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Quimica 3° · 2024
Libro de Química 3 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

195/210

Tiempos de degradación de biomateriales naturales y artificiales

📄 ejercicios quimica 🎓 bachillerato · 3° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

Biomateriales naturales: meses a años (papel, cáscara, lana). Biomateriales artificiales: siglos a millones de años (plásticos, vidrio). Conclusión: los materiales sintéticos son mucho más persistentes y contaminan más.

📚 exercise quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 195

Quimica 3° · 2024

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Ejercicio 2

Investigo y comparo el tiempo que se demoran en degradarse algunos objetos artificiales y naturales, considerando que esta propiedad está relacionada con materiales convencionales como plásticos, vidrios, cartón, ropa, lana, etc. Sintetizo la información en la tabla y comparto mis conclusiones con el resto de la clase.

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Parte 2.a

Tabla comparativa de tiempos de degradación

Los valores son aproximados y dependen de las condiciones ambientales (humedad, temperatura, presencia de microorganismos).

Biomateriales naturales Tiempo de degradación Biomateriales artificiales Tiempo de degradación
Cáscara de naranja 2 a 6 meses Bolsa de plástico (polietileno) 100 a 400 años
Papel / cartón 2 a 6 meses Botella de PET 450 a 1000 años
Peladura de manzana 1 a 2 meses Vidrio Más de 1 000 000 años
Lana 1 a 5 años Poliestireno (unicel) Más de 500 años
Madera 10 a 15 años Redes plásticas de pesca Más de 600 años
Lino / ropa de algodón 1 a 5 meses Neumático de auto 50 a 80 años

Ejemplo de razonamiento para cada fila:

  1. La degradación es la transformación de un material en sustancias más simples por acción de microorganismos, agua, luz y oxígeno.
  2. Los materiales naturales son compuestos orgánicos (celulosa, proteínas como la lana, quitina, lignina) que los microorganismos reconocen como fuente de carbono y energía, por eso se descomponen en meses o pocos años.
  3. Por ejemplo, el papel está formado por cadenas de celulosa, (\text{C}_{6}\text{H}_{10}\text{O}_{5})_{n}, que las bacterias y hongos rompen mediante enzimas hidrolíticas en 2 a 6 meses.
  4. Los materiales artificiales son polímeros sintéticos de alto peso molecular y con esqueletos carbonados muy estables (C–C) y ramificaciones que dificultan el ataque enzimático.
  5. El polietileno de una bolsa, (-\text{CH}_{2}-\text{CH}_{2}-)_{n}, no es reconocido por las enzimas de los microorganismos, por eso tarda entre 100 y 400 años en fragmentarse.
  6. El vidrio, \text{SiO}_{2}, es un material inorgánico extremadamente estable; solo se disuelve lentamente en soluciones alcalinas, por eso supera el millón de años.
b
Parte 2.b

Conclusiones

  1. Existe una gran diferencia entre ambos grupos: los biomateriales naturales se degradan en un rango de meses a pocos años, mientras que los artificiales tardan décadas, siglos o más de un millón de años.
  2. Esta diferencia se explica por la composición química: la celulosa, la lana (proteínas) y la madera son polímeros orgánicos biodegradables; los plásticos y el vidrio son materiales de síntesis química muy estables.
  3. La estabilidad de los enlaces C–C y la estructura tridimensional de los plásticos impiden la acción de las enzimas de los microorganismos, es decir, no son fuente de carbono aprovechable para la vida.
  4. Un vidrio tarda en degradarse aproximadamente 10^{6} años, mientras que una cáscara de naranja tarda menos de 0{,}5 año: la diferencia es de más de 10^{6} veces.
  5. Estas diferencias explican la acumulación de residuos plásticos en el ambiente y su efecto en la contaminación de suelos y océanos.
  6. Como conclusión de clase se puede recomendar la reducción del consumo de plásticos de un solo uso, el reciclaje y el uso de biomateriales biodegradables como alternativa.
Respuesta

Los biomateriales naturales (papel, cáscara de frutas, lana, madera) se degradan en meses a años; los artificiales (plásticos, vidrio, unicel) tardan siglos o más, por lo que su acumulación es un grave problema ambiental.

Contenido de la página

2. Investigo y comparo el tiempo de degradación

Se pide investigar y comparar el tiempo que se demoran en degradarse algunos objetos artificiales y naturales, considerando que esta propiedad está relacionada con materiales convencionales como plásticos, vidrios, cartón, ropa, lana, etc. Luego se sintetiza la información en una tabla y se comparten conclusiones con la clase.

Tabla (propuesta de respuesta)

Biomateriales naturales Tiempo de degradación Biomateriales artificiales Tiempo de degradación
Cáscara de naranja 2 a 6 meses Bolsa de plástico 100 a 400 años
Papel / cartón 2 a 6 meses Botella de PET 450 a 1000 años
Peladura de manzana 1 a 2 meses Vidrio Más de 1 000 000 años
Lana 1 a 5 años Poliestireno (unicel) Más de 500 años
Madera 10 a 15 años Redes plásticas de pesca Más de 600 años
Ropa de algodón o lino 1 a 5 meses Neumático de auto 50 a 80 años

Conclusiones

Los biomateriales naturales se degradan en meses a pocos años porque están formados por polímeros orgánicos (celulosa, proteínas, lignina) que los microorganismos utilizan como fuente de carbono y energía. Los materiales artificiales (plásticos, vidrio, unicel) son compuestos de gran estabilidad química que la vida no puede aprovechar, por eso persisten décadas, siglos o más. Esta diferencia explica la acumulación de residuos plásticos y la contaminación de suelos, ríos y mares.

Ejemplos resueltos

Comparar el tiempo de degradación de una bolsa de plástico y una cáscara de naranja.

Cáscara de naranja: 2 a 6 meses (celulosa y pectinas, degradables). Bolsa de plástico: 100 a 400 años (polietileno, no aprovechable por microorganismos). Diferencia aproximada: la bolsa tarda unas 400 veces más.

Tabla

Biomateriales naturales Tiempo de degradación Biomateriales artificiales Tiempo de degradación
Cáscara de naranja 2 a 6 meses Bolsa de plástico 100 a 400 años
Papel / cartón 2 a 6 meses Botella de PET 450 a 1000 años
Peladura de manzana 1 a 2 meses Vidrio Más de 1 000 000 años
Lana 1 a 5 años Poliestireno (unicel) Más de 500 años
Madera 10 a 15 años Redes plásticas Más de 600 años
Ropa de algodón o lino 1 a 5 meses Neumático de auto 50 a 80 años

Fórmulas y ecuaciones

Diferencia de persistencia: 10^{6} años (vidrio) vs. 0{,}5 año (cáscara de fruta)

\text{Celulosa: } (\text{C}@@MATH_0@@\text{H}@@MATH_1@@\text{O}_{5})_{n}

\text{Polietileno: } (-\text{CH}@@MATH_0@@\text{CH}_{2}-)_{n}

\text{Vidrio: } \text{SiO}_{2}

Glosario (4)

Biodegradación
Descomposición de un material por acción de microorganismos, agua, luz y oxígeno hasta sustancias más simples.
Biomaterial
Material, natural o artificial, que interactúa con sistemas biológicos, incluidos los residuos orgánicos.
Polímero
Macromolécula formada por la unión repetida de unidades monoméricas, como la celulosa o el polietileno.
Persistencia ambiental
Tiempo que un material permanece en el ambiente sin descomponerse.

Preguntas para practicar

¿Comparto mis conclusiones con el resto de la clase sobre la diferencia en tiempos de degradación?

Los materiales naturales como el papel, las cáscaras de frutas o la lana se degradan en meses o pocos años porque son orgánicos y los microorganismos los utilizan como fuente de carbono y energía. En cambio, los plásticos, el vidrio o el unicel son materiales sintéticos de alta estabilidad química que tardan siglos o incluso millones de años en fragmentarse. Por eso la persistencia de los residuos artificiales en el ambiente es un problema ambiental grave.

Temas y conceptos clave

Tiempos de degradación de materialesDiferencias entre biomateriales naturales y artificialesEfecto ambiental de los residuos plásticosBiodegradaciónMaterial natural biodegradableMaterial artificial persistentePolímeros orgánicos e inorgánicosImpacto ambiental

Fuentes y referencias

  • Datos orientativos sobre tiempos de degradación de residuos (informes ambientales y materiales didácticos sobre biodegradación)
¿Te fue útil esta página?

Preguntas que la gente también hace

¿Por qué los materiales naturales se degradan más rápido que los plásticos?
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¿Cuánto tarda en degradarse una bolsa de plástico según el ejercicio?
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¿Qué diferencias hay entre la biodegradación de la lana y la del vidrio?
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📌 Antes de leer esto
  • • Concepto de materiales naturales y artificiales
  • • Noiones de polímeros (celulosa, plásticos)
  • • Proceso de biodegradación y microorganismos
Siguiente tema sugerido
Reciclaje, compostaje y alternativas sostenibles a los materiales plásticos
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 465 caracteres
  1. Investigo y comparo el tiempo que se demoran en degradarse algunos objetos artificiales y naturales considerando que esta propiedad está relacionada con algunos materiales convencionales como plásticos, vidrios, cartón, ropa, lana, etc. Sintetizo la información en la siguiente tabla y comparto mis conclusiones con el resto de la clase.

Biomateriales Tiempo de Biomateriales Tiempo de naturales degradación artificiales degradación

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194 | Texto de Quimica

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