QQ U Í M I C A

Ciencia:innovando para unfuturo mejorQUÍMICA

prólogoLa Asamblea General de Naciones Unidasproclamó 2011 como el Año Internacional de laQuímica para dar a conocer la indispensablecontribución de esta ciencia a la mejora de lacalidad de vida y el bienestar de la Humanidad.

2011 conmemora el centenario del Premio Nobelde Química otorgado a Marie-Curie -tambiénobtuvo el de física en 1903- y de la fundación dela Asociación Internacional de SociedadesQuímicas. La conmemoración enfatiza lacontribución de la química como ciencia creativaesencial para mejorar la sostenibilidad de nuestrosmodos de vida y para resolver los problemasglobales y esenciales de la humanidad, como laalimentación, el agua, la salud, la energía o eltransporte.

El director general de la UNESCO, KoïchiroMatsuura, encomió la decisión de la AsambleaGeneral y acotó que “es indudable que la químicadesempeñará un papel muy importante en eldesarrollo de fuentes alternativas de energía y laalimentación de la creciente población mundial”.

Por este motivo se celebrarán actividades en todoel mundo durante 2011 para resaltar la importanciade la química en el sostenimiento de los recursosnaturales.

La UNESCO y la IUPAC (International Union ofPure and Applied Chemistry) han sido lasinstituciones designadas para llevar a cabo estapromoción.

Bajo el Lema “Chemistry: our life, our future”(“Química: nuestra vida, nuestro futuro”), losobjetivos de esta conmemoración son: incrementarla apreciación pública de la Química comoherramienta fundamental para satisfacer lasnecesidades de la sociedad, promover el interéspor la química entre los jóvenes, y generarentusiasmo por el futuro creativo de la química.

Es por todo ello que el Foro QUÍMICA ySOCIEDAD, entidad que lidera en España estaconmemoración ha decidido como parte de unconjunto de actividades e iniciativas programadas,editar esta publicación para hacer visible lasnumerosas aplicaciones de la química que hanmejorado nuestra vida en todo sus aspectos ytambién señalar algunas de las innovaciones ydesarrollos que pronto nos ayudaran a vivir unavida mejor y a crear un mundo más sostenible.

La esperanza de vida durante elImperio Romano era tan solo de 25años.

A finales del siglo XIX apenas había aumentadohasta los 35.

A lo largo de la Historia, la humanidad ha luchadoconstantemente por sobrevivir y mejorar su calidadde vida. Fueron los grandes descubridores ycientíficos de los siglos XVIII y XIX los que sentaronlas bases de la que habría de ser la ciencia quediera respuesta a las necesidades de las personas:la Química.

Gracias a ellos y a sus aportaciones, durante elsiglo XX se inició un desarrollo espectacular deesta ciencia que permit ió incrementarprogresivamente la esperanza media de vidahasta duplicarla e incluso alcanzar los 80 añosen los países más avanzados.

Porque gracias a la contribución de la química,el agua se hizo potable, aparecieron losmedicamentos, antibióticos y vacunas, semultiplicó el rendimiento de los cultivos y ladisponibilidad de alimentos, y se mejoraron lascondiciones de higiene.

La química también hizo posible la existencia delos automóviles, y sin ella jamás hubiéramos pisadola luna, ni conocido la era de la informática y lastelecomunicaciones.

Todo cuanto nos rodea está compuesto por átomosy moléculas, que constituyen la única herramientaque tenemos para seguir creando y dandosoluciones que respondan a los retos actuales yfuturos. ¿Cómo alimentaremos a los más de 9.000millones de habitantes que poblarán La Tierra en2050? ¿Cómo erradicaremos las enfermedadesactuales y aquellas que aún no conocemos? Endefinitiva, ¿cómo podremos ofrecer a cada unode los hombres y mujeres que pueblan el planetaun nivel y calidad de vida suficientemente dignos?

Sin duda será la química, un área en la que nuestropaís es un referente internacional a escalacientífica, profesional, empresarial y académica,la que permitirá ofrecer, con el apoyo del conjuntode la sociedad y de las autoridades, las respuestasinnovadores que nuestro futuro necesita.

Química:nuestra vida, nuestro futuro

La Químicay la Salud

Pequeñas soluciones, grandesresultadosA finales del siglo XIX, la esperanza media devida era de 35 años, pero la aplicación de laquímica a la farmacología hizo posible la apariciónde vacunas, antibióticos y todo tipo de medica-mentos, que lograron reducir drásticamente losíndices de mortalidad. A ellos les debemos 1 decada 5 años de nuestras vidas y gracias a ellospodemos vivir en mejores condiciones hasta eda-des más avanzadas. Tan solo en Europa vivenmás de 30 millones de personas que sufren artritiso reumatismo, 5 millones de enfermos del corazón,1 millón que padece la enfermedad de Parkinson,25 millones con desórdenes nerviosos e inconta-bles enfermos de diabetes, epilepsia o asma. Losmedicamentos no sólo curan nuestras enferme-dades, sino que su utilización es esencial paraaliviar el dolor y múltiples trastornos: Analgé-sicos, antihistamínicos, antiinflamatorios, antitér-micos o antidepresivos entre otros, nos permitenvivir en mejores condiciones.

La química ha duplicadonuestra esperanza de vidaen los últimos 100 años

El hombre reparadoLas operaciones quirúrgicas sólo puedenrealizarse con la utilización de numerososproductos como antisépticos, desinfectantes,gases medicinales e infinidad de materialesquímicos que han revolucionado la medicina. Elplástico constituye uno de los materialesfundamentales en el área sanitaria por sucapacidad de adaptación a cualquier necesidad,su asepsia y su compatibilidad con otrosmateriales, y es el componente esencial de bolsasde sangre, tubos quirúrgicos, jeringuillas, lentillas,prótesis, guantes, o válvulas. De hecho, es elprincipal material –PVC- con el que se construyenlos quirófanos.

Desde hace años y también gracias a la química,la reconstrucción de las partes dañadas del serhumano ya no forma parte de la ciencia-ficción.En España, por ejemplo, más de 125.000 personasdisfrutan de una mejor calidad de vida gracias aun marcapasos y más de 50 millones de personasen todo el mundo tienen implantado algún tipo deprótesis fabricadas con polímeros y aleacionesespeciales de base química.

Un futuro alentadorSi alguna ciencia nos va a sorprender conespectaculares avances en el próximo futuro éstaserá la química para la salud. Los nuevosdesarrollos y aplicaciones de la química en laprevención y la cura de enfermedades estaránen gran medida vinculados a la combinación dela bioquímica con los nuevos conocimientos sobregenética que permitirán buscar soluciones aenfermedades tan extendidas como el Alzheimery el cáncer.

El ritmo vertiginoso de la investigación, encabezadopor ciencias como la genómica, la biomedicina, laingeniería molecular y la de los nuevos materiales,tienen a la química como estandarte y han abiertoun campo con infinitas posibilidades y fronterasimprevisibles. Desde el avance en la aplicación demedicamentos a medida a partir de las

características genéticas de cada persona, altratamiento de enfermedades hereditariasmediante la introducción de genes sanos parasubsanar los defectuosos (terapia génica) o losnuevos materiales como las estructuras poliméricasque serán clave para el desarrollo de órganosartificiales y quizás, esperemos que en un futurono muy lejano, de desarrollar células nerviosaspara reparar lesiones medulares, células óseas ycélulas pancreáticas para producir insulina quepermitan también desarrollar órganos artificialesa partir de estructuras poliméricas.

También viviremos avances en la nanotecnología-aplicación de la ciencia de los sistemas a unaescala de millonésima parte de milímetro-, y eldesarrollo de biosensores para la medición rápiday precisa de parámetros biológicos o químicos.Asimismo continuarán impulsándose áreas deinvestigación fundamentales como son las técnicaspara transportar medicamentos a zonasespecíficas del organismo, la oncologíapersonalizada mediante la identificación de nuevosmarcadores moleculares del cáncer, las películasprotectoras de polímero resistentes a las bacteriaso los tejidos inteligentes para la liberacióncontrolada de fármacos.

2La Química

y la Alimentación

Del campo a la mesaLa población mundial aumenta diariamente en245.000 personas y todas ellas precisan alimentos.Para que lleguen hasta nuestra cocina es necesariocuidar las plantas y protegerlas de plagas yagentes nocivos, obtener buenas y abundantescosechas y criar un ganado sano y bienalimentado. En todo este proceso intervienen,entre otros, los productos agroquímicos yfitosanitarios, los fertilizantes, y los fármacoszoosanitarios, pero también materiales que, comoel plástico, han contribuido a mejorar elaprovechamiento de los recursos naturales,llegando incluso a convertir tierras pobres enexplotaciones muy productivas. Así, los filmesplásticos son imprescindibles para la creación decubiertas en invernaderos, para la formación deacolchados, para el control de plagas yenfermedades y para la fabricación de loscomponentes de los sistemas de riego.

La agroquímica permitemultiplicar hasta por diezveces el rendimiento delas cosechas.

Las Redes de FríoLa Química también proporciona los gasescriogénicos que permiten transportar y almacenarlos alimentos los alimentos en cámaras frigoríficas,preservando sus propiedades y alargando suvida. De esta forma, los alimentos viajan del campohasta nuestras neveras, manteniéndose enperfectas condiciones a lo largo de una inmensared de frío.

Conservar para NutrirEl uso de diferentes aditivos, como losconservantes, permite mantener los alimentos consus cualidades nutritivas intactas, evitando quese pudran o estropeen. También el plástico es unprotagonista destacado en la conservación, alproporcionar envases y embalajes que protegenlos alimentos. Además, cada día continúandesarrollándose materiales y productos de altatecnología para mantenerlos intactos frenteagentes externos. En Europa, cada año, se ahorrala emisión de 42.600.000 toneladas de CO2gracias a los envases de plástico, tantobiodegradables como estándar, y los films deplástico, de muy poco peso, evitan el deteriorode los alimentos, ahorran energía en el transportey protegen los alimentos del oxígeno, los gérmenesy la humedad.

3La Químicay la Higiene

El cloro proporciona el 98%del agua potable que seconsume en el mundo.

El indispensable elemento 17El agua ha sido considerada siempre como lafuente y el origen de la vida, pero ha sido tambiény a lo largo de la historia el origen del 80% de lasenfermedades. Gracias a la química y al uso delcloro y otros productos que permiten potabilizarla,hoy podemos beber agua sin riesgo de contraerenfermedades que, como el cólera, todavía asolana la población cuando las catástrofes provocanla interrupción de las redes sanitarias.

Limpios y sanosPara el cuidado de nuestro cuerpo la química hadesarrollado soluciones específicas para laprotección y cuidado personal como los jabonesy geles, la pasta de dientes, el champú o lascremas protectoras.

La importancia de estos productos de higienepersonal es tal que, según un estudio de laUniversidad de Minnesota realizado sobre 120países, el uso del jabón es el principal reductorde la mortalidad infantil. También los productoscosméticos y los perfumes que contribuyen amejorar nuestro aspecto, tienen su origen en laquímica.

Entornos higiénicosTanto para el hogar como para cualquier otroentorno público o privado: oficinas, restaurantes,empresas, hospitales, y escuelas, la química hadesarrollado diferentes productos de limpiezapara mantener elevados niveles de higiene comodesinfectantes y detergentes que constituyen laprimera barrera de defensa contra las infecciones.También proporciona diversos productos que,como ambientadores, abrillantadores, limpiacris-tales, ceras, desengrasantes o diferentes limpia-dores y germicidas, nos permiten desarrollarnuestras actividades en condiciones higiénicas yseguras.

4La Químicay el Transporte

distancias con menor gasto de combustible eimpacto ambiental. A estos materiales la químicales proporciona también antioxidantes, agentesantidesgaste, inhibidores de corrosión y estabili-zantes al calor. Los sistemas de climatización sebasan en líquidos refrigerantes creados por laquímica como son los hidrofluorocarburos. Laexcesiva rigidez de los asientos y su incomodidadse acabaron con la aplicación de espumas depoliuretano –también utilizadas como aislamientotérmico y acústico-, los faros se fabrican conpolicarbonato, y la química también fabrica lasfibras sintéticas que recubren los asientos, mejo-rando su resistencia y durabilidad.

Te gustará conducirTres cuartas partes de los materiales utilizadosen la fabricación de automóviles y otros vehículosde transporte, son productos químicos.

Desde los combustibles, lubricantes y aditivos alcaucho de los neumáticos, de la pintura metalizadaa los materiales cerámicos, o de la fibra de carbonoa los múltiples polímeros y composites que loshacen más ligeros, eficientes, duraderos, ecoló-gicos, silenciosos y cómodos.

Más de 200 millones de toneladas de plásticocirculan en los automóviles actuales sustituyendomateriales pesados y permitiendo recorrer iguales

La Química mueve másde 800 millones devehículos cada día.

Seguridad ante todoLa seguridad es una de las áreas en las que laquímica proporciona tecnologías cada vez másavanzadas. El airbag, que ante los impactos frontalesreduce el riesgo de muerte un 30% debe funcionaren centésimas de segundo: fabricado con una fibraquímica sintética como el nylon, un detector deimpacto activa su inflado mediante una reacciónde boro y nitrato sódico, que provoca la expansióndentro de la bolsa de un gran volumen de gas

nitrógeno. El casco, que evita un tercio de lasmuertes y un 65% de las lesiones cerebrales enmotociclistas, tiene un caparazón de material ter-moplástico o de polímero reforzado con fibra devidrio, una pantalla de policarbonato y una espumainterior de materia sintética recubierta por un tejidode “confort”. Las pastillas de freno suelen estarfabricadas con una mezcla de carbono y Kevlar, yel líquido de frenos incorpora una base de glicol.

La química imagina el cochedel futuroCon el objetivo de fabricar coches cada vez mássostenibles y seguros, la química proporcionaproductos y tecnologías cada vez más innovado-ras. Gracias a ella continúan evolucionando loscatalizadores, la tracción híbrida, los cocheseléctricos o la pila de combustible. La tecnologíade la nanoestructuración facilita el ensambladode los polímeros a escala nanométrica, con lo quese obtienen materiales “a medida” para las diver-sas aplicaciones encaminadas a reducir el pesodel vehículo y sus emisiones. Otro de los camposde investigación son las carrocerías de fibra decarbono y mezcla de resinas poliméricas quepuede almacenar y descargar energía con mayorrapidez que las baterías convencionales, suminis-trando la energía que requiere el vehículo conmayor eficiencia. En cuanto a la seguridad, traslos neumáticos con anillos de poliuretano paramantenerse rodando tras un pinchazo, ya se estándesarrollando airbags exteriores para proteger alos peatones en caso de colisión.

La investigación para conseguir carreteras másseguras y sostenibles capaces de disminuir latemperatura del asfaltado para propiciar el ahorroenergético, la disminución de emisiones y la capta-ción de gases nocivos de los tubos de escape esotro de los campos donde se está avanzando.

También se investigan combustibles como el GLP–Gas Licuado del Petróleo-, el hidrógeno, el synfuely otros biocombustibles. El desarrollo de biocom-bustibles a través de microalgas o el uso de carbu-rantes alternativos como el Autogas, que son ya unarealidad, o la apuesta por el reciclaje constante delos recursos, como es el caso del reciclado deneumáticos para la producción de asfaltos, quepermite reutilizar más de 10.000 toneladas de resi-duos al año, responden al reto constante de laQuímica Sostenible: hacer más con menos.

5La Químicay el deporte

La superaciónEl lema olímpico acuñado por Pierre de Coubertin“Citius, Altius, Fortius” define una de las cualidadesintrínsecas del hombre: superarse. La química halogrado hacer realidad estas palabras evolucionandolos materiales con los que se fabrica el equipamientoque permite a los deportistas obtener más rendi-miento de su esfuerzo. Las zapatillas de los velocistasabandonaron los materiales tradicionales por poli-cloruro de vinilo (PVC), poliuretanos termoplásticos,caucho butilo y poliéster; las pértigas de madera obambú, fueron sustituidas por las de poliéster refor-zado con fibra de vidrio, y éstas por las de resinasy fibra de carbono; y la ropa deportiva se fabricahoy con nylon, lycra, poliéster y otras fibras sintéticasque mejoran la transpiración, permiten mayor circu-lación del aire y optimizan la temperatura corporal.

Más rápido, más alto, más fuerte.

Por tierra, mar y aireLos que practican deportes de invierno o viven enlugares fríos, soportan las inclemencias y los esca-ladores pueden hoy vivir mejor y alcanzan la cimagracias a botas y guantes de fibras como el Goretex®o el Thinsulate® que protegen del frío y de la lluvia,y prendas de polipropileno, ultrex o microfibras queofrecen mayor protección y ligereza. Las cuerdasde cáñamo trenzado han dejado paso al nylonrecubierto que ofrece mayor resistencia y absorciónde energía, y oxígeno, cremas o gafas protectoras.En el mar, el submarinista utiliza un traje de neoprenoy botellas de aire comprimido, y ya sea surf, body-board, kitesurf o windsurf, los deportistas se deslizansobre tablas fabricadas con una espuma revestidade una cubierta termoplástica de polietileno o deresina ABS. Los mástiles deben soportar cargasmuy elevadas y ser flexibles, características queofrecen la resina epoxi y la fibra de carbono, mientraslas velas son habitualmente de poliéster. Por suparte, en las embarcaciones de los deportes devela, el casco suele fabricarse con poliéster reforzadocon fibras de vidrio o carbono que recubren unnúcleo de espuma de policloruro de vinilo (PVC). Yen el aire, los globos y paracaídas utilizan funda-mentalmente nylon, mientras que las alas delta estánfabricadas con materiales ultraligeros como polia-midas y fibras de carbono con el fin de asegurar lacombinación óptima de solidez, flexibilidad y ligereza.

Al límiteEn todas las disciplinas la química ha desarrolladomúltiples aplicaciones para que los deportistasdesafiasen sus límites: los tenistas ganaron fuerzay precisión reemplazando las maderas y el alumniopor fibras de vidrio, fibra de carbono, Kevlar® ocerámica, con cordajes de nylon, multifilamentos opoliéster (el saque más rápido de la historia lo logróen 2004 el norteamericano Andy Roddick en el ClubQueen de Londres al servir a 242 Km/h); los cuadrosde las bicicletas de competición se decantan pormateriales composites como la fibras paramidas ofibra de carbono frente a los tradicionales de aceroy aluminio (el récord de distancia recorrida en unabicicleta durante una hora es del canadiense SamWhittingham que logró en 2005 recorrer 84.215metros); los esquiadoras se deslizan sobre espumasde poliuretano, fibra de vidrio y plásticos epoxi,dejando atrás la madera y el hierro (El austriacoHarry Egger logró deslizarse a 248 km/h en LesArcs en 1999). También los balones y pelotas hansufrido transformaciones. La pelota de golf está hoyfabricada con polibutadieno (el record de distanciarecorrida lo ostenta el estadounidense Jack Hamm,que en 1993 alcanzó en el Highlands Ranch deColorado 458 yardas, distancia nunca superada encompetición).

6La Químicay el vestido

De los pies a la cabezaLas fibras sintéticas que proporciona la químicapermiten vestir a cada vez un mayor número depersonas sin necesidad de intensificar la explotaciónganadera u agrícola en todo el mundo. Una solaplanta de fabricación de fibras químicas sintéticasproporciona la misma materia prima que un “rebaño”de 12 millones de ovejas, que también necesitaríanunos pastos del tamaño de Bélgica para alimentarse.Gracias a la química y a sus fábricas, podemosvestirnos cada vez más cómodos y mejor.

Una fábrica con elrendimiento de12 millones de ovejas