Química verde y desarrollo sostenible

La química es una de las ciencias que más ha contribuido en las últimas décadas a mantener y ampliar las cotas de bienestar de los seres humanos. La innovación en el sector químico ha permitido el aumento en la eficiencia en el uso de los recursos energéticos, la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, la reutilización de residuos y el desarrollo de materiales sostenibles y prácticas comerciales transparentes, en cuanto a su desempeño ambiental y en salud y seguridad en el trabajo.

Sin embargo, no podemos obviar que, a mediados del siglo XX, los problemas medioambientales asociados a la contaminación y ciertas emisiones, el escándalo de la talidomida y las denuncias sobre los posibles efectos nocivos de los pesticidas y fertilizantes– recogidos por Rachel Carson en su libro Primavera silenciosa, promovieron una reflexión sobre la industria química y sus efectos en la salud y el medioambiente.

La química verde surge como un intento continuo de abordar los problemas que los productos y los procesos químicos pueden causar, y su principal reto consiste en eliminar gradualmente la generación de materiales peligrosos o nocivos, y sustituirlos por otros menos tóxicos y más seguros, contribuyendo al desarrollo sostenible de la industria química. Hoy podemos decir que la implementación de los principios de la química verde constituye una poderosa herramienta para la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS).

Orígenes de la Química verde

En 1990, Paul Anastas y John Warner sentaron las bases de la química verde en el libro Green Chemistry: Theory and practices en la que definieron 12 principios creados como una lista de verificación durante el ciclo de vida del producto.

Fuente de la imagen: https://www.france24.com/es/20190625-medio-ambiente-quimica-verde-ciencia

La química verde se puede definir como el diseño de productos y procesos químicos que reducen o eliminan el uso o la generación de sustancias peligrosas, con el fin de eliminar la contaminación en la fuente, mejorar la eficiencia, ahorrar recursos y energía, y lograr el desarrollo sostenible de la química y la industria química.

Objetivos

La química verde, es por tanto, una herramienta imprescindible a la hora de revertir el impacto negativo generado por los procesos químicos, tanto sobre la salud humana como sobre el ambiente. Tiene por objeto encontrar nuevas formas de sintetizar sustancias químicas sin dañar el entorno. Una filosofía que se aplica en todo el ciclo de vida de un producto químico, desde su diseño a su utilización, pasando por todo el proceso de fabricación y por último su reutilización o reciclado.

Siguiendo los principios de la química verde, los profesionales de la industria diseñan productos y procesos químicos en los que el uso o la generación de sustancias peligrosas se minimiza o incluso se elimina. Todo ello sin olvidar la importancia de reducir el consumo energético y garantizar la racionalidad económica.

Esta nueva aproximación a la síntesis de los productos químicos y la producción de los distintos bienes de consumo garantiza una contribución a los ODS relacionados con el clima, medioambiente, salud y bienestar y producción y consumo responsable.

Aplicaciones

La química verde prioriza el uso de materiales verdes (no tóxicos y renovables), utilizando rutas sintéticas que eviten los residuos o que permitan utilizarlos en otro proceso.  Por ejemplo, el uso de la biomasa como fuente de energía – los biocombustibles- ya es una realidad. Existen varios componentes de la biomasa de alto contenido energético como los terpenos, aceites vegetales, la lignina y los azúcares, que se emplean en la síntesis de productos de alto valor añadido.

Otra aplicación de la encontramos en uno de los materiales más usados en el mundo de la impresión 3D, el ácido poliláctico (PLA). El ácido poliláctico es un polímero biodegradable derivado del ácido láctico. Se fabrica a partir de recursos renovables al 100%, como son el maíz, la remolacha, el trigo y otros productos ricos en almidón. Es resistente a la humedad y a la grasa. Tiene características de barrera del sabor y del olor similares a las del plástico de polietileno tereftalato, PET, usado como envase para bebidas no alcohólicas y para otros productos no alimenticios.

Dentro del campo de la industria farmacéutica podemos destacar la síntesis de la hidrocortisona. El proceso clásico implicaba unos 40 pasos. En la actualidad, su producción es mediada por microorganismos genéticamente modificados que han permitido reducir la síntesis a un solo paso, con el consiguiente ahorro de energía y materiales y subproductos.

Otros ejemplos que ya forman parte de nuestra vida cotidiana son los extintores verdes, que utilizan surfactantes biodegradables y el CO2 supercrítico. Los fluidos supercríticos son sustancias que se comportan como un híbrido entre un líquido y un gas. Entre sus propiedades destacan la capacidad de difundirse como un gas y de disolver sustancias como los líquidos, pero sobre todo se pueden reciclar fácilmente. La tecnología de fluidos supercríticos se dirige a la obtención de extractos herbales a partir de plantas aromáticas, la mejora de propiedades de alimentos (desgrasado, extracción de colesterol de aceites, carnes y lácteos, etc.), operaciones de desinfección, impregnación, microencapsulación, descontaminación de aguas residuales, etc.

En esta línea encontramos el CO2 supercrítico, que ha revolucionado las industrias alimentaria, cosmética, farmacéutica y química. Es un gas inocuo que en condiciones supercríticas se convierte en un disolvente muy potente y sirve como elemento separador eficaz.

Y un producto que refleja esta evolución de la industria química es el café descafeinado. La cafeína puede extraerse con agua, con disolventes como cloruro de metileno o acetato de etilo, aptos para la alimentación y mediante dióxido de carbono supercrítico. Los riesgos de manipulación y el impacto medioambiental del primer método son mínimos, pero el rendimiento es bajo y resulta costoso. El empleo de disolventes químicos implica una mejora en el rendimiento, pero cuenta con el inconveniente de que las instalaciones técnicas deben estar muy bien controladas para evitar accidentes. Sin embargo, el CO2 supercrítico presenta numerosas ventajas y es muy selectivo, por lo que no afecta al resto de los componentes del café, y es 100% reciclable al recuperarse en su totalidad el CO2.

En general, la implementación de los principios de la química verde  permite desarrollar soluciones innovadoras y tecnológicas pioneras que dan respuesta a las demandas globales de la sociedad y contribuyen a impulsar la mitigación del cambio climático o avanzar en el futuro sostenible,  contribuyendo así  a la consecución de los ODS.  

Fuentes:

https://www.epa.gov/greenchemistry

https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html

https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/what-is-green-chemistry.html