El caucho , también llamado caucho de la India , látex , caucho amazónico , caucho o caoutchouc , [1] tal como se producía inicialmente, consiste en polímeros del compuesto orgánico isopreno , con impurezas menores de otros compuestos orgánicos. Tailandia , Malasia , Indonesia y Camboya son cuatro de los principales productores de caucho. [2] [3] [4]
Los tipos de poliisopreno que se utilizan como cauchos naturales se clasifican como elastómeros .
En la actualidad, el caucho se cosecha principalmente en forma de látex del árbol de caucho de Pará ( Hevea brasiliensis ) u otros. El látex es un coloide pegajoso, lechoso y blanco que se extrae haciendo incisiones en la corteza y recogiendo el líquido en recipientes en un proceso llamado "sangrado". Luego, el látex se refina para obtener el caucho que está listo para el procesamiento comercial. En las principales áreas, se deja que el látex se coagule en el recipiente de recolección. Los grumos coagulados se recogen y se procesan en formas secas para la venta.
El caucho natural se utiliza ampliamente en muchas aplicaciones y productos, ya sea solo o en combinación con otros materiales. En la mayoría de sus formas útiles, tiene una gran relación de estiramiento y alta resiliencia y también es flotante e impermeable. [5] [6]
La demanda industrial de materiales similares al caucho comenzó a superar los suministros de caucho natural a fines del siglo XIX, lo que llevó a la síntesis de caucho sintético en 1909 por medios químicos. [ cita requerida ]
La principal fuente comercial de látex de caucho natural es el árbol del caucho amazónico ( Hevea brasiliensis ), [1] un miembro de la familia de las euforbiáceas . La especie, que en el pasado era originaria de Brasil, ahora es pantropical. Se prefiere esta especie porque crece bien en condiciones de cultivo. Un árbol bien manejado responde a las heridas produciendo más látex durante varios años. [ cita requerida ]
El caucho del Congo , que en el pasado fue una fuente importante de caucho y que motivó las atrocidades cometidas en el Estado Libre del Congo , procedía de vides del género Landolphia ( L. kirkii , L. heudelotis y L. owariensis ). [7]
La leche de diente de león contiene látex. El látex exhibe la misma calidad que el caucho natural de los árboles de caucho . En los tipos silvestres de diente de león, el contenido de látex es bajo y varía mucho. En la Alemania nazi , los proyectos de investigación intentaron usar dientes de león como base para la producción de caucho, pero fracasaron. [8] En 2013, al inhibir una enzima clave y usar métodos de cultivo modernos y técnicas de optimización, los científicos del Instituto Fraunhofer de Biología Molecular y Ecología Aplicada (IME) en Alemania desarrollaron un cultivar del diente de león kazajo ( Taraxacum kok-saghyz ) que es adecuado para la producción comercial de caucho natural. [9] En colaboración con Continental Tires , IME comenzó una instalación piloto.
Muchas otras plantas producen formas de látex ricas en polímeros de isopreno, aunque no todas producen formas utilizables de polímero tan fácilmente como el Pará. [10] Algunas de ellas requieren un procesamiento más elaborado para producir algo parecido al caucho utilizable, y la mayoría son más difíciles de explotar. Algunas producen otros materiales deseables, por ejemplo gutapercha ( Palaquium gutta ) [11] y chicle de especies de Manilkara . Otras que han sido explotadas comercialmente, o al menos han demostrado ser prometedoras como fuentes de caucho, incluyen el ficus elastica ( Ficus elastica ), el árbol de caucho de Panamá ( Castilla elastica ), varias euforbias ( Euphorbia spp. ), lechuga ( especies de Lactuca ), el relacionado Scorzonera tau-saghyz , varias especies de Taraxacum , incluido el diente de león común ( Taraxacum officinale ) y el diente de león kazajo, y, quizás lo más importante por sus propiedades hipoalergénicas, el guayule ( Parthenium argentatum ). El término caucho de goma se aplica a veces a la versión del caucho natural obtenida a partir de árboles para distinguirla de la versión sintética. [12]
El primer uso del caucho fue por parte de las culturas indígenas de Mesoamérica . La evidencia arqueológica más antigua del uso del látex natural del árbol de Hevea proviene de la cultura olmeca , en la que el caucho se utilizó por primera vez para fabricar pelotas para el juego de pelota mesoamericano . El caucho fue utilizado más tarde por las culturas maya y azteca : además de fabricar pelotas, los aztecas usaban el caucho para otros fines, como fabricar recipientes y para impermeabilizar textiles impregnándolos con la savia del látex. [13] [14]
Se atribuye a Charles Marie de La Condamine la introducción de muestras de caucho en la Academia Real de Ciencias de Francia en 1736. [15] En 1751, presentó un artículo de François Fresneau a la Academia (publicado en 1755) que describía muchas de las propiedades del caucho. Se lo ha considerado el primer artículo científico sobre el caucho. [15] En Inglaterra, Joseph Priestley , en 1770, observó que un trozo del material era extremadamente bueno para borrar las marcas de lápiz en el papel, de ahí el nombre de "caucho". Poco a poco se fue abriendo camino por Inglaterra. En 1764, François Fresnau descubrió que la trementina era un disolvente de caucho . A Giovanni Fabbroni se le atribuye el descubrimiento de la nafta como disolvente de caucho en 1779. [16] [17] Charles Goodyear redescubrió la vulcanización en 1839, aunque los mesoamericanos ya utilizaban caucho estabilizado para pelotas y otros objetos desde 1600 a. C. [18] [19]
Sudamérica siguió siendo la principal fuente de caucho de látex utilizado durante gran parte del siglo XIX. El comercio del caucho estaba fuertemente controlado por intereses comerciales, pero no había leyes que prohibieran expresamente la exportación de semillas o plantas. En 1876, Henry Wickham contrabandeó 70.000 semillas de árboles de caucho amazónicos desde Brasil y las entregó a Kew Gardens , Inglaterra. Solo 2.400 de ellas germinaron. Luego, las plántulas se enviaron a la India , Ceilán británico ( Sri Lanka ), las Indias Orientales Holandesas ( Indonesia ), Singapur y Malasia británica . Malasia (ahora Malasia peninsular ) se convertiría más tarde en el mayor productor de caucho. [20]
A principios del siglo XX, el Estado Libre del Congo en África también era una fuente importante de látex de caucho natural, recolectado principalmente mediante trabajo forzado . [21] El estado colonial del rey Leopoldo II aplicó brutalmente las cuotas de producción debido al alto precio del caucho natural en ese momento. [22] Las tácticas para hacer cumplir las cuotas de caucho incluían quitarles las manos a las víctimas para demostrar que habían sido asesinadas. Los soldados a menudo regresaban de las redadas con cestas llenas de manos cortadas. Las aldeas que se resistían eran arrasadas para alentar un mejor cumplimiento a nivel local. [22] [23]
El auge del caucho en la Amazonia también afectó de manera similar a las poblaciones indígenas en diversos grados. Las correrías, o incursiones esclavistas, eran frecuentes en Colombia, Perú y Bolivia, donde muchos eran capturados o asesinados. El caso más conocido de atrocidades generadas por la extracción de caucho en América del Sur fue el genocidio del Putumayo . Entre los años 1880 y 1913, Julio César Arana y su compañía, que se convertiría en la Compañía Amazónica Peruana, controlaron el río Putumayo. WE Hardenburg, Benjamin Saldaña Rocca y Roger Casement fueron figuras influyentes en la exposición de estas atrocidades. Roger Casement también fue destacado en la revelación de las atrocidades del Congo al mundo. Días antes de entrar en Iquitos en barco, Casement escribió: "El caucho se llamó primero 'caucho de la India', porque provenía de las Indias, y el primer uso europeo de él fue para frotar o borrar. Ahora se llama caucho de la India porque borra o borra a los indios". [24] [25]
En la India , el cultivo comercial fue introducido por plantadores británicos, aunque los esfuerzos experimentales para cultivar caucho a escala comercial se iniciaron ya en 1873 en el Jardín Botánico de Calcuta . Las primeras plantaciones comerciales de hevea se establecieron en Thattekadu en Kerala en 1902. En años posteriores, la plantación se expandió a Karnataka , Tamil Nadu y las islas Andamán y Nicobar de la India. Hoy, la India es el tercer mayor productor y cuarto mayor consumidor de caucho del mundo. [26]
En Singapur y Malasia, la producción comercial fue fuertemente promovida por Sir Henry Nicholas Ridley , quien se desempeñó como el primer Director Científico de los Jardines Botánicos de Singapur desde 1888 hasta 1911. Distribuyó semillas de caucho a muchos plantadores y desarrolló la primera técnica para extraer látex de los árboles sin causarles daños graves. [27] Debido a su ferviente promoción de este cultivo, se lo recuerda popularmente con el apodo de "Mad Ridley". [28]
Antes de la Segunda Guerra Mundial, los usos más importantes incluían perfiles de puertas y ventanas, mangueras, correas, juntas, esteras , revestimientos para pisos y amortiguadores (soportes antivibratorios) para la industria automotriz . El uso de caucho en neumáticos de automóviles (inicialmente sólidos en lugar de neumáticos) en particular consumía una cantidad significativa de caucho. Los guantes (médicos, domésticos e industriales) y los globos de juguete eran grandes consumidores de caucho, aunque el tipo de caucho utilizado es látex concentrado. Se utilizó una cantidad significativa de caucho como adhesivos en muchas industrias y productos manufactureros, aunque las dos más notables fueron las industrias del papel y las alfombras. El caucho se usaba comúnmente para hacer bandas de goma y borradores de lápiz .
El caucho producido como fibra, a veces llamado "elástico", tenía un valor significativo para la industria textil debido a sus excelentes propiedades de elongación y recuperación. Para estos fines, la fibra de caucho fabricada se hacía como una fibra redonda extruida o fibras rectangulares cortadas en tiras a partir de una película extruida. Debido a su baja aceptación de tinte, tacto y apariencia, la fibra de caucho se cubría con hilo de otra fibra o se tejía directamente con otros hilos en la tela. Los hilos de caucho se usaban en prendas de base. Si bien el caucho todavía se usa en la fabricación textil, su baja tenacidad limita su uso en prendas livianas porque el látex carece de resistencia a los agentes oxidantes y se daña con el envejecimiento, la luz solar, el aceite y la transpiración. La industria textil recurrió al neopreno (polímero de cloropreno ), un tipo de caucho sintético, así como a otra fibra elastomérica más comúnmente utilizada, el spandex (también conocido como elastano), debido a su superioridad al caucho tanto en resistencia como en durabilidad.
El caucho presenta propiedades físicas y químicas únicas. El comportamiento de tensión-deformación del caucho exhibe el efecto Mullins y el efecto Payne y a menudo se modela como hiperelástico . La deformación del caucho cristaliza . Debido a que hay enlaces alílicos CH debilitados en cada unidad repetida , el caucho natural es susceptible a la vulcanización y también es sensible al agrietamiento por ozono . Los dos solventes principales para el caucho son la trementina y la nafta (petróleo). Debido a que el caucho no se disuelve fácilmente, el material se divide finamente triturándolo antes de su inmersión. Se puede usar una solución de amoníaco para prevenir la coagulación del látex crudo. El caucho comienza a derretirse aproximadamente a 180 °C (356 °F).
A escala microscópica, el caucho relajado es un conjunto desorganizado de cadenas arrugadas que cambian erráticamente. En el caucho estirado, las cadenas son casi lineales. La fuerza de recuperación se debe a la preponderancia de las conformaciones arrugadas sobre las más lineales. Para el tratamiento cuantitativo, consulte cadena ideal ; para más ejemplos, consulte fuerza entrópica .
El enfriamiento por debajo de la temperatura de transición vítrea permite cambios conformacionales locales, pero un reordenamiento es prácticamente imposible debido a la mayor barrera de energía para el movimiento concertado de cadenas más largas. La elasticidad del caucho "congelado" es baja y la tensión resulta de pequeños cambios en las longitudes y ángulos de los enlaces : esto causó el desastre del Challenger , cuando las juntas tóricas aplanadas del transbordador espacial estadounidense no se relajaron para llenar un espacio cada vez mayor. [29] La transición vítrea es rápida y reversible: la fuerza se reanuda al calentar.
Las cadenas paralelas de caucho estirado son susceptibles de cristalizarse. Esto lleva algún tiempo porque las espiras de las cadenas retorcidas tienen que moverse para apartarse del camino de los cristales en crecimiento . La cristalización se ha producido, por ejemplo, cuando, después de días, un globo de juguete inflado se encuentra marchito con un volumen restante relativamente grande. Donde se lo toca, se encoge porque la temperatura de la mano es suficiente para derretir los cristales.
La vulcanización del caucho crea enlaces de di y polisulfuro entre las cadenas, lo que limita los grados de libertad y da como resultado cadenas que se tensan más rápidamente para una deformación determinada, aumentando así la constante de fuerza elástica y haciendo que el caucho sea más duro y menos extensible.
Los depósitos de almacenamiento de caucho crudo y el procesamiento del caucho pueden producir malos olores que son lo suficientemente graves como para convertirse en una fuente de quejas y protestas para quienes viven en las cercanías. [30] Las impurezas microbianas se originan durante el procesamiento del caucho en bloque. Estas impurezas se descomponen durante el almacenamiento o la degradación térmica y producen compuestos orgánicos volátiles. El examen de estos compuestos mediante cromatografía de gases / espectrometría de masas (GC/MS) y cromatografía de gases (GC) indica que contienen azufre, amoníaco, alquenos , cetonas , ésteres , sulfuro de hidrógeno , nitrógeno y ácidos grasos de bajo peso molecular (C2–C5). [31] [32] Cuando se produce concentrado de látex a partir de caucho, se utiliza ácido sulfúrico para la coagulación. Esto produce sulfuro de hidrógeno maloliente. [32] La industria puede mitigar estos malos olores con sistemas de depuración . [32]
El caucho es el polímero cis-1,4-poliisopreno, con un peso molecular de 100.000 a 1.000.000 de daltons . Normalmente, en el caucho natural se encuentra un pequeño porcentaje (hasta el 5% de la masa seca) de otros materiales, como proteínas , ácidos grasos , resinas y materiales inorgánicos (sales). El poliisopreno también se puede crear sintéticamente, produciendo lo que a veces se denomina "caucho natural sintético", pero las rutas sintética y natural son distintas. [12] Algunas fuentes de caucho natural, como la gutapercha , están compuestas de trans-1,4-poliisopreno, un isómero estructural que tiene propiedades similares. El caucho natural es un elastómero y un termoplástico . Una vez que el caucho se vulcaniza, es un termoendurecible . La mayor parte del caucho de uso diario se vulcaniza hasta un punto en el que comparte propiedades de ambos; es decir, si se calienta y se enfría, se degrada pero no se destruye. Las propiedades finales de un artículo de caucho dependen no sólo del polímero, sino también de modificadores y rellenos, como negro de carbón , factice , blanqueador y otros.
Las partículas de caucho se forman en el citoplasma de células especializadas productoras de látex llamadas lacticíferas dentro de las plantas de caucho. [33] Las partículas de caucho están rodeadas por una sola membrana de fosfolípidos con colas hidrofóbicas apuntando hacia adentro. La membrana permite que las proteínas biosintéticas sean secuestradas en la superficie de la partícula de caucho en crecimiento, lo que permite que se agreguen nuevas unidades monoméricas desde afuera de la biomembrana, pero dentro del lacticífero. La partícula de caucho es una entidad enzimáticamente activa que contiene tres capas de material, la partícula de caucho, una biomembrana y unidades monoméricas libres. La biomembrana se mantiene firmemente al núcleo de caucho por la alta carga negativa a lo largo de los dobles enlaces de la cadena principal del polímero de caucho. [34] Las unidades monoméricas libres y las proteínas conjugadas forman la capa externa. El precursor del caucho es el pirofosfato de isopentenilo (un compuesto alílico ), que se alarga por condensación dependiente de Mg2 + por la acción de la transferasa de caucho. El monómero se agrega al extremo de pirofosfato del polímero en crecimiento. [ cita requerida ] El proceso desplaza el pirofosfato terminal de alta energía. La reacción produce un polímero cis. El paso de iniciación es catalizado por la preniltransferasa , que convierte tres monómeros de pirofosfato de isopentenilo en pirofosfato de farnesilo . [35] El pirofosfato de farnesilo puede unirse a la transferasa de caucho para alargar un nuevo polímero de caucho.
El pirofosfato de isopentenilo requerido se obtiene de la vía del mevalonato , que deriva del acetil-CoA en el citosol . En las plantas, el pirofosfato de isopreno también se puede obtener de la vía 1-desox-D-xiulosa-5-fosfato/2-C-metil-D-eritritol-4-fosfato dentro de los plásmidos. [36] La relación relativa de la unidad iniciadora de pirofosfato de farnesilo y el monómero de elongación de pirofosfato de isoprenilo determina la tasa de síntesis de nuevas partículas frente a la elongación de las partículas existentes. Aunque se sabe que el caucho se produce mediante una sola enzima, los extractos de látex albergan numerosas proteínas de bajo peso molecular con función desconocida. Las proteínas posiblemente sirvan como cofactores, ya que la tasa de síntesis disminuye con la eliminación completa. [37]
En 2017 se produjeron más de 28 millones de toneladas de caucho, de las cuales aproximadamente el 47% era natural. Dado que la mayor parte es sintética, que se deriva del petróleo, el precio del caucho natural está determinado, en gran medida, por el precio mundial vigente del petróleo crudo. [38] [39] Asia fue la principal fuente de caucho natural, representando alrededor del 90% de la producción en 2021. [40] Los tres mayores productores, Tailandia , Indonesia, [41] y Malasia, juntos representan alrededor del 72% de toda la producción de caucho natural. [ ¿cuándo? ] [ cita requerida ] El caucho natural no se cultiva ampliamente en su continente nativo de América del Sur debido a la plaga de las hojas sudamericanas y otros depredadores naturales allí.
El látex de caucho se extrae de los árboles del caucho. La vida útil de los árboles del caucho en plantaciones es de unos 32 años, con hasta 7 años de fase inmadura y unos 25 años de fase productiva.
El requisito del suelo es un suelo bien drenado y meteorizado que consiste en laterita , tipos lateríticos, tipos sedimentarios, suelos rojos no lateríticos o suelos aluviales .
Las condiciones climáticas para el crecimiento óptimo del árbol del caucho son:
Se han desarrollado muchos clones de alto rendimiento para la plantación comercial. Estos clones producen más de 2000 kilogramos por hectárea (1800 lb/acre) de caucho seco por año, en condiciones ideales.
La producción de caucho se ha vinculado a la deforestación. Por ello, el caucho es uno de los siete productos básicos incluidos en el Reglamento de la UE sobre productos libres de deforestación (EUDR) de 2023, cuyo objetivo es garantizar que los productos que consumen los ciudadanos de la Unión Europea (UE) no contribuyan a la deforestación ni a la degradación forestal en todo el mundo. [42]
En lugares como Kerala y Sri Lanka, donde abundan los cocos, se utilizaba la mitad de la cáscara del coco como recipiente para recoger el látex. En Kerala, la India y otros países se empezaron a utilizar vasos de cerámica vidriada o de aluminio o plástico. Los vasos están sujetos por un alambre que rodea el árbol. Este alambre incorpora un resorte para que pueda estirarse a medida que el árbol crece. El látex se introduce en el vaso mediante un "pico" galvanizado que se clava en la corteza. La extracción del caucho normalmente se realiza a primera hora de la mañana, cuando la presión interna del árbol es máxima. Un buen extractor puede extraer un árbol cada 20 segundos con un sistema estándar de media espiral, y el tamaño de "tarea" diaria habitual es de entre 450 y 650 árboles. Los árboles suelen extraerse en días alternos o cada tres días, aunque se utilizan muchas variaciones en el momento, la duración y el número de cortes. "Los recolectores de caucho hacían un corte en la corteza con un hacha pequeña. Estos cortes oblicuos permitían que el látex fluyera desde los conductos ubicados en la capa exterior o interior de la corteza ( cambium ) del árbol. Dado que el cambium controla el crecimiento del árbol, este se detiene si se corta. Por lo tanto, la extracción de caucho exigía precisión, de modo que las incisiones no fueran demasiadas dado el tamaño del árbol, ni demasiado profundas, lo que podría atrofiar su crecimiento o matarlo". [43]
Es habitual golpear un panel al menos dos veces, a veces tres veces, durante la vida del árbol. La vida económica del árbol depende de lo bien que se lleve a cabo la punción, ya que el factor crítico es el consumo de corteza. Un estándar en Malasia para la punción diaria alterna es el consumo de corteza de 25 cm (vertical) por año. Los tubos que contienen látex en la corteza ascienden en espiral hacia la derecha. Por esta razón, los cortes de punción generalmente ascienden hacia la izquierda para cortar más tubos. Los árboles gotean látex durante aproximadamente cuatro horas, deteniéndose a medida que el látex se coagula naturalmente en el corte de punción, bloqueando así los tubos de látex en la corteza. Los punzantes generalmente descansan y comen una vez finalizado su trabajo de punción y luego comienzan a recolectar el "látex de campo" líquido alrededor del mediodía.
Los cuatro tipos de coágulos de campo son "cuplump", "treelace", "smallholders' mulp" y "earth scrap". Cada uno tiene propiedades significativamente diferentes. [44] Algunos árboles continúan goteando después de la recolección, lo que da lugar a una pequeña cantidad de "cup lump" que se recoge en la siguiente sangría. El látex que se coagula en el corte también se recoge como "tree lace". El encaje de árbol y el cup lump juntos representan entre el 10% y el 20% del caucho seco producido. El látex que gotea sobre el suelo, "earth scrap", también se recoge periódicamente para el procesamiento de productos de baja calidad.
El grumo de copa es el material coagulado que se encuentra en la copa de recolección cuando el extractor visita el árbol nuevamente para extraer el líquido. Se origina del látex adherido a las paredes de la copa después de que se vertió por última vez en el balde y del látex que gotea tarde y que exuda antes de que los vasos del árbol que transportan el látex se bloqueen. Es de mayor pureza y de mayor valor que los otros tres tipos.
El término "trozos de copa" también se puede utilizar para describir un tipo de coagulación completamente diferente que se ha acumulado en las plantaciones de los pequeños agricultores durante un período de 1 a 2 semanas. Después de sangrar todos los árboles, el sangrador volverá a cada árbol y agregará algún tipo de ácido, lo que permite que el látex recién cosechado se mezcle con el material coagulado previamente. La mezcla de caucho y ácido es lo que le da a las plantaciones de caucho, los mercados y las fábricas un fuerte olor.
El cordón de caucho es la tira de coágulo que el extractor quita del corte anterior antes de hacer un nuevo corte. Por lo general, tiene un mayor contenido de cobre y manganeso que el caucho en trozos. Tanto el cobre como el manganeso son prooxidantes y pueden dañar las propiedades físicas del caucho seco.
El caucho de los pequeños agricultores es producido por pequeños agricultores que recogen caucho de árboles que se encuentran lejos de la fábrica más cercana. Muchos pequeños agricultores indonesios, que cultivan arroz en zonas remotas, extraen el caucho de árboles dispersos en su camino a trabajar en los arrozales y recogen el látex (o el látex coagulado) en el camino a casa. Como a menudo es imposible conservar el látex lo suficiente para llevarlo a una fábrica que lo procese a tiempo para que se utilice para elaborar productos de alta calidad, y como el látex de todos modos se habría coagulado para cuando llegara a la fábrica, el pequeño agricultor lo coagulará por cualquier medio disponible, en cualquier recipiente disponible. Algunos pequeños agricultores utilizan pequeños recipientes, baldes, etc., pero a menudo el látex se coagula en agujeros en el suelo, que suelen estar revestidos con láminas de plástico. Para coagular el látex se utilizan materiales ácidos y jugos de frutas fermentados, una forma de coagulación biológica asistida. Se tiene poco cuidado de excluir ramitas, hojas e incluso corteza de los bultos que se forman, que también pueden incluir cordones de árboles.
Los desechos de tierra son materiales que se acumulan alrededor de la base del árbol. Se originan a partir del látex que se desborda del corte y se desliza por la corteza, de la lluvia que inunda un recipiente de recolección que contiene látex y de los derrames de los baldes de los recolectores durante la recolección. Contienen tierra y otros contaminantes, y tienen un contenido variable de caucho, según la cantidad de contaminantes. Los trabajadores de campo recogen los desechos de tierra dos o tres veces al año y pueden limpiarse en un lavador de desechos para recuperar el caucho, o venderse a un contratista que los limpia y recupera el caucho. Son de baja calidad.
El látex se coagula en las copas si se conserva durante mucho tiempo y debe recogerse antes de que esto suceda. El látex recogido, "látex de campo", se transfiere a tanques de coagulación para la preparación de caucho seco o se transfiere a contenedores herméticos con tamizado para la amoniación. La amoniación, inventada por el abogado de patentes y vicepresidente de la United States Rubber Company, Ernest Hopkinson alrededor de 1920, conserva el látex en un estado coloidal durante períodos de tiempo más largos. El látex generalmente se procesa en concentrado de látex para la fabricación de productos sumergidos o se coagula en condiciones controladas y limpias utilizando ácido fórmico. El látex coagulado puede luego procesarse en cauchos en bloque de mayor calidad y técnicamente especificados, como SVR 3L o SVR CV, o usarse para producir grados de láminas de humo acanaladas. El caucho coagulado naturalmente (grumos de copa) se utiliza en la fabricación de cauchos de grado TSR10 y TSR20. El procesamiento para estos grados es un proceso de reducción de tamaño y limpieza para eliminar la contaminación y preparar el material para la etapa final de secado. [45]
Luego, el material seco se empaca y se paletiza para su almacenamiento y envío.
El caucho es un polímero natural de isopreno (poliisopreno) y un elastómero (un polímero elástico). Los polímeros son simplemente cadenas de moléculas que se pueden unir entre sí. El caucho es uno de los pocos polímeros naturales y es apreciado por su alta relación de elasticidad, resiliencia y propiedades impermeables. Otros ejemplos de polímeros naturales incluyen el caparazón de tortuga , el ámbar y el cuerno de animal . [46] Cuando se cosecha, el caucho de látex toma la forma de látex, una suspensión opaca, blanca y lechosa de partículas de caucho en agua. Luego se transforma a través de procesos industriales a la forma sólida que se ve ampliamente en los productos manufacturados.
El caucho natural es reactivo y vulnerable a la oxidación, pero se puede estabilizar mediante un proceso de calentamiento llamado vulcanización. La vulcanización es un proceso mediante el cual se calienta el caucho y se le añade azufre , peróxido o bisfenol para mejorar la resistencia y la elasticidad y evitar que se oxide. El negro de carbón , que puede derivarse de una refinería de petróleo u otros procesos de incineración natural, a veces se utiliza como aditivo del caucho para mejorar su resistencia, especialmente en los neumáticos de los vehículos. [47] [48]
Durante la vulcanización, las moléculas de poliisopreno del caucho (cadenas largas de isopreno) se calientan y se reticulan con enlaces moleculares al azufre, formando una matriz tridimensional. El porcentaje óptimo de azufre es de aproximadamente el 10 %. En esta forma, la orientación de las moléculas de poliisopreno sigue siendo aleatoria, pero se alinean cuando se estira el caucho. Esta vulcanización con azufre hace que el caucho sea más fuerte y más rígido, pero aún muy elástico. [49] Y a través del proceso de vulcanización, el azufre y el látex deben consumirse totalmente en forma individual.
El látex de caucho natural se envía desde fábricas en el sudeste asiático , Sudamérica y África occidental y central a destinos de todo el mundo. Como el costo del caucho natural ha aumentado significativamente y los productos de caucho son densos, se prefieren los métodos de envío que ofrecen el menor costo por unidad de peso. Dependiendo del destino, la disponibilidad del almacén y las condiciones de transporte, ciertos compradores prefieren algunos métodos. En el comercio internacional, el caucho de látex se envía principalmente en contenedores marítimos de 20 pies. Dentro del contenedor, se utilizan contenedores más pequeños para almacenar el látex. [50]
Existe una creciente preocupación por el futuro suministro de caucho debido a diversos factores, entre ellos las enfermedades de las plantas, el cambio climático y el volátil precio de mercado del caucho. [51] [52] [53] [54] Los productores de caucho natural son en su mayoría pequeñas plantaciones familiares, que a menudo sirven a grandes agregadores industriales. La alta volatilidad del precio del caucho afecta la inversión en las plantaciones de caucho, y los agricultores pueden eliminar sus árboles de caucho si el precio spot del mercado internacional de un cultivo aparentemente más rentable (por ejemplo, el aceite de palma ) aumenta en relación con el caucho.
Por ejemplo, durante la pandemia internacional de COVID-19 de 2020 y 2021 , la demanda de guantes de goma aumentó, lo que provocó un aumento de los precios del caucho de alrededor del 30%. Además de la pandemia, la demanda superó la oferta en parte porque las plantaciones de largo plazo habían sido arrancadas y reemplazadas por otros cultivos durante los 5 a 10 años anteriores, y otras áreas se vieron afectadas por desastres naturales impulsados por el clima. En este entorno, los productores aumentaron sus precios en consonancia con la dinámica de la oferta y la demanda, lo que ejerció una presión al alza sobre los precios en toda la cadena de suministro descendente. [54]
El caucho sin curar se utiliza para cementos; [55] para cintas adhesivas, aislantes y de fricción; y para el caucho crepé utilizado en mantas aislantes y calzado. El caucho vulcanizado tiene muchas más aplicaciones. La resistencia a la abrasión hace que los tipos de caucho más blandos sean valiosos para las bandas de rodadura de los neumáticos de vehículos y las cintas transportadoras, y hace que el caucho duro sea valioso para las carcasas de bombas y las tuberías utilizadas en el manejo de lodos abrasivos.
La flexibilidad del caucho es atractiva en mangueras, neumáticos y rodillos para dispositivos que van desde escurridores de ropa domésticos hasta prensas de impresión; su elasticidad lo hace adecuado para varios tipos de amortiguadores y para montajes de maquinaria especializada diseñados para reducir la vibración. Su relativa impermeabilidad a los gases lo hace útil en la fabricación de artículos como mangueras de aire, globos, pelotas y cojines. La resistencia del caucho al agua y a la acción de la mayoría de los productos químicos fluidos ha llevado a su uso en ropa de lluvia, equipo de buceo y tubos químicos y medicinales y como revestimiento para tanques de almacenamiento, equipos de procesamiento y vagones cisterna de ferrocarril. Debido a su resistencia eléctrica , los productos de caucho blando se utilizan como aislamiento y para guantes, zapatos y mantas de protección; el caucho duro se utiliza para artículos como carcasas de teléfonos y piezas para equipos de radio, medidores y otros instrumentos eléctricos. El coeficiente de fricción del caucho, que es alto en superficies secas y bajo en superficies mojadas, lleva a su uso para correas de transmisión de potencia , acoplamientos altamente flexibles, [56] y para cojinetes lubricados con agua en bombas de pozo profundo. Las pelotas de goma indias o pelotas de lacrosse están hechas de caucho.
Cada año se producen alrededor de 25 millones de toneladas de caucho, de las cuales el 30 por ciento es natural. [57] El resto es caucho sintético derivado de fuentes petroquímicas. El extremo superior de la producción de látex da como resultado productos de látex como guantes de cirujano, globos y otros productos de valor relativamente alto. El rango medio, que proviene de los materiales de caucho natural técnicamente especificados, termina en gran parte en neumáticos, pero también en cintas transportadoras, productos marinos, limpiaparabrisas y productos diversos. El caucho natural ofrece una buena elasticidad, mientras que los materiales sintéticos tienden a ofrecer una mejor resistencia a factores ambientales como aceites, temperatura, productos químicos y luz ultravioleta. El "caucho curado" es caucho que ha sido compuesto y sometido al proceso de vulcanización para crear enlaces cruzados dentro de la matriz de caucho. El caucho se puede agregar al cemento para mejorar sus propiedades. [58]
Algunas personas tienen una alergia grave al látex y la exposición a productos de caucho de látex natural, como los guantes de látex, puede provocar un shock anafiláctico . Las proteínas antigénicas que se encuentran en el látex de Hevea se reducen en gran medida, aproximadamente en un 99,9 por ciento (aunque no se eliminan) [59] mediante el proceso de vulcanización.
El látex de fuentes distintas de Hevea , como el guayule , puede ser utilizado sin reacción alérgica por personas con alergia al látex de Hevea . [60]
Algunas reacciones alérgicas no se deben al látex en sí, sino a los residuos de sustancias químicas utilizadas para acelerar el proceso de reticulación. Aunque esto puede confundirse con una alergia al látex, es diferente de ella y suele manifestarse como hipersensibilidad de tipo IV en presencia de trazas de sustancias químicas específicas de procesamiento. [59] [61]
El caucho natural es susceptible a la degradación por una amplia gama de bacterias. [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] Las bacterias Streptomyces coelicolor , Pseudomonas citronellolis y Nocardia spp. son capaces de degradar el caucho natural vulcanizado. [70]
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)La importancia de desarrollar fuentes alternativas de caucho natural se hace evidente si se considera que ha habido una escasez en el suministro de este recurso crítico todos los años desde 2004. Para 2020, se proyecta que el déficit mundial de caucho natural sea mayor que la cantidad total (1,2 millones de toneladas métricas) que Estados Unidos importa cada año.
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of April 2024 (link)
La definición del diccionario de caucho natural en Wikcionario