ENERGÍA RENOVABLE & QUÍMICA VERDE


La Química verde o sostenible en nuestra época sus principios y funciones
La química verde es una serie de principios que reducen o eliminan el uso o generación de sustancias peligrosas en el diseño, manufactura y aplicación de productos químicos. Al ofrecer alternativas de mayor compatibilidad ambiental, comparadas con los productos o procesos disponibles actualmente cuya peligrosidad es mayor y que son usados tanto por el consumidor como en aplicaciones industriales, la química verde promueve la prevención de la contaminación a nivel molecular.



















“THE POLLUTION PREVENTION ACT OF 1990” Es una ley de los Estados Unidos que favorece el desarrollo de procesos que no producen residuos, la aproximación de la Química Verde

PRINCIPIOS DE LA QUÍMICA VERDE
Prevención devenir desechos: Diseñar las síntesis químicas para prevenir desperdicios que limpiar o tratar.
Diseñar reactivos y productos químicos más seguros: Diseñar los productos químicos que sean realmente eficaces, de baja o nula toxicidad. 

Diseñar síntesis químicas menos peligrosas: Diseñar métodos de síntesis que empleen y generen baja o nula toxicidad a los seres humanos y al ambiente. 
Utilizar materias primas renovables: Utilizar materias primas y materias de base que sean renovables, en lugar de los que no lo sean. Las materias primas renovables se obtienen a menudo de productos agrícolas o son el desecho de otros procesos; las materias primas no renovables se obtienen de los combustibles fósiles (petróleo,gas natural, o carbón) o son explotados. 
Utilizar catalizadores, en lugar de reactivos estequimétricos: Reducir al mínimo el desperdicio usando reacciones catalíticas. Los catalizadores se utilizan en cantidades pequeñas y pueden llevar a cabo una reacción muchas veces. Son preferibles a los reactivos estequiométricos, que se utilizan en exceso y sirven para una sola ocasión. 
Evitar los derivados químicos: Evitarlos mediante el uso de inhibidores o grupos de protección o cualquier modificación temporal de ser posible. Los subproductos o derivados utilizan cantidades adicionales de reactivos generando desperdicio. 
Maximizar la economía atómica: Diseñar síntesis en las que el producto final contenga la máxima proporción de los materiales de partida. Debe haber poco, o de ser posible nada de átomos perdidos. 
Utilizar solventes y condiciones de reacción más seguros: Evitar el uso de solventes, agentes de separación u otros productos químicos auxiliares. Si estos productos químicos son necesarios, emplear productos químicos que sean lo más inofensivos que se pueda. 
Aumentar el rendimiento energético: a€¯Emplear condiciones s de temperatura y presión suaves o atmosféricas siempre que sea posible en los procesos químicos.
Diseñar los productos químicos y los productos para degradar uso posterior: Diseñar los productos químicos  que analizan a las sustancias inofensivas y el uso posterior, de modo que no se acumulen en el ambiente. 
Analizar en tiempo real para prevenir la contaminación: Incluir la supervisión y el control en tiempo real durante el proceso desíntesis para evitar o reducir al mínimo la formación de subproductos. 
Minimizar el potencial de accidentes: Diseñar productos químicos y sus formas (sólido, líquido o gas) que permitan reducir al mínimo el potencial de accidentes químicos incluyendo explosiones, fuegos y fugas al ambiente.






sQUÉ ES LO QUE HACE LA QUIÍMICA VERDE?

Prevenir la contaminación antes de que aparezca mediante el uso de procesos “limpios”, evitando al máximo el desperdicio o uso indiscriminado de materias primas no renovables, así como el empleo de materiales peligrosos o contaminantes en la elaboración de productos químicos “limpios”, que no atenten contra la salud o el ambiente.
Diseñar procesos más eficientes que minimicen la producción de residuos y precisen menos energía.
Diseñar procesos más rentables basados en la reducción de costes de energía y de tratamiento de residuos.

LA FUNCIÓN DE LA QUIMICA VERDE

La industria química genera muchos productos útiles, entre ellos: antibióticos y medicinas, plásticos, gasolina y otros combustibles, productos agroquímicos como fertilizantes y plaguicidas y telas sintéticas como el nailon, el rayón y el poliéster. Estos productos son importantes pero algunos de ellos, y los procesos químicos que se emplean para fabricarlos, perjudican el ambiente y la salud humana. La química verde se propone reducir la contaminación eliminando la generación de la misma. Cuando los químicos idean una reacción química conforme los principios de este método, prestan mucha atención a la información sobre los posibles riesgospara la salud o el ambiente que presenta una sustancia química, antes de utilizarla en la elaboración de un producto. Es decir, consideran el peligro que plantea una sustancia como propiedad que se debe tener en cuenta junto con las otras propiedades químicas y físicas y eligen aquellas sustancias que reduzcan al mínimo ese peligro.
En su libro titulado: Green Chemistry: Theory and Practice (Química verde: teoría y práctica), Paul Anastas y John Warner exponen 12 principios que constituyen una guía para aquellos químicos que quieran llevar a la práctica la química verde. A continuación se explican cuatro de estos principios:
1. Parta de una base segura. Identifique las reacciones que no precisan sustancias iniciadoras peligrosas para fabricar el producto deseado.
Este principio minimiza el peligro para los trabajadores en las plantas de fabricación que manejan productos químicos, y previene la descarga accidental de sustancias químicas perjudiciales a causa de escapes o explosiones. Un nuevo método de fabricación de ácido atípico, un producto químico industrial importante, ilustra este principio.
Para fabricar nailon, poliuretano, lubricantes y plastificantes se necesitan cerca de 2a€ˆ000 millones de kilogramos de ácido adípico. El método normalizado según el cual se fabrica el ácido adípico emplea como material de base la bencina, que puede causar cáncer. En un proceso de reciente creación que usa bacterias genéticamente modificadas o biocatalizadores, la bencina se sustituye por la glucosa simple. Fabricar ácido adípico a partir de una sustancia segura como laglucosa implica que se puede evitar el uso de una sustancia química perjudicial en grandes cantidades si se extiende ampliamente el uso de nuevos procesos como éste.
2. Use materias primas renovables. Ponga mayor énfasis en materiales de inicio renovables como las sustancias derivadas de las plantas en crecimiento, en lugar de los materiales irremplazables como el petróleo y el gas natural.
La glucosa, que se mencionó en el ejemplo anterior como material de inicio, puede extraerse del almidón de maíz o la celulosa que se encuentra en las plantas. Incluso las mazorcas, los tallos y las hojas caídas pueden producir glucosa. A modo de ejemplo, el almidón de maíz se utiliza para producir las pequeñas pelotillas infladas de empaque que protegen los artículos que se transportan dentro de los contenedores. Estas pelotillas pueden reemplazar a los materiales plásticos de empaque fabricados a partir de sustancias químicas basadas en el petróleo.
3. Utilice solventes más seguros. Elimine el uso de solventes tóxicos para disolver los productos reaccionantes.
Los solventes son sustancias químicas que pueden disolver otra sustancia. Muchos solventes que se usan en grandes cantidades en la industria son perjudiciales para la salud o pueden generar otros peligros, como explosiones o incendios. Entre los solventes que se utilizan ampliamente y que presentan riesgos para la salud cabe mencionar: el tetra cloruro de carbono, el cloroformo y el percloroetileno.
A veces es posible utilizar en lugar de estos solventes otros más seguros como el agua o el dióxido de carbonolíquido. Por ejemplo, recientemente se han desarrollado nuevos procesos para el lavado en seco de la ropa que disuelven la grasa y la suciedad con dióxido de carbono líquido, en lugar del percloroetileno tóxico.
4. Economice átomos. Diseñe reacciones en que la mayoría o todos los átomos con los que se empieza terminan en el producto y no en los productos secundarios de desecho.
Barry Trost, químico de la Universidad de Stanford, ideó este concepto, al que denomina economía del átomo. Un ejemplo de este principio es el proceso mejorado, diseñado en 1991, para producir el analgésico ibuprofeno, que constituye el principio activo de los fármacos de marca registrada Motrin, Advil, Nuprin y Medipren.
En el proceso original, que constaba de seis pasos y que fue concebido en la década de los sesenta, sólo 40% de los átomos reactivos permanecían en el producto (ibuprofeno) y 60% terminaba en productos secundarios no deseados o de desecho. El nuevo proceso de Trost consta de tres pasos y 77% de los átomos reactivos permanece en el ibuprofeno. Este proceso verde elimina cientos de miles de kilogramos de productos químicos secundarios al año y reduce en cientos de miles la cantidad de kilogramos de reactivos que se necesitan para producir ibuprofeno.
La atención a estos principios favorece al ambiente y, a la larga, puede ahorrar dinero 
a las compañías al reducir el costo del control de la contaminación y la cantidad de energía utilizada.

PRINCIPIO DE ECONOMIA ATOMICA.

Desde hace unos años, tanto en las universidades como en los procesos industriales se están aplicandonuevas metodologías sintéticas más benignas que cumplan con el principio de la economía atómica. Estos nuevos métodos deben eliminar residuos, mejorar la seguridad y aumentar el rendimiento en la síntesis de productos químicos. El concepto de economía atómica fue definido por Trost en 1991, y en él indicaba que “los métodos sintéticos deben definirse para maximizar la incorporación en el producto final de todos los materiales utilizados en el proceso”. Este concepto nace como contraposición al criterio preponderante durante el último siglo, mediante el cual lo más importante es obtener un alto rendimiento en una reacción sin tener en cuenta nada más. Como consecuencia de esto, cualquier mejora en los procesos sintéticos estaba encaminada al incremento del rendimiento. Sin embargo, debe realizarse un análisis completo de la eficacia de una síntesis. Así, si tuviéramos una reacción con un rendimiento medio que produjera pocos residuos y una nueva reacción que mejorase significativamente el rendimiento pero que redujera la economía atómica en mayor medida, entonces la primera síntesis sería la más eficaz.
La economía atómica se puede aplicar en general a cualquier proceso, excepto claro está si ya incorpora el 100% del material utilizado.

INDUSTRIA FARMACEUTICA PARA APLICAR LOS PRINCIPIOS DE LA QUIMICA VERDE
Entre todas las industrias químicas, la farmacéutica es la más adecuada para aplicar los principios de la química sostenible, ya que entre otras cosas el margen económico es mayor porque los productos que fabrican tienen un gran valor añadido. El ejemplomostrado anteriormente es muy común en la síntesis de productos farmacéuticos.
sSE PUEDE INTERPRETAR A LA QUÍMICA VERDE COMO UNA VISION AMBIENTALISTA DE LA INDUSTRIA Y LOS PROCESOS QUÍMICOS?
La Química Verde no es sólo una visión más ambientalista de la producción de sustancias químicas necesarias para mantener el modelo de vida que tenemos hoy día, sino que además supone una apuesta por la conservación de los recursos y el medio ambiente para futuras generaciones. Esto sólo supone un pequeño esfuerzo adicional, el que lleva acarreado reconocer la toxicidad/peligro de las sustancias como una propiedad física/estructural más.
PRINCIPALES MOTIVOS PARA QUE UNA INDUSTRIA CAMBIE A LOS PRINCIPIOS DE LA QUIMICA VERDE
Probablemente haya más de un motivo. Lo que está claro es que la concienciación de la sociedad y la presión que ha ejercido sobre los legisladores son factores muy importantes. Por otra parte, en la mayoría de los casos la aplicación de los principios de la Química Sostenible lleva a un ahorro energético, de costes y otros a medio-largo plazo que la industria química ha sabido ver y aplicar.
EJEMPLOS DE LEGISLACIÓN QUE FAVORECEN EL USO DE LA QUIMICA VERDE

En diciembre del año 1984 se produjo el peor accidente de la historia: una emisión incontrolada de gas de la planta de pesticidas de Union Carbide en Bhopal (India). El gas inundó las calles de la ciudad matando a cientos de miles de personas. Este terrible accidente marcó la imagen pública de la industria química como una amenaza para la salud y el medio ambiente. También ayudó a concienciar a laindustria de la necesidad de cambiar esa percepción e introdujo una nueva imagen de marca, el Cuidado Responsable (Responsable Care).
En Estados Unidos, la Pollution Prevention Act (Acta de prevención de la contaminación) de 1990 estableció la reducción de los vertidos como la mayor prioridad para resolver los problemas medioambientales. A raíz de esta acta se produce un movimiento desde la idea de control de los problemas medioambientales hacia la prevención como la estrategia más efectiva, es decir, un enfoque basado en prevenir la formación de residuos desde el origen.
Por otra parte, el número de leyes medioambientales, especialmente las relacionadas con el tratamiento y manejo de residuos, ha aumentado exponencialmente, lo que hace que los costes de producción hayan crecido de forma notable. En Europa, la nueva normativa REACH entró en vigor en junio de 2007 y pretende la regulación de los productos químicos y su uso de manera segura. Tiene en cuenta el registro, evaluación, autorización y restricción de sustancias químicas.
En 1991, la Oficina de prevención de la contaminación de la Agencia de Protección del Medio Ambiente (EPA, Environmental Protection Agency) de Estados Unidos lanzó la primera iniciativa del Green Chemistry Program (programa de Química Sostenible), la investigación sobre métodos sintéticos alternativos. Desde entonces, en Estados Unidos el Green Chemistry Program, junto con los Presidential Green Chemistry Challenge Awards y el congreso anualGreen Chemistry and Engineering Conference, ha servido como punto focal de las actividades y ladifusión de la Química Sostenible.
A partir de la segunda mitad de los años 90, en todo el mundo se crearon institutos y centros encargados de la difusión, la investigación y la docencia de la química sostenible. En Estados Unidos, el Green Chemistry Institute; en el Reino Unido, la Green Chemistry Network, que agrupa una larga serie de universidades e instituciones; en Italia, el INCA, un consorcio interuniversitario; en Australia, el Centre for Green Chemistry de la Monash University; en Japón, el Green and Sustainable Chemistry Network (GSCN). En Europa se creó la plataforma tecnológica de química sostenible SusChem, que intenta agrupar organizaciones e individuos relacionados e interesados en la Química Sostenible. En España nació la plataforma PETEQUS, actualmente SusChem-España. Finalmente, en noviembre de 2002 se creó la Red Española de Química Sostenible como una agrupación de investigadores de universidades y centros de investigación con el objetivo de promover e incrementar en el futuro el desarrollo de la Química Sostenible.
La Química Sostenible no puede considerarse como una nueva especialidad dentro de la química, sino como un conjunto de principios para abordar el desarrollo sostenible previniendo la contaminación desde el origen. En este sentido, es una materia multidisciplinar que implica a las distintas especialidades de la química, bioquímica, ingeniería química, toxicología y legislación.
Por otra parte, aborda todo el proceso de elaboración de un producto químico, desde las materias primas, diseño e investigación, producción, consumo yreciclado o eliminación.


LA QUÍMICA VERDE EN MÉXICO

Para 1999 se estimó una generación de 3a€ˆ328a€ˆ045.28 toneladas anuales de residuos peligrosos provenientes de la industria química mexicana, y se calculó la existencia de un universo potencial de 100a€ˆ000 empresas generadoras. 
La producción de la industria química mexicana durante 2001-2002 sufrió una disminución en cuanto a la cantidad de producción (Tabla 1) por los problemas económicos a nivel mundial. Sin embargo, y analizando su consumo (Tabla 2) se observa que existe una diferencia de aproximadamente 3a€ˆ000a€ˆ000 de toneladas entre las materias utilizadas y el producto final, lo cual nos indica que los procesos utilizados aún tienen posibilidades de adecuarse para un mejor aprovechamiento de los recursos y obtener mayores beneficios con el menor consumo y generación de residuos. Por esto, es necesario trabajar en conjunto con grupos industriales, la academia y ong para la modernización de los procesos y el desarrollo de nuevas sustancias que involucren menos gastos para su gestión ambiental. 
Actualmente, en México el desarrollo de la química verde se basa en reducidos apoyos que se otorgan a instituciones de investigación de las universidades y centros independientes de investigación. Sin embargo, no se tiene una verdadera sinergia entre la industria “como usuario final” y la academia “como desarrollador de tecnología”. En general, las actividades de prevención de la contaminación están centradas en el cumplimiento de la normatividad, sin haber en muchos casos una verdadera  conciencia sobre la problemáticaa  la que nos enfrentamos.

SITUACION INTERNACIONAL DE LA QUIMICA VERDE

A partir de la década de los noventa muchas organizaciones de todo el mundo adoptaron la química verde. Entre ellas cabe mencionar:
El Instituto de Química Verde (gci), organización sin fines lucrativos de la Sociedad Estadounidense de Química, que se fundó para promover la química verde a través de la investigación, la educación, la diseminación de información, las conferencias y congresos y la colaboración internacional. Hay más de 20 secciones internacionales afiliadas al gci, entre ellas las de Canadá, India, Italia, China, Sudáfrica y Tailandia. 
En el Reino Unido, la Real Sociedad de Química estableció una Red de Química Verde (gcn) con sede en el Departamento de Química de la Universidad de York. La gcn promueve el conocimiento y facilita la educación, capacitación y práctica de la química verde en la industria, el comercio, el entorno académico y las escuelas. 
La asociación británica CRYSTAL Faraday Partnership es un centro virtual de excelencia en tecnología de química verde, que tiene acceso a los recursos de las industrias y universidades participantes para promover la fabricación sostenible a menor costo en la industria química. Consta de tres organizaciones principales: el Instituto de Ingenieros Químicos, la Real Sociedad de Química y la Asociación de Industrias Químicas. También participan diez consorcios y organizaciones de tecnología en red, así como 18 universidades.
En Japón, la Red de Química Verde y Sostenible (gscn) promueve la investigación y el desarrollo dela química verde y sostenible a través de la colaboración, lo cual incluye actividades internacionales, intercambio de información, comunicación, formación y propuestas a organismos de financiamiento. Entre sus miembros figuran 24 sociedades, asociaciones y organizaciones industriales importantes. 

EN RESUMEN LA QUÍMICA VERDE ES
Científicamente consistente, Económicamente eficiente, y • Conduce hacia una civilización sostenible.










INDICADORES DEL CAMBIO CLIMÁTICO

REFRENCIAS:
[1] P. T. Anastas, J. C. Warner, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, 2000.
[2] A. S. Matlack, Introduction to Green Chemistry, Marcel Dekker, 2001
[3] M. Lancaster, Green Chemistry: An Introductory Text, University of York, RSC, 2002
[4] American Chemical Society. Química Verde: Experimentos de Laboratorio para un Curso Universitario de Química. M. Kirchoff and M.A. Ryan (Eds)
Química ambiental. Colin Baird. Editorial Reverté, 2001. ISBN: 842917902X
Introducción a la química ambiental. Stanley E. Manahan. (Traducción de Ivette Mora Leyva).Editorial Reverté, 2007. ISBN:8429179070. Pág. 3
Química Medioambiental. Traducción de Yolanda Madrid Albarrán. Madrid:. Pearson-Prentice Hall, 2004 (2S ed.). imparte Química Medioambiental desde 1970.