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El zinc es un elemento químico de símbolo Zn y número atómico 30. Pertenece a la familia de los metales de transición. Se encuentra en la octava columna de la tabla periódica de elementos, entre el galio y el cadmio. Este metal es uno de los más ampliamente utilizados en el mundo. Su uso se remonta a la Antigüedad, donde se utilizaba para fabricar joyas, monedas y utensilios de cocina. Con el tiempo, el zinc se ha convertido en un componente metálico esencial del sector de la construcción, la automoción, la electrónica y la industria farmacéutica. Este elemento juega un papel esencial en nuestro cuerpo y nuestro medio ambiente. A pesar de esto, un uso excesivo de esta sustancia puede dañar la salud de los organismos vivos. Aquí están las ventajas y desventajas del zinc en diversos campos.
El zinc ha demostrado ser un elemento primordial con el paso del tiempo. Desde la Antigüedad hasta nuestros días, su etimología se desarrolla tanto como los descubrimientos sobre su aplicación y la de los zincatos.
El zinc ha sido utilizado desde la Antigüedad para producir aleaciones de cobre-zinc (latón). Si bien no tenía ningún interés en esa época como cuerpo simple por su naturaleza quebradiza y fácilmente oxidable a temperatura ambiente, sus minerales, especialmente la calamina, eran apreciados en la fabricación de brazaletes e ídolos en la antigua Grecia. Del siglo XII al XIV, la metalurgia del zinc conoce un auge en Asia, especialmente en India, China e Indonesia. El proceso de fabricación de la época consistía en tostar el mineral de zinc y mezclar el óxido de zinc obtenido con materias orgánicas reductoras, como la lana usada. La exportación del material acabado, entonces llamado estaño de las Indias, fue monopolizada por los comerciantes árabes y, más tarde, por las compañías holandesas.
El zinc era antiguamente identificado como una mala variedad de estaño por el sabio italiano Georgius Agricola en su Libro de las forjas en 1546, así como por Basilio Valentín en 1650. No fue hasta 1695 cuando el químico batavo Guillaume Homberg logró preparar zinc con calamina o carbonato de zinc. En el siglo XVII, el zinc era preferido al estaño o al plomo en la escultura metálica y al bronce por la facilidad de fundición.
La industria del zinc conoce un verdadero auge en el siglo XVIII en Europa con numerosos experimentos y una inversión intensa en la metalurgia del zinc. El químico sueco Anton von Swab logró extraer zinc a partir de la calamina y la blenda en 1742 y 1744. El holandés Marggraf realizó el mismo experimento con blenda en 1746 reduciendo el óxido de zinc al abrigo del aire. William Champion construyó la primera fábrica de extracción industrial de zinc en 1743 en Bristol, Inglaterra, utilizando condensadores inspirados en el método indio. El proceso consistía en utilizar crisoles verticales enfriados por condensadores sumergidos en agua. El rendimiento era de 400 kg en 70 horas, lo que consumía mucha energía. En 1798, Johann Ruberg intentó resolver el problema de ineficiencia energética utilizando crisoles horizontales para eliminar la refrigeración. Esta técnica inspiró al químico belga Jean-Jacques Dony en la creación de la primera fábrica metalúrgica de zinc belga en 1805 y en 1810 en la Vieille-Montagne, en el suburbio de Saint-Léonard, cerca de Lieja. Su proceso mejorado de crisoles horizontales consiste en calentar a alta temperatura (+950°C) polvo blanco en frío con carbón vegetal para obtener zinc destilado y monóxido de carbono. Este fue el inicio de la Société des mines et fonderie de la Vieille Montagne, uno de los líderes en la producción de zinc.
El uso del zinc se extiende a nuevos campos en el siglo XIX. Se utilizó en electrónica con las primeras pilas voltaicas y en impresión donde las aleaciones de zinc, plomo y estaño permiten mejorar la resistencia de los tipos de imprenta. Otros descubrimientos primordiales relativos al zinc tuvieron lugar hacia la segunda mitad del siglo. El descubrimiento de los primeros compuestos organometálicos zincíferos, que se debe al químico inglés Edward Frankland, fue posible gracias a las técnicas de calentamiento a reflujo y destilación al vacío. El galvanizado del hierro revolucionó la arquitectura con el uso del zinc para la protección del hierro contra la corrosión.
El origen etimológico de la palabra “zinc” se remonta a varias fuentes.
Algunos lingüistas han sugerido que la palabra “zinc” puede derivarse de la palabra latina zirconium, que designaba una piedra preciosa. Sin embargo, esta teoría no es ampliamente aceptada. Pero el origen más probable de la palabra es la palabra alemana Zink, que significa “estaño blanco”. Esta denominación dada por el sabio Paracelso en 1526 puede atribuirse al hecho de que el zinc a menudo se asocia con el estaño debido a su similitud en apariencia y propiedades. En la Edad Media, el estaño a menudo era llamado zincum en latín o zinken en alemán, lo que podría haber influido en la denominación del zinc. El hecho de que el zinc fundido presente dendritas o barbas una vez enfriado explicaría en parte esta calificación.
Otro posible origen de la palabra “zinc” es la palabra italiana zincare, que significa galvanizar. Este término está asociado con la galvanización desde que el zinc ha sido utilizado para proteger el hierro de la corrosión.
Una tercera fuente posible de la palabra “zinc” es la antigua palabra persa Sing, que significa piedra. Esto está relacionado con el hecho de que el zinc a menudo se encuentra en minerales de piedra. El término Sing fue introducido en Europa por los comerciantes persas y se convirtió en zinke en alemán, antes de ser adoptado por otros idiomas europeos.
El término utilizado en 1666 fue primero zinch, citado en un libro del escritor Jean de Thévenot. Luego fue simplificado oficialmente a zin o zain en 1680 antes de que el término técnico zing se vulgarizara a finales del siglo XVII. Fue en los años 1873 a 1876 que la expresión común fue popularizada en la literatura por Zola y Huysmans que utilizan el término para designar el revestimiento lustroso de los mostradores. El vocabulario alrededor del zinc se desarrolla a partir de esta época, especialmente con la aparición del verbo galvanizar y de las diversas palabras derivadas como zingueur (techador de zinc), zincífero…
Cualquiera que sea el origen exacto de la palabra, es cierto que el zinc está presente en varios minerales de piedra.
El zinc es el 24º elemento más abundante de la corteza terrestre. Existen varios minerales que contienen zinc, cada uno con propiedades distintas.
Todos estos minerales zincíferos son fuentes importantes de zinc para la industria y se extraen en minas de todo el mundo.
El zinc es un elemento químico que se encuentra en la naturaleza en forma de mineral. Los recursos de zinc identificados en el mundo se estiman en 1,9 mil millones de toneladas. Se extrae y procesa siguiendo varios procedimientos industriales para obtener zinc metálico.
El zinc se extrae de minerales que contienen plomo, hierro y cobre. En el siglo XIX, el suelo europeo era considerado rico en blenda o carbonatos de zinc, el principal mineral del metal. Entre los países productores figuraban Alemania y Bélgica, principalmente en Alta Silesia y Aquisgrán. Francia explotaba en el departamento de Lot o de Gard.
En los años 90, los principales yacimientos se encontraban casi en los cuatro rincones del mundo con un contenido de 40 kg/t. América contaba con la mina de Red Dog, en Alaska en Estados Unidos, y los yacimientos de Canadá. La mayor explotación era la de Antamina en Perú y también había yacimientos en México. Los principales sitios en África se encontraban en Sudáfrica, Marruecos, RDC o Zimbabue. En cuanto a Europa, Polonia, Irlanda, Suiza y Suecia explotaban zinc. También había yacimientos en los Balcanes y en Rusia. Francia contaba con un importante depósito de plomo y zinc con las minas de Les Malines y Saint-Salvy cuya producción total de zinc era respectivamente de 1,8 Mt y 2,3 Mt, hasta su cierre en 1991 y 1993.
La mayoría de estos yacimientos continúan operando hoy en día, solo que su producción es superada con creces por los de China y Australia. China es el mayor productor de zinc del mundo, produciendo aproximadamente un tercio de la producción mundial. Su rendimiento minero en 2022 se estimaba en 4.200.000 toneladas métricas. El de Australia viene en tercer lugar después del Perú, con 1.320.000 toneladas métricas y 1.530.000 toneladas métricas respectivamente. En cuanto a las reservas, estos tres países siempre se sitúan a la cabeza. Australia cuenta con la mayor reserva de zinc del mundo con 66 millones de toneladas métricas. China ocupa el segundo lugar con 31 millones de toneladas métricas. La reserva peruana se estima en 17 millones de toneladas métricas. En cuanto a Francia, los recursos del país en zinc, aunque mínimos en comparación con los grandes productores, se concentran en los yacimientos sulfurados volcánicos del Macizo Central (Chessy-les-Mines, 486.000 t de metal al 9% de Zn) y del Macizo Armoricano (Porte-aux-Moines, 144.000 t de metal al 7,8% de zinc y Bodennec, 61.000 t de metal al 2,9% de zinc).
El mercado mundial del Zinc conoce un aumento exponencial desde hace algunos años debido principalmente a las importantes inversiones realizadas por algunos países para desarrollar su producción industrial. Se han observado importantes flujos comerciales entre Perú y China, con un 5,5% de las exportaciones mundiales en 2021, si Perú era el primer exportador de zinc. China, Japón, Corea del Sur se cuentan entre los mayores importadores de mineral de zinc.
Los precios internacionales se han disparado durante los últimos cinco años debido al aumento significativo de la producción china que ha provocado un importante aumento de la demanda global. Se espera que esta tendencia continúe en los próximos años, ya que los principales actores seguirán invirtiendo masivamente en la industria minera para aumentar la capacidad minera existente o desarrollar un nuevo proyecto minero con un potencial importante en términos de recursos naturales. El precio del zinc se estimaba en 2.912,25 USD en los mercados internacionales del 10 al 15 de abril.
La producción de zinc se realiza a partir de minerales de zinc como la blenda, la smithsonita y la wurtzita, que se extraen de minas subterráneas o a cielo abierto. El tratamiento del mineral de zinc es posible según dos técnicas: la pirometalurgia y la hidrometalurgia.
En el método pirometalúrgico, el tratamiento del mineral de zinc se hace por etapas: extracción, trituración, flotación, tostado, reducción, purificación, moldeo y acabado. Este método se utiliza comúnmente para producir zinc a partir de minerales que contienen más del 15% de zinc.
Los minerales de zinc se extraen de minas subterráneas o a cielo abierto con ayuda de explosivos, bulldozers y palas mecánicas. Luego se transportan a instalaciones de trituración y molienda para ser reducidos a pequeñas partículas. Las partículas de mineral se mezclan con agua y productos químicos específicos para formar una pulpa. Esta pulpa se somete a un proceso llamado flotación, que permite separar el mineral de zinc de otros minerales. El mineral de zinc flota en la superficie de la pulpa y luego se recoge para ser tratado más. El mineral de zinc luego se calienta en un horno de tostado para eliminar impurezas como el azufre, el carbono y el oxígeno. Esto deja el zinc en forma de óxido de zinc. Éste luego se reduce a zinc metálico mediante el proceso pirometalúrgico propiamente dicho. El proceso de reducción implica el calentamiento del óxido de zinc con carbono a alta temperatura en un horno. El zinc metálico se vaporiza y luego se recoge en recipientes enfriados donde se condensa en lingotes sólidos. Los lingotes de zinc entonces se purifican para eliminar las impurezas restantes como el plomo y el hierro. Esto puede lograrse utilizando varios métodos, entre ellos la destilación o la electrólisis. El zinc purificado luego se funde y se moldea en lingotes, placas, láminas o hilos. Estos productos luego se mecanizan para obtener las formas y dimensiones deseadas.
La pirometalurgia implica el uso de altas temperaturas para transformar los minerales en metales. Aunque muy utilizado, es un proceso muy intensivo en energía, que puede producir emisiones de gases de efecto invernadero y otros contaminantes.
El método alternativo de producción del zinc consiste en la hidrometalurgia. Consiste en utilizar ácido sulfúrico en el mineral de zinc para producir sulfato de zinc. El sulfato de zinc luego se purifica y se refina electrolíticamente para producir zinc metálico. Este método se utiliza para producir zinc a partir de minerales que contienen menos del 15% de zinc. El proceso electrolítico a menudo se considera más respetuoso con el medio ambiente que la pirometalurgia, ya que utiliza menos energía y produce menos emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, el proceso electrolítico puede requerir cantidades importantes de agua y ácido sulfúrico para extraer el zinc de los minerales, lo que puede plantear desafíos en términos de gestión de residuos y uso de recursos.
La formación de amalgama de zinc y otros metales es simple por fusión y laminación. El primer proceso consiste en fundir los metales para crear una aleación líquida. Los metales se funden a una temperatura elevada, luego se mezclan para formar la aleación deseada. Una vez que la mezcla es completa, se vierte en un molde para formar un lingote o una placa. El segundo proceso es un método común en la producción de aleaciones de zinc. Implica el uso de un laminador para aplanar y dar forma a la aleación en lámina o cinta. Los metales se funden primero, luego se vierten en moldes para crear lingotes. Estos últimos luego se calientan a alta temperatura y se presionan en un laminador.
Varias aleaciones de zinc como el metal pueden fácilmente fundirse con otros. Sus propiedades y aplicaciones varían según su composición. Las aleaciones más recurrentes son el zircal o la aleación aluminio-zinc, muy apreciada por su ligereza y resistencia a la corrosión y que puede contener hasta 4 a 40% de aluminio; la aleación de zinc y níquel (hasta 30%) que es muy utilizada en aplicaciones marinas por su fuerte resistencia a la corrosión. Citemos también los latones o cobre amarillo que son a base de cobre y zinc; el virenium (cobre, zinc, níquel); el ormolu o bronce dorado con cobre, zinc y estaño; el zamak, una aleación de zinc, aluminio, magnesio y cobre; la alpaca, compuesta de níquel, cobre y zinc; el chrysocale, con cobre, zinc y estaño; el cobre chino o pacfung, que contiene cobre, níquel y zinc y sobre todo utilizado en joyería, así como los bronces al zinc.
El zinc es el tercer metal de transición más utilizado por el hombre después del hierro y el cobre por sus numerosas propiedades.
El zinc es un metal brillante, azul-gris, que es maleable y dúctil. Tiene un punto de fusión relativamente bajo, de 419,53°C y un punto de ebullición de 907°C. El zinc es un metal relativamente ligero, con una densidad de 7,14 g/cm³. Esta baja densidad le confiere propiedades eléctricas y magnéticas notables. Es un buen conductor de electricidad y posee una conductividad térmica y eléctrica 27% superior a la del cobre. Se utiliza en numerosas aplicaciones eléctricas, especialmente en baterías, circuitos electrónicos y dispositivos de conmutación. También tiene propiedades magnéticas, lo que lo convierte en un material útil para los imanes.
Las propiedades mecánicas del zinc son importantes. Si es duro, pero poco resistente a temperatura habitual, incluso frágil en frío, el zinc es un metal dúctil y maleable en un rango de temperatura de 105 a 150°C. Así, puede ser fácilmente moldeado en diferentes formas y tamaños. A más de 200°C, sin embargo, el metal vuelve a ser pulverizable. También es resistente a la fatiga y a la rotura, lo que lo convierte en un material ideal para aplicaciones que requieren una alta resistencia mecánica.
El zinc es un metal muy reactivo que entra fácilmente en contacto con el oxígeno. Cuando este elemento está expuesto al aire, reacciona con el oxígeno para formar una fina capa de óxido de zinc (ZnO) en la superficie del metal. Esta capa de óxido de zinc puede proteger el zinc contra una reacción ulterior con el aire, lo que lo hace resistente a la corrosión atmosférica. También reacciona con el nitrógeno y otros elementos para formar compuestos, especialmente con ácidos fuertes para formar sales de zinc e hidrógeno gaseoso. El zinc es insoluble en agua, pero se disuelve fácilmente en ácidos y bases. También es un buen catalizador, lo que significa que puede acelerar las reacciones químicas sin ser él mismo modificado.
El zinc es un elemento químico que puede tener diferentes estados de oxidación, es decir, diferentes números de electrones perdidos o ganados durante una reacción química. Los estados de oxidación más comunes para el zinc son +2 y +0 (el zinc metálico puro). El zinc también puede tener otros estados de oxidación, pero son menos comunes. Por ejemplo, el zinc puede tener un estado de oxidación de +1 en el compuesto Zn2O, donde cada átomo de zinc ha perdido un solo electrón. El zinc juega un papel importante en muchas aplicaciones industriales y biológicas teniendo en cuenta sus diferentes estados de oxidación.
En el estado de oxidación +2, el zinc ha perdido dos electrones y tiene una carga positiva de 2+. Este estado de oxidación es el más común para el zinc en los compuestos químicos tales como el óxido de zinc (ZnO), el sulfato de zinc (ZnSO4) y el cloruro de zinc (ZnCl2). Estos compuestos se utilizan en diversas aplicaciones como pinturas, cosméticos, productos farmacéuticos y fertilizantes.
La capacidad de reducción del zinc es una medida de la propensión de un compuesto que contiene zinc a sufrir una reacción de reducción, es decir, a ganar electrones. Esta propiedad a menudo se expresa en términos de potencial de reducción, que mide la tendencia de un compuesto a sufrir una reducción en solución acuosa. Esta característica de reducción hace del zinc un metal reductor que así puede actuar sobre otros elementos o compuestos ganando electrones. Esta propiedad tiene implicaciones importantes en muchas aplicaciones industriales y biológicas como se explicará más adelante.
El zinc puede tener propiedades ácido-básicas, es decir, puede actuar como ácidos o bases en ciertas reacciones químicas. Esto depende de la disposición del metal para dar o aceptar electrones.
Cuando el metal reacciona con un ácido, puede actuar como una base y aceptar un protón (un ion hidrógeno) del medio ácido, formando una sal metálica y liberando hidrógeno gaseoso. Por ejemplo, el zinc reacciona con el ácido clorhídrico para formar cloruro de zinc y dihidrógeno (H2):
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Cuando el metal reacciona con una base, puede actuar como un ácido y dar electrones para formar una sal metálica e hidrógeno gaseoso. Por ejemplo, el zinc reacciona con el hidróxido de sodio para formar zincato de sodio y dihidrógeno:
Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2
Las propiedades ácido-básicas del zinc tienen muchas aplicaciones incluyendo su uso como catalizador para las reacciones ácido-básicas en la industria química, y la producción de sales metálicas para una variedad de productos químicos y farmacéuticos.
El zinc forma una variedad de compuestos químicos incluyendo óxidos de zinc, sulfatos de zinc, cloruros de zinc, nitratos de zinc, carbonatos de zinc e hidróxidos de zinc.
El zinc tiene un solo alótropo estable a temperatura y presión ambientes, que es una forma cristalina hexagonal compacta llamada alfa-zinc. Sin embargo, el zinc puede formar alótropos a temperaturas y presiones elevadas.
El zinc gamma es una forma metaestable de zinc que se forma a temperaturas superiores a 419°C. Es más denso y menos dúctil que el alfa-zinc. El zinc beta es otra forma metaestable de zinc que se forma a temperaturas superiores a 906°C. Es más denso que el alfa-zinc, pero menos denso que el zinc gamma. El zinc tetragonal es una forma estable de zinc que se forma bajo una presión elevada de más de 50.000 atmósferas. Tiene una estructura tetragonal de caras centradas.
Las propiedades físicas y químicas de los alótropos del zinc varían en función de su estructura cristalina. Por ejemplo, el zinc gamma es más denso y menos dúctil que el alfa-zinc teniendo en cuenta su estructura cristalina diferente. El zinc tetragonal también tiene propiedades diferentes debido a su estructura cristalina única. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones industriales y comerciales del zinc utilizan el alfa-zinc, ya que es el más comúnmente disponible y el más fácil de usar.
Su química organometálica constituye una de las propiedades más importantes del zinc, ya que explica su criticidad en numerosas aplicaciones. Un compuesto organometálico es un compuesto químico que contiene tanto átomos de carbono como átomos de metales, como el zinc. Los compuestos organometálicos del zinc generalmente se preparan a partir de la reacción entre un haluro de alquilo o arilo y un compuesto de zinc, como el zinc metálico o el cloruro de zinc. Estos compuestos son ampliamente utilizados como catalizadores en una variedad de reacciones químicas y como intermediarios en la síntesis de compuestos orgánicos más complejos. Los organozíncicos de Grignard y el dimetilzinc son ejemplos importantes de compuestos organometálicos de zinc.
El zinc es uno de los metales no ferrosos más consumidos en el mundo después del aluminio y el cobre. El uso del metal muestra una tendencia anual creciente, incluso con la disminución del PNB mundial durante estos últimos diez años. El año pasado es una excepción a esta tendencia, donde el consumo mostró una ligera disminución del 2,7% debido a la crisis post-covid y la disminución de la producción minera. En 2022, el uso del zinc ascendía a 13.591.000 toneladas. Los mayores usuarios de zinc metálico refinado en el mundo son China (+50%), Estados Unidos, India, Corea del Sur, Japón, Alemania, Bélgica, Turquía, México e Italia.
Su aplicación se extiende en numerosos campos, de los más banales a los más críticos, en particular para el factor ecológico, ya sea para productos finales o industriales. En el mercado de productos para usuarios finales, la construcción ocupa el primer lugar en el uso del zinc, con cerca del 50% del consumo total del metal. El sector del transporte viene en segundo lugar con aproximadamente 20%, el tercero corresponde a la infraestructura con 15%, luego vienen las máquinas industriales y los electrodomésticos con cerca del 7% cada uno. El resto se atribuye a diversas aplicaciones destinadas al gran público. La galvanización representa la mayor parte (cerca del 60%) del consumo de zinc en la aplicación industrial del metal. Las aleaciones de zinc, aparte del latón y el bronce, ocupan el tercer lugar, con cerca del 15% después de los compuestos de zinc, cuya atribución se eleva al 11%. El uso del zinc en la fabricación de latón y bronce se eleva al 9%. La manufactura de productos semiacabados en zinc tiene una asignación del 4%. El 1% restante se atribuye a diversas aplicaciones.
La galvanización constituye la principal aplicación del zinc. Consiste en un proceso de revestimiento en el que la superficie del acero se recubre con una capa de zinc densa y adherente para sellarla contra la exposición al oxígeno, los sulfuros y los carbonatos. Existen varios procesos de galvanización.
El primer tipo, la galvanización en caliente continua, está destinada al tratamiento del acero laminado en un baño de zinc puro fundido en la acería. Sirve en la fabricación de chapas, bandas y alambres de acero que son dúctiles y abrasivos una vez galvanizados. Luego servirán en la producción de carrocerías de coches, electrodomésticos y piezas de chapa ondulada.
La galvanización en caliente por lotes retoma el proceso anterior, pero está destinada a pequeñas plantas para el tratamiento de diferentes piezas de acero, especialmente tuercas, tornillos, clavos o piezas de acero de construcción y perfiles de acero complicados.
La electrogalvanización es un proceso de revestimiento continuo de chapas y bandas de acero por inmersión en un ánodo electrolítico de zinc, como el plomo-plata, electrolitos de sulfatos de zinc u otros ánodos insolubles. El revestimiento se forma cuando los iones de zinc cargados positivamente en la solución se reducen eléctricamente a zinc metal y se depositan en la superficie del ánodo. La electrogalvanización sólo forma una fina capa de zinc de un espesor máximo de 9,1 μm por cara en la superficie del acero. El zincado es el mismo proceso para pequeñas piezas tales como sujetadores, manivelas, resortes y otros artículos de quincallería más que chapas y bandas, pero con un revestimiento de zinc de un espesor máximo de 25 μm. La vida útil de los artículos galvanizados por electrólisis es corta, pero el acabado de la superficie es excelente y el espesor uniforme en comparación con la galvanización por inmersión en caliente.
Los otros procesos galvánicos son la pintura rica en zinc, el chapado mecánico, la sherardización y la fundición a presión de zinc. La pintura rica en zinc es un tipo de revestimiento de superficie en el que el revestimiento está unido mecánicamente a la superficie del acero. El proceso de zincado mecánico está diseñado para revestir fijaciones de alta resistencia y otras piezas pequeñas con formas menos complicadas que no se prestan a la galvanización en caliente. La sherardización, a su vez, lleva el nombre del metalúrgico británico Sherard Osborn Cowper-Coles que inventó y patentó el método. El proceso también es conocido como galvanización por difusión térmica, galvanización en seco o galvanización en estado sólido. Consiste en difundir polvo de zinc metálico a alta temperatura sobre pequeñas piezas prefabricadas en un tambor rotativo que contiene arena.
El zinc se alea fácilmente con otros cuerpos por fundición a presión. La resistencia, fluidez y estética de sus aleaciones moldeadas a presión lo convierten en un material ideal para numerosas aplicaciones, especialmente electrodomésticos, piezas de automóviles, equipos de telecomunicación y pomos de puerta. El latón (cobre-zinc), por ejemplo, es comúnmente utilizado con fines decorativos o en la fabricación de instrumentos musicales gracias a su manejabilidad y durabilidad. El bronce, otra aleación común del zinc con cobre y estaño, aunque generalmente contiene menos del 1% de zinc, es apreciado por sus propiedades de baja fricción en la fabricación de anillos y rodamientos, la construcción y las medallas.
El zinc laminado se utiliza en la construcción para tejados, canalones, revestimientos y vallas. Los tejados de zinc laminado son duraderos, resistentes a la intemperie y fáciles de mantener. Los canalones de zinc también son populares debido a su resistencia a la corrosión y su bajo costo. Los productos de zinc laminado tienen una larga vida útil, hasta 100 años, y pueden ser reciclados y reutilizados. El zinc laminado se corroe muy poco gracias a la protección de la pátina de zinc formada por la reacción entre la superficie metálica del zinc, el oxígeno, el agua de lluvia y el dióxido de carbono.
El uso del zinc en el mercado automovilístico conoce un fuerte crecimiento, una tendencia que debería continuar en el futuro. La asociación internacional del zinc prevé incluso un aumento del consumo de zinc de 154 kt de aquí a 2030 si el valor anual se estima en 700 kt por año. El zinc se utiliza en la industria automovilística para los componentes de carrocería, piezas de motor y accesorios: ruedas, frenos o transmisiones. Las piezas de carrocería de zinc son ligeras, duraderas y resistentes a la corrosión y al impacto, lo que las hace ideales para las aplicaciones automovilísticas.
El zinc se utiliza en la industria electrónica para las pilas, los circuitos impresos y los contactos eléctricos. Las pilas de zinc, como las pilas alcalinas, son comúnmente utilizadas en los dispositivos electrónicos portátiles por su prolongada vida útil y su bajo costo.
Pero el potencial más importante del zinc reside en el almacenamiento de energía, en particular frente a la creciente demanda de baterías. Si las baterías de litio todavía inundan el mercado, las de zinc-aire ofrecen una alternativa más viable a este recurso. Éstas utilizan aire como cátodo y zinc como ánodo, lo que permite almacenar la energía eléctrica en forma de zinc. Pueden ser utilizadas para almacenar la energía producida por las fuentes de energía renovable tales como los paneles solares y los aerogeneradores, y para proporcionar energía bajo demanda. Las baterías zinc-aire son especialmente más rentables, dotadas de una capacidad de almacenamiento superior y con un costo de producción mínimo dada la alta disponibilidad de los materiales y la diversidad de la cadena de suministro. Estas baterías son más flexibles y duraderas, con potencias y niveles de energía elevados. Requieren un mantenimiento mínimo y son más seguras y no tóxicas. Estas diversas ventajas son propicias a un aumento del consumo de zinc en el futuro. Según las estadísticas previsionales, la cuota de mercado mundial del zinc en almacenamiento de energía equivaldría a cerca de 1.194 GWh, es decir, un aumento del consumo de 300 kt de aquí a 2030.
El zinc es un nutriente esencial para los humanos y los animales. Se encuentra como componente de los aditivos alimentarios como el sulfato de zinc o el óxido de zinc utilizados para enriquecer ciertos alimentos o bebidas nutritivas en vitamina E para mejorar la absorción digestiva de los nutrientes esenciales por nuestro organismo.
El zinc juega un papel importante en nuestro organismo. Interviene activamente en ciertas funciones biológicas como la síntesis de proteínas nuevas, el crecimiento celular normal y la inmunidad natural contra las infecciones bacterianas o virales.
Es importante para el crecimiento y la reparación de los tejidos, la cicatrización de las heridas, el sistema inmunológico. El zinc es un ion metálico positivo que puede unirse a grupos sulfhidrilo de ciertas proteínas llamadas factores de transcripción. Se trata de proteínas que se unen a secuencias específicas de ADN para controlar la expresión de los genes. El zinc está, por tanto, implicado en la regulación de la transcripción del ADN activando o desactivando ciertos factores de transcripción, lo que permite a nuestro cuerpo producir las proteínas necesarias para una buena salud y un crecimiento normal.
Ayuda a mantener la piel y el cabello en buen estado. Esto se explica por el hecho de que el zinc es importante para la síntesis de la queratina y el colágeno, que son proteínas importantes para la salud de la piel, el cabello y las uñas. El zinc también es importante para el desarrollo y el mantenimiento de la visión, ya que está presente en la retina del ojo.
Este elemento también es un antioxidante potente que puede ayudar a proteger las células del cuerpo contra los daños causados por los radicales libres. Se trata de moléculas inestables que pueden dañar las células y provocar enfermedades crónicas: cáncer, enfermedades cardiovasculares y envejecimiento prematuro.
Los compuestos del zinc se utilizan en la industria farmacéutica, principalmente el óxido de zinc. Este último posee virtudes terapéuticas contra las enfermedades de la piel como la dermatitis del pañal, las erupciones cutáneas o el acné. Gracias a sus propiedades antiinflamatorias y antibacterianas, se utiliza especialmente en las pastas al agua o las pomadas dermatológicas. El zinc también acelera la cicatrización de las heridas y, por tanto, se utiliza en la fabricación de productos de cuidado en caso de heridas o cicatrices.
Las numerosas propiedades del zinc lo convierten en un excelente componente en los productos cosméticos. El zinc se utiliza en los productos de protección solar por su capacidad para proteger la piel de los rayos UV. Estos productos que contienen zinc a menudo se denominan protectores solares minerales o protectores solares físicos. El zinc forma una barrera protectora en la piel que refleja los rayos UV, ofreciendo así una protección contra los daños causados por el sol.
El zinc posee propiedades antioxidantes, lo que significa que puede ayudar a proteger la piel contra los radicales libres y los daños causados por el medio ambiente. Los productos de cuidado de la piel que contienen zinc pueden ayudar a prevenir los signos del envejecimiento prematuro protegiendo la piel contra los factores de estrés ambientales.
El zinc es esencial en la seguridad alimentaria, ya que sirve de elemento nutritivo en los fertilizantes para las plantas. La carencia de zinc sería la causa de la deficiencia en micronutriente que afecta a más del 50% de las tierras agrícolas en el mundo. Las estadísticas muestran también que los fertilizantes zincíferos permiten aumentar los rendimientos, así como su calidad.
El zinc juega un papel importante en numerosos procesos metabólicos, tales como la síntesis de proteínas, la fotosíntesis y la regulación del crecimiento y desarrollo de las plantas. El zinc es necesario para la síntesis de las hormonas de crecimiento vegetal, lo que estimula el crecimiento de las raíces y tallos de las plantas. Está implicado en la regulación de la apertura y el cierre de los estomas de las plantas que controlan la respiración y la transpiración de las plantas.
Además, este elemento juega un papel importante en la fotosíntesis al ser un elemento clave de la estructura de las proteínas de los cloroplastos, donde se lleva a cabo la fotosíntesis. El zinc ayuda a proteger las plantas contra los daños causados por los radicales libres que se producen durante la fotosíntesis.
También juega un papel importante en la defensa de las plantas contra las enfermedades estimulando la producción de enzimas que destruyen los agentes patógenos.
El zinc se utiliza en el campo de la energía renovable. Sirve de revestimiento para los paneles solares de silicio cristalino con el fin de mejorar su durabilidad y su resistencia a la corrosión. Además, el zinc se utiliza en la fabricación de las células fotovoltaicas de capa fina, en particular para las capas de contacto trasero, para mejorar la eficiencia y la durabilidad de estas células.
El zinc también puede utilizarse como catalizador en la producción de hidrógeno a partir de energías renovables. La producción de hidrógeno se considera un método prometedor para almacenar y transportar la energía renovable a gran escala y el zinc puede desempeñar un papel clave en esta tecnología como catalizador para la producción de hidrógeno a partir de agua.
El zinc dispone de numerosos otros usos. Entre estos figura su papel de metal reductor. Este elemento es a menudo utilizado como tal por su gran reactividad química y su capacidad para perder electrones fácilmente. Entonces es a menudo utilizado para reducir compuestos orgánicos o inorgánicos en reacciones químicas. Por ejemplo, el zinc es comúnmente utilizado para la reducción de las sales de metales nobles, como el oro y la plata, a partir de sus soluciones. Esta reducción se produce cuando el zinc se añade a la solución que contiene los iones metálicos y pierde electrones para transformarse en iones de zinc, mientras que los iones metálicos son reducidos a metal puro.
El zinc, como metal reductor, también es utilizado en la industria para la producción de ciertos metales tales como el cobre, el níquel y el cobalto, por electrólisis. En este proceso, actúa como metal reductor para eliminar el oxígeno de los minerales metálicos con el fin de producir metales puros. Finalmente, el zinc sirve en la industria química para la producción de numerosos compuestos orgánicos e inorgánicos (pigmentos, lubricantes, plastificantes, etc.) que requieren reacciones de reducción.
Otro uso notable del zinc es la fabricación de monedas. Las monedas fabricadas a partir de este metal son particularmente populares gracias a su ligereza, su resistencia a la corrosión y su costo relativamente bajo en comparación con otros metales tales como la plata o el oro. El zinc también es fácil de trabajar y moldear en diferentes formas y tamaños, lo que lo hace ideal para la producción de monedas en gran cantidad.
Sin embargo, las monedas de zinc no son tan duraderas como las monedas de metales preciosos, ya que tienden a corroerse y desgastarse más rápidamente en caso de uso regular. Es por eso que muchos países prefieren utilizar el zinc como aleación para las monedas más que como metal principal. Por ejemplo, las monedas de euro están compuestas de un núcleo de latón recubierto de capas de níquel y cobre-zinc para mejorar su resistencia a la corrosión y prolongar su vida útil.
Las aplicaciones posibles del zinc son legión. Constituye un material ideal para los electrodomésticos, los juguetes, las diversas herramientas gracias a su resistencia, su fluidez, su capacidad de tratamiento de superficie y sus bajos puntos de fusión. Sus numerosos compuestos entran en la fabricación de los neumáticos, los artículos de caucho, los pigmentos de pintura, así como del vidrio.
El zinc es conocido por su resistencia a la corrosión, lo que lo convierte en un material ideal para las aplicaciones en exterior y en medio marino. Los revestimientos de zinc protegen las superficies metálicas del óxido, la corrosión y la erosión.
El zinc es un material duradero que puede resistir a condiciones difíciles, como la intemperie, la exposición a productos químicos y el desgaste mecánico. Debido a su resistencia a la corrosión, puede durar décadas sin necesitar reparaciones o reemplazos.
El zinc tiene una apariencia atractiva, ya que puede ser pulido para obtener superficies reflectantes espléndidas. Puede ser utilizado para crear diseños estéticos para tejados, fachadas de edificios y ornamentos arquitectónicos. También puede ser fácilmente teñido para adaptarse a la estética de un proyecto.
El zinc es un metal reciclable que puede ser utilizado varias veces sin perder sus propiedades. Puede ser fundido y retransformado en productos de acero galvanizado o en aleaciones de zinc para un uso futuro. La recuperación del zinc puede ser efectuada a partir de residuos de construcción, electrodomésticos y otras fuentes. Lo que reduce los costos de producción y disminuye el impacto ambiental.
El zinc es un oligoelemento importante para los organismos vegetales y animales en cantidades muy pequeñas. Activa las enzimas, favorece el crecimiento, controla las reacciones bioquímicas y puede influir en la salud pulmonar. El cuerpo humano contiene generalmente 2 a 4 g de zinc, con necesidades diarias estimadas en aproximadamente 15 mg para un hombre normal y hasta dos veces más para una mujer lactante.
El zinc se encuentra en diversos alimentos como la carne roja bovina y los mariscos, las legumbres y los frutos secos. Pero su biodisponibilidad de origen vegetal puede ser cuestionada debido a los antinutrientes contenidos en las plantas que pueden disminuir su absorción. Sin embargo, las carencias de zinc no parecen más comunes en los veganos ya que consumen legumbres, granos enteros y frutos secos. Los vegetarianos y los veganos pueden, sin embargo, necesitar tomar suplementos de zinc para satisfacer sus necesidades nutricionales.
Una de las principales ventajas del consumo de zinc en la alimentación es que ayuda a fortalecer el sistema inmunológico y a reducir los riesgos de infecciones, en particular en las personas de edad avanzada, las mujeres embarazadas y los niños. Este elemento es importante para la síntesis de las proteínas, lo que es importante para el crecimiento y la reparación de los tejidos corporales.
El cuerpo humano no almacena el zinc y los excesos son eliminados por el sudor y las heces. La carencia de zinc es frecuente en un tercio de la población mundial debido a la desnutrición, pero puede aparecer en los países desarrollados debido a una dieta desequilibrada, en particular en los niños y las personas de edad avanzada.
Una deficiencia de zinc tiene efectos nefastos sobre las funciones inmunitarias y puede provocar una sensibilidad aumentada a las infecciones, trastornos del crecimiento en los niños y adolescentes, retrasos sexuales, problemas de salud reproductiva y de curación de las heridas. Las ganaderías de cerdos y aves de corral también están afectadas por las carencias de zinc.
Este tipo de carencia puede agravar el impacto de la contaminación de los suelos en la salud, ya que el zinc puede ser reemplazado por metales pesados tóxicos del tipo cadmio en el cuerpo.
El zinc es un elemento indispensable para la vida, presente naturalmente en el medio ambiente. Sin embargo, a dosis elevadas, puede ser tóxico para los organismos vivos: los humanos y la ecología. Esta toxicidad depende de varios factores entre ellos la vía de exposición, la dosis y la duración de exposición, la edad, el sexo, el estado de salud y los factores genéticos.
En el hombre, la inhalación de partículas de zinc puede causar irritaciones respiratorias tales como la tos, la bronquitis y la neumonía. A dosis muy elevadas, la inhalación de polvos de zinc puede provocar una enfermedad respiratoria conocida con el nombre de fiebre de los soldadores, caracterizada por fiebre, dolores musculares y fatiga.
La ingestión de grandes cantidades de zinc también puede causar náuseas, vómitos, dolores abdominales y diarrea. En los casos graves, puede provocar deshidratación, anemia y trastornos renales.
El contacto prolongado con soluciones que contienen zinc también puede causar irritaciones cutáneas: erupciones cutáneas, enrojecimientos y picores.
Los efectos tóxicos del zinc para la ecología generalmente se observan cuando se liberan dosis elevadas en el medio ambiente. Los vertidos de zinc pueden provocar efectos negativos en los organismos acuáticos tales como los peces, los crustáceos y los moluscos, así como en las plantas y los animales terrestres que dependen del agua para su supervivencia.
Las fuentes corrientes de liberación de zinc en el medio ambiente incluyen los residuos industriales, las aguas residuales, los pesticidas, los fertilizantes y los productos químicos utilizados en las minas y las explotaciones mineras. Las aguas residuales municipales pueden contener zinc procedente de productos de cuidado personal, por ejemplo las cremas solares y los productos de maquillaje.
Los organismos acuáticos pueden ser particularmente vulnerables a la toxicidad del zinc debido a su exposición constante al agua contaminada. Los efectos negativos en los peces pueden incluir trastornos de la reproducción, anomalías congénitas, cambios de comportamiento y muerte.
El zinc puede degradarse a temperaturas elevadas, lo que puede provocar una pérdida de propiedades y de rendimiento. Por lo tanto, es importante tener en cuenta las propiedades térmicas del zinc al utilizar este metal en aplicaciones de alta temperatura.
El zinc es un metal ampliamente utilizado en numerosas industrias gracias a sus propiedades únicas, especialmente su resistencia a la corrosión, su facilidad de trabajo y su bajo costo. También es importante para la salud humana y animal como nutriente esencial. Sin embargo, es importante tener en cuenta las desventajas potenciales del zinc incluyendo su toxicidad a niveles elevados y su sensibilidad al calor. El zinc sigue siendo un material versátil y crítico para numerosas aplicaciones industriales y domésticas. Frente a la fuerte demanda de consumo, su uso solo puede ir en aumento. Incluso persiste el riesgo de que el zinc disminuya y, por tanto, que su precio aumente en los próximos 30 años.
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