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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Departamento Académico de Ingeniería Química

MONOGRAFIA – REALIDAD NACIONAL

ALUMNO: Gonzalez Alvarez Luis Gianfranco PROFESOR: Solorzano Vargas Julio Cesar

2019

INDICE

INTRODUCCION…………………………………………………………3 PRIMERA PARTE: EL FUTURO DE LA QUIMICA…………………..4 FUERZAS MOTRICES…………………………………………….4 EMISION DE CO2 A LA ATMOSFERA………………………..5 CONSECUENCIAS………………………………………………7 SOLUCIONES……………………………………………………9 TRANSFORMACION DE CO2 EN CO Y O2 SEGUNDA PARTE: NUEVAS ESPECIALIDADES Y SUB ESPECIALIDADES DE LA QUIMICA………………………………..10 BIOQUIMICA……………………………………………………………10 BIOFISICA……………………………………………………………….12 MICROBIOLOGIA ……………………………………………………...12 GENETICA…………………………...………………………………….13 BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………15 PAGINAS WEB…………………………………………………………15

INTRODUCCION

La Ingeniería Química y sus industrias relacionadas, enfrentan, desde el punto de vista tecnológico y científico varios desafíos, que desencadenan en un reto a los campos de acción del ingeniero químico, orientándolos hacia las áreas de los nuevos materiales, la investigación de procesos innovadores para pasar de la química intermedia tradicional a nuevas especialidades, de igual forma, hacia la química del material activo e industrias afines, la búsqueda de nuevas fuentes de energía y la conservación y uso racional de las que actualmente posee, la biotecnología, la ciencia de las superficies, entre otras. Los estudios relativos al futuro de la industria química indican que ésta juega un rol decisivo en la economía mundial. Los avances en los servicios de salud, los nuevos principios activos de la industria farmacéutica y la introducción de tecnologías que protegen el medio ambiente, son piezas claves que caracterizan el rol especial, pero a la vez de enorme responsabilidad, de este sector industrial. Hoy en día, los sectores más importantes son los productos agroquímicos, pinturas y barnices, gases industriales, productos de aseo personal y de limpieza, plásticos y polímeros, fibras sintéticas, industria farmacéutica, lo que en inglés se conoce como chemical specialties, y que podría traducirse como químicos especiales: “sustancias de moléculas altamente complejas que se sintetizan en varias etapas” Las competencias que el Ingeniero Químico deberá tener en el futuro son: Capacidad para trabajar eficientemente en grupo, capacidad para analizar información e inferir resultados, capaz de prever resultados usando métodos matemáticos y deductivos, capacidad de recoger información de manera eficaz y capacidad de autoaprendizaje.

PRIMERA PARTE: EL FUTURO DE LA QUIMICA

El mundo actual, es un mundo donde los recursos son finitos y las necesidades ilimitadas, el rol del Ingeniero Químico es muy decisivo en este ámbito, la necesidad de optimizar procesos y transformar materia prima a productos es satisfecha con el rol del Ingeniero Químico el cual crea métodos y técnicas especiales para cada tipo de producción con el fin de que esta sea más eficaz.

FUERZAS MOTRICES:

Figura 1

Fuente: Tomado de Presentación del Profesor MIT Partha S. Ghosh en How Chemical Engineering will drive the 21st Century? The Mega Possibilities Ahead

Al hablar de fuerzas motrices nos estamos refiriendo a los problemas que afectan al mundo actual y que seguirán afectando al mundo hasta su fin, en la figura 1 se

observa las principales fuerzas motrices que posee el mundo actualmente, de las cuales las mas importantes a analizar son las toneladas de CO2 producidas por año y los recursos finitos, estos dos problemas traen mas subproblemas, tales como el aumento de temperatura, la deforestación, el efecto invernadero y el aumento del nivel del mar debido al descongelamiento de los glaciares. La ingeniería química nos ayuda a prever estos desastres naturales y a aprovecharlos si es que sucedieran, a continuación se detallaran algunas fuerzas motrices y sus posibles soluciones a futuro que otorgaría la Ingeniería Química.

EMISION DE CO2 A LA ATMOSFERA:

Figura 2

Fuente: Tomado de Presentación del Profesor MIT Partha S. Ghosh en How Chemical Engineering will drive the 21st Century? The Mega Possibilities Ahead

La emisión de CO2 siempre ha sido un problema, el cual no era muy importante en el siglo XX, pero después de la industrialización masiva y la gran cantidad de procesos que se optimizaron se pudo producir mas productos para satisfacer las necesidades humanas, la masiva industrialización y el aumento masivo de automóviles trajo consigo la producción y/o emisión del CO2 en el mundo. Se ha previsto que la industrialización y la masiva producción de automóviles crecerá exponencialmente en los próximos años( se prevé que para el 2050, la emisión de CO2 por año aumentara 35 millones de toneladas de CO2 (figura 2)) dando lugar a la necesidad de tratar la producción de CO2 para que no dañe la capa de ozono, los Ingenieros Químicos deben crear técnicas y métodos eficaces para el tratamiento de este problema el cual en una décadas si no es tratado de manera eficaz, generara la destrucción de la capa de ozono generando un aumento exuberante de temperatura. Se han planteado soluciones para este problema, como la fabricación de extractores de CO2, o la captura de CO2 en solido de carbón, pero estos métodos son muy costosos y por lo tanto no viables. No obstante los Ingenieros Químicos podrán crear y optimizar en el futuro los procesos para el tratamiento del CO2.

CONSECUENCIAS:

Figura 3

Fuente: Tomado de Presentación del Profesor MIT Partha S. Ghosh en How Chemical Engineering will drive the 21st Century? The Mega Possibilities Ahead

Figura 4

Fuente: Tomado de Presentación del Profesor MIT Partha S. Ghosh en How Chemical Engineering will drive the 21st Century? The Mega Possibilities Ahead

La elevación del nivel del mar y el aumento de la temperatura, es una consecuencia de la destrucción de la capa de ozono que trae consigo la descongelación de los glaciares, en la Figura 3 podemos observar el aumento de temperatura que ha tenido en el mundo desde el año 1980 hasta el 2000, en la Figura 4 podemos observar dos escenarios, el escenario con puntos rojos es el escenario en el cual seguimos con la misma producción de CO2 por año o si varia levemente, y el escenario con puntos amarillos es el escenario en el cual la producción masiva de CO2 afecta significativamente a la destrucción de la capa de ozono. El problema de la emisión de CO2 es un problema que siempre se tendrá en el mundo y el rol del Ingeniero Químico y Químico son determinantes para la solución de estos problemas.

SOLUCIONES: TRANSFORMACION DEL CO2 EN CO Y O2 En el campo de la energía, una de las líneas de investigación más prometedoras de la actualidad es la que intenta emular el proceso natural de la fotosíntesis o cómo las plantas convierten el CO2 en azúcares energéticos con la ayuda de la luz solar y el agua. El objetivo de los científicos es descomponer ese CO2 en oxígeno y monóxido de carbono (CO), sustancia esta última con la que luego se pueden fabricar fácilmente combustibles como el etanol. Así se matan dos pájaros de un tiro, ya que la acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera es el principal culpable del efecto invernadero y el calentamiento global. El santo grial de estas investigaciones es buscar una sustancia catalizadora, barata y eficiente, que permita acelerar las reacciones químicas y que descomponga la molécula gaseosa de CO2 en presencia de agua y una corriente eléctrica, procedente de una célula solar. La sustancia a utilizar aun no se ha descubierto o sintetizado, es el deber de los Químicos sintetizarla y de los Ingenieros Químicos de optimizar el proceso de transformación y de disminuir los costos de este proceso en el futuro.

SEGUNDA PARTE: NUEVAS ESPECIALIDADES Y SUB ESPECIALIDADES DE LA QUIMICA Los problemas que padece el mundo son ilimitados y la necesidad de buscar soluciones a estos son de gran importancia para la humanidad, es por ello que la Química de la mano con otras Ciencia y la Ingeniería crean nuevas especialidades para así poder estudiar una clase de fenómenos y centrarnos en ellos. El crecimiento exponencial de la investigación en microbiología, genética y bioquímica a nivel mundial, pues promete ser nuevas ciencias que mejoraran la calidad humana, ha llevado consigo la creación de nuevas especialidades tales como: BIOQUIMICA: La bioquímica es la química de la vida, es decir, la rama de la ciencia que se interesa por la composición material de los seres vivientes. Esto significa el estudio de sus compuestos elementales, como proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos; así como de los procesos que les permiten mantenerse con vida, como el metabolismo (reacciones químicas para transformar compuestos en otros), el catabolismo (obtención de energía) y anabolismo (síntesis de los propios compuestos).

La bioquímica existe como campo científico a partir de la distinción de la química orgánica (la que encabeza estructuralmente el carbono) de la inorgánica, ya que los seres vivientes conocidos están químicamente compuestos por una selección de átomos mayoritariamente semejantes: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. A partir de ellos se conforman los compuestos antes mencionados y, a partir de éstos, a su vez, se conforman las células y los tejidos que componen el cuerpo de los seres vivientes.

Se trata de una ciencia eminentemente experimental, que recurre al método científico y a la comprobación fáctica mediante numerosas técnicas instrumentales, propias y de muchos otros campos, que van desde la estadística hasta la física. Su comprensión molecular de la vida es, lógicamente, consecuencia del desarrollo de la teoría celular y del desarrollo moderno de la física, química y biología. Algunas subespecialidades de la bioquímica son: -

Bioquímica estructural. Se interesa por la arquitectura molecular de las sustancias orgánicas y las macromoléculas biológicas, como las proteínas, los azúcares o los ácidos nucleicos (como el ADN y el ARN). Uno de sus cometidos como disciplina es la ingeniería (ensamblaje artificial) de proteínas.

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Enzimología. Dedicada al estudio de la actividad catalítica de las enzimas, es decir, su capacidad de activar, desactivar, acelerar, enlentecer o modificar de cualquier forma las reacciones químicas que se dan dentro del organismo viviente.

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Bioquímica metabólica. Centrada en las diferentes rutas metabólicas que a nivel celular se dan en los seres vivientes, así como todas las reacciones químicas que posibilitan la vida tal y como la conocemos. Comprende también la bioenergética, la bioquímica nutricional y otras áreas de estudio más específicas.

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Inmunología. Estudia las relaciones químicas que se dan entre el organismo viviente y sus agentes patógenos, como virus y bacterias capaces de crear enfermedades. Su principal foco es el sistema inmunológico, una complicada red de relaciones de detección y respuesta a nivel celular y bioquímico.

BIOFISICA: La biofísica estudia la vida en todos sus niveles, desde los átomos y moléculas hasta las células, organismos y ambiente. A medida que progresa la física y la biología, los biofísicos encuentran nuevas áreas para explorar y aplicar su experiencia, crear nuevas herramientas y sobre todo aprender. El objetivo siempre es el mismo: saber en profundidad cómo funcionan los sistemas biológicos. Algunas de las preguntas que se hacen los biofísicos son:

¿Cómo funcionan las proteínas? Lo que llamamos vida es el conjunto de una infinidad de procesos fisicoquímicos. En casi todos ellos participan las proteínas, grandes moléculas que se comportan como máquinas que llevan a cabo dichos procesos. La biofísica busca conocer la estructura molecular de las proteínas y cómo funcionan estas máquinas a nivel atómico. ¿Qué función cumplen las membranas biológicas? Las células se encuentran divididas en compartimentos gracias a la existencias de membranas biológicas compuestas por lípidos. Lejos de ser simples paredes, estas membranas son fluidos que cumplen con numerosas funciones biológicas, para lo cual deben adaptar su composición y diversidad. Además, las biomembranas sirven de sitio de almacenamiento de una infinidad de moléculas pequeñas y de anclaje de proteínas. Los biofísicos buscan dilucidad las leyes fisicoquímicas que rigen el comportamiento de estos sistemas tan dinámicos. MICROBIOLOGIA: La microbiología es una de las ramas que integran la biología y la química, y se enfoca en el estudio de los microorganismos. Se dedica a su clasificación, descripción, distribución y al análisis de sus formas de vida y funcionamiento. En el caso de los

microorganismos patógenos, la microbiología estudia, además, su forma de infección y los mecanismos para su eliminación. El objeto de estudio de la microbiología son aquellos organismos no perceptibles al ojo humano, por lo que un instrumento propio de esta rama de la biología es el microscopio, inventado en el siglo XVII. Entre los organismos que estudia la microbiología se encuentran los agregados celulares eucariotas y procariotas, las células, hongos, virus y bacterias y todos aquellos elementos microscópicos. A la hora de abordar los agentes microbianos que generan patologías infecciosas, se identifican cuatro ramas dentro de la microbiología: -

Parasitología. Se enfoca en el estudio del parasitismo e incluye los parásitos eucariotas como por los helmintos, los protozoos y los artrópodos. Esta rama también aborda las enfermedades o parasitosis que afectan a plantas, seres humanos y animales.

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Bacteriología. Se dedica a estudiar las bacterias y las enfermedades que generan.

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Micología. Se aboca al estudio de hongos.

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Virología. Estudia los virus, los clasifica y analiza su evolución, estructura, formas de infectar y de albergarse en células huéspedes y su interacción con ellas. Por otro lado, aborde las enfermedades que generan los virus y el desarrollo de técnicas para su cultivo, aislamiento y aprovechamiento.

GENETICA: La genética es la rama de la biología que estudia los mecanismos de la herencia biológica. Entre estos mecanismos, la genética estudia el ADN, su composición, organización, cómo se estructura en genes que es la unidad básica de información

genética y en cromosomas, además de cómo se produce la herencia de los caracteres biológicos. La replicación del ADN y la regulación de la expresión génica también se encuentran dentro de su objeto de estudio. Esta ciencia se relaciona muy directamente con la bioquímica y la biología molecular y celular. La genética tiene varias áreas especializadas como son: -

Genética molecular: que estudia la composición molecular del ADN, su replicación y función de los genes.

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Genética clásica o mendeliana: se encarga del estudio de la herencia de los caracteres.

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Genética cuantitativa: que estudia cómo influyen los genes en el fenotipo.

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Genética evolutiva y de poblaciones: estudia el comportamiento de los genes en poblaciones y cómo influye en la evolución de las especies.

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Genética del desarrollo: estudia cómo los genes son regulados para formar un organismo completo a partir de una célula inicial.

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Genómica: estudia conjunto de genes que dan lugar a la producción de proteínas con enzimas y moléculas mensajes. La genómica parte del genoma. A diferencia de ésta, genética molecular que suele estudiar genes aislados.

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Ingeniería genética: es la especialidad de la genética que utiliza tecnologías para manipular y transferir ADN de unos organismos a otros para controlar sus propiedades genéticas. A estos organismos se les conoce como Organismos Modificados Genéticamente (OMG).

BIBLIOGRAFIA -

Presentación del Profesor MIT Partha S. Ghosh en How Chemical Engineering will drive the 21st Century? The Mega Possibilities Ahead

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Prospective 2025 of the Chemical Engineering Career in some Countries belonging to the Organization of American States (OAS) Carmen C. Ramírez (1), Jhon W. Zartha (2), Bibiana Arango (3) y Gina L. Orozco (2)

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Purification of the carbon dioxide emitted by gas treatment plants Nancy Gáme Martha Cobo

PAGINAS WEB -

https://cienciaybiologia.com/ramas-de-la-biologia-genetica/

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https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/un-nuevo-metodo-para-convertirco2-en-energia-771496914306

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https://www.greenfacts.org/en/co2-capture-storage/figtableboxes/figure-1.htm

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https://concepto.de/microbiologia/

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https://concepto.de/bioquimica/

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https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S071850062016000600012

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http://www.scielo.org.co/pdf/cide/v9n2/0121-7488-cide-9-02-137.pdf