UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
Química Inorgánica Docente: MC Patricia Rodríguez Magaña
Producto Parcial de Aprendizaje Química verde y sustentabilidad
Nombre: Alma Guadalupe Moguel Puente Matrícula: 1745266 Grupo: 211
Monterrey, Nuevo León a viernes 1 de septiembre septiembre del 2017 Pedro de Alba, Ciudad Universitaria, San Nicolás de los Garza, N.L.
INTRODUCCIÓN Creo que no pensamos con profundidad en cómo afectamos nuestro medio ambiente cuando realizamos nuestras actividades cotidianas, como usar nuestro automóvil, desperdiciar el agua, la producción de energía eléctrica o la producción de basura. Si analizamos los problemas ambientales que sufrimos como el cambio climático, la contaminación del aire y de los recursos hídricos, la erosión, la deforestación, el declive de la biodiversidad, y el deterioro de la capa de ozono son causados en su mayoría por el uso desmedido de los recursos naturales, procesos químicos o manejo inadecuado de residuos. La mayor parte de estos residuos son resultado de la elaboración de algunos productos que utilizamos todos los días. En la actualidad, la mayor parte de los productos que utilizamos, llevaron algún proceso químico durante su elaboración. En esta investigación, nos enfocaremos en la Química verde, un conjunto de acciones encaminado a reducir el deterioro ambiental. Desde su inicio conceptual en 1991, la química verde ha crecido de forma continua nacional e internacionalmente, con la creación de organismos, redes, instituciones, revistas y programas educativos. La química verde tiene como objetivo reducir y eliminar sustancias peligrosas para el medio ambiente y la salud desde la industria química. Las empresas y los gobiernos, al ver el mal que le hacemos al planeta han tomado acciones para disminuir el daño que le hacemos. Se han propuesto prácticas destinadas a favorecer la sostenibilidad del Planeta, mediante la conservación y uso racional de bienes y servicios medio ambientales, así como la planificación y administración eficiente de los recursos, teniendo en cuenta tres aspectos fundamentales: el ambiente, la economía y la sociedad las bases de la sostenibilidad y aplicabilidad de los principios de la química verde.
La Química Verde procura convertir los salones de clase y laboratorios en espacios desde donde se pueda crear conciencia ambiental motivando a los estudiantes a generar opciones de solución a problemas de contaminación ambiental, originados por procesos químicos. El concepto de química verde está íntimamente asociado con la prevención de la contaminación ambiental mediante el diseño de procesos y productos químicos que no posean propiedades dañinas al medio ambiente. Los objetivos de la química verde han sido definidos de manera más específica como el establecimiento de los principios para la síntesis y aplicación de productos y procesos químicos que reduzcan o eliminen completamente el uso y producción de materiales que son dañinos al medio ambiente. La química verde plantea 12 principios para conseguir sus objetivos: 1. Prevenir la creación de residuos. Resulta más útil evitar o reducir la producción de desechos que tratarlos o limpiarlos tras su formación. 2. Maximizar la economía atómica. Los métodos sintéticos deben maximizar la incorporación de cada material utilizado en el proceso. 3. Realizar síntesis química menos peligrosa. Consiste en elaborar procesos que generen la mínima toxicidad e impacto ambiental. 4. Diseñar productos y compuestos menos peligrosos. Los productos químicos se deben diseñar con una toxicidad mínima. 5. Utilizar disolventes y condiciones seguras de reacción. Las sustancias auxiliares de los procesos químicos (disolventes, tampones, aditivos de separación, entre otros), han de ser inocuas y reducirlas al mínimo. 6. Diseñar para la eficiencia energética. Debe minimizarse los requerimientos energéticos para los procesos químicos, los cuales serán evaluados por su impacto medioambiental y económico, y reducirlos al máximo, intentando llevar a cabo los métodos de síntesis a temperatura y presión ambiente. 7. Utilizar materias primas renovables. Los materiales de partida utilizados deben proceder de fuentes renovables, en la medida en que sea económica y técnicamente factible. 8. Evitar derivados químicos. La síntesis debe diseñarse con el uso mínimo de grupos protectores para evitar pasos extras y reducir los desechos. 9. Utilizar catalizadores. Debe emplearse catalizadores lo más selectivos y reutilizables posibles. 10. Diseñar productos fácilmente degradables al final de su vida útil. Los productos químicos han de ser diseñados de tal manera que al culminar su función no persistan en el ambiente y puedan degradarse a derivados inertes o biodegradables. 11. Monitorear los procesos químicos en tiempo real para evitar la contaminación. Debe crearse sistemas de control y monitorización continuos para prevenir la producción de sustancias peligrosas durante los procesos. 12. Prevenir accidentes. Diseñar los procesos químicos, utilizando métodos y sustancias que reduzcan los accidentes (emisiones, explosiones, incendios, entre otros), y minimizar los daños cuando se produzca un accidente.
Estos principios fueron propuestos por primera vez en 1998 por Paul Anastas y John Warner en su libro Green Chemistry, theory and practice. A través de estos 12 principios la Química Verde busca prevenir la contaminación antes de que ésta se produzca. Busca prevenir la contaminación desde su origen en vez de gastar tiempo y esfuerzo para descontaminar el aire, agua ó suelo que antes se degradaron. La química verde es una combinación de muchas disciplinas. Dado que la química verde tiene entre sus meta u objetivos reducir la generación de residuos contaminantes, tiene relación con la ecología y las ciencias ambientales y la toxicología. Uno de los principios de la química verde propone el uso de solventes benignos, que no sean inflamables, tóxicos y no produzcan emisiones de compuestos orgánicos volátiles derivados de su uso como medio de reacción en la industria química y farmacéutica, con el fin de minimizar la producción de contaminantes y subproductos. Por otra parte, la aplicación de tecnologías catalíticas que reduzcan la producción de residuos líquidos o sólidos, o su purificación, proporciona una fácil separación del producto, eliminando la necesidad de utilizar métodos de separación como la destilación o la extracción. Se han realizado estudios que proponen usar catalizadores y solventes en reacciones catalíticas bajo condiciones benéficas para el medio ambiente. La industria utiliza solventes en grandes cantidades. La mayoría son incinerados como método de disposición final, lo cual causa un gran impacto en términos económicos y ambientales. El uso de reacciones que utilicen menos solventes o prescindan de los mismos, es el más eficiente. El agua es un solvente que tiene muchas ventajas, incluida su ausencia de inflamabilidad y toxicidad, y es seguro para el ambiente. Estudios recientes proponen otros solventes y catalizadores, tales como el dióxido de carbono supercrítico que se utiliza como catalizador y se considera como un buen “disolvente verde” en diferentes tipos de síntesis .
A pesar de todos estos avances, el desarrollo de métodos químicos verdes no sólo requiere de menos contaminación y residuos, sino también de cambios que proporcionen beneficios en términos del impacto ambiental global. El reto no es sólo usar sustancias verdes durante los procesos sino, además, crear productos más amigables con el ambiente y que puedan sustituir los actuales, además de ser diseñados de tal forma que después de cumplir su función, no persistan en el ambiente y se degraden a compuestos inocuos. El reto principal de la química verde es eliminar gradualmente la generación de materiales peligrosos o nocivos, y sustituirlos por otros menos tóxicos y más seguros. Sin embargo, este proceso debe ser impulsado con desarrollos científicos o tecnológicos y planteamientos de carácter legislativo. Su aplicación en el sector industrial, gubernamental y académico ha generado múltiples beneficios ambientales, económicos y sociales. Como consecuencia de la Conferencia de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y el Desarrollo (UNCED) realizada en 1992 en Río de Janeiro, algunas industrias comenzaron a enfocarse en la estrategia de la “ecoeficiencia”. Con este enfoque se comenzó a modificar la forma en que la industria operaba hasta entonces (tomar, producir y desechar) hacia la integración de los temas ambientales, sociales, éticos y económicos en la forma de realizar
los negocios. Uno de los ejemplos exitosos de la aplicación de estos conceptos se dio en la industria de Henry Ford en 1926, que alcanzó ahorros importantes al reciclar y reducir materiales, minimizar el uso de materiales de empaque, etc. Se comenzó a promover el reciclaje y reuso de materiales y residuos, así como de bienes de consumo, observándose una reducción de los efectos adversos al ambiente. Sin embargo, se notó que la entrada de sustancias nocivas permanece aún en menores cantidades. A partir de entonces se introdujo el concepto de eco-efectividad, con el que se busca que la industria sea regenerativa. Química verde y sustentabilidad
El desarrollo sustentable fue definido, por la Comisión Mundial sobre Ambiente y Desarrollo en 1987, como “el desarrollo que satisface las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades de las generaciones del futuro para atender sus propias necesidades”.
La Química Verde surge como una filosofía de trabajo cuyo objetivo primordial es prevenir la contaminación en vez de remediarla. Propone la realización de un esfuerzo colectivo para reducir al mínimo, o de ser posible eliminar por completo la contaminación desde su origen, mediante la realización de un conjunto de acciones como : utilizar procesos "limpios", evitar al máximo el desperdicio o uso indiscriminado de materias primas no renovables, evitar el uso de materiales tóxicos o contaminantes en la elaboración de productos químicos, diseñar productos y procesos químicos que no atenten contra la salud o el ambiente y reciclar los desechos generados para minimizar los impactos sobre el medio y los humanos, sin sacrificar por ello el avance científico y tecnológico. Se encarga de la "sustentabilidad del ambiente" ocupándose del asunto a nivel molecular, centrándose en el diseño de productos y procesos químicos de riesgos reducidos, en el uso eficiente de materiales y energía, y en el desarrollo de recursos renovables. Esto lo lleva a cabo a través de la catálisis, el uso de disolventes alternativos, la química analítica, la ciencia de polímeros y la toxicología, por citar algunos ejemplos. En varios casos es necesario “rediseñar” materiales básicos para nuestra sociedad buscando que sean benignos para el
ser humano y el medio ambiente, de preferencia con ventajas económicas y sociales. El reto de la sustentabilidad del planeta está en encontrar nuevas tecnologías y procesos ambientales responsables, imprescindibles para la fabricación de productos que requiere la sociedad. Los procesos químicos industriales necesitan compuestos y materiales que intervienen en la vida cotidiana y que repercuten en el entorno. Durante décadas, estos aspectos no se tuvieron en cuenta, pero en la actualidad todos los procesos deben ser diseñados con metodologías que prevengan la contaminación y sean seguras para los seres humanos y para el ambiente. Recientemente, se ha demostrado que la química verde puede utilizar materiales compatibles con el entorno, desarrollando procesos innovadores que reduzcan y/o eliminen la generación de sustancias peligrosas, residuos y tóxicos persistentes provenientes de diversas actividades industriales. Las empresas invierten ya millones de dólares en investigación para generar productos ambientalmente benignos, a través de procesos que utilicen menos energía y contaminen menos, disminuyendo sus gastos por disposición de residuos y daños diversos al ambiente de los cuales se les puede responsabilizar. Saben que, con el crecimiento de la conciencia
ambiental, el ciudadano puede discriminar los productos en función del daño que puedan causar al medio y afectar finalmente sus ventas. Es posible conseguir un ahorro económico mediante la disminución en la generación de residuos (cuyo tratamiento y eliminación son cada vez más costosos, especialmente cuando se trata de residuos peligrosos) y en el uso de energía (ya que es probable que ésta represente la mayor proporción de los costos del proceso en el presente y futuro). Estas estrategias no sólo implican un beneficio económico, sino que se evitaría la sobreexplotación de recursos naturales y la alteración de ecosistemas. Si, además, se utilizan fuentes de energía renovables, la industria puede ser realmente sustentable. De esta manera se disminuye el riesgo por el manejo de sustancias peligrosas, así como, de accidentes que impacten tanto a la sociedad como a la naturaleza. Hasta fines del siglo XIX la especie humana utilizaba los recursos renovables para la alimentación y para usos funcionales. Sin embargo, durante el siglo XX, el desarrollo del procesamiento de los combustibles fósiles (principalmente petróleo y gas natural) desencadenó el desarrollo de la industria química moderna. Actualmente hay más de 2,500 productos basados en el petróleo en los mercados, siendo la base para la fabricación de plásticos, fibras y colorantes. Se estima que el 10%, 21%, y 4% de la producción mundial de gas natural, combustibles derivados del gas natural licuados y de petróleo crudo, respectivamente, se utilizan para el desarrollo de la industria química Química verde en México
En 1992 en México se crea el Instituto Nacional de Ecología (INE) con atribuciones técnicas y normativas en materia de ecología, el cual evolucionó en 2012 al Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC) como un organismo sectorizado en la SEMARNAT que tiene como algunos de sus objetivos: coordinar y realizar estudios y proyectos de investigación científica o tecnológica con instituciones académicas, de investigación, públicas o privadas, nacionales o extranjeras en materia de cambio climático, protección al ambiente y preservación y restauración del equilibrio ecológico, así como promover y difundir criterios, metodologías y tecnologías para la conservación y el aprovechamiento sustentable de los recursos naturales. En México se han realizado diversas actividades 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, motivadas principalmente por incentivos económicos a través de los programas del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT). 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, y eliminar gastos por el manejo de residuos y optimizar el consumo de materias primas. El Centro Mexicano de Química en Microescala de la Universidad Iberoamericana en la categoría de Capítulo Afiliado al Green Chemistry Institute, impartió el primer taller de química verde en México en julio del 2003. Sus principales actividades están relacionadas con la capacitación y desde 1990 con promover en México y en otros países el uso de técnicas de laboratorio en microescala.
Una de las formas más exitosas para promover la introducción de estrategias de prevención de la contaminación en la gestión ambiental, así como de sus prácticas en las actividades económicas de los países ha sido, sin lugar a duda, la organización de mesas redondas de prevención de la contaminación. La Mesa Redonda de Prevención de la Contaminación en México (MRPCM) es una organización que difunde y promueve el concepto de PC, objetivos, estrategias, acciones, herramientas y beneficios de la implantación de la PC en el sector industrial y de servicios, por medio de la vinculación y trabajo conjunto de estos y otros sectores involucrados como el académico, de investigación, de consultoría, gubernamental, no gubernamental y financiero, con el fin de lograr un desarrollo sustentable en México. Así mismo busca establecer un vínculo a mediano plazo con las mesas redondas de los Estados Unidos y Canadá, lo cual permitirá en un futuro cercano, avances y mejoras en la situación ambiental de la región de América del Norte. La química verde está basada en la mejora continua, la innovación y el desarrollo de tecnología, lo cual abre una amplia gama de posibilidades para empatar tanto los objetivos ambientales como los de negocio en las empresas modernas. En la práctica, se requiere una colaboración estrecha entre los sectores académico, industrial y gubernamental, con la finalidad de sincronizar los diferentes modos de pensar, pero con el común de cuidar el ambiente y la búsqueda de innovación para lograr tecnologías más limpias. El uso de productos “verdes” ha aumentado, no simplemente por moda sino por
necesidad. La auténtica Química Verde está concebida para eliminar o por lo menos disminuir las fuentes de contaminación con la intención de que los nuevos productos y procesos no pongan en peligro cualquier forma de vida. En los próximos años, los conceptos de Desarrollo Sustentable y de Química Verde continuarán tomando un lugar cada vez más importante dentro de sectores como el industrial, el gubernamental y hasta el social, para lograr de esta manera, decisiones más favorables para el ambiente y el futuro de la humanidad. Las principales barreras son la falta de información, causando un desarrollo insuficiente de una conciencia ambiental, inversiones insuficientes o inadecuadas, así como la lenta transición entre los sectores académico e industrial, aunque ya existen institutos, organizaciones y empresas que buscan innovar y aplicar la Química Verde. El éxito de la Química Verde en las últimas dos décadas está relacionado con la minimización de residuos y entre los retos de la Química Verde a futuro es que los químicos logren que las propiedades moleculares sean lo suficientemente controlables para que minimicen los riesgos de los productos químicos a utilizar.
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