El año 2022 ha sido declarado por la Asamblea General de Naciones Unidas como el “Año Internacional del Vidrio” con el objetivo de reconocer la importancia de un material versátil que ha acompañado a la humanidad durante siglos. Durante los días 10 y 11 de febrero se celebra en Ginebra la ceremonia inaugural de este año. Tan habitual en nuestra vida cotidiana, ¿conocemos realmente su composición? ¿Sabemos la magnitud de sus aplicaciones, más allá de nuestros hogares? ¿Y qué hay de su relación con hasta seis Objetivos del Desarrollo Sostenible?

10 de febrero de 2022.

Los vidrios son materiales no cristalinos de extraordinaria importancia tecnológica porque combinan trasparencia, dureza, resistencia a la corrosión y, además, son excelentes aislantes eléctricos.

Los vidrios se forman durante el proceso de enfriamiento de una masa fundida que, por debajo de una cierta temperatura, adquiere la rigidez característica de los sólidos, pero sin que sus componentes se ordenen en una estructura de largo alcance.

Los vidrios, de manera reversible, pasan de su forma fundida a un estado rígido (de muy alta viscosidad) sin la aparición de ninguna nueva fase en el sistema, en el llamado proceso de vitrificación.

Así, el vidrio es un sólido sin orden, por ello resulta difícil clasificarlo dentro de uno de los tres estados de agregación de la materia –sólido, líquido y gaseoso. Por esta razón, se pensó que el vidrio podría formar parte de un cuarto estado de agregación: el estado vítreo. Sin embargo, por diversas razones, esta propuesta no llegó a prosperar.

Composición del vidrio

En general, los vidrios se forman a partir de los siguientes componentes:

• Óxidos vitrificables, generalmente es la sílice que representa las 2/3 partes de la composición de los vidrios industriales. La adición de óxido de boro (B₂O₃) permite producir vidrios más resistentes y que son capaces de soportar mayores temperaturas. Estos son los vidrios usados en laboratorios.
• Óxidos fundentes, también llamados óxidos modificadores, del que forman parte Na₂O, K₂O, CaO, MgO, cuyo papel es romper enlaces Si–O–Si en las cadenas. Es por ello, que se disminuye la temperatura de vitrificación y la viscosidad de estos materiales.
• Óxidos estabilizadores, tienen por objeto compensar el efecto negativo producido por la incorporación de los iones alcalinos utilizados como fundentes y reparar en parte los desperfectos producidos en la red del vidrio y por ello le confieren cohesión y resistencia, y evitan que sea un material soluble y fácilmente atacable por ácidos. Ejemplos de este tipo son, el óxido de calcio, el de plomo y el de aluminio.
• Componentes accesorios, que pueden tener diferentes funciones, por ejemplo, afinantes que disminuyen la viscosidad del vidrio a alta temperatura para facilitar la eliminación de las impurezas durante la fusión. Se pueden citar en este grupo los nitratos de sodio, potasio y bario; o los aditivos colorantes, en forma de óxidos que se emplean mezclados en distintas proporciones para obtener una gran variedad de colores.

Aplicaciones cotidianas y científicas

El vidrio es uno de los materiales más usados en la actualidad. Ha contribuido -y sigue haciéndolo- al desarrollo de la sociedad. Es el material inventado por el hombre más versátil que existe y solo tenemos que mirar a nuestro alrededor para darnos cuenta.

Todos conocemos sus aplicaciones más comunes, que están en nuestra vida cotidiana, como envases para alimentos, bebidas, productos farmacéuticos, vajilla y menaje; en la arquitectura en forma de ventanas, aislamiento, diseño de interiores, electrodomésticos y, también en la industria naval, aeronáutica, aeroespacial o automovilística, entre otras.

Pero además de éstas, hay otras aplicaciones menos conocidas como, por ejemplo:

• Los biovidrios para la regeneración de huesos y tejidos
• Los vidrios antibactericidas, que eliminan bacterias reduciendo la resistencia microbiana a los antibióticos.
• Los aerogeles, el material tridimensional más ligero que existe y el mejor aislante conocido.
• La fibra óptica que permite la conectividad a grandes velocidades
• Las energías renovables, energía termosolar y aerogeneradores.

Realmente podríamos seguir citando ejemplos de las aplicaciones del vidrio y no terminaríamos nunca, ya que cada día se encuentran nuevas aplicaciones del vidrio.

Relación con objetivos de desarrollo sostenible

Objetivos de Desarrollo Sostenible y vidrio. / Elaboración propia UCC+I.

El vidrio contribuye a la consecución de un buen número de objetivos de desarrollo sostenible (ODS). Destaca entre otros materiales porque puede reciclarse infinitamente, permitiendo el ahorro de recursos naturales, energía y costes, contribuyendo a la economía circular (ODS 12 “Producción y consumo responsable”).

El vidrio se utiliza para la fabricación de aislamientos más eficientes o en grandes ventanales que permiten aprovechar la luz del día, mejorar el bienestar y reducir la necesidad de luz artificial, reduciendo el consumo energético de los edificios (ODS 11 “Ciudades y comunidades sostenibles” y ODS 13 “Acción por el clima”).

También contribuye al desarrollo de las energías renovables (ODS 7 “Energía asequible y no contaminante”) al utilizarse en centrales termosolares y en aerogeneradores.

Las fibras de vidrio son también claves para la comunicación fiable y rápida de datos a través de internet y el desarrollo de la tecnología 5G (ODS 9: “Industria, innovación e infraestructura).

Finalmente, el vidrio se utiliza para conservar alimentos y bebidas, una alternativa al uso de plásticos y a su impacto ambiental tanto en vertederos como en océanos (ODS 14: Vida submarina).

Imagina por un momento que el vidrio no se hubiera inventado…. ¿cómo serían nuestras vidas? Feliz Año Internacional del Vidrio.

Los autores de este texto son Emilio Elvira Muñoz (Taller de Soplado de Vidrio Científico), María Luisa López García (Departamento de Química Inorgánica) y Rubén Miranda Carreño (Departamento de Ingeniería Química y de Materiales) de la Universidad Complutense de Madrid. 

Referencias bibliográficas:

M. Fernández Navarro. El vidrio. CSIC y Fundación Centro Nacional del Vidrio. (1991)

Gateau, C.H. El vidrio. Ediciones R. Torres, (1980)

Enériz Bozal, C. Vidrio. Materias y fórmulas de fabricación. Artes Gráficas Vernet, (1948)

Escárzaga, A. Porcelana, cerámica y cristal. Diccionarios Antiquaria, (1994):

M. Fernandez Navarro. “Características de las materias primas para la fusión de diferentes tipos de vidrios” Bol. Soc. Esp. Ceram. Vídr. 28 (1989) 6, 449-459

Pico, C.; Lopez, M.L.; Veiga, M.L. “Química del Estado Sólido” Sintesis Editorial S.A. (2007) ISBN 978-84-9171-0486-6.

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