Tema 9- Resumen- 4ºB

TEMA 9- APLICACIONES DE LA I+D+i- 4ºB

1-DESARROLLO DE MATERIALES METÁLICOS-

Se busca, sobre todo, evitar la corrosión (fenómeno destructivo que supone la pér-dida de propiedades del metal, al volver a su estado natural, en forma combinada. Un ejemplo sería la oxidación, que se produce en presencia de oxígeno y humedad)

Los sistemas para conseguirlo son: -Recubrimiento exterior de las piezas (pintura)

-Aleaciones inoxidables: Acero, duraluminio,

aluminio-magnesio, nitinol (níquel-titanio)

-Espumas de metal- Son sólidos rígidos con un elevado grado de porosidad cerrada en el interior de su estructura, lo que permite reducir su densidad (pesan menos).

Por ejemplo, se puede conseguir espuma de aluminio emzclando este metal con hidruro de titanio, moliéndolos previamente y calentándolos. Estas espumas se utilizan sobre todo en carpintería metálica, en construcción y en las industrias automotriz, aeroespacial y naval.

2- CAUCHO, PAPEL, BIOCOMBUSTIBLES Y NUEVAS CERÁMICAS-

Se trata en principio de materiales de origen natural, pero que requieren transformación.

-Caucho- Se obtiene a partir del látex de un árbol brasileño, aunque luego se plantó en Asia. Se usa para neumáticos previa vulcanización, (método ideado por Goodyear, que

le aporta elasticidad y resistencia). En torno a la II Guerra Mundial se consiguió desarrollar

caucho sintético.

-Papel- Elaborado a partir de fibra vegetal (celulosa) que tiene que se molida, blan-queada y diluída para obtener pasta de papel, para ser secada y endurecida posteriormente

Todo este proceso plantea problemas para el medio ambiente porque:

-Se plantan especies de crecimiento rápido, como el eucalipto y determinadas varie- dades de pino, con talas masivas y riesgo de incendios.

-Las aguas residuales son muy contaminantes, ya que se usan productos químicos

para separar la lignina de la celulosa, y para blanquear el producto resultante.

-Se requiere mucho gasto energético.

Posibles soluciones: -Fomentar el reciclaje de papel usado.-Controlar la explotación forestal

-Utilizar depuradoras -Instalarar sistemas eficientes

-Usar energías alternativas.

-Biocombustibles- -Etanol (alcohol)- Se puede mezclar con la gasolina

-Biodiesel- (a partir de aceites)- Se puede mezclar con el gasoil

Se consideran biocombustibles de 1ª generación si se obtienen a partir de cultivos tradicionales, y de 2ª generación si lo hacen a partir de residuos o de cultivos marginales.

-Nuevas cerámicas- Las cerámicas tradicionales (vidrio, barro cocido) son muy resistentes al desgaste y al calor, pero tienen el problema de ser frágiles. Ahora se han conseguido nuevos materiales que se rompen menos, y se usan como aislantes, por ejem-plo en naves espaciales.

3-POLÍMEROS

Son compuestos químicos en los que una unidad (monómero) se repite muchas veces. Son ligeros, no experimentan corrosión, y se comportan como aislantes eléctricos.

Se les suele llamar plásticos, porque se suelen reblandecer con el calor. Han sustituído en

muchos casos a la madera y los metales.

Tipos: -Termoplásticos- Se pueden deformar sin descomponerse. Permiten el reciclaje.

(P. Ej, polietileno, PVC, poliestireno, metacrilato, poliamidas). El poliestireno expandido sería lo que conocemos como "corcho blanco", y las poliamidas

son fibras sintéticas (en tejidos)

-Termoestables- Sólo admiten un ciclo de moldeo (luego se endurecen, de manera

que no se pueden reciclar) Serían la baquelita, resinas, colas y barnices.

-Elastómeros- Se deforman con la tensión, pero luego recuperan la forma inicial.

(por ejemplo, el caucho sintético y el poliuretano -la lycra-)

4- NUEVOS MATERIALES DEL CARBONO Y NANOTECNOLOGÍA

-Fibra de carbono- (Poliacrilo nitrilo) Presenta una trama hexagonal de átomos de carbono, con enlaces laterales a nitrógeno. Se usa sobre todo en material deportivo como

pértigas, varillas de tiendas de campaña, cascos de veleros, bicicletas, motos, etc...

-Grafeno- Son láminas formadas por hexágonos de átomos de carbono. Son extre-madamente delgadas, pero a la vez flexibles y resistentes. Se usa, por ej. en electrónica.

-Nanotubos- Cilindro hueco formados por láminas de grafeno curvadas. Pueden estar formados por una pared única o por varios tubos concéntricos. En nanotecnología.

-Fullerenos- Son bolas formadas por 60 átomos de carbono (escala nanométrica)

Llamamos nanotecnología a la posibilidad de diseñar materiales y aparatos a escala

muy pequeña, casi manipulando átomos. Esto se ha conseguido gracias al microscopio de

efecto túnel. El nanómetro es una unidad de medida que correspobnde a la millonésima parte del milímetro, o lo que es lo mismo, a la milmillonésima parte del metro.(1 nm = 10^-9m)

La nanociencia se encargaría de estudiar las propiedades a esta escala, que cambian con

respecto a la escala habitual.

Tipos: -Top-down- Se reduce el tamaño de arriba a abajo, miniaturizando estructuras

y mecanismos (por ejemplo, microchips cada vez más reducidos)

-Bottom up- Se trabaja desde abajo, mediante el autoensamblado de átomos.

Ésto permitiría diseñar materiales a la carta.

Aplicaciones: -Obtención de nuevos materiales

-Producción de componentes electrónicos

-Mayor aprovechamiento de la energía solar

-Utilización en medicina (pero tiene problemas de toxicidad)

5-BIOMATERIALES

Son aquellos que se incorporan dentro de los seres vivos para reemplazar algún órgano o restaurar alguna función, y permanecen en contacto con los fluídos corporales

(por ejemplo, se utilizan para prótesis internas). Deben ser farmacológicamente estables

6-LA REVOLUCIÓN TECNOLÓGICA EN LAS COMUNICACIONES-

-Transmisión por cable- Mediante corriente eléctrica (por ejemplo, el cable coaxial de las antenas, o la banda ancha ADSL) o mediante ondas luminosas (fibra óptica).

-Transmisión inalámbrica- Con ondas de baja frecuencia (de radio, infrarrojos, micro-ondas...) -WiFi- Hace falta un dispositivo conectado a la red que emita las ondas

Sirve para posibilitar el acceso a Internet en ordenadores que se

encuentran a cierta distancia del punto de conexión.

-Bluetooth- Funciona dentro de un área pequeña. No haría falta la

conexión a la red. Permite comunicar dispositivos entre sí.

-Satélites artificiales- Orbitan en el espacio alrededor de la Tierra.

Permiten la comunicación y el posicionamiento (GPS)

7- I+D+i EN LA INDUSTRIA QUÍMICA

A principios de siglo XX, había plantas industriales en régimen discontinuo (se cargaban las materias primas o reactivos, y luego se descargaban los productos)

Tras la II Guerra Mundial, se desarrollan operaciones unitarias (Se fragmenta el

proceso en fases, con expertos en una sola operación). Surge el régimen continuo (sin interrupciones, entra materia prima y se saca producto sin parar la producción)

Ahora se utiliza la metodología de los módulos básicos, (concentra el trabajo experimental en determinados pasos para optimizar los resultados. Va unido al trabajo

de laboratorio, con simulación mediante modelos informáticos. En plantas piloto donde

se experimentan nuevos sistemas de producción. Con ello se obtiene información sobre:

-Comportamiento de una reacción química -Resistencia de los nuevos equipos

-Grado de pureza de los productos obtenidos -Mejora del rendimiento

-Diseño más adecuado para la producción -Grado de aceptación del producto

en el mercado

8- I+D+i EN LA INDUSTRIA FARMACÉUTICA

Farmacología- Ciencia que estudia los fármacos, o agentes químicos que tienen una acción sobre el ser vivo. Los avances en el campo de las biociencias (biología molecular, biología celular y biotecnología) han permitido el desarrollo de nuevos medicamentos.

Medicamento- Es una preparación elaborada con drogas que, por su forma farma-céutica y dosis se destina a la curación, el alivio, prevención o diagnóstico de las enferme-

dades de los seres vivos. Llamamos droga o principio activo a la sustancia o mezcla de

sustancias que puede emplearse para la elaboración de medicamentos. Es la parte que

hace efecto (el resto del medicamento se consideran "excipientes")

Un medicamento puede ser suministrado por vía oral, tópica, rectal, hipodérmica,

intramuscular o intravenosa.

Desarrollo de nuevos medicamentos- La labor de las empresas farmacéuticas consiste en: -Buscar nuevos principios activos

-Sintetizar cantidades apreciables del mismo

-Experimentación básica o preclínica

-Fase de estudios clínicos (sobre individuos sanos, para ver los efectos

secundarios, y sobre enfermos, para probar la eficacia terapéutica)

-Obtención del principio activo a nivel industrial

-Registro y autorización del nuevo fármaco por parte de la Administrac.

Llamamos medicamentos genéricos a los que se fabrican sin marca, una vez expira-da la patente. Así se abaratan costes, aunque pueden suponer un freno a la investigación.

9- LA I+D+i EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA-

La I+D+i aplicada a la tecnología de alimentos busca la forma de reducir, controlar la presencia de microorganismos y de conocer bien las propiedades de las sustancias quími-cas y naturales para conservar y mejorar sus características atendiendo a valores estipula-dos por las administraciones. La nueva tecnología de alimentos se aplica entre otras cosas a: -Reducir el contenido de ácidos grasos saturados

-Eliminar el contenido de oxígeno para que los alimentos se conserven mejor

-Sellado adecuado de los envases donde se venden los alimentos

-Suministrar aditivos (saborizantes, espesantes, estabilizantes, etc)

Nuevos campos de desarrollo:

-Biotecnología alimentaria- Tradicionalmente se usaba la selección de varieda-des genéticas y la técnica de la fermentación. Hoy en día se investigan nuevas especies y se utilizan enzimas para mejorar las propiedades.

-Alimentos transgénicos- Se incorporan a una especie genes de otra, para au-mentar la producción (se incorporan genes para que resistan las heladas o algunas plagas)

-Nuevos alimentos. Por ejemplo, productos dietéticos para diabéticos,celíacos;

alimentos funcionales (enriquecidos con vitaminas, Omega 3, fibra, etc...)

-Nutracéuticos- Productos que tienen algún efecto terapéutico, pero escaso valor nutritivo (jalea real, ginseng, propóleo, infusiones, etc...)

10- LA I+D+i EN LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA-

Aunque el petróleo sigue siendo la principal fuente energética, la política de I+D+i intenta buscar procedimientos ahorradores de energía y emplear fuentes alternativas, como la eólica, la solar, hidráulica, de la biomasa, geotérmica o maremotriz. En un futuro se debe-ría tender a reducir el transporte, con la utilización mayor del domicilio para actividades laborales y educativas, e incluso la hospitaluización domiciliaria.

11- CONTRIBUCIÓN ESPAÑOLA A LA I+D+i

-Astrofísica- Instituto Astrofísico de Canarias. Colaboración en otros proyectos fuera.

-Investigación biomédica- A través del Instituto de Salud Carlos III

-Industria alimentaria- Sobre todo, en la industria hortofrutícola. INTA

-Sector de infraestructuras- Sobre todo, en la construcción de presas, puentes, TAV,

-Energías renovables- Sobre todo, energía solar, eólica y de la biomasa.