Quimica (página 2)

El carbono es un componente esencial de todos los seres vivientes. Existe principalmente como dióxido de carbono en la atmósfera, en los océanos y en los combustibles fósiles almacenados bajo la superficie de la Tierra. Los pasos más importantes del ciclo del carbono son los siguientes:

• El dióxido de carbono en la atmósfera es absorbido por las plantas y convertido en azúcar, por el proceso de fotosíntesis.

• Los animales comen plantas y al descomponer los azúcares dejan salir carbono a la atmósfera, los océanos o el suelo.

• Otros organismos descomponen las plantas muertas y las materias animales, devolviendo carbono al medio ambiente.

• El carbono también se intercambia entre los océanos y la atmósfera. Esto sucede en ambos sentidos en la interacción entre el aire y el agua.

Ciclo del oxigeno:

El oxígeno es el elemento químico más abundante en los seres vivos. Forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. Como molécula, en forma de O2, su presencia en la atmósfera se debe a la actividad fotosintética de primitivos organismos. Al principio debió ser una sustancia tóxica para la vida, por su gran poder oxidante. Todavía ahora, una atmósfera de oxígeno puro produce daños irreparables en las células. Pero el metabolismo celular se adaptó a usar la molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así una nueva vía de obtención de energía mucho más eficiente que la anaeróbica. La reserva fundamental de oxígeno utilizable por los seres vivos está en la atmósfera. Su ciclo está estrechamente vinculado al del carbono pues el proceso por el que el C es asimilado por las plantas (fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario. Otra parte del ciclo natural del oxígeno que tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra es su conversión en ozono. Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono). Esta reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2.

Ciclo del Nitrógeno:

Su reserva fundamental es la atmósfera, en donde se encuentra en forma de N2, pero esta molécula no puede ser utilizada directamente por la mayoría de los seres vivos (exceptuando algunas bacterias). Esas bacterias y algas cianofíceas que pueden usar el N2 del aire juegan un papel muy importante en el ciclo de este elemento al hacer la fijación del nitrógeno. De esta forma convierten el N2 en otras formas químicas (nitratos y amonio) asimilables por las plantas. El amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-) lo pueden tomar las plantas por las raíces y usarlo en su metabolismo. Usan esos átomos de N para la síntesis de las proteínas y ácidos nucleicos. Los animales obtienen su nitrógeno al comer a las plantas o a otros animales. En el metabolismo de los compuestos nitrogenados en los animales acaba formándose ión amonio que es muy tóxico y debe ser eliminado. Esta eliminación se hace en forma de amoniaco (algunos peces y organismos acuáticos), o en forma de urea (el hombre y otros mamíferos) o en forma de ácido úrico (aves y otros animales de zonas secas). Estos compuestos van a la tierra o al agua de donde pueden tomarlos de nuevo las plantas o ser usados por algunas bacterias. Algunas bacterias convierten amoniaco en nitrito y otras transforman este en nitrato. Una de estas bacterias (Rhizobium) se aloja en nódulos de las raíces de las leguminosas (alfalfa, alubia, etc.) y por eso esta clase de plantas son tan interesantes para hacer un abonado natural de los suelos. Donde existe un exceso de materia orgánica en el mantillo, en condiciones anaerobias, hay otras bacterias que producen desnitrificación, convirtiendo los compuestos de N en N2, lo que hace que se pierda de nuevo nitrógeno del ecosistema a la atmósfera. A pesar de este ciclo, el N suele ser uno de los elementos que escasean y que es factor limitante de la productividad de muchos ecosistemas. Tradicionalmente se han abonado los suelos con nitratos para mejorar los rendimientos agrícolas. Durante muchos años se usaron productos naturales ricos en nitrógeno como el guano o el nitrato de Chile. Desde que se consiguió la síntesis artificial de amoniaco por el proceso Haber fue posible fabricar abonos nitrogenados que se emplean actualmente en grandes cantidades en la agricultura. Como veremos su mal uso produce, a veces, problemas de contaminación en las aguas: la eutrofización.

Ciclo del fósforo:

El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN); del ATP y de otras moléculas que tienen PO43- y que almacenan la energía química; de los fosfolípidos que forman las membranas celulares; y de los huesos y dientes de los animales. Está en pequeñas cantidades en las plantas, en proporciones de un 0,2%, aproximadamente. En los animales hasta el 1% de su masa puede ser fósforo. Su reserva fundamental en la naturaleza es la corteza terrestre. Por meteorización de las rocas o sacado por las cenizas volcánicas, queda disponible para que lo puedan tomar las plantas. Con facilidad es arrastrado por las aguas y llega al mar. Parte del que es arrastrado sedimenta al fondo del mar y forma rocas que tardarán millones de años en volver a emerger y liberar de nuevo las sales de fósforo.  Otra parte es absorbido por el plancton que, a su vez, es comido por organismos filtradores de plancton, como algunas especies de peces. Cuando estos peces son comidos por aves que tienen sus nidos en tierra, devuelven parte del fósforo en las heces (guano) a tierra. Es el principal factor limitante en los ecosistemas acuáticos y en los lugares en los que las corrientes marinas suben del fondo, arrastrando fósforo del que se ha ido sedimentando, el plancton prolifera en la superficie. Al haber tanto alimento se multiplican los bancos de peces, formándose las grandes pesquerías del Gran Sol, costas occidentales de África y América del Sur y otras. Con los compuestos de fósforo que se recogen directamente de los grandes depósitos acumulados en algunos lugares de la tierra se abonan los terrenos de cultivo, a veces en cantidades desmesuradas, originándose problemas de eutrofización.

1.2.-Intercambio de materiales entre las geosferas.

Los materiales químicos que se encuentran en un constante dinamismo, el cual es posible debido a la influencia de factores como el agua, la luz solar, el viento, la presencia de microorganismos, entre otros mas, que permite la transformación e intercambio de materia y energía entre estas. El equilibrio dinámico de las sustancias se puede visualizar a través de los actos de lo elementos químicos como el carbono, nitrógeno, fósforo, etc. estos se llaman cielos biogeoquímicos.

1.3.-Contaminación química del ambiente.

Desde que el hombre descubrió el fuego, ha venido contaminando la atmósfera con hollín y gases perniciosos. El aumento de consumo de combustible por la industria, la concentración de la población en las áreas urbanas y el invento de los vehículos a motor, son las principales causas de la contaminación atmosférica. En la actualidad, se han ido introduciendo sustancias extrañas y nocivas a las diferentes geosferas como consecuencia de la actividad humana, causando así la contaminación ambiental.

Toda sustancia cuya adición a la atmósfera produzca un efecto incurable en el hombre y sobre su ambiente puede clasificarse como contaminante. Las especies radioactivas producidas por la lluvia de los productos nucleares ciertamente entran en ella, al igual que los gases tóxicos liberados accidentalmente en la atmósfera. Así vemos que las aguas oceánicas se han ido convirtiendo en verdaderos basureros que reciben los residuos que provienen de las actividades urbanas e industriales, por otra parte el ser humano ha ido introduciendo pesticidas como los carbonatos. Estos se depositan en el suelo y luego son arrastrados por las aguas a los mares causando problemas en la flora y la fauna acuática. Asimismo el aumento progresivo de la concentración de los óxidos del carbono (CO y CO2) óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno, entre otros, provenientes de las actividades industriales automovilísticas, han alterado las condiciones del aire que respiramos.

2.-Industria química en Venezuela.

2.1.-La industria química en Venezuela.

En Venezuela la actividad industrial se inicio durante el siglo XIX con la instalación de pequeñas fábricas como la del papel nacional, fundada en 1843. A partir de esta fecha el desarrollo fue muy lento debido a la falta de capital, al atraso tecnológico y al reducido mercado interno. Durante la primera mitad del siglo XX, la actividad industrial estuvo limitada a la existencia de algunas fábricas como calzado, azúcar y sombreros, cervezas, fósforos, cigarrillos, etc. Desde 1961 las industrias químicas han agarrado importancia.

La industria química realiza la extracción y procesamiento de las materias primas tanto naturales como sintéticas. En la vida cotidiana ya son normales los productos químicos, como pintura, cosméticos, conservantes, medicinas, etc. Algunas de las industrias químicas venezolanas son: SIDOR, ALCASA, VENALUM, BAUXIVEN, EDELCA, etc.

2.2.-Materias primas y tipos de energía utilizadas.

Materia Prima:

Se divide en 2 y actualmente se agrega otra:

–Materia prima natural, es aquella que se obtiene del medio ambiente, como son: el agua, el aire, el petróleo, el azufre, el carbón y los minerales (madera, gas natural, etc.)

Que sirven para sintetizar los productos.

–Materia prima sintética, es aquella que esta conformada por sustancias químicas como: ácido sulfúrico, amoniaco, cloro, benceno, y otros compuestos, que sirven para obtener fertilizantes, pinturas plásticas, etc.

-Materia prima de recuperación, son los compuestos capaces de ser reciclados para volver a usarse en las industrias químicas. Tales como: papel, vidrio, cartón, etc.

Tipos de energía:

Una industria puede usar según la finalidad de su producto distintos tipos de energía para la realización de sus procesos. Los principales tipos de energía son.

Eléctrica: Se usa en todas las industrias para realizar procesos sofisticados y esta es cada vez más importante.

Nuclear: Este es el tipo de energía más económico disponible, con esta se puede elegir el sitio más conveniente y estas centrales no están limitadas por circunstancias geográficas ni climáticas.

Lo único malo es que se tiene que disponer de instaladores de alta energía con el objeto de evitar la contaminación o irradiación de radioactivos.

Térmica: Es la que se emplea en hornos para derretir metales u otros compuestos para darle forma u amoldarlos.

2.3.-Impacto ambiental.

El incremento del desarrollo industrial en Venezuela y el descubrimiento de sustancias nocivas provenientes de la actividad industrial, han creado la necesidad de alarma y vigilancia y por lo tanto estas deben cumplir unas medidas anticontaminantes que eviten el desequilibrio ecológico. Los lugares más afectados que requieren un estudio a fondo e inmediato y soluciones rápidas son: El Lago de Valencia y Maracaibo y las playas del Distrito Federal y Oriente. Los desechos sólidos se deben colocar en lugares apropiados y los gases tóxicos se deben evitar usando filtros.

Los principales agentes contaminantes son:

Dióxido de Carbono: se origina en los procesos de combustión de la producción de energía de las industrias.

Monóxido de carbono: se origina en los procesos de combustión incompleta.

Dióxido de azufre: es el humo de las centrales eléctricas y de las fábricas.

Óxidos de nitrógeno: producido por el uso excesivo de fertilizantes.

Fosfatos: se encuentran en los fertilizantes.

Mercurio: los producen los combustibles.

Plomo: la fuente principal es el petróleo.

BTT y otros plaguicidas: se utiliza principalmente en la agricultura.

Radiación: se origina en la producción de energía atómica.

2.3.-Costos industriales.

Las industrias deben considerar el costo de todos sus gastos y actividades para poder determinar el costo de sus productos.

Para ello se tendrán que tomar los siguientes aspectos.

-El rendimiento de las reacciones químicas utilizadas debe ser lo más elevadas posible.

-La materia prima, además de máximo rendimiento, ha de ser las más económicas.

-Los procesos físicos y químicos han de ser los de mejor costo.

-Todos los procesos químicos utilizados han de tener como finalidad el producto final.

3.-La industria petrolera y petroquímica en Venezuela.

3.1-El Petróleo.

El petróleo se puede describir como un líquido viscoso cuyo color varía entre amarillo y pardo oscuro hasta negro, con reflejos verdes. Además tiene un olor característico y flota en el agua.

Es una mezcla de hidrocarburos, compuestos que contienen en su estructura molecular carbono e hidrógeno principalmente.

El número de átomos de carbono y la forma en que están colocados dentro de las moléculas de los diferentes compuestos proporciona al petróleo diferentes propiedades físicas y químicas. Así tenemos que los hidrocarburos compuestos por uno a cuatro átomos de carbono son gaseosos, los que contienen de 5 a 20 son líquidos, y los de más de 20 son sólidos a la temperatura ambiente. El petróleo crudo varía mucho en su composición, lo cual depende del tipo de yacimiento de donde provenga, pero en promedio podemos considerar que contiene entre 83 y 86% de carbono y entre 11 y 13% de hidrógeno.Mientras mayor sea el contenido de carbón en relación al del hidrógeno, mayor es la cantidad de productos pesados que tiene el crudo. Esto depende de la antigüedad y de algunas características de los yacimientos. No obstante, se ha comprobado que entre más viejos son, tienen más hidrocarburos gaseosos y sólidos y menos líquidos entran en su composición. Algunos crudos contienen compuestos hasta de 30 a 40 átomos de carbono.

Por lo general, el petróleo tal y como se extrae de los pozos no sirve como energético ya que requiere de altas temperaturas para arder, pues el crudo en sí está compuesto de hidrocarburos de más de cinco átomos de carbono, es decir, hidrocarburos líquidos. Por lo tanto, para poder aprovecharlo como energético es necesario separarlo en diferentes fracciones que constituyen los diferentes combustibles como el gasavión, gasolina, turbosina, diesel, gasóleo ligero y gasóleo pesado.

-Origen del petróleo.

Existen varias teorías sobre la formación del petróleo. Sin embargo, la más aceptada es la teoría orgánica que supone que se originó por la descomposición de los restos de animales y algas microscópicas acumuladas en el fondo de las lagunas y en el curso inferior de los ríos.

Esta materia orgánica se cubrió paulatinamente con capas cada vez más gruesas de sedimentos, al abrigo de las cuales, en determinadas condiciones de presión, temperatura y tiempo, se transformó lentamente en hidrocarburos (compuestos formados de carbón e hidrógeno), con pequeñas cantidades de azufre, oxígeno, nitrógeno, y trazas de metales como fierro, cromo, níquel y vanadio, cuya mezcla constituye el petróleo crudo. Ahora bien, existen personas que no aceptan esta teoría. Su principal argumento estriba en el hecho inexplicable de que si es cierto que existen más de 30 000 campos petroleros en el mundo entero, hasta ahora sólo 33 de ellos constituyen grandes yacimientos. De esos grandes yacimientos 25 se encuentran en el Medio Oriente y contienen más del 60% de las reservas probadas de nuestro planeta.

Uno se pregunta entonces: ¿Cómo es posible que tantos animales hayan muerto en menos del 1% de la corteza terrestre, que es el porcentaje que le corresponde al Medio Oriente?

-Industria del petróleo.

La explotación petrolera en Venezuela se inició en el siglo XIX. La primera concesión petrolera fue cedida por el gobierno en 1864 a Manuel Olivarria por 15 años con un impuesto de regalía.

El 12 de octubre de 1878 en la Alquitrana, San Cristóbal, el tachirense Antonio Pulido junto a 5 más de su región formaron la primera compañía petrolera del país "Compañía Nacional Petrolia del Táchira", la cual funcionó hasta el 8 de abril de 1934.

Se dieron luego concesiones a diferentes compañías extranjeras. En 1887, la General Asphalt Company comenzó a explotar petróleo en el Lago Guanaco en el Estado Sucre. Durante el gobierno de Castro, se otorgaron cuatro concesiones a particulares que luego vendieron a compañías extranjeras. En 1913 la Caribbean Petroleum Company comenzó la perforación del primer pozo petrolero del lago de Maracaibo, el Zumaque 1. Ese mismo año la Bermúdez Company culminaba con la explotación del primer pozo petrolero venezolano, el Bababui N° 1 en el Estado Sucre. La venezuelan Oil Concessions explotaba los pozos en los estados Bolívar y Sucre. En 1919 se establecieron las primeras compañías norteamericanas.

En 1959 nace la OPEP con el objeto de defender el precio de los crudos. En 1960 se creó la CPV (Corporación Venezolana del petróleo) como empresa propia del Estado que inició los pasos hacia la nacionalización de la industria petrolera. En 1975 se crea Petróleos de Venezuela, S.A. (PDVSA) por la unión de la CPV con 13 concesionarias nacionales, entre las cuales están Lagoven, Corpoven y Maraven, tomando el control de las actividades petroleras después de la nacionalización del petróleo el 1° de enero de 1976 generando más del 70% del ingreso de divisas.

La industria petroquímica.

Los primeros pasos para el desarrollo de la industria petroquímica en Venezuela se iniciaron en 1953 cuando se creó la Petroquímica Nacional, adscrita al Ministerio de Minas e Hidrocarburos, con la finalidad de industrializar el gas natural y algunos derivados del petróleo. En 1956 la Petroquímica Nacional se convierte en el Instituto Venezolano de Petroquímica (IVP). En 1977, el IVP se transforma en la empresa Petroquímica de Venezuela, S.A. (PEQUIVEN), pasando más tarde a ser responsabilidad y filial de Petróleos de Venezuela.

–Comercio del Petróleo.

La explotación petrolera ha traído gran beneficio económico a los países exportadores debido a los ingresos que genera. Por otra parte, también ha permitido la expansión de la industria petroquímica que busca satisfacer un mercado muy amplio y variado de productos derivados del petróleo.

-API (Densidad del petróleo)

    En Venezuela,  para  clasificar los crudos se aplican las definiciones oficiales del Ministerio de Energía y Minas (MEM).  Una clasificación de la  calidad de los crudos se fundamenta en su densidad relativa, la cual se mide según sean más livianos o más pesados que el agua.  La mayoría de los crudos tienen densidades menores de 1 g/cm3  o sea que flotan en el agua, por ser menos densos que ésta. Mientras más liviano es un crudo, mejor es su calidad y mayor es su precio. En la industria petrolera es muy común expresar la densidad relativa de un crudo o su gravedad específica en grados API o °API, unidad creada por el  "American Petroleum Institute". En esta escala, cuanto más ligero es un petróleo,  mayor es su gravedad API y cuanto más pesado es el crudo,  menor será su gravedad  API (ver tabla).  El agua tiene  una gravedad específica de 10 ° API. Los crudos venezolanos varían en densidad, por ejemplo, los del Zulia pueden estar entre 15,8 y 39 °API, los de  Monagas  varían desde 10,3  a 28,2  °API y en Anzoátegui encontramos crudos de 7,8  °API.  

3.2.-Energía de los combustibles.

El 80% de la energía consumida en la sociedad proviene de los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), que son agotables y contaminantes. Estos combustibles son hidrocarburos que varían en el largo de su cadena carbonada y contienen nitrógeno, azufre y oxigeno. Mientras mayor sea el número de carbonos presentes, mayor es el rendimiento energético de los mismos.

Conclusiones

Como conclusión tenemos que el medio que nos rodea y en el que el hombre trabaja, vive y descansa constituye un sistema integral de cuerpos y fenómenos interconectados, la interconexión de todos estos elementos del medio ambiente se pone de manifiesto en el hecho de de que el cambio de uno de los componentes repercute en los demás y produce cambios en su estado, estos cambios se deben tanto a procesos naturales como a la actividad del hombre. La naturaleza circundante constituye la base necesaria de la existencia del hombre siendo la fuente de la energía y de las materias que se utilizan en el proceso de la actividad vital del hombre. En la actualidad el intercambio de materia y de energía ha alcanzado tales dimensiones que la actividad productiva del hombre se ha convertido en un factor poderoso de acción global sobre la naturaleza. Las extracciones de energía y materias del medio ambiente que la sociedad lleva a cabo, así como su devolución en otras formas (como desechos industriales, químicos y petroleros) alteran el curso de los procesos naturales en las rotaciones energético-materiales naturales dinámicamente equilibradas.

Autor:

Gustavo Alfonzo Rincón Borregales