente se encuentra muy grave en el hospital a consecuencia de la dieta impuesta por sus padres veganos.