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TEMA EJE: LOS POLÍMEROS ORGÁNICOS SINTÉTICOS

REGIÓN: LIMA MODERNA

ACTIVIDAD: DIA DEL ÁRBOL

NAI: 363

LÍNEA DE ACCIÓN: Agua y sustancias químicas

SEMANA: 36                                       

REGIÓN: Lima Moderna

TEMA EJE: Polímeros Orgánicos Sintéticos

CATEGORÍA: Análisis Ambiental

ACTIVIDAD: Día del árbol

EJE DE DESARROLLO: Polo transoceánico central

ACUERDO NACIONAL: Plan nacional de competitividad que involucra la participación de todos.

Legislacion: Articulo34º.-Promoción de la inversión privada en proyectos y servicios.

TITULO: USO DE LOS PLÁSTICOS HECHOS A PARTIR DE FRUCTOSA Y GLUCOSA PARA DISMUNIR LA CONTAMINACIÓN QUE GENERAN LOS RESIDUOS SÓLIDOS EN LIMA MODERNA.

OBJETIVOS: Utilizar los plásticos hechos a partir de fructosa y glucosa para disminuir la contaminación que generan los residuos sólidos en Lima Moderna.

VARIABLES:

Cuadro de texto: Utilización de los plásticos hechos a partir de fructosa y glucosa.

 

Independiente:        

 

 

Cuadro de texto: Disminución de la contaminación que generan los residuos sólidos en Lima Moderna.
 

 

Dependiente:

HIPÓTESIS:

Cuadro de texto: Si se utilizaran los plásticos hechos a partir de fructosa y glucosa se podría disminuir la contaminación que generan los residuos sólidos en Lima Moderna.

 

 

RESUMEN: El tema que me ha tocado realizar esta semana ha sido Polímeros Orgánicos Sintéticos: que son muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros.

Yo lo relaciono con mi tema ya que se utilizarán los dos tipos de polímeros tanto naturales (glucosa que se encuentra en el almidón) como sintéticos (los plásticos).

La actividad es el Día del árbol que se celebra el 5 de noviembre por la semana forestal del Perú. Yo lo relaciono con mi tema ya que tanto la fructosa como la glucosa se encuentran en las frutas yb como sabemos estas primero han tenido que estar en sus árboles respectivos.

La glucosa es una forma de azúcar encontrada en las frutas y en la miel. Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad de glucosa (a menudo con fructosa), que puede ser extraída y concentrada para hacer un azúcar alternativo. Pero a nivel industrial tanto la glucosa líquida (jarabe de glucosa) como la dextrosa (glucosa en polvo) se obtienen a partir de la hidrólisis enzimática de almidón de cereales (generalmente trigo o maíz).

Y la fructuosa es una forma de azúcar encontrada en las frutas y en la miel. Es un monosacárido con la misma fórmula empírica que la glucosa pero con diferente estructura. Se utiliza como edulcorante para los diabéticos ya que tomado en dosis moderadas no precisa insulina para ser metabolizada.

Consiguen producir un precursor de productos plásticos a partir de azúcares vegetales sin necesidad de usar derivados del petróleo y de una forma barata y limpia. Las noticias sobre la producción de materiales y combustibles a partir de cultivos vegetales no paran de acumularse. Imagínese que de algún modo producimos madera (o incluso cualquier tipo de residuo vegetal) baja en lignina o nos las apañamos para eliminarla. Lo que nos queda es principalmente celulosa, que son largas cadenas hidrocarbonadas cuyos “eslabones” son moléculas de glucosa.

El problema en Lima Moderna es que está siendo contaminada por una empresa en Surco que utiliza el petróleo para producir plásticos, esta contamina suelo, aire y agua subterráneos.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Un equipo de investigadores de Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) han convertido directamente azúcares comunes en la naturaleza, en una fuente alternativa de esos productos que hacen tan valioso al petróleo, con muy pocas de las impurezas residuales que han hecho tan desalentadora hasta ahora esta búsqueda.

El petróleo se suele utilizar en la elaboración de plásticos y de varios productos químicos, como fertilizantes y disolventes, pero los investigadores están intentando encontrar un modo más sencillo y asequible para convertir los azúcares de las plantas, incluidos la glucosa y la fructosa, en compuestos que puedan reemplazar al petróleo. Aunque algunos estudios previos han descubierto varias formas de convertir la fructosa y la glucosa en plásticos e incluso combustibles.

Por ejemplo el HMF puede convertirse en ácido furadicarboxílico (FDCA) que es el bloque constructivo o precursor del poliestireno, plástico muy utilizado en nuestra vida cotidiana en forma de botellas y otros útiles. Por tanto, este plástico se podría obtener enteramente de las plantas y sin necesidad de utilizar productos derivados del petróleo. Además el HMF puede ser usado directamente como biodiesel.  Según algunos especialistas en el campo con HMF se pueden sintetizar muchos productos y cualquier proceso de obtención que sea renovable es muy bueno. Al utilizar plantas que previamente captaron el dióxido de carbono de la atmósfera, el proceso no produce emisiones artificiales extras de este gas con lo que no contribuye al efecto invernadero.

Conrad Zhang, científico del PNL’s Institute for Interfacial Catalysis que dirigió el estudio y sus colegas, han desarrollado un proceso de catálisis para transformar los azúcares en un compuesto orgánico llamado hidroximetilfurfural o HMF, que se puede convertir en poliéster y en un combustible similar a la gasolina. La técnica, que los investigadores describen Science, puede obtener casi un 90% de HMF a partir de la fructosa y un 70% a partir de la glucosa.

El HMF se forma cuando el calor rompe las moléculas de azúcar. La producción a partir de la fructosa es similar a la obtenida por otros grupos en el pasado, pero Zhang afirma que su proceso es más simple, con menos pasos y, por tanto, con una mejor relación eficacia-coste. Los métodos anteriores utilizaban un catalizador ácido y las reacciones químicas se producían en una disolución acuosa, dando lugar a elevados niveles de impurezas. En lugar de una disolución acuosa, los investigadores del PNL utilizaron unos disolventes conocidos como líquidos iónicos, que utilizan cloruros de metales como catalizadores. La reacción química resultante produce un HMF casi puro, evitando los costes de purificación, señala Zhang. Tras probar varios cloruros de metales, los investigadores descubrieron que el cloruro de cromo es el mejor catalizador para la glucosa y fructosa. Es el que obtiene más HFM a partir de la glucosa y funciona a temperaturas de 80°C para la fructosa y de 100°C para la glucosa.
La capacidad de fabricar HMF directamente a partir de la glucosa y fructosa y en producciones relativamente elevadas ha captado la atención de algunos expertos. La nueva técnica es un paso en la dirección correcta, señala Leo Manzer, presidente de Catalytic Insights, una consultora de Wilmington (Delaware).

El laboratorio de  Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) realizó una investigación en la que utilizó tres tipos de métodos para convertir la fructosa en HMF los resultados y pruebas fueron los siguientes:

Muestra a                                              

Método de cloruro de cromo:

- Este método consiste en: Se calienta la fructosa a 80ºC y luego se utiliza  como catalizador el cloruro de cromo dando como resultado el HMF puro.

- Este método permite obtener hasta un 90%  de HMF a partir de la fructosa,

-Es más económico que otros ya que reduce los costos de purificación y no contamina el medio ambiente

MUESTRA B

Método de deshidratación:

- Este método consiste en: Se deshidrata la fructosa con ácido hidroclórico, luego para lograr separa el HMF de la disolución resultante se utiliza un disolvente oleoso sobre la superficie lográndose purificar el HMF.

-Este método permite obtener hasta un 80% de HMF a partir de la fructosa,

- Poco económico y no contamina el medio ambiente.

MUESTRA C

Método de catalizador ácido:

-Este método consiste en: Se calienta la fructosa a 150ºC luego se utiliza un catalizador ácido en presencia de un solvente, este permite la separación de HMF de la disolución.

- Este método permite obtener hasta un 60% de HMF a partir de la fructosa.

- Caro pero no contamina el medio ambiente.

COMPROBACIÓN MATEMÁTICA:

 El estudio se realizó con una cantidad de fructosa de de 100gr.

Método de cloruro de cromo:

Método de deshidratación:

Método de catalizador ácido:

1ero:

e % = 90gr  x 100% = 90%

         100 gr.

Se puede concluir que este método permite obtener hasta un 90% de HMF.

1ero:

e % =  80gr x 100% = 80%

         100gr

Se puede concluir que este método permite obtener hasta un 80% de HMF.

1ero:

e % =  60gr. x 100% = 60%

         100 m3

Se puede concluir que este método permite obtener hasta un 60% de HMF.

Los resultados que se mostrarán en las estadísticas serán los siguientes:

1ero: Se suman los porcentajes:

-          90% + 80% + 60% = 210%

2do: El resultado de la suma de los porcentajes es igualado a 100%  y sacamos el porcentaje que le corresponde a cada uno:

MUESTRA A: 210% --------- 100%

                       90% ---------X

X= 90% X 100%  = 39%                                      

               210 %

MUESTRA B: 210% --------- 100%

                       80% ---------X

X= 80% X 100%  = 35%                                      

               210 %

MUESTRA C: 210% --------- 100%

                       60% ---------X

X= 60% X 100%  = 26%                                      

               210 %

-         FÓRMULA:

La eficiencia para obtener más HMF depende de:

eficiencia = Cantidad de HMF x 100%

        cantidad de fructosa    

DATOS / RESULTADOS:

El HMF puede convertirse en ácido furadicarboxílico (FDCA) que es el bloque constructivo o precursor del poliestireno, plástico muy utilizado en nuestra vida cotidiana en forma de botellas y otros útiles. Por tanto, este plástico se podría obtener enteramente de las plantas y sin necesidad de utilizar productos derivados del petróleo. Pese a ser un material relativamente nuevo en el mercado, USA, Japón y algunos países europeos ya están comercializando los bioplásticos. Sus aplicaciones han sido especialmente exitosas en la agricultura, la papelería, los juguetes y, principalmente, los embalajes y el material médico.

También se saben los resultados del HMF utilizado como combustible: En el nuevo método para producir HMF y convertirlo en DMF, la fructosa es inicialmente convertida a HMF dentro del agua empleando un catalizador ácido en presencia de un disolvente de bajo punto de ebullición. El disolvente extrae el HMF del agua y lo arrastra a un recipiente aparte. Aunque otros investigadores han convertido anteriormente la fructosa en HMF, el grupo de investigación de Dumesic ha introducido una serie de mejoras que elevan la productividad en la obtención de HMF y lo hacen más fácil de extraer.

El DMF tiene un mayor contenido energético, y también supera al etanol en otros aspectos. No es soluble en agua, por lo que no se contamina por la absorción de humedad. Es estable durante su almacenamiento y, en la etapa de evaporación durante su producción, consume sólo un tercio de la energía que requiere evaporar una solución de etanol producida por fermentación.

 

FOTOS: en la foto primera se ve como se genera en HMF y en la segunda se ve una fruta de donde se obtiene fructosa y glucosa.

   

Foto

Descubrimiento qu ico

ESTADÍSTICAS: En este cuadro se puede observar que el método que se propone en este trabajo es más efectivo que otros.

Fuente: (Resultado de la comprobación matemática)

CONCLUSIONES: Se pueden utilizar los plásticos hechos a partir de fructosa y glucosa para disminuir la contaminación que generan las empresas de plásticos en Lima Moderna ya que esta no contamina el medio ambiente y es económico.

INVESTIGACIÓN FUTURA: En un futuro se podrían utilizar plásticos hechos a partir de fructosa y glucosa para disminuir la contaminación que generan las empresas de plásticos en Lima Moderna.

 Alfabetización Funcional (FODA):

Fortalezas: El hecho a partir de fructosa y glucosa es más económico y no es contaminante para el medio ambiente.

Oportunidades: Se puede utilizar también como una nueve fuente de combustible que es más útil que el etanol o mejor dicho como biodiesel.

Debilidades: Que todavía no es muy conocido en el Perú.

Amenazas: Que por no saber del tema no le tomen importancia.

plan de COMPETITIVIDAD nacional:

En el 2008 debe aumentar la participación universitaria en fondos externos.

PALABRAS CLAVES

Hydroxymethylfurfural (HMF) es el principal producto de descomposición térmica formada en soluciones acuosas de dextrosa durante la esterilización y tras el almacenamiento.

Fructosa: es una forma de azúcar encontrada en las frutas y en la miel. Es parecida a la glucosa pero tiene diferente estructura.

Glucosa: es una forma de azúcar encontrada en las frutas y en la miel.

PÁGINAS WEB CONSULTADAS:

http://neofronteras.com/?p=608

http://erenovable.com/2007/08/07/el-plastico-podria-crecer-en-los-arboles/

http://www.solociencia.com/quimica/07080304.htm

http://www.euroresidentes.com/Blogs/nanotecnologia/2007_06_01_archive.html

http://www.fernandoflores.cl/node/1490

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APELLIDOS Y NOMBRES: Cruzado Agüero Gisela María // NODO: Quantum

AÑO DE ESTUDIO: 3ero de Secundaria

CORREO ELECTRÓNICO: giselacruzadoaguero@gmail.com

 

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Última modificación: 29 de Noviembre  de 2007