Moléculas a reacción

Blog de divulgación del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea

Cine, caramelos y bioplásticos

José I. García Laureiro, ISQCH

Conque la temática del XXIV Carnaval de Química es demostrar la influencia que la química ha tenido en el cine, ¿eh? Pues lo mejor será ir directamente al mismo meollo. No por nada se conoce a la industria cinematográfica como la “industria del celuloide”.

La industria del celuloide (Fuente: flickrCC)

La industria del celuloide
(Fuente: flickrCC)

AUGE Y CAIDA DEL CELULOIDE

¿Y qué es el celuloide? Pues nada más y nada menos que uno de los primeros plásticos preparados para reemplazar materiales naturales más escasos y caros. Concretamente, la primera aplicación práctica del celuloide fue la de sustituir al marfil en la fabricación de bolas de billar. En 1870 John W. Wyatt y su hermano Isaiah patentaron dicha aplicación, y dos años más tarde patentaron el nombre del material-milagro en cuestión: celuloide. El celuloide se fabrica a partir de la celulosa, una vieja conocida de nuestro blog, mediante reacción con ácido nítrico, lo que da lugar al nitrato de celulosa, o nitrocelulosa. Cuando la nitrocelulosa se mezcla en caliente con alcanfor (sí, sí, ése mismo que se usa como repelente de polillas) se obtiene una mezcla termoplástica, es decir, que se puede moldear fácilmente en caliente y se endurece al enfriar: es nuestro celuloide. Como habréis deducido vosotros solitos, el nombre evoca el de la celulosa, que es la base de su estructura.

Rollo de película fotográfica (Fuente: dreamstime.com)

Rollo de película fotográfica
(Fuente: dreamstime.com)

Hacia 1889, la compañía Eastman Kodak patentó la producción de una película de celuloide recubierta de una emulsión fotográfica (¡más química!), en lo que sería el pistoletazo de salida de la fotografía instantánea, pero sobre todo de la cinematografía, ya que este soporte flexible era enrollable y resistente; mucho más fácil de adaptar a las cámaras (o kinetoscopios, como se llamaban en aquella época), así como a los proyectores. A una iniciativa de Edison se debe que el formato estándar de las películas cinematográficas, sea de 35 mm de ancho por fotograma, con cuatro perforaciones, para que la velocidad de proyección sea de 24 fotogramas por segundo. Las películas fotográficas  suelen orientarse longitudinalmente y por ello tienen ocho perforaciones por negativo.  Este icono universal se mantiene incluso en esta era de fotografía digital: los sensores de las cámaras digitales conocidas como “full frame”, que son las de corte más profesional, tienen una anchura de 35 mm (bueno, en realidad 36), conservando la tradición de las cámaras “de película”.

Pero volvamos a nuestro celuloide. Al ser su principal componente la nitrocelulosa (alrededor de un 70%), una de sus propiedades menos atractivas es su gran inflamabilidad, ardiendo con intensidad, incuso bajo el agua, lo que dificulta la extinción del fuego una vez iniciado. Por ello, no era infrecuente que la película de celuloide ardiera por efecto de calor de la bombilla del proyector. Por si queda alguna duda sobre su peligrosidad, recordemos simplemente que la nitrocelulosa también es el componente fundamental del “algodón-pólvora”, que tiene un poder explosivo seis veces superior al de la pólvora. Hacia 1910 parecía claro que había que encontrar un sustituto para el celuloide como base para las películas, y este sustituto no fue otro que el acetato de celulosa, otro derivado de este polisacárido natural que ya había sido descubierto en 1865. El acetato de celulosa también se ha empleado para la fabricación de fibras semisintéticas que pueden mezclarse con otras naturales, como seda, lana o algodón.

Rollo de película de celuloide (Fuente: flickrCC)

Rollo de película de celuloide
(Fuente: flickrCC)

No obstante, tanto el celuloide como el acetato de celulosa son inestables frente a la humedad, lo que dificulta su almacenamiento por tiempos prolongados. En el caso del acetato de celulosa, la descomposición por acción del agua produce ácido acético, dando lugar a un olor avinagrado. No en vano “acético” viene del latín acetum, que significa vinagre. Con el desarrollo de la industria de los plásticos sintéticos, derivados del petróleo, a partir de la segunda mitad del siglo XX, hubo muchos más materiales a nuestra disposición y así, hacia 1980, los poliésteres (como el tan denostado PET) habían sustituido casi completamente a los derivados de celulosa como material de soporte para las películas. Sic transit gloria mundi… ¿No es así, míster Gibbon?

TORTURA EN LA SALA DE CINE: EL CELOFÁN

La película está a punto de comenzar. Te arrellanas en tu butaca, dispuesto a disfrutar de la proyección. Aparecen las primeras imágenes, se inicia un diálogo… y, de repente, comienzan a escucharse crujidos por toda la sala: es el ruido de los envoltorios de chucherías varias. En ese momento, simpatizas con Aníbal Lecter y comienzas a pensar en él como en un tipo estupendo… Bueno, quizá exagero un poco, pero seguro que todos hemos pasado por experiencias parecidas.

celo

Cinta adhesiva de celofán
(Fuente: flickrCC)

Todos conocemos el celofán y su empleo en envoltorios de caramelos, galletas y comida en general. Por supuesto, también la cinta adhesiva, cuyo nombre se ha encogido hasta quedarse en celo (¿sera por eso por lo que se pega tanto?). Pero como sucede tantas veces, el origen del celofán tuvo muy poco que ver con sus aplicaciones actuales. En 1900, el químico suizo Jacques Brandenberger estaba intentando solucionar un problema que aún hoy nos acucia: cómo evitar que los inevitables derrames de vino sobre la mesa manchen el mantel. Para ello decidió crear un recubrimiento para la tela de los manteles que repeliera los líquidos, en lugar de empaparlos. En uno de sus intentos, recubrió la tela con viscosa, pero el resultado era demasiado rígido y, además, se separaba fácilmente, por lo cual la idea fue finalmente abandonada. Pero Brandenberger no dejó de investigar este material y, más de una década después, había creado una máquina para fabricar el nuevo producto, que llamó celofán, como abreviatura de CELulOsa diáFANa, es decir, transparente. El celofán fue patentado en 1912, y consiste principalmente en celulosa pura que recibe un tratamiento para poder estirarla en una lámina muy fina, a la que se añade algo de glicerina, que actúa como suavizante.

Celofán

Envoltorios de celofán
(Fuente: flickrCC)

El tratamiento consiste en disolver la celulosa, procedente de la madera o del algodón, en una disolución alcalina que contiene sulfuro de carbono. La solución resultante, que se conoce como viscosa, se extruye a través de una ranura fina dentro de una disolución de ácido sulfúrico y sulfato de sodio, para regenerar la estructura de celulosa. En posteriores lavados, se limpian los restos de disolvente, ácidos, y se añade la glicerina. Y ya tenemos nuestro celofán listo para envolver lo que sea menester. Como el celofán es impermeable al agua líquida, pero deja pasar el vapor de agua, resulta ideal para envolver aquellos productos que necesiten mantener cierta humectación, como los alimentos y los cigarros. El empleo de celofán como envoltorio de caramelos comenzó en una fecha tan temprana como 1912. Su uso en envoltorios de galletas y chocolates es también muy habitual, así como en los ramos de flores. El envoltorio de los paquetes de cigarrillos es otra de las aplicaciones del celofán más universalmente conocidas. Por cierto, si en lugar de estirarla en láminas, se somete a la viscosa al mismo tratamiento, pero extruyéndola por un orificio, obtenemos una fibra textil que seguro que os suena: el rayón.

La llegada de los plásticos sintéticos, obtenidos a partir del petróleo, también supuso una dura competencia para el celofán. Pero, a diferencia del celuloide, el celofán nunca ha dejado de emplearse del todo, aunque muchos de los envoltorios plásticos que hoy en día decimos “de celofán” en realidad son de polipropileno, un plástico no biodegradable derivado del petróleo.

LOS NUEVOS PLÁSTICOS, ¿SON TAN NUEVOS?

Toda la industria química de compuestos orgánicos, lo que incluye a los plásticos, pero también a las fibras textiles sintéticas, los disolventes, los fármacos, los colorantes, los detergentes, etc., se basa en el empleo del 3% del petróleo que se extrae de los yacimientos. La mayor parte del resto se quema alegremente cada año, a una velocidad que hará que en un siglo más o menos nos hayamos pulido casi todas las reservas. La búsqueda de materias primas renovables y de una industria química más sostenible ha impulsado la producción y uso de plásticos obtenidos a partir de la biomasa. Un excelente apunte, distinguiendo entre bioplásticos y plásticos biodegradables, acaba de aparecer en nuestro blog hermano “El blog del Búho. Un alegato contra la quimiofobia“. Entre los plásticos “sostenibles” y biodegradables, uno de los de más proyección actual es el ácido poliláctico, o PLA, que se obtiene a partir del almidón de maíz o la caña de azúcar. Como pasa en el caso de los biocombustibles, esta fuente renovable compite con los usos alimentarios. Pero, ¿qué decir de la celulosa? Solo por actividades humanas, se calcula que cada año se producen 40.000 millones de toneladas de materia vegetal no comestible, que es celulosa en su mayor parte. Hace más de un siglo, cuando la industria de petróleo aún no estaba implantada en el mundo, la celulosa ya demostró ser una materia prima muy adecuada para preparar materiales plásticos. Entonces fueron revolucionarios; mañana podrían ser de nuevo imprescindibles.

Y aunque no tenga mucho que ver con el resto del post, no puedo terminar sin hacer referencia al primer plástico sintético, que también tiene su rinconcito en el cine: la baquelita. Patentado en 1907 por el químico belga Leo Baekeland (hummm, baquelita, Baekeland… ¿tendrá algo que ver?), fue el primer plástico termoestable, es decir, que una vez moldeado y solidificado mantiene su forma aunque se vuelva a calentar. Por sus propiedades aislantes y su extraordinaria resistencia, pronto se utilizó en múltiples aplicaciones, entre las que destacan esos teléfonos negros que aparecen en tantas películas míticas (y en muchas más no tan míticas, claro). ¿Quién se atreve a decir que entre el cine y la química no existen lazos muy firmes?

Baquelita

Esos teléfonos negros de baquelita…

Con esta entrada participamos en la 24ª Ed. del Carnaval de la Química. No olvidéis daros una vuelta por El Zombi de Schödinger. ¡Os gustará!

Acerca de isqch

El Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (ISQCH) es un instituto de investigación química mixto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza.

7 comentarios el “Cine, caramelos y bioplásticos

  1. Ana
    19/04/2013

    Muy bueno!!!

  2. Ramón
    19/04/2013

    Hola José Ignacio,
    Otra vez un artículo muy didáctico de las aplicaciones de la química en cosas cotidianas. Ya que el cine te ha llevado a redactar este artículo sobre derivados de la celulosa, simplemente comentar que la peligrosidad de las películas de celuloide queda reflejado en una excelente película italiana llamada cinema paradiso, donde en uno de los pasajes se inflama la película, lo que origina que se queme el cine donde trabajaba el entrañable personaje Toto con el proyeccionista Salvatore.
    También aportar que otra de las aplicaciones muy cotidianas del acetato de celulosa es su utilización en la fabricación de monturas de bajo coste en las lentes oftálmicas de pasta.

    • jigarciaisqch
      21/04/2013

      Gracias por tus comentarios, Ramón. En efecto, la escena ilustra bien a las claras la terrible persistencia del celuloide al arder. Supongo que se debe a que los propios grupos nitro generan oxígeno durante su descomposición térmica, lo que alimenta la combustión. Después de lo de la explosión en la planta de fertilizantes de Texas, ¿alguien se anima a escribir algo sobre el nitrato amónico, los nitroderivados orgánicos y su peligrosidad? (nitroglicerina, TNT, nitrocelulosa…).
      La escena de Cinema Paradiso a la que hace referencia Ramón puede verse en Youtube: http://youtu.be/X44VbfOox1E

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Esta entrada fue publicada en 19/04/2013 por en Materiales, Productos de consumo y etiquetada con , , , , .

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