Ciencias de los materiales

Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)

PJ-CM-301-CY Elaboración de pintura a base de estiércol de vaca

Asesor: MARISA CALLE MONROY

Camila Lizeth Carranza Buendia[3° Xcaret], Amaya Sofía Araiza Hernández[3° Xcaret], Rodrigo Torrentera Rodriguez[3° Xcaret]

Resumen

Las pinturas convencionales contienen químicos tóxicos que provocan problemas en la salud al estar en constante exposición a ellas, por ello se han buscado alternativas poco comunes como el estiércol de vaca para su elaboración, resulta un material fácil de trabajar ya que su distinguido olor se neutraliza al mezclarse con los demás materiales. A partir de esto utilizamos aglutinantes naturales, disolventes, gomorresinas que influyen en su composición se han presentado situaciones debido a los productos altamente flamables como lo son los gases butano y propano, el alcohol, tolueno, metanol y cetonas, esto presenta un mayor riesgo de explosión, la pinturas sonde el solvente es mayormente agua no son toxicas y son seguras, esta misma no desprende vapores flamables ya que la mayoría de sus materiales son ignífugos, siempre y cuando no se utilicen, materiales como amoniaco, formaldenieo y pigmentos metálicos de mercurio y plata como pueden ser causante del efecto invernadero que resulta nocivo a la salud provocando irritación de ojos, nariz, garganta, dolores de cabeza así como efectos negativos en el ambiente como la flora y fauna que nos rodea. sus componente principales que son de origen vegetal o mineral y tiene características comunes, aunque, lógicamente dependiendo del tipo presentaran aspectos diferenciales. Los aspectos mas comunes son: totalmente aptos para personas con sensibilidad a los productos químicos. Con estas pinturas respiras aire mas puro en casa, se tratan de sustancias que liberan aire algunos materiales y que en cantidades elevadas pueden resultar toxicas, las pinturas ecológicas no contienen los elementos volátiles puesto que son productos biodegradables. La sociedad cada vez se preocupa mas por todas las desventajas que tiene la pintura, así que ante esta demanda aparece lo que podríamos llamar pinturas ecológicas.

 

 

 

Pregunta de Investigación

¿Cómo elaborar una pintura a base de estiércol de vaca?

Planteamiento del Problema

La mayoría de las pinturas y barnices convencionales se elaboran con productos químicos sintéticos que provienen por lo general de metales pesados como cadmio, plomo, asi como compuestos volátiles orgánicos, insecticidas y fungicidas; la utilización de estos materiales para la producción de pinturas, han hecho que estos productos constituyan un elemento negativo para el medio ambiente y a la salud del ser humano, especialmente ser altamente tóxicos e inflamables.

Se han presentado casos de problemas en la salud en donde la utilización de estas pinturas han generado en el ser humano alergias, enfermedades respiratorias y problemas en la piel persistentes, además de que tardan años en degradarse y quedan expuestos en el aire, agua y suelo, pueden tener consecuencias fatales al medio ambiente.

Antecedentes

Debido a los diversos cambios que nuestra sociedad experimentó durante los años de posguerra, la industria química se sumó a los conceptos que dominaban en aquel momento y que siguen dominando: los productos fabricados debían ser prácticos, baratos, fáciles de aplicar, “limpios” y sobre todo rápidos. Lo consiguió, aunque no tuvo en cuenta las posibles consecuencias para la salud, ni mucho menos los problemas de reciclaje y contaminación ambiental.El resultado de todo ello es casi dramático: el número de enfermedades provocadas por la química nociva es interminable y las toneladas de desechos tóxicos aumentan de forma imparable. Actualmente se conocen más de 50.000 sustancias tóxicas usadas en la construcción y decoración de viviendas, gran parte de ellas se encuentran precisamente en las pinturas, barnices, fungicidas e insecticidas que se han venido usando durante las últimas décadas y que todavía se comercializan a pesar del conocimiento de los efectos nocivos de muchos de sus componentes.A principios de los años setenta, justo en el momento en que se dan a conocer los problemas ocasionados por el uso de pinturas con componentes nocivos – por ejemplo el caso Seveso en Italia 1978 – se formaron las primeras empresas dedicadas a la fabricación de pinturas naturales. Su objetivo primordial era el de ofrecer una alternativa a los productos convencionales, sustituyendo la química nociva por la llamada química suave cuya base son las materias primas naturales de origen vegetal y mineral.En la actualidad se están manejando alternativas a este tipo de sustancias tóxicas, pero preservando la usabilidad de la pintura convencional.Mientras tanto, las pinturas convencionales siguen siendo residuos peligrosos y necesitan un manejo adecuado, incluso las sobras de pintura, natas y pinturas secas conservan estas propiedades.En Recsa te ayudamos con el manejo integral de tus residuos industriales, las pinturas las trasladamos a su disposición final, puedes estar tranquilo y alejar esa amenaza latente de tus bodegas o almacenes. Los tipos de pinturas que encontramos en el mercado actual se encuentra en constante evolución. Todo el tiempo surgen nuevas posibilidades en productos sostenibles que permiten reformar nuestros hogares respetando el medio ambiente. sin dejar de lado la tecnología como recurso de fabricación.En la actualidad nos encontramos en un momento clave en cuanto al uso de productos con menor impacto en el entorno medioambiental. Existe una tendencia en la fabricación de pinturas ecológicas y respetuosas con nuestro entorno, lo que las convierte en una de las opciones preferidas para muchas personas a la hora de pintar las paredes del hogar, los muebles, los objetos decorativos, los suelos, y muchas otras superficies.La gomorresina es una secreción vegetal protectora formada por una mezcla de goma y resina que se emulsiona al mezclarse con agua. Puede contener o no, además, un aceite esencial volátil. La gomorresina es blanca y espesa, de naturaleza lechosa que fluye de varias plantas naturalmente El estiércol es el excremento animal utilizado para fertilizar cultivos agrícolas. Cuenta con un alto contenido en nitrógeno y materia orgánica, pero tiene un problema: su gestión provoca la emiside efecto invernadero a la atmósfera. Concretamente de dos: metano y óxido nitroso. Dependiendo de su tratamiento, se generarán más emisiones de un gas o del otro.Además, el uso de estiércol utilizado para abonar un campo agrícola tiene que estar muy controlado, porque valores superiores a los aconsejados son perjudiciales para la salud del suelo. Por otro lado, también es negativo para las aguas superficiales y subterráneas, que podrían contaminarse, lo que podría derivar en graves problemas de salud pública. En España, la aportación de nitrógeno de origen animal está limitada por se usa tradicionalmente en los hogares indios, particularmente en las áreas rurales, para pintar las paredes y los pisos de las casas. Además, es un aislante térmico natural que, aplicado en paredes y suelos, los mantiene calientes en inviernos y frescos en veranos.Compuestos como el etanol, acetato de etilo y tolueno “son tóxicos y se encuentran en muy baja proporción, aunque en corrientes de caudal muy grandes” en la industria, indicó Garetto.La exposición al tolueno –presente en diluyentes de pinturas, barniz para las uñas, lacas y adhesivos- puede afectar al sistema nervioso; también puede producir cansancio, confusión, debilidad o pérdida de la memoria, y mareos y somnolencia cuando se inhala en altos niveles.El acetato de etilo es comúnmente utilizado en esencias naturales de frutas, como solvente de nitrocelulosa, barnices y lacas; en la manufactura de piel artificial, películas y placas fotográficas, seda artificial, perfumes y limpiadores de telas, entre otros. Su inhalación causa dolor de cabeza, náuseas e incluso pérdida de la conciencia y puede inflamar las mucosas. En concentraciones altas causa convulsiones y congestión de hígado y riñones; aún a concentraciones bajas causa anemia.La mayoría de las pinturas para interiores tienen el potencial de liberar compuestos orgánicos volátiles (COV) en el aire. Los COV son contaminantes químicos emitidos como gases de ciertos sólidos o líquidos. Respirar los COV puede tener un efecto en su salud. La buena noticia es que la industria de la pintura está avanzando hacia la mejora de la emisión de COV de la pintura.Las pinturas convencionales generalmente se dividen en dos categorías: a base de aceite y a base de agua (látex). Las pinturas a base de aceite contienen un solvente que consiste en COV que se liberan durante la aplicación de la pintura y a medida que se seca.Cuando se trata de los efectos de los vapores de pintura, el riesgo no se trata necesariamente de la exposición. Hay ciertas personas que tienen tasas de susceptibilidad más altas cuando se trata de los posibles daños de los vapores de pintura. Es importante tomar las medidas y precauciones necesarias si usted o un individuo en su vida se encuentran dentro de una de estas categorías.Mujeres embarazadas, bebés y niñosLos preparativos para recibir a un bebé, los futuros padres a menudo pintan las recamaras o intentan hacer una renovación en su hogar.Aunque es bueno redecorar antes de que llegue el bebé, puede ser perjudicial para las mujeres embarazadas exponerse a los posibles efectos de los COV emitidos por la pintura. Además, los niños que ya están en el hogar pueden querer ver o ser parte de la acción mientras mamá o papá pintan. Algunos estudios han demostrado que no es una buena idea tener bebés o niños cerca mientras pintan en interiores.MascotasMientras pintas el interior de tu hogar, es importante mantener a las mascotas fuera de la habitación. Administración de Alimentos y Medicamentos (por sus siglas en inglés FDA), la pintura representa un peligro potencial para sus queridas mascotas. Las aves son especialmente vulnerables a las partículas inhaladas según la Asociación Americana de Medicina Veterinaria.Personas en campos de trabajo con alta exposición a la pinturaComo se mencionó anteriormente, las personas expuestas a altos niveles de vapores de pintura o por un período prolongado pueden experimentar síntomas mayores. Según un estudio realizado sobre la exposición a partículas en el aire y solventes orgánicos entre los trabajadores de la pintura, la exposición prolongada a los vapores de la pintura puede causar la pérdida de la función pulmonar y problemas pulmonares graves.Personas con sistemas respiratorios comprometidosLas personas con un sistema respiratorio comprometido tienen un mayor riesgo de problemas de salud asociados con los vapores de pintura. Estas personas deben limitar su exposición.Por lo que respecta a las pinturas naturales, una de sus principales ventajas es que carecen de compuestos perjudiciales para la salud (Compuestos Orgánicos Volátiles (COV), formaldehído y metales pesados). En lugar de estas sustancias dañinas, la pinturas naturales están compuestas principalmente a base de aceites vegetales, óxidos de metales y otros derivados de origen mineral o vegetal, lo cual las hace biodegradables y respetuosas con el medio ambiente. Así que, no sólo cuidan de tu salud, también lo hacen del entorno.Otra de las características de este tipo de pinturas es que permiten la transpiración de los materiales que recubren. De este modo, se consigue prevenir de forma muy efectiva que aparezcan humedades, grietas o desconchones. Lo cual es algo que, sin duda, deberíamos tener en cuenta a la hora de elegir entre la pintura plástica y la natural, ya que, a largo plazo nos ahorraremos los retoques y arreglos que requiere este tipo de desperfectos. Así pues, podríamos resumir que las principales ventajas de las pinturas naturales son: no contienen sustancias perjudiciales para la salud, respeta el medio ambiente, permiten la transpiración de los materiales que cubren y, por último, tienen una gran durabilidad. Las pinturas convencionales son una gran fuente de contaminación, ya que aportan elementos letales para el medio ambiente como la emisión de metales pesados tales como el plomo, cadmio, mercurio, la pintura es considerada un Residuo Peligroso es por ello que debemos darle un buen proceso final, cuando no la utilicemos. Actualmente existe una nueva capa de gases contaminantes llamada «ozono troposférico«, a comparación de la capa de ozono que esta de 10 a 50 km de altura y el ozono troposférico y el efecto invernadero en exceso puede llegar a ser altamente nocivo para la salud humana y para la fauna que nos rodea.El proceso productivo de la fabricación de pinturas y tintas de imprimir conlleva la mezcla de diferentes sustancias que dan lugar al producto final. Esta mezcla no necesita de reacciones químicas, sino que se produce de forma mecánica, por lo que los riesgos ambientales del proceso de producción se reducen. Aun así, parte de las sustancias implicadas en el proceso son inflamables. Si en el proceso de fabricación se generan gases, vapores, nieblas o polvos en suspensión, el riesgo de incendio por explosión es bastante elevado, pudiendo afectar al entorno de la fábrica. Una forma de evitar este riesgo ambiental, como vimos en nuestro artículo sobre Dispervac, es la incorporación de sólidos por vacío en el proceso de producción.Otros riesgos claramente identificados son:Derrames y vertidos de materia prima o producto terminado debido a fugas o roturas en tuberías, depósitos o envases durante el proceso de fabricación o almacenamiento. Para lo que resulta fundamental realizar un mantenimiento periódico de las instalaciones.Derrames en los procesos de carga y descarga de materias.Vertido de aguas residuales de proceso.Etcétera.En el caso de la fabricación de otros productos afines a la pintura, como es el caso de las resinas, su proceso sí implica reacciones químicas de las sustancias que la componen. Por lo que los riesgos ambientales en su fabricación son similares a los derivados de la industria química.

Objetivo

Elaborar una pintura a base de estiércol de vaca.

Justificación

Durante generaciones hemos estado utilizando pinturas con altos niveles de toxicidad, un punto importante es el uso de compuestos orgánicos volátiles en el proceso de creación de la pintura, estos compuestos orgánicos volátiles son hidrocarburos que se encuentran en estado gaseoso y se caracterizan por ser volátiles a temperatura ambiente, algunos de ellos pueden ser causantes del efecto invernadero que llega a ser altamente nocivo para la salud y para la fauna que nos rodea, además de provocar efectos en la salud, como irritación de ojos, naríz y garganta, dolores de cabeza, pérdida de coordinación y náuseas, asimismo daños en el hígado, los riñones y el sistema nervioso central.

La sociedad cada vez se preocupa más por todas las desventajas que tenía la pintura del mercado. Así que ante esta demanda y como parte de la bioconstrucción, aparecen lo que podríamos llamar las pinturas ecológicas dotadas de múltiples beneficios. Podemos definir la pintura ecológica como aquella que está hecha con materiales naturales y biodegradables. Estos no resultan nocivos para las personas, a diferencia de las pinturas sintéticas hechas con químicos. Estas intentan tener las mismas condiciones beneficiosas en su funcionamiento respecto a las pinturas sintéticas, siempre que la fabricación de la pintura ecológica sea sostenible y amigable para el medio ambiente.

Las pinturas sintéticas que estamos acostumbrados a utilizar, están hechas de forma totalmente sintética con materiales pesados. Solamente hace falta mirar la etiqueta de estos productos para darnos cuenta de que no son muy amigables con el medio ambiente. Las pinturas ecológicas no están hechas con materiales nocivos, sino con materias primas de origen vegetal, animal o mineral (silicatos, cal, resinas y arcilla) que no dejan desechos nocivos.

Hipótesis

Si logramos elaborar una pintura a base de estiércol, entonces contribuiremos a disminuir los químicos tóxicos, como los compuestos volátiles que contienen las pinturas convencionales.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales

70 gr de estiércol de vaca

500 ml de agua

200 ml de trementina

100 ml de gomorresina

180 ml de sellador vinílico

100 ml de aceite de linaza

70 ml de secante de zinc

70 ml de sales cuaternarias

Revolvedor de pintura

Recipiente de 2 litros 

35 cm x 25 cm de tela/gasa

Procedimiento

  1. En un pedazo de tela de 35 cm x 28 cm, de manta de cielo o gasa, agregar el estiércol, dosificándolo.
  2. Amarrar la tela de la parte superior, formando un muñón para así diluírlo en 150 ml de agua.
  3. En un nuevo recipiente agregar 200 ml de trementina.
  4. Integrar 180 ml de sellador vinílico y revolver.
  5. Agregar a la mezcla 100 ml de gomorresina y mezclar utilizando el revolvedor de pintura.
  6. Colocar a la mezcla 70 ml de sales cuaternarias.
  7. Integrar cuidadosamente 100 ml de aceite de linaza.
  8. Para diluír la pintura agregar 1 1/2  L de la mezcla obtenida anteriormente por el té de estiércol.
  9. Utilizar el revolvedor de pintura para revolver los materiales correctamente.
  10.  Agregar más de la mezcla del estiércol si es muy espeso.
  11. Dejar reposar por aproximadamente 10 minutos.

Galería Método

Resultados

Obtuvimos 2L de una pintura homogénea, de consistencia acuosa, ligeramente densa. El olor del estiércol añadido es casi imperceptible debido a los materiales como las sales cuaternarias que neutralizan su aroma. Resulta fácil su manejo, ya que tiene una rapidez de secado de 5 minutos aproximadamente, esto se debe a su proceso de solidificación. Se agregó un pigmento amarillo y su costo aproximado fue de $250.

Galería Resultados

Discusión

Se logró confirmar que elaborar una pintura ecológica a base de estiércol, puede ser una solución parcial para reutilizar desechos y disminuir el nivel de toxicidad, las pinturas biodegradables intentan tenerlas mismas condiciones benéficas al igual que las convencionales.

Conclusiones

En el proceso de elaboración de la pintura se utilizan pigmentos, disolventes y aglutinantes totalmente tóxicos. En el desarrollo de la pintura se utilizó como material principal el estiércol de vaca como disolvente, al mezclar los materiales no se presentó la dificultad de integrarse, tampoco cambió o se alteró su textura o aspecto en comparación a las pinturas convencionales, además de que el olor del estiércol añadido fue completamente neutralizado por los demás materiales, logramos así que el estiércol fuera imperceptible.

 

Bibliografía

María, J. (2016, 7 de diciembre). Uso del estiércol como fertilizante . Compostando Ciencia. http://www.compostandociencia.com/2014/08/uso-estiercol-como-fertilizante/

Conectar (2022, 1 de abril). Pinturas ecológicas vs. pinturas convencionales . Pinturas Blatem. https://www.blatem.com/es/actualidad/noticias/pinturas-ecologicas-vs-pinturas-convencionales

Fernandez, I., & Sostenible, A. (2019, julio 15). Pinturas ecológicas, 100% sostenibles. Arquitectura Sostenible. https://arquitectura-sostenible.es/pinturas-ecologicas-100-sostenibles/

Pinturas ecológicas. (2018, marzo 23). Abellan Pintors. http://www.abellanpintors.com/pinturas-ecologicas-ventajas-desventajas/

Summary

Conventional paints contain toxic chemicals that cause health problems by being constantly exposed to them, for this reason, unusual alternatives such as cow dung have been sought for their preparation, it is an easy material to work with since its distinguished smell is neutralized when mixed with other materials. From this we use natural binders, solvents, gum resins that influence its composition, situations have arisen due to highly flammable products such as butane and propane gases, alcohol, toluene, methanol and ketones, this presents a greater risk of explosion, the paints where the solvent is mostly water are not toxic and are safe, it does not give off flammable vapors since most of its materials are fireproof, as long as materials such as ammonia, formaldenium and mercury metallic pigments are not used. and silver as they can be the cause of the greenhouse effect that is harmful to health causing irritation of the eyes, nose, throat, headaches as well as negative effects on the environment such as the flora and fauna that surrounds us. Its main components that are of vegetable or mineral origin and have common characteristics, although, logically, depending on the type, they will present differential aspects. The most common aspects are: totally suitable for people with sensitivity to chemical products. With these paints you breathe purer air at home, they are substances that some materials release air and that in high amounts can be toxic, ecological paints do not contain volatile elements since they are biodegradable products. Society is increand, what we could call ecological paints appesingly concerned about all the disadvantages that paint has, so in response to this demaars.

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography