Transformación de Recursos Naturales: Procesos Químicos y Metalúrgicos

La naturaleza provee recursos y materiales que pueden transformarse a través de reacciones. En la actualidad, se busca la eficiencia no solo en el producto, sino también en el proceso. Por eso, se busca producir más, mejor, más rápido y más barato.

Clasificación de Recursos

Los recursos se clasifican en:

Recursos Energéticos

Permiten obtener energía a través de sus transformaciones:

• Ríos
• Vientos
• Gas
• Minerales radiactivos
• Sol
• Carbono
• Petróleo

Recursos Renovables y No Renovables

Se considera renovable si se puede sustituir a mediano plazo, por ejemplo, la madera; y no renovable si su regeneración tarda miles de años, como por ejemplo el carbón.

Recursos Metalíferos

Son los recursos con los que se obtienen metales como hierro, aluminio y cobre, y no metales como el carbón y el azúcar, que luego se utilizan en otros procesos:

• Procesos físicos: extraer, filtrar, moler, purificar sin utilizar reacciones químicas.
• Las industrias son quienes transforman y producen nuevos productos a partir de distintas reacciones químicas.

Ejemplos de Procesos Industriales

Ejemplo 1: Fabricación de Cal

La cal es óxido de calcio y no existe en la naturaleza como tal. Se obtiene a partir de la piedra caliza, un mineral muy abundante. Se extrae de la corteza terrestre, se excava formando canteras y se fabrica calcinando en hornos la piedra caliza, que se descompone liberando dióxido de carbono a la atmósfera. Esta industria utiliza grandes cantidades de gas asociado al efecto invernadero.

Reacción: CO³Ca → CO² + CaO

Ejemplo 2: Cemento

El cemento se produce por una mezcla de minerales, especialmente óxidos, que tras un tratamiento térmico se convierten en silicatos y aluminatos. Primero se muele una mezcla de piedra caliza y arcilla, luego se homogeniza con agua y se seca en hornos. Se enfría y se muele más fino, y se le agrega yeso.

Reacción: CO³Ca → Al²O³S¹O² → CaO + S¹O² + Al³ - CaO + CO²

Ejemplo 3: Yeso

El yeso está empleado para la construcción. Se obtiene a partir de un mineral llamado gipsita, que es un sulfato de calcio que conserva su textura. El yeso se obtiene al eliminar el H²O por acción de la temperatura.

Reacción: SO₄ + Ca + 2H²O → 130°C → SO₄Ca + S/2 H₂O

Vidrio

El proceso de fabricación del vidrio se conoce desde la antigüedad. Es un sólido amorfo que, con la temperatura, se ablanda y puede moldearse. Se fabrica a partir de la arena y el cuarzo, al que se le agrega un fundente para elevar la temperatura. Con algunos óxidos se puede colorear:

• Óxido de hierro: marrón
• Cobalto: azul
• Oro: rojo
• Cadmio: verde

Por esta razón, los vidrios coloreados pueden resultar tóxicos.

Etapas en la Fabricación de Vidrio

1. Calentamiento: en esta etapa se mezclan las materias primas y se colocan en un horno a mil grados.
2. Eliminación de burbujas: como el proceso libera un gas, debe evitarse la formación de burbujas, ya que tornan frágil el vidrio.
3. Moldeado: cuando aún está blando, se pueden formar las láminas con rodillos o se soplan en moldes para darles forma.

Metalurgia

El oro, la plata y el cobre se encuentran en estado puro en pequeñas cantidades en la naturaleza. El resto de los metales se encuentran como sales y óxidos minerales, de los cuales se obtienen los metales puros a través de procesos metalúrgicos.

Ejemplos de Minerales y sus Procesos

• Fe₂O₃: hematita
• Al₂O₃: bauxita
• SnO₂: casiterita
• PbS: galena
• ZnS: blenda
• S₂Fe: pirita
• CuFeS₂: calcopirita
• CuCO₃(OH)₂: malaquita
• Cu₂O: cuprita

Se llama siderurgia a la metalurgia del hierro y del acero. En general, los procesos metalúrgicos consisten en tratamientos a alta temperatura de los minerales:

• Óxido y álcali → Hidróxido
• Sulfuro → SO₂
• Carbonato → CO₂

Obtención de Metales

El hierro se obtiene a partir de hematita y la pirita. El acero es el hierro con el 2% de carbono. El aluminio se obtiene a partir de la bauxita. El cobre se obtiene a partir de la calcopirita y la cuprita.