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.
