BLOQUE 3. TRANSFORMACIÓN DE MATERIALES Y ENERGÍA

3.1. MATERIALES

3.1.1 ORIGEN, CARACTERÍSTICAS Y CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES.

El desarrollo y la evolución de las sociedades han estado intimamente vinculados con la capacidad de sus integrantes para producir y conformar los materiales necesarios que satisfagan sus necesidades. De esta forma, las primeras civilizaciones tuvieron períodos conocidos por el nombre del nuevo material que añadieron en la producción de sus herramientas: Edad de Piedra, Edad de Bronce, etc. 

En la actualidad, se han desarrollado miles de herramientas distintos con características muy especiales que satisfacen las necesidades de nuestra sociedad; se trata de metales, plásticos, vidrios y fibras. 

En informática, los artefactos son la conjugación de muchos componentes. Cada uno es el resultado de un proceso de producción, a través del cual la materia y la energía son transformados de fabricación humana. 

• LOS MATERIALES COMO INSUMOS EN LOS PROCESOS Y PRODUCTOS TÉCNICOS

En la producción industrial, los materiales pasan por un proceso que transforma la materia prima en productos elaborados. Lo más apropiado ante la disyuntiva de utilizar un material u otro es comparar sus características físicas, químicas y económicas, y analizar cuál aporta mas cualidades positivas a la fabricación de un producto con el menor costo. Por eso los materiales más usados hoy por hoy son los múltiples tipos de plástico.

En informática, los materiales mas importantes son los siguientes:

1. Conductores: Son materiales con muy baja resistencia al paso de la electricidad. Los mejores son los metales. El metal conductor empleado universalmente es el cobre en forma de cables de uno o varios hilos. En la computadora es el material que se utiliza en el cableado. 
2. Aislantes: Son los materiales que no permiten el paso de la electricidad. Los más utilizados, por ser de bajo costo y ampliamente maleables, son los plásticos, por ello, las computadoras están fabricadas con un alto porcentaje de plástico.
3. Semiconductores: La resistencia al paso de la electricidad varía según su temperatura, que es lo que permite controlar el flujo de electricidad a través de ellos. En informática, el semiconductor más utilizado es el silicio, un elemento químico metaloide, el más abundante en el planeta después del oxígeno. Se utiliza dentro del microchip para llevar cierta cantidad de corriente eléctrica a las compuertas lógicas que los hacen funcionar.

3.1.2 USO, PROCESAMIENTO Y APLICACIONES DE LOS MATERIALES NATURALES Y SINTÉTICOS

Los materiales naturales son aquellos que, como su nombre lo indica, se encuentra en su estado final en la naturaleza, como la madera y la piedra. Los materiales sintéticos son los creados por el hombre, a través de procesos físicos o químicos. como es el caso de los metales, plásticos, vidrios o fibra de carbono. 

Los metales son, en su estado puro, quebradizos y poco maleables. Por ello se mezclan con otros materiales y metales para obtener mayor dureza y otras características.

• EL USO DE LOS MATERIALES SINTÉTICOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE EQUIPO INFORMÁTICO

La velocidad de transmisión es una parte fundamental de la informática. Desde principios del siglo XX se hicieron experimentos para crear materiales que no presentaran ninguna resistencia al flujo eléctrico, conocidos como superconductores. A pesar de que se lograron avances con metales como el aluminio y el estaño, la tecnología resultaba muy cara.

Sin embargo, la solución provino de un componente por completo diferente, la fibra óptica: un hilo muy fino de material transparente, vidrio o plástico, por el que se envían los datos en forma de pulsos de luz. Esto es posible porque la luz es un fenómeno electromagnético que tiene un comportamiento semejante al de la electricidad. Hoy, la fibra óptica se utiliza ampliamente en telecomunicaciones porque permite enviar infinidad de datos a gran distancia, con velocidades similares a las ondas de radio. Es un excelente medio de transmisión por se inmune a las interferencias electromagnéticas, ya que el vidrio y el plástico son materiales aislantes.

3.1.3 PREVISIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL DERIVADO DE LA EXTRACCIÓN, USO Y PROCESAMIENTO DE LOS MATERIALES.

Todas las actividades productivas en sus diferentes facetas (producción, transportación, uso y recuperación) originan graves problemas de tipo ambiental, social y económico. Por ejemplo, la extracción de minerales implica la deforestación de las áreas verdes. Entre las consecuencias de mayor impacto está la contaminación del aire, agua y suelo por las máquinas y técnicas empleadas. Aunado a esto, otros materiales tóxicos como el mercurio, utilizado para extraer el oro, contaminan los ríos. Y ni que decir de los derrames de sustancias como el petróleo que causan serios daños al ambiente.

Desde inicios de la Primera Revolución Industrial, a mediados del siglo XVII, los industriales confiaron en que nuestro planeta tenía la capacidad de absorber estos desechos de manera natural y reintegrarlos al ciclo biológico. Por ejemplo, supusieron que el bióxido de carbono emanado por quemar carbón y petróleo sería absorbido por los árboles, que lo transformarían en oxígeno por fotosíntesis. Sin embargo, no consideraron que el crecimiento de la población causaría un aumento en la actividad industrial y, por lo mismo, un incremento en los contaminantes.

• LAS IMPLICACIONES EN EL AMBIENTE GENERADAS POR LOS DESECHOS DE LA INFORMÁTICA

Si bien la informática nos ha facilitado la vida en la casa, la escuela y la oficina, y ha simplificado los procesos productivos, también representa un serio problema con la llamada "basura electrónica"; el desarrollo de la industria vuelve obsoletos los aparatos y genera desechos con químicos peligrosos, como metales pesados (plomo, mercurio, cadmio y berilio).

Para evaluar el impacto ambiental de un material (computadora, televisor, celular, etc.), hay que analizar su ciclo de vida, tanto biológico como de manufactura; es decir, toda su historia, desde su origen como materia prima hasta su final como residuo, tomando en cuenta todas las fases intermedias: preparación de materias primas, manufactura, distribución, uso, etc; y cada proceso implica efectos ambientales derivados del consumo de materias primas y de energías necesarias para su manufactura, así como los efectos procedentes del fin de vida del producto, cuando se consume o ya no puede utilizarse, incluyendo el empaque.

• EL CICLO DE VIDA DE PRODUCTOS ELECTRÓNICOS Y SUS CONSECUENCIAS EN LA NATURALEZA

El ciclo de vida normal de los productos electrónicos es muy largo, su funcionamiento puede durar al menos una década y en ocasiones más tiempo si se le aplica mantenimiento preventivo y correctivo. Sin embargo, existe una tendencia hacia el consumo inmoderado que acorta artificialmente el uso de muchos productos electrónicos y crea grandes cantidades de "chatarra electrónica" con productos que todavía tienen vida útil.

Como resultado de más de un siglo de abuso en la producción de contaminantes y deforestación, nuestro planeta está experimentando un serio cambio climático y un calentamiento global inesperado. Parte de la comunidad científica afirma que es consecuencia de las crecientes concentraciones de gases en la atmósfera como el bióxido de carbono, el metano y el cloroflurocarburos, entre otros, conocidos como gases con efecto invernadero. Advierte que durante el siglo XXI, la temperatura del planeta podría aumentar entre 1.5 y 4.5°C.

• LA PREVISIÓN DE IMPACTOS POR LA OBTENCIÓN DE MATERIALES EMPLEADOS EN LA INFORMÁTICA

La obtención de los materiales sintéticos para la fabricación de aparatos tecnológicos es un problema general de la petroquímica y abarca toda la producción de plásticos. En informática el principal problema es la "chatarra electrónica". El programa de las Naciones para Medio Ambiente estima que en el planeta se desecha cada año 50 millones de toneladas de productos electrónicos, entre videocaseteras, reproductores DVD, celulares, televisores y computadoras. Una mínima porción se recicla y la mayor parte se envía a tiraderos oficiales, donde causa serios problemas: hasta 40% del plomo de los tiraderos proviene de los equipos electrónicos desechados. Además del plomo, estos desechos contienen otros metales pesados, como mercurio, cadmio y berilio, peligrosos para la salud. La mayor parte de la "chatarra electrónica" se envía a países como China, India y Kenia, que los reciben por razones económicas, ya que la procesan para extraer metales valiosos, como materia prima para otros procesos industriales.