Química Verde – Lineamientos para procesos más amigables con el ambiente

La química verde es una filosofía de diseño y síntesis de productos y procesos de producción que está enfocada en la reducción de sustancias peligrosas, en la manufactura, el uso y el desecho de los productos. Entonces, la química verde es una línea de pensamiento que busca reducir el riesgo que las sustancias químicas pudieran presentar en las personas y el medio ambiente (Theodore et al, 2019; Environmental Protection Agency, 2024).

En 1998, Anastas y Warner publicaron un manual sobre la teoría y la práctica de la química verde, en el cual desarrollaron los 13 principios de esta filosofía (Anastas & Warner, 1989). Estos postulados se detallan a continuación:

1.     Prevención de residuos

La filosofía de la química verde establece que es preferible evitar la generación de residuos a generarlos y someterlos a tratamiento, o a limpiar y mitigar los impactos de alguna liberación descontrolada de estos al medio ambiente.

2.     Economía de átomos

Se refiere a que hay que diseñar procesos de síntesis en los que se la mayor parte de la masa de los reactivos se transformen en el producto deseado. Además, se debe buscar diseñar procesos que aumenten la selectividad, para beneficiar la producción de la sustancia deseada. La incorporación de catalizadores puede ayudar a aumentar el índice de economía de átomos, el cual se calcula de la manera descrita en la ecuación siguiente; entre más se acerque el resultado de esta a 100%, más sustentable es el proceso.

3.     Menos síntesis de químicos peligrosos

Este punto trata sobre que se deben diseñar procesos de síntesis que usen y generen sustancias que no sean peligrosas para las personas.

4.     Diseño de químicos más seguros

Este postulado está relacionado con el anterior. Se refiere a que, si un producto químico es tóxico, se deben desarrollar alternativas que mantengan las características útiles del producto actual, pero que sean menos dañinas para los seres humanos y el medio ambiente.

5.     Químicos y sustancias auxiliares más seguros

Esta regla establece que se debe minimizar el uso de solventes dañinos, tanto para el medio ambiente como para las personas. Este principio ha llevado al desarrollo de solventes verdes, tales como el dióxido de carbono supercrítico, el cual es usado en el proceso de remoción de cafeína de los granos de café.

6.     Diseño de procesos para la eficiencia energética

En este punto, los autores destacan el impacto ambiental que tienen los consumos energéticos de los procesos químicos industriales, ya que la mayoría de los métodos de generación de energía y de servicios de calentamiento, tales como el vapor, generan emisiones de contaminantes a la atmósfera. También, se estipula que los procesos deberían ser diseñados para llevarse a cabo a presión y temperatura ambiente, idealmente.

7.     Uso de materias primas renovables

La razón detrás de la inclusión de esta regla tiene que ver con la preservación de los recursos finitos de la tierra; por ejemplo, petróleo, minerales, carbón, gas natural, etc. Por lo tanto, los procesos deben priorizar el uso de materiales renovables siempre que sea posible.

8.     Reducción de derivados

Este postulado de la química verde establece que se deben reducir al mínimo los procesos que generan subproductos. Notablemente, los autores se referían a procesos como el bloqueo de sitios de reacción, para el cual tanto se necesitan reactivos adicionales, como se generan más residuos.

9.     Catálisis

El uso de catalizadores en los procesos industriales reduce los consumos energéticos, el tiempo de procesamiento, y aumenta la economía de átomos. Por consecuencia, es preferible usar catalizadores en las reacciones, a usar solamente los reactivos estequiométricos.

10.  Biocatálisis

Según este principio, es preferible usar agentes catalíticos encontrados en la naturaleza, a aquellos generados de manera sintética. Algunos ejemplos de biocatalizadores son las enzimas, anticuerpos, bacterias, levadura, etc.

11.  Diseño para la degradación

Este punto establece que los productos químicos deben ser diseñados para degradarse en sustancias inocuas al momento de ser desechados y entrar al contacto con el medio ambiente. Los productos biodegradables y oxodegradables son ejemplos de bienes diseñados para la degradación.

12.  Análisis en tiempo real para la prevención de la contaminación

Se deben desarrollar modelos analíticos para el monitoreo dinámico de procesos, en tiempo real para controlar la formación y evitar la liberación de sustancias peligrosas.

13.  Química segura para la evitación de accidentes

El último punto de la química verde dice que las sustancias seleccionadas para los procesos industriales deben ser escogidas considerando el potencial que estos tienen de causar accidentes como la liberación descontrolada, incendios, y explosiones.

Para concluir, la química verde es una filosofía de diseño de procesos y productos muy importante en la actualidad, ya que permite aumentar la sostenibilidad de los procesos industriales mediante una serie de principios que promueven la reducción de la contaminación, el mejor aprovechamiento de recursos, la seguridad industrial y la eficiencia energética. Por lo tanto, es recomendable que las empresas del sector químico adopten esta metodología para el diseño de sus procesos y productos.

Referencias:

Anastas, P., & Warner, J. (1989). Green Chemistry: Theory and Practice. Nueva York: Oxford University Press.

Environmental Protection Agency. (2024). Basics of Green Chemistry. Recuperado de U.S. Environmental Protection Agency: https://www.epa.gov/greenchemistry/basics-green-chemistry

Theodore, L., Farber, P., Weiss, K., Heerman, M., D'Aquino, R., McKenna, J., . . . Thorneloe, S. (2019). Waste Management. In D. Green, & M. Southard, Perry's Chemical Engineers' Handbook. United States: McGraw Hill.