Introducción a la química sostenible y seguridad industrial.

Objetivo: Elaborar un procedimiento para obtener cobre aplicando los principios de la química verde en el marco de la seguridad industrial.

Procedimiento:

Realiza la evidencia en equipo con otro compañero (a).

1. Lean el siguiente procedimiento general que sigue una industria metalúrgica ficticia llamadaCuprum, para obtener cobre de minerales oxidados.

1. Lixiviación. Este proceso se realiza en tres etapas:

1. Chancado. En este proceso el mineral se tritura para obtener trozos del mineral con un tamaño entre ¾  a 1.5 pulgadas.
2. Formación de la pila. El material triturado es llevado a través de una banda transportadora a un lugar donde se apilará a una altura hasta de 8 metros, durante el trayecto es irrigado con una solución de ácido sulfúrico.
3. Sistema de riego. Ya apilado, los aspersores irrigan lentamente por sistema de goteo una solución de ácido sulfúrico, durante un tiempo aproximado de 45 a 60 días, con la finalidad de obtener  sulfato de cobre II.

CuO + 2H2SO4  →  CuSO4   + SO3  ↑  + 2H2O

1. Extracción. En esta parte del proceso se utiliza un compuesto orgánico, el cual al agitarlo con el  lixiviado atrapa selectivamente al ion Cu+2, formando un compuesto organometálico llamado quelato, posteriormente el quelato se agita en una solución de ácido sulfúrico, durante este proceso se libera el ion Cu+2.

  Cu+2 + 2 NH2CH2CH2NH2  →  [Cu (NH2CH2CH2NH2)2]+2

Quelato (ion di-etilenodiamino cobre II)

[Cu (NH2CH2CH2NH2)2]+2 + H2SO4  →  Cu+2

1. Electro-obtención: En este proceso el cobre se obtiene en forma de láminas delgadas con una pureza de 99.98 %; se realiza en una celda electroquímica: en piscinas llenas con sulfato de cobre II se coloca un electrodo positivo (ánodo), que consiste en una barra de plomo, y un electrodo negativo (cátodo), que consiste en una placa de acero inoxidable, durante el procedimiento se hace pasar durante 7 días una intensidad de corriente muy baja para que el Cu+2 se reduzca en el cátodo, formando láminas de cobre a las que se les llama cátodos.

Cu +2   + 2e-  →  Cu0

1. Consulten  más información sobre este proceso en dos fuentes bibliográficas (en formato APA) y tomando como base la información anterior, elaboren un diagrama detallado del proceso de obtención del cobre.
2. Lean el caso de desastre ecológico ocurrido en Cuprum.

En 2014 ocurrió un accidente, se derramaron 40, 000 metros cúbicos de sulfato de cobre II mezclados con ácido sulfúrico, el derrame afectó  arroyos y ríos de la zona. Según versiones el derrame se debió a una falla en el amarre de un tubo de polietileno en una de las piletas de lixiviado, esto afectó aproximadamente a 20,000 personas, de la cuales cinco tuvieron una intoxicación seria, por lo que recibieron atención médica de forma inmediata.

1. Después de revisar la información anterior y considerando el diagrama que realizaron, analicen y describan en qué consisten las siguientes alternativas utilizadas por la química verde y cómo podrían aplicar, si es el caso, en el proceso de producción del cobre de la empresa Cuprum para reducir el impacto que tiene este procedimiento en el ambiente y en la salud de los trabajadores y comunidades aledañas (utilicen dos referencias bibliográficas con formato APA).

1. Creación de nuevas rutas sintéticas de bajo impacto ambiental
2. El uso de materias primas renovables o el uso de nuevas tecnologías más sostenibles
3. Los biocombustibles
4. La tintorería ecológica
5. La biocatálisis

1. En los procesos de la producción del cobre se genera una gran diversidad de residuos, propongan una solución viable y realista sobre lo que se podría hacer con dichos residuos.
2. Describan cuáles deberían ser los objetivos (al menos dos) con respecto a la seguridad de la planta “Cuprum” y al cuidado del medio ambiente.
3. Qué tipo de NOM establecerían si deben considerar:

1. La protección del personal
2. La identificación y comunicación peligros y  riesgos por el manejo  y almacenamiento de sustancias químicas peligrosas. (en particular las que se manejan durante la producción de cobre)
3. El cuidado del entorno y el medio ambiente
4. El sistema de seguridad contra incendios
5. Los primeros auxilios
6. El plan de respuesta a emergencias

Resultados:

1. Lean el siguiente procedimiento general que sigue una industria metalúrgica ficticia llamada Cuprum, para obtener cobre de minerales oxidados.

1. Lixiviación. Este proceso se realiza en tres etapas:

1. Chancado. En este proceso el mineral se tritura para obtener trozos del mineral con un tamaño entre ¾  a 1.5 pulgadas.
2. Formación de la pila. El material triturado es llevado a través de una banda transportadora a un lugar donde se apilará a una altura hasta de 8 metros, durante el trayecto es irrigado con una solución de ácido sulfúrico.
3. Sistema de riego. Ya apilado, los aspersores irrigan lentamente por sistema de goteo una solución de ácido sulfúrico, durante un tiempo aproximado de 45 a 60 días, con la finalidad de obtener  sulfato de cobre II.

CuO + 2H2SO4  →  CuSO4   + SO3  ↑  + 2H2O

1. Extracción. En esta parte del proceso se utiliza un compuesto orgánico, el cual al agitarlo con el  lixiviado atrapa selectivamente al ion Cu+2, formando un compuesto organometálico llamado quelato, posteriormente el quelato se agita en una solución de ácido sulfúrico, durante este proceso se libera el ion Cu+2.

  Cu+2 + 2 NH2CH2CH2NH2  →  [Cu (NH2CH2CH2NH2)2]+2

Quelato (ion di-etilenodiamino cobre II)

[Cu (NH2CH2CH2NH2)2]+2 + H2SO4  →  Cu+2

1. Electro-obtención: En este proceso el cobre se obtiene en forma de láminas delgadas con una pureza de 99.98 %; se realiza en una celda electroquímica: en piscinas llenas con sulfato de cobre II se coloca un electrodo positivo (ánodo), que consiste en una barra de plomo, y un electrodo negativo (cátodo), que consiste en una placa de acero inoxidable, durante el procedimiento se hace pasar durante 7 días una intensidad de corriente muy baja para que el Cu+2 se reduzca en el cátodo, formando láminas de cobre a las que se les llama cátodos.

Cu +2   + 2e-  →  Cu0

1. Consulten  más información sobre este proceso en dos fuentes bibliográficas (en formato APA) y tomando como base la información anterior, elaboren un diagrama detallado del proceso de obtención del cobre.

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