Uso de recursos

• Los recursos se utilizan, reutilizan y reciclan; el agua potable —agua dulce filtrada y esterilizada, o agua desalinizada— es el recurso esencial primero.
• Las evaluaciones del ciclo de vida ponderan el impacto ambiental de un producto etapa por etapa; reducir–reutilizar–reciclar disminuye cada fase.
• (Química) prevención de la corrosión, aleaciones, cerámicas/polímeros/compuestos, y la química de compromiso del proceso Haber.

Los seres humanos utilizan los recursos de la Tierra para calor, refugio, alimentación y transporte; los recursos finitos (minerales, combustibles fósiles) se procesan para energía y materiales; los renovables se regeneran. El desarrollo sostenible satisface las necesidades actuales sin comprometer a las generaciones futuras.

Agua potable —segura para beber: baja en sales disueltas y microbios— pero no es agua pura (contiene sustancias disueltas).

En el Reino Unido, el agua de lluvia dulce se hace potable mediante: elegir una fuente → lechos de filtración → esterilización (con cloro, ozono o luz UV). Donde escasea el agua dulce, la desalinización —mediante destilación u ósmosis inversa— requiere grandes cantidades de energía.

Tratamiento de aguas residuales (aliviadores): tamizado y eliminación de gravilla → sedimentación (barro de alcantarillado + efluente) → digestión anaerobia del barro → tratamiento biológico aerobio del efluente. El agua potable es más fácil de obtener de aguas subterráneas, más difícil de residuos, y lo más complejo (energéticamente) del agua salada.

(HT) Extracción alternativa de metales —los minerales de cobre son escasos: fitominería (las plantas absorben compuestos metálicos; cosecha, quema hasta ceniza, extracción) y bioextracción (bacterias producen soluciones lixiviantes de compuestos metálicos) evitan mover enormes volúmenes de roca.

Fases LCA: extracción y procesamiento de materias primas; fabricación y embalaje; uso y operación; disposición —incluyendo transporte en cada etapa. La energía, el agua, el uso de recursos y los residuos son cuantificables; los efectos de los contaminantes requieren juicios de valor, por lo que las LCA no son puramente objetivas, y las LCA selectivas pueden mal usarse (publicidad). Comparar bolsas de plástico frente a papel.

Reducir, reutilizar y reciclar: los metales, el vidrio, los materiales de construcción, las cerámicas de arcilla y la mayoría de los plásticos provienen de materias primas limitadas; el reciclaje reduce el impacto de la minería/extracción y el consumo energético —por ejemplo, el vidrio se tritura y se vuelve a fundir; la chapa de acero añadida al horno alto disminuye la extracción de mineral de hierro. Algunos productos (botellas de vidrio) son reutilizados; otros se reciclan para fabricar nuevos productos; el esfuerzo de separación depende de los requisitos del producto final.

Corrosión: destrucción de materiales por reacción química con el entorno (ej. hierro + oxígeno + agua → óxido). Prevención: engrasado, pintura, recubrimiento (galvanizado con zinc, que ofrece protección sacrificial —se corroe en lugar del hierro incluso si se raya) y aleación (acero inoxidable). El aluminio resiste la corrosión gracias a su propia capa protectora de óxido.

Aleaciones: bronce (cobre + estaño), latón (cobre + zinc); joyería de oro aleada con plata/cobre/zinc — pureza en quates (24 = 100 %; 18 = 75 %). Aceros — hierro + carbono (+ metales): acero de alto carbono fuerte pero frágil; acero de bajo carbono más blando, fácil de moldear; acero inoxidable (Cr, Ni) duro y resistente a la corrosión; aleaciones de aluminio baja densidad (aviones).

Cerámicas, polímeros, compuestos: vidrio sosa-cálcico (arena + carbonato sódico + piedra caliza), vidrio borosilicato (arena + trióxido de boro — punto de fusión más alto); cerámicas de arcilla (loza, ladrillos — moldeo de arcilla húmeda, luego cocción). Los polímeros dependen de monómeros y condiciones — LDPE y HDPE ambos proceden del eteno. Polímeros termoablandables se derriten al calentarse (cadenas reciclables); polímero termofijo no lo hace (enlaces cruzados). Compuestos: una matriz/ligante rodea un refuerzo (fibras/tronzones); conocer ejemplos (fibra de vidrio, hormigón, fibra de carbono).

Proceso Haber: N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ — nitrógeno del aire, hidrógeno del gas natural (metano + vapor) [o electrolisis del agua]. Condiciones: catalizador de hierro, ~450 °C, ~200 atmósferas; la reacción es reversible — enfriar la mezcla, el amoníaco se licúa y se extrae; los gases sin reaccionar N₂/H₂ se reciclan.

(HT) Mayor presión favorece el amoníaco (menos moléculas gaseosas) pero es costoso e inseguro; menor temperatura favorece la reacción directa exotérmica pero es lenta — por lo tanto, las condiciones elegidas son un compromiso entre velocidad, rendimiento y costo. Aplicar Le Chatelier a cada cambio de condición.

Fertilizantes NPK: formulaciones de compuestos de nitrógeno, fósforo y potasio para el crecimiento vegetal: amoníaco → ácido nítrico (Ostwald); amoníaco + ácido nítrico → nitrato amónico; cloruro/potasio sulfato extraídos; roca fosfórica tratada con ácido para hacer superfosfato. Evaluar la producción industrial de fertilizantes con datos (materias primas, costos energéticos, % de rendimiento — ej. rutas de laboratorio vs industrial para sulfato amónico).

• Potable vs pura; secuencia de tratamiento en el Reino Unido; desalinización y su costo; pasos de tratamiento de aguas residuales en orden.
• (HT) fitominería y bio lixiviación descritos paso a paso.
• LCA cuatro etapas con la salvedad de objetividad; ejemplos reducir-reutilizar-reciclar con razones.
• (Quím) prevención de corrosión incluido zinc sacrificial; aleaciones nominales con composiciones; termoablandable vs termofijo; matriz + refuerzo.
• (Quím/HT) condiciones del Proceso Haber con el compromiso explicado por equilibrio; compuestos NPK y sus orígenes.