Elaborado por: Juan Dionicio, William Medroa, Carlos Sernaqué y Lorena Veliz
Desde sus orígenes en los años 90, la química verde ha contribuido con el desarrollo de nuevas tecnologías y metodologías más limpias para las diferentes industrias con el fin de proteger la salud humana y el medio ambiente, sin embargo, aún es largo el camino para llegar a ser una sociedad sustentable y ambientalmente responsable.
La esperanza del pasado
Paul T. Anastas, pionero de la Química verde, elaboró los 12 principios básicos que la rigen (https://www.youtube.com/watch?v=1vlSBi0fC_k); asimismo, con la ayuda de algunos colaboradores, planteó los primeros retos para esta nueva rama cuyas ideas se muestran a continuación1.
Véase también: https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/what-is-green-chemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html
¿Qué se ha logrado hasta hoy?
El avance en los desafíos previamente mencionados se observa en el siguiente esquema, muchos de estos se han logrado gracias al aumento en la consciencia social de las personas y al desarrollo tecnológico actual.
No obstante, a pesar de que existen diversas metodologías con alto potencial verde, todavía se encuentran limitaciones para su completa implementación. A continuación se presentan algunos ejemplos.
¿Una industria verde?
El empleo de biocatalizadores (https://www.youtube.com/watch?v=Ob-XWuXyNXI) surgió como una opción atractiva frente a diversos procesos industriales tradicionales que, pese a ser altamente eficientes, resultan ser muy dañinos. Estos biocompuestos permiten desarrollar procedimientos que cumplen con varias de las características que definen un proceso verde (18):
- Enzimas son catalizadores no tóxicos.
- Los procesos biocatalíticos son realizados bajo condiciones ambientales y en poco tiempo
- Permiten reducir posteriores etapas de purificación gracias a una mayor eficiencia de reacción
- Pueden ser obtenidos en base a material renovable
¿Por qué no se ha visto su uso masivo en escala industrial? La respuesta es simple, el costo es muy alto o no se llega a igualar los rendimientos de las técnicas tradicionales.
En lo que respecta a la industria farmacéutica, se han probado reacciones enzimáticas que han permitido obtener diversos medicamentos reduciendo el número de etapas y/o desechos respecto a las síntesis comunes; sin embargo, también se han registrado diversas deficiencias. Por ejemplo, la cantidad de substratos que pueden reaccionar biocatalíticamente es limitada y muchos de los reactivos no son solubles en agua, principal medio donde se realiza la catálisis enzimática. Asimismo, resulta imposible el trabajar con grandes cantidades de reactivos, pues, a una alta concentración de substrato, se reduce la eficiencia enzimática, ralentizando la reacción. Finalmente, solo una pequeña cantidad de reacciones de oxidación pueden realizarse mediante enzimas puesto que muchos de estos catalizadores son inestables o generan bajas tasas de producción (18).
Véase también: http://www.scripps.edu/baran/images/grpmtgpdf/Gulder_Jul_09.pdf
De pequeña a gran escala
El desarrollo actual de solventes verdes se ha enfocado principalmente en hacer “más verdes” las síntesis químicas, dejando de lado actividades que emplean grandes volúmenes de solventes, como es el caso de la extracción de aceite de soja, que utiliza enormes cantidades de hexano, un conocido compuesto tóxico. Entonces, si lo que se busca es reducir el impacto ambiental generado por el uso solventes, es necesario centrarnos en aquellos procedimientos que demandan una mayor cantidad de estos compuestos.
¿Qué es lo que se necesita hacer?
- Asegurar la existencia de solventes verdes de diferentes características de tal manera que puedan reemplazar a los tradicionales en cualquier tarea.
- Utilizar diversos métodos para evaluar si un solvente realmente es verde
- Encontrar un solvente aprótico polar fácil de eliminar. Esta clase de solventes son muy utilizados dada la habilidad de disolver a compuestos orgánicos y sales, sin embargo, son difíciles de separar del producto por destilación.
- Eliminar la destilación debido a la alta demanda de energía que requiere y la necesidad de que el solvente a eliminar sea volátil, disminuyendo su rango de utilidad.
A la fecha existen varios solventes que cumplen estos requerimientos; no obstante, muchos de ellos requieren de condiciones especiales para su uso (temperatura y presión) o resultan ser muy costosos para un análisis rutinario a gran escala. A su vez, se ha optado por desarrollar métodos alternativos a la destilación, dentro de ellos, la nanofiltración, osmosis reversa y el uso de solventes reversibles son los más prometedores (19,20).
Véase también: https://www.youtube.com/watch?v=8xYntTazEqo
Gracias al desarrollo de los 12 principios y las métricas de la química verde se han logrado notables avances en las áreas de investigación y educación como el reciclaje de CO2 o nuevas reformas curriculares que toman en cuenta esta perspectiva. Sin embargo, todavía existen muchas barreras en la implementación de diversas metodologías con alto carácter verde, sobre todo en escala industrial. Los ejemplos mostrados dan cuenta de esta problemática ya que su aplicación se ve limitada, principalmente, por el alto costo que implica su uso y por las condiciones necesarias para su óptimo funcionamiento.
Un camino largo y difícil…
Al redactar este blog, en un primer momento se pensó que la principal limitación hacia el avance de la química verde se centraba en el descubrimiento de nuevas metodologías que fueran atractivas para las industrias, reduciendo costos y tiempos. Son pocos los países que si ponen en práctica los principios de la química verde y las nuevas técnicas desarrolladas, entre ellos Canadá; Sin embargo, también existen aquellos con un similar poderío económico, como EE.UU, que, en su lugar, poseen diversas barreras para la implementación de tecnologías verdes.
De esta forma, llegamos al consenso en que el principal obstáculo hacia el avance de la química verde, radica en generar una conciencia ambiental en los investigadores, industria y gobierno, donde se refuerce la idea de que el cuidado del ambiente es una prioridad. Como se ha descrito a lo largo de este artículo, existen métodos que permiten el trabajo en industria generando una menor contaminación, pero son pocos los que están dispuestos a emplearlas. Esta mentalidad es independiente del poderío económico de cada nación ya que más bien va de la mano al desarrollo cultural de las personas. Habiéndose cumplido ya 25 años del nacimiento de la química verde, se sigue observando el afán de sintetizar nuevos medicamentos o materiales con alta utilidad, dejando muchas veces de lado los productos secundarios dañinos que pueden producirse.
¿Qué cree usted?
Las referencias se pueden descargar aquí: Referencias_de_blog
Coincido en que una mayor concientización al respecto es necesaria.
Quedé impactada al conocer que las cantidades de desechos y energía consumida por los laboratorios analíticos es comparable a industrias como las de química fina o farmacéutica.
En Europa, anualmente los costos de análisis exceden los 90 billones de euros porque los laboratorios de monitoreo y control de calidad requieren una enorme cantidad de reactivos y energía para el gran número de análisis que realizan*.
Ésto me parece muy contradictorio si pienso en los laboratorios de monitoreo ambiental.
Es bueno que ahora nos enfoquemos en preservar el medio ambiente en vez de monitorear cómo se deteriora.
El emplear las métricas y conocer los parámetros durante las actividades me a ayudado a dimensionar mejor lo que involucra la química verde.
Ahora mientra reviso mis métodos de ensayo he cambiado mi primer pensamiento usual de ¿cuál será más rápido? a ¿cuál será más verde?
*Koel, M. (2016). Do we need Green Analytical Chemistry?. Green Chemistry, 18(4), 923-931.
Estimada Alma:
Definitivamente hay mucho por hacer aún, comparto tu opinión sobre los laboratorios de monitoreo ambiental y lo contradictorio de sus prácticas, te agradezco por compartir el artículo. Como mencionamos en nuestro blog al final llegamos a la conclusión de que es necesario cambiar la mentalidad de la sociedad, nosotros como investigadores tenemos responsabilidad en muchos de los procesos pues anteriormente nunca nos preguntamos ¿Qué impacto causará mi investigación? no nos hemos acostumbrado a hacer este tipo de análisis previo, por tal razón tenemos parte de culpa en la degradación de nuestro medio ambiente. Al igual que tú ahora también trato de pensar primero en cómo puedo hacer mis procesos mas verdes y me alegra que aunque no seamos muchos, estamos empezando a tener conciencia y generar un cambio.
Primero felicitarlos por su blog, me pareció interesante y además facilita la comprensión.
Considerando los principios y la métrica de la química verde y conociendo las ventajas y desventajas de manera general que presentan el empleo de biocatalizadores a escala industrial ¿Creen ustedes que sería considerada como una alternativa “más verde” comparado con otros procesos ya existentes?.
Ahora, con respecto a las limitaciones del avance de la química verde yo pienso que si bien el principal obstáculo radica en generar conciencia ambiental esto se basa principalmente en la falta de conocimientos o información que no fueron ampliamente difundidas en las personas para crear sociedades sostenibles*, es por ello que es difícil cambiar la mentalidad de cada persona.
* Terrence J. Collins. Review of the twenty-three year evolution of the first university course in green chemistry: teaching future leaders how to create sustainable societies, Journal of Cleaner Production, 2017,140, 93-110.
Gracias por el cumplido Anaís. Por mi parte, sí creo que en algunos casos puede actuar como alternativa. El uso de biocatalizadores es capaz de reducir el consumo energético del proceso puesto que disminuye el tiempo de reacción y la cantidad de energía necesaria. Asimismo, muchos de estos compuestos pueden ser obtenidos de material orgánico renovable. Sin embargo, como se ha mencionado en el post, el costo en emplear estos biocatalizadores es alto lo cual evita su uso continuo. La tecnologia actual solo ha logrado entender y desarrollar metodologías para la recuperación y uso sistematico de algunos biocatalizadores restringiendo su empleo de forma masiva. Si tienes un poco más de interés por los biocatalizadores te invito a revisar el link de la investigación sobre estos compuestos, en el se muestran algunos ejemplos puntuales en las industrias farmacéuticas, alimenticias y cosméticas donde se ha logrado reemplazar el método convencional por uno biocatalítico.
Para añadir, algo que logré entender y he visto en otros artículos es la tendencia a utilizar técnicas relativamente nuevas, como el caso de los biocatalizadores, pero adaptandolos a procesos tradicionales que tienen en mente el uso de otros compuestos o condiciones; en consecuencia, no se aprovecha al máximo el cambio realizado.
Para añadir, algo que logré entender y he visto en otros artículos es la tendencia a utilizar técnicas relativamente nuevas, como el caso de los biocatalizadores, pero adaptandolos a procesos tradicionales que tienen en mente el uso de otros compuestos o condiciones; en consecuencia, no se aprovecha al máximo el cambio realizado.
Sí efectivamente la tendencia se esta orientando a la utilización de técnicas nuevas para sustituir procesos tradicionales con la finalidad de minimizar principalmente :tiempo, solventes y costos sin afectar la calidad del producto.
La información presentada en su blog realiza un buen énfasis en cómo ha ido avanzando la química verde a lo largo de estos años. Coincido fuertemente con que uno de los principales obstáculos para lograr una mayor difusión y aplicación de la química verde está asociada al costo que le podría implicar a las empresas porque si bien es beneficioso al medio ambiente y a la salud que una empresa aplique procesos verdes adaptando su proceso de producción a un desarrollo más limpio, en su mayoría una empresa prefiere en cierta forma pagar una multa o penalidad por algunas leyes que estén infringiendo , a plantear el rediseño de todos sus procesos empleando las herramientas que brinda la química verde muy aparte de que si se trata de una pequeña, mediana o gran empresa ( ya que para las pequeñas y medianas empresas este cambio supondría una mayor inversión comparado a una gran empresa). Considero buena la idea de lograr una mayor concientización en la sociedad pues si bien el cambio lo deben realizar las empresas, este radica en cada uno de nosotros por lo que sería excelente hacer uso de las métricas brindadas hasta el momento (en el desarrollo del curso) para evaluar qué tan verdes son los trabajos que hemos venido desarrollando o que estamos por desarrollar o tal vez evaluar qué tan verde son los trabajos que ya hemos desarrollado y optimizarlos con lo que podríamos lograr interesantes aportes. Otro obstáculo que considero impide una mayor implementación de la química verde está asociado a la legislación ambiental, si bien las leyes sobre la gestión de productos químicos y protección del medio ambiente son reconocidas como el principal impulsor para llevar productos químicos más seguros al mercado*, en algunos países no son lo suficientemente rigurosas como por ejemplo en nuestro país una mayor contaminación de los cuerpos de agua está asociada a las descargas de las industrias mineras, petroleras y textiles pero pese a esto en vez de disminuir los altos niveles de concentración de contaminantes químicos (metales pesados, colorantes, otros) estas industrias siguen sus procesos de producción de forma “normal” y a la vez siguen destruyendo el medio ambiente; es importante hacer mención que con el avance de la química verde se vienen desarrollando la síntesis de materiales que ayudan a la remoción de estos contaminantes pero que a su vez pueden ser reusables para así evitar la generación de productos secundarios como ocurre con algunos tratamientos tradicionales ( procesos fenton, fotocatálisis, entre otros) y así cumplir con los principios propuestos por Anastas como prevención, generación de productos biodegradables, generación de productos eficaces pero no tóxicos.
*Santos, T. “Green chemistry: the role of EU regulation.” Chemical Watch April 2015. https://
chemicalwatch.com/23534/green-chemistry-the-role-of-eu-regulation.
Hola Fátima.
Concuerdo contigo en que la empresa muchas veces tiende a pagar una penalidad en lugar de implementar un programa de mejora industrial asociado a la reducción de su impacto ambiental. Este es un punto que debemos tomar con pinzas debido a lo siguiente: ¿Por qué el MINAN actúa como ente fiscalizador y no promotor? El compendio de Legislación Ambiental Peruana (1), otra problemática que has señalado, no toma en cuenta que el Ministerio del Medio Ambiente debe liderar la producción limpia y no solo limpiarse las manos y cobrar una multa. Un caso concreto que el Estado debe liderar la producción limpia respecto al impacto ambiental de la actividad industrial fue Conga, donde el gobierno de turno creó una comisión multisectorial para abordar este conflicto social y no se llegó a una solución.
Sin embargo, un punto positivo en que el gobierno está tratando de liderar el plan de una producción limpia en el país es mediante la ley N° 30309 (2), el cual otorga beneficios tributarios a aquellas empresas que inviertan en investigación científica, desarrollo tecnológico e innovación tecnológica. Esto sería una gran oportunidad para que empresas implementen la química verde en sus procesos.
Por último, tocando el tema de la contaminación de los cuerpos de agua, existen empresas peruanas que han implementado una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) donde el agua tratada es utilizada en riego y procesos de lavado de sus equipos. Este es un ejemplo de que si se logra una mayor concientización en la sociedad se crearán empresas en el futuro con un plan de fomento de reducción del impacto ambiental en sus procesos.
(1) Ministerio del Medio Ambiente. http://www.minam.gob.pe/legislaciones/minam-publica-compendio-de-legislacion-ambiental-peruana/. (Consulta: 2 de abril de 2017).
(2) SUNAT – Beneficio Tributario Ley N° 30309. http://orientacion.sunat.gob.pe/index.php/empresas-menu/impuesto-a-la-renta-empresas/preguntas-frecuentes-impuesto-a-la-renta-empresas/6757-05-preguntas-frecuentes-beneficio-tributario-ley-n-30309-gastos-en-investigacion-desarrollo-tecnologicoe-innovacion-tecnologica-i-d-i. (Consulta: 2 de abril de 2017).
Es muy interesante el blog como era de esperar del grupo de Will felicitaciones, con la perspectiva que tiene el grupo ¿consideran que la química verde analítica también se ve detenida? Considerando que sean desarrollados técnicas como la extracción con fluidos supercríticos e instrumentos como los UPLC que no solo nos permiten ahorrar tiempo sino también solvente.
Hola Michael,
Se podría afirmar que la química analítica verde ha sido impulsada, dada las siguientes evidencias:
1) El desarrollo actual integra métodos instrumentales automáticos con nuevas formas de tratamientos de muestras y de separación, lo que ha generado un ahorro en el uso de materiales y energía, lo que esta de acuerdo a uno de los principios de la química.
2) Enfoque “3R” (Reducción, reemplazo y reciclaje), lo que ha llevado a una disminución importante en el uso de solventes y al reemplazo de aquellos considerados dañinos.
3) La gran mayoría de laboratorios utiliza métodos que consumen una mínima cantidad de sustancias químicas, solventes y energía. En otros casos, solo utilizan sensores indicadores que no requieren energía ni producen desechos, por lo que el impacto ambiental de estos laboratorios ha sido reducido considerablemente.
4) Por último, una tendencia que cada vez se hace más notoria, es que los parámetros verdes (reducción de solventes, energía, etc.) y los parámetros analíticos (sensitividad, selectividad, precisión, etc.) son igual de importantes al seleccionar el método analítico a utilizar.
Referencia: Koel, M. Do we need Green Analytical Chemistry? Green Chemistry (2016), 18, 923-931.
Es muy interesante el blog como era de esperar del grupo de Will felicitaciones, con la perspectiva que tiene el grupo ¿consideran que la química verde analítica también se ve detenida? Considerando que sean desarrollados técnicas como la extracción con fluidos supercríticos e instrumentos como los UPLC que no solo nos permiten ahorrar tiempo sino también solvente.
Muy buenas tardes, quiero felicitarles por su blog y el aporte en materia de química verde, estos son temas que siempre se prestan en debate y es muy interesante observar iniciativas como esta. Como ya mencionaron anteriormente, la química verde es un tema que, aunque no es completamente nuevo, recién en los últimos años se ha visto un incremento en su desarrollo a nivel mundial.
Como todo aquello que implica un progreso, y probablemente una revolución a nivel industrial y laboratorio, siempre se van a encontrar frenos: tanto los métodos tradicionales de la “vieja escuela” como los factores económicos —e incluso sociales en algunos casos— pueden generar resistencia a buscar alternativas a los procesos ya existentes.
Para ello debe existir una comunicación constante entre las empresas, industrias, laboratorios y consumidores, para que todos ellos sumen a la causa de generar procesos que se encuentren dentro de lo que se considera “verde”. Tal como mencionaron en anteriores respuestas, la educación y la conciencia ambiental son fundamentales para que exista un cambio, y es realmente complicado cambiar la forma de pensar de las personas, especialmente considerando los recursos y los riesgos que conllevan a generar un cambio. De alguna manera, todo el sistema se ha estancado en una “zona de comfort”, en la que lo único que importa es obtener el producto final.
Ya está en nuestras manos el poder acercarnos más a las propuestas verdes y sus principios, y sobre todo, poder mostrarlas y educar a otras personas.
Ahora, con respecto a ello, ¿cuál podría ser la propuesta más convincente para que una industria se pueda sumar a un proceso más verde? Porque usualmente lo que se considera primero es el tiempo y el dinero. ¿Cuáles podrían ser las ventajas a corto, mediano y largo plazo?
25 AÑOS DE LA QUÍMICA VERDE, ¿QUÉ LA DETIENE?
Felicitaciones por el esfuerzo, interesante blog, muy didáctico, promueve a la reflexión, de lo avanzado en el tema, especialmente en lo relacionado a la prevención y tratamiento de la contaminación a nivel mundial.
Indican que una de las dificultades encontradas para el avance de la química verde, es la del tipo económico, ya que la implementación de técnicas verdes en procesos en marcha, conlleva en la mayoría de casos a la reducción de los márgenes de utilidades, pero sin embargo en algunos países como Canadá si se realizan, por lo cual la importancia de generar una conciencia ambiental en los investigadores, industria y gobierno para la promoción e implementación de técnicas verdes. Se observa que la industria manufacturera en general (Química, farmacéutica, alimentos, etc.) tratan de obtener mayores ingresos como por ejemplo con la reducción de la fecha de vencimiento de sus productos, con el fin de que los usuarios se vean obligados a la compra de los mismos, obteniendo una mayor rotación de sus productos, pero repercutiendo en la generación de residuos peligrosos (1)(2) en el caso de las normas oficiales como USP (Farmacopea de los Estados Unidos) la cual promueve el uso de grandes cantidades de solventes orgánicos para el análisis como acetonitrilo (3) producto potencialmente tóxico, que genera altos volúmenes de desechos, pudiendo estos mismos ser evaluados con técnicas más tradicionales y con solventes de menor impacto negativo al medio ambiente.
Se observa que con una reglamentación adecuada se podría generar un mayor compromiso de la prevención y tratamiento mediante el uso de los principios de la Química verde, por lo cual formulo la consulta sobre el estado de la promoción de la química verde en nuestro país, especialmente en los sectores económicos de mayor importancia como son la minería, pesquería, agricultura y manufacturera.
Bibliografía
(1) Propuesta de programa para la gestión de residuos tóxicos generados por reactivos químicos caducos y ociosos en la UCLV.
Jeanette Escobar Vazquez, Dra. Idalia Aguila Hernandez, Lic. Juan A. Gari. Centro de Estudio de Química Aplicada. UCLV Carretera a Camajuaní Km. 5½ .Santa Clara.Villa Clara. Cuba. Revista cubana de Química, vol. XVII, núm. 3, 2005, pp. 98-104
(2) Pérdida y desperdicios por alimentos en américa latina y el caribe. Organización de las naciones unidas para la alimentación y la agricultura. Boletín 2 abril 2015.
(3) Estudio de minimización del uso de acetonitrilo utilizado en control de calidad dentro de la industria farmacéutica.
Martínez M. S., Rodríguez R. I., Rosa D. E. Instituto Tecnológico de Toluca Toluca s/n, Ex-Ranco la Virgen, Metepec.
Hola Jhonatan,
Gracias por las felicitaciones. Mientras trabajábamos en el blog discutimos tu pregunta varias veces y llegamos a la conclusión de que una de las principales medidas sería promover incentivos o recompensas para las empresas que apliquen metodologías mas verdes en sus procesos. Cabe resaltar que un buen inicio ha sido la ley 30309 [1], ya mencionada en anteriores comentarios, en dónde se considera dar beneficios a las empresas por investigar y desarrollar nuevas tecnologías, si bien no especifica el desarrollo en química verde, si puede abrir las puertas para empezar a investigar en este campo.
Entre las ventajas que considero es que se podrían sumar nuevos proyectos de investigación en dónde jóvenes científicos pueden integrar sus conocimientos para crear procesos mas verdes, gracias a ello la difusión de esta rama podría incrementarse. De ser proyectos u opciones rentables las empresas se verían también beneficiadas pues reducirían costos y a la vez recibirian una recompensa. Finalmente creo que la población en general se vería beneficiada pues en un futuro a largo plazo podríamos ser una sociedad sustentable.
1. SUNAT – Beneficio Tributario Ley N° 30309. http://orientacion.sunat.gob.pe/index.php/empresas-menu/impuesto-a-la-renta-empresas/preguntas-frecuentes-impuesto-a-la-renta-empresas/6757-05-preguntas-frecuentes-beneficio-tributario-ley-n-30309-gastos-en-investigacion-desarrollo-tecnologicoe-innovacion-tecnologica-i-d-i. (Consulta: 2 de abril de 2017).
Una interesante y bien resumida entrada. Quisiera resaltar la parte en que se hace alusión a los costos. Si bien parece lógico en un primer momento el pensar que implementar una propuesta verde a escala industrial pueda resultar económicamente perjudicial, es también cierto que la estructura actual de costos que se manejan en la mayoría de industrias no toma en cuenta los asociados a la destruccion del ecosistema (por emplear un método con un impacto ambiental fuerte), los gastos de salud en el personal, o los involucrados a los protocolos que busquen apaliar el impacto en el medio ambiente. Si se logrará concientizar de la influencia de estos costos en el valor del producto final, lo más probable es que las propuestas verdes no parezcan tan caras de implementar.
Una reflexión final. En la editorial de septiembre del 2002 de la revista Accounts of Chemical Research, se habla acerca de cómo la carrera de química no era bien vista en los estudiantes que accedían al pregrado, producto de la relación que establecían entre química y contaminación, conduciendo a una disminución en el número de estudiantes que accedían a la carrera. La Química Verde, ofrece esa alternativa para las personas preocupadas por una carrera amigable con el medio ambiente que busque un equilibrio entre ciencia y medio ambiente. Este aspecto es algo en lo que se puede mejorar, la Química Verde y la Educación.
Tal vez el ejemplo mas conocido para tu primer parrafo es el desastre en “Love Canal” donde se encontro 21800 toneladas de desechos quimicos que estuvieron en el lugar desde los años 50, recien fueron investigados en los 70 y recien despues de 21 años los procesos de limpieza acabaron. Durante todo este tiempo hubo enfermedades, abortos, y gran parte de la poblacion tuvo que ser movida durante el proceso de limpieza y las demoliciones de sus casas. Obviamente, el gasto economico por diversas industrias fue enorme.
25 AÑOS DE LA QUÍMICA VERDE, ¿QUÉ LA DETIENE?
Felicitaciones por el esfuerzo, interesante blog, muy didáctico, promueve a la reflexión, de lo avanzado en el tema, especialmente en lo relacionado a la prevención y tratamiento de la contaminación a nivel mundial.
Indican que una de las dificultades encontradas para el avance de la química verde, es la del tipo económico, ya que la implementación de técnicas verdes en procesos en marcha, conlleva en la mayoría de casos a la reducción de los márgenes de utilidades, pero sin embargo en algunos países como Canadá si se realizan, por lo cual la importancia de generar una conciencia ambiental en los investigadores, industria y gobierno para la promoción e implementación de técnicas verdes. Se observa que la industria manufacturera en general (Química, farmacéutica, alimentos, etc.) tratan de obtener mayores ingresos como por ejemplo con la reducción de la fecha de vencimiento de sus productos, con el fin de que los usuarios se vean obligados a la compra de los mismos, obteniendo una mayor rotación de sus productos, pero repercutiendo en la generación de residuos peligrosos (1)(2) en el caso de las normas oficiales como USP (Farmacopea de los Estados Unidos) la cual promueve el uso de grandes cantidades de solventes orgánicos para el análisis como acetonitrilo (3) producto potencialmente tóxico, que genera altos volúmenes de desechos, pudiendo estos mismos ser evaluados con técnicas más tradicionales y con solventes de menor impacto negativo al medio ambiente.
Se observa que con una reglamentación adecuada se podría generar un mayor compromiso de la prevención y tratamiento mediante el uso de los principios de la Química verde, por lo cual formulo la consulta sobre el estado de la promoción de la química verde en nuestro país, especialmente en los sectores económicos de mayor importancia como son la minería, pesquería, agricultura y manufacturera.
Bibliografía
(1) Propuesta de programa para la gestión de residuos tóxicos generados por reactivos químicos caducos y ociosos en la UCLV.
Jeanette Escobar Vazquez, Dra. Idalia Aguila Hernandez, Lic. Juan A. Gari. Centro de Estudio de Química Aplicada. UCLV Carretera a Camajuaní Km. 5½ .Santa Clara.Villa Clara. Cuba. Revista cubana de Química, vol. XVII, núm. 3, 2005, pp. 98-104
(2) Pérdida y desperdicios por alimentos en américa latina y el caribe. Organización de las naciones unidas para la alimentación y la agricultura. Boletín 2 abril 2015.
(3) Estudio de minimización del uso de acetonitrilo utilizado en control de calidad dentro de la industria farmacéutica.
Martínez M. S., Rodríguez R. I., Rosa D. E. Instituto Tecnológico de Toluca Toluca s/n, Ex-Ranco la Virgen, Metepec.
Gracias por las felicitaciones Erika, en lo que respecta a tu pregunta; este tema lo discutimos entre todo el grupo mientras estabamos decidiendo sobre lo que queriamos mencionar en el artículo. Llegamos a la conclusión de que el Perú posee una gran cantidad de leyes donde se especifica cómo actuar con los desechos químicos producidos tanto por industrias grandes como pequeñas; sin embargo, el seguimiento de estas reglas no es constante y muchas veces se cae en la “vivesa” peruana. El cumplimiento de estas normas, por lo general, es realizado por el estado en donde se asigna personas que fiscalizan estas entidades; no obstante, este control no ocurre a diario y por ello muchas empresas aprovechan los días donde no se dan las inspecciones para eliminar sus restos adulterando los informes.
Una medida que podría utilizarse para resolver esta complicación es el instalar, por lo menos para las empresas que generen una mayor cantidad de desechos o que sean muy tóxicos, un control automatizado que permita medir niveles de toxicidad y flujo de residuos. Estos aparatos solo podrían ser controlados por funcionarios del estado lo cual evitaría manipulaciones por parte de la misma empresa. Este tipo de equipos son empleados continuamente en la industria, pero ya es hora de que sean utilizados por el estado.
Adjunto un pequeño resumen sobre ley general del medioambiente en el Perú
http://gidahatari.com/ih-es/ley-general-del-medio-ambiente-ley-n-28611
Es interesante que hayan mencionado a la industria farmaceutica, pues ciertamente fue la primera industria capaz de reconocer el valor de la quimica verde. Existen varios premios que reconocen los avances de la quimica verde y estos suelen ser otorgados a avances en la industria farmaceutica. Creo que esto se debe a que la ganancia por parte de la quimica verde es superior en esta industria, pues la cantidad de residuos, mayormente solvente es sumamente alta. Ademas, existen farmacos importantes cuyos principios activos son alcaloides sumamente complejos, que grupos de investigacion con gran esfuerzo, han logrado sintetizarlos, normalmente usando un numero alto de etapas. Aqui, la quimica verde ha jugado un rol importante al disminuir las etapas y el uso de agentes protectores. Un ejemplo historico importante de esto es Taxol, un anticancerigeno que presenta mas de 5 diferentes rutas para su sintesis. Creo que esta es la industria en donde se ha tomado mucho mas en cuenta este tipo de temas y, en donde, el aporte del investigador es mucho mas importante y tomado en cuenta rapidamente.
Una buena recopilación de diversos avances que ha tenido la Química verde a través de su inserción y desarrollo, lo cual felicito. El desarrollo de la química verde está en una etapa crucial, donde es indispensable mejorar los procesos actuales con el fin de abatir los efectos de las actividades humanas sobre nuestro planeta, pero el principal enfoque de esta disciplina es prevenir mas no remediar, lo cual considero es la principal deficiencia en el accionar de diversas entidades encargadas de la reglamentación ambiental, por ejemplo la Ley N° 28611 – Ley General del Medio Ambiente en el Perú (el cual ha sido citado en comentarios anteriores), establece los estándares de calidad ambiental, los que se concentran en el monitoreo de contaminantes en diversas fuentes y corroborar si estos cumplen con dicha normativa, mas no hay una fiscalización directa en la cantidad de residuos y su disposición final de diversas industrias , y este panorama es repetitivo en otros países. Así mismo, concuerdo con la postura del grupo, el cual indica que la principal deficiencia radica en la conciencia ambiental de los involucrados en el desarrollo económico-científico de cada país, pero a mi punto de vista la iniciativa la deberían de tomar los gobiernos, porque son estos el nexo directo con las industrias y centros de investigación; pero no solo fiscalizándolas, sino más bien incentivándolas a formar parte del desafío de una producción verde (tal cual se ha venido haciendo con los incentivos para incrementar la investigación científica), siguiendo la estrategia que aplica México, quien ha brindado incentivos económicos a través de los programas del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), para el desarrollo de tecnología, así como para la optimización de procesos mediante el uso de sustancias químicas amigables con el ambiente, tanto por instituciones de investigación públicas o privadas, y en el sector industrial también se han desarrollado programas para la mejora de procesos o sustitución de sustancias peligrosas, con la finalidad de reducir la generación de residuos peligrosos, mejorar el rendimiento de los procesos, eliminar gastos por el manejo de residuos y optimizar el consumo de materias primas.
Otra perspectiva de solución podría tomarse de lo que el blog indica, que países como Canadá ponen en práctica los principios de la química verde y las nuevas técnicas desarrolladas, y me gustaría que pudiesen dar algún alcance de ¿Cómo lo lograron? Y así plantear tomar sus estrategias para desarrollar una cultura verde.
Hola Flor y gracias por comentar en el blog.
Esencialmente Canadá reconoció que el principal problema de la química verde es la etapa de comercialización. Por lo tanto, ellos crearon una organización sin fines de lucro, conocida como GreenCentre Canada, para abordar este problema.
El diseño se basa en que los investigadores brindan sus nuevos descubrimientos relacionados a la química verde a la organización. Allí, un grupo de trabajo conformado por científicos y profesionales enfocados al negocio y comercio evalúan el potencial económico, la competencia del producto y el impacto medioambiental comparado con otras tecnologías. Aquellas tecnologías con un alto puntaje en las evaluaciones son desarrolladas en los laboratorios de GreenCentre con el objetivo de obtener un producto más seguro a gran escala y que pueda ser implementado en el mercado para uso industrial. De esta manera, la academia, a través de esta organización, puede ofrecer sus productos al mercado.
Felicitaciones por su blog, el cual considero que es retroalimentativo y conciso para entender la importancia de la química verde y los estudios que ya se están haciendo y los que se necesita para lograr así una sociedad sustentable que cumplan con los 12 principios de la química verde.
Como mencionan aún falta más investigación en este campo, y sobre todo en el área de productos naturales, donde se usan grandes cantidades de solventes, energía, se generan grandes cantidades de residuos, etc.; lo cual contamina al medio ambiente, y es dañino a la salud.
Este uso desmesurado es debido a que no se toma conciencia del uso de estos y se prioriza en el rendimiento obtenido de compuesto que se desee caracterizar. De esta manera, pienso que falta más investigación en desarrollar nuevas metodologías de extracción como el uso de fluidos supercríticos (1) o ultrasonido (2) y mejorar la metodología de caracterización por métodos instrumentales, de esta manera, reducir la generación de sustancias peligrosas y maximizar el uso de recursos materiales y energéticos (3).
(1) Medeiros L. (2016). Guaraná (Paullinia cupana) seeds: Selective supercritical extraction of phenolic compounds. Food Chemistry, 212, 703–711.
(2) Sang, J. (2017). Extraction optimization and identification of anthocyanins from Nitraria tangutorun Bobr. seed meal and establishment of a green analytical method of anthocyanins. Food Chemistry, 218, 386–395.
(3) Castro, P. (2011). Química verde: un nuevo reto. Ciencia e ingeniería neogranada, 21 (2), 169-182.
El post es muy interesante a la vez que muy informativo en una línea de tiempo y evolución a través de los años en lo que respecta a la química verde y sus métricas y hasta posibles aplicaciones a los diferentes campos de la industria.
Después de todos los avances de la investigación en la química verde y la ingeniería, las principales empresas químicas aún no han adoptado plenamente la tecnología considerando que hoy en día, más del 98% de todos los productos químicos orgánicos todavía se derivan del petróleo [1].
Aun mas existiendo investigaciones e innovaciones en área de laboratorio e industriales que son viables que pueden ser abrazados por los líderes de la industria actual.
Hay que tener también en cuenta que muchos de estas metodologías verdes no están normados para el uso a nivel nacional, dado que el ente encargado de la promulgación de normas técnicas peruanas (NTP) es la sociedad nacional de industrias (SNI) a través de sus diferentes comisiones formadas por grupos multidisciplinarios, que muchas veces no toman en cuenta nuevas tecnológicas como estas. Así muchas industrias se ven limitadas al uso solo de procedimientos normados, aunque existan procedimientos más verdes. Es una lástima pero una realidad.
[1] History of Green Chemistry
Visto en: https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/what-is-green-chemistry/history-of-green-chemistry.html
No sabía que las NTPs las promulgaba la SNI. Ahora todo tiene mucho más sentido. Demasiado parcializado.
Sí, la norma es a veces más un límite que una ventaja ¿Seremos alguna vez mencionados (como país, digo) en la cronología para la historia de la química verde?. Tener esperanza lastima menos.
Hola Miguel y gracias por tu comentario.
Es un punto importante lo mencionado respecto a las normas técnicas peruanas y que puede ser enmarcado en un ámbito global. Como menciona el artículo desarrollado por Matus y colaboradores (1), existen varias barreras regulatorias que impiden el crecimiento de la química verde. Por ejemplo, si una compañía en EEUU desarrolla nuevas sustancias químicas que reemplacen a los PBTs debería ser registrado en la EPA bajo el modelo de TSCA o cuando una empresa desarrolla un pesticida que es más seguro y amigable con el medio ambiente debe pasar por un largo proceso de inscripción con la EPA bajo el modelo de FIFRA. Todos estas regulaciones no ofrecen ningún incentivo para el desarrollo de alternativas verde, al contrario, generan gastos de tiempo y dinero.
(1)Matus K.; Clark W. C.; Anastas P. T.; Zimmerman J. B. Barriers to the Implementation of Green
Chemistry in the United States. Environ. Sci. Technol., 2012, 46, 20, 10892-10899
Felicitaciones, la información compartida en el blog brinda un amplio panorama enriquecedor, es evidente que el desarrollo de la química verde ha ido creciendo paulatinamente en estos últimos años, la química verde ha contribuido y creo que aún sigue contribuyendo con la creación, desarrollo y aplicación de productos y procesos químicos para reducir o eliminar el uso y la generación de sustancias dañinas, a su vez los 12 principios de la química verde y la ingeniería verde tienen el objetivo de reducir o eliminar el uso o la generación de sustancias nocivas para la salud humana y el medio ambiente, que en muchos casos implica la re-estructuración de productos y procesos involucrados buscando que sean más benignos para el medio ambiente con ventajas económicas y sociales. Sin duda alguna la química verde ha establecido altos estándares con el uso de las métricas, en especial las holísticas1 que incluyen la evaluación de los 12 principios que se emplean en la evaluación integral de una investigación cuan verde es, lo cual, lo que se pretende es maximizar los beneficios y minimizar los efectos secundarios que pueden ser dañinos para la salud y el medio ambiente.
Aún quedan muchos desafíos por enfrentar, considero que debe haber una integración más eficiente del sector académico, gubernamental e industrial con el común denominador de cuidar el medio ambiente con la búsqueda de la aplicación de nuevas tecnologías más limpias, por ejemplo la interacción entre la química analítica con la agronomía, biología, bromatología y ciencias ambientales2 requiere la mejora de herramientas analíticas que ayuden el análisis de matrices complejas en forma rápida, sensible y segura, lo cual conlleva al desarrollo y optimización de métodos de análisis confiables encaminados bajo los principios de la química verde.
Concuerdo con la postura del grupo el de generar conciencia ambiental, creo que una de las soluciones podría ser inculcar una cultura de sostenibilidad de manera conjunta del medio académico, estado y empresa, a su vez como investigadores animo a construir una cultura basado en nuestras experiencias (aplicando y evaluando las métricas en futuros proyectos de investigación), pienso que la suma de pequeñas victorias puede contribuir a ser una sociedad sustentable y ambientalmente responsable.
[1] Ribeiro, M. G. T., & Machado, A. A. (2013). Holistic metrics for assessment of the greenness of chemical reactions in the context of Chemical Education. Journal of Chemical Education, 90(4), 432-439.
[2] Armenta, S., Esteve-Turrillas, F. A., Garrigues, S., & de la Guardia, M. (2017). Green analytical chemistry: the role of green extraction techniques. Comprehensive Analytical Chemistry.
Muy buen post, los felicito como grupo por preocuparse por el desarrollo de la Química Verde; ahora estoy más motivado, de seguir estudiando todo lo referente a este vital curso; pero tengo una duda, al final dicen que en los últimos 25 años, la Química Verde ha evolucionado bastante, pero que no se ha preocupado de los efectos secundarios que sus avances producen, especialmente en lo referente a la química farmacológica o bioquímica; ya que ustedes mencionan que, “Habiéndose cumplido ya 25 años del nacimiento de la química verde, se sigue observando el afán de sintetizar nuevos medicamentos o materiales con alta utilidad, dejando muchas veces de lado los productos secundarios dañinos que pueden producirse”; además, mencionan que el afán por cumplir con las métricas y exigencias de la Química Verde, no dependen del desarrollo económico de cada país; sino de la cultura adquirida de sus ciudadanos, ya sea en su hogar, en la calle, o en la escuela y/o la universidad; como ustedes dicen, “Esta mentalidad es independiente del poderío económico de cada nación, ya que más bien va de la mano al desarrollo cultural de las personas”; por lo que me gustaría saber, en que se basan para afirmar tales conclusiones; que aunque yo sé que es verdad, me gustaría saber, si existen investigaciones respecto a la Química Verde, que señalan con seguridad eso; quedo a la espera de su respuesta, y por su gentil atención, nuevamente muchas gracias amigos.