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INTRODUCCIÓN Se puede afirmar sin temor a laexageración que la vida moder-na y cualquiera de los aspectos que la caracterizan, sería imposible sin los conocimientos que propor- ciona la química como ciencia y la aplicación que de ellos hace la industria. Resulta también patente que las sociedades más desarrolladas se han hecho muy sensibles a todo aquello que pueda afectar a la cali- dad ambiental, dañada de hecho por diversas formas de contami- nación y golpeada por incidentes que causan graves daños a las per- sonas o al entorno.1 Las diversas formas de contaminación, así como los incidentes graves que tienen lugar en forma de explosiones, incendios, intoxicaciones masivas, tienen con gran frecuencia origen en substancias químicas. Se ha creado así una opinión generalizada que contempla la química como una grave amenaza. Sin embargo, la industria química es responsable tan solo en parte de esta contami- nación química. Basta recordar que el incremento antropogénico del efecto invernadero es ocasionado principalmente por el anhídrido car- bónico generado por la automoción y la producción de energía y por el metano que genera la ganadería, mientras que los compuestos halo- genados sintéticos contribuyen en un grado inferior. Cabe recordar de igual manera, que los graves inci- dentes que afectan a la seguridad de las personas o al ambiente, son debidos en bastantes ocasiones a la química, pero también a otras activi- dades, como por ejemplo, la pro- ducción, transporte o almace- namiento de los combustibles. La preocupación social ante la química se extiende tanto a las emi- siones y los riesgos de los produc- tos que emplea la industria química, como a los efectos nocivos que acompañan o suceden a la apli- cación de los productos finales por parte de otros sectores de produc- ción o por el propio consumidor, di- solventes orgánicos, pesticidas, plásticos y algunos fármacos pueden traer a la memoria ejemplos orientativos de efectos nocivos oca- sionados por los productos finales. Aunque la química no sea el origen único de la contaminación química, su responsabilidad, a la hora de pro- porcionar soluciones efectivas para la disminución de la contaminación y para evitar riesgos, se extiende ciertamente a la prevención de los efectos que ocasiona ella misma, a la prevención de los debidos a otros sectores y a la remediación de la contaminación ya producida, difun- dida o no. La responsabilidad actual de la química en relación a la calidad ambiental se extiende también al futuro. Cabe destacar dos hechos incuestionables. Por un lado, la extinción del petróleo, del gas natu- ral y del carbón, fuentes principales con mucho de la energía empleada (75 %) y de las materias básicas de la industria química orgánica (un 8% del crudo de petróleo proporciona un 98 % de las materias primas para la industria orgánica). Por otro, el desarrollo de las naciones jóvenes que, de no contar con procedimien- tos químicos limpios adecuados y económicamente accesibles, causará un nivel de contaminación dimensionalmente superior al provocado hasta el presente por la naciones industrializadas. Vale la pena llamar también la aten- ción al hecho de que la responsabi- lidad de la industria química como causante directa de contaminación y riesgo provoca un serio incremen- to de costos. En efecto, las fuerzas sociales y legislativas ejercen ya ahora y, previsiblemente más y más en el futuro, una presión legal y fis- cal sobre las industrias para forzar la reducción de la emisión de subs- tancias contaminantes en forma de gases, efluentes acuosos, residuos sólidos. Esta presión se traduce en la introducción de tecnologías palia- tivas, que suponen un encare- cimiento significativo de la pro- ducción. También resulta muy cos- toso el mantenimiento y la intro- ducción de medidas de seguridad frente al carácter tóxico, corrosivo, inflamable o explosivo de las subs- tancias empleadas o generadas. Así mismo, al prestar una mayor aten- ción a los efectos nocivos de los productos finales se hace mucho más complejo el proceso de lanza- miento de un nuevo producto o Ramon Mestres Quadreny Catedrático de Química Orgánica Chairman of the Committee for Green Chemistry of the FECS Division for Chemistry and Environment Universidad de Valencia, Departamento de Química Orgánica, Edificio de Investigación Dr.Moliner 50, Burjassot, 46100 ramon.mestres@uv.es 1Se ignora aquí el uso intencionado de substancias químicas para la destrucción de vidas humanas. 58 HACIA LA CALIDAD AMBIENTAL A TRAVÉS DE LA QUÍMICA hacia la calidad.qxd 17/04/2008 13:22 PÆgina 58 material al mercado y con frecuen- cia reduce la continuidad de la pro- ducción. También la extinción de las fuentes fósiles es causa de un pro- gresivo encarecimiento de la pro- ducción. Con todo lo expuesto hasta ahora, puede afirmarse que se hace nece- sario aplicar la ciencia química con visión de futuro, para alcanzar una mejor calidad y una mayor seguri- dad ambiental, facilitar el desarrollo de las naciones jóvenes y asegurar la pervivencia de la propia química. Esta idea responde precisamente a lo que en algunas naciones es conocido como Green Chemistry y en otras como Química Sostenible.2 [1-9] Se entiende aquí como Química Sostenible el empleo y el desarrollo de los fundamentos teóricos y de las aplicaciones de la química necesa- rios para el mantenimiento y mejora de la contribución de la química al bienestar general de todos los seres humanos y de todo el medio am- biente, en la actualidad y en un plazo ilimitado de tiempo. Más con- creta, aunque menos comprensiva, aparece la definición debida a P.Anastas y J Warner, ampliamente difundida: Green Chemistry es la utilización de un conjunto de princi- pios que reduce o elimina el uso y generación de substancias peli- grosas en el diseño, manufactura y aplicación de productos químicos. [1] Notas específicas que cabe destacar en la definición de química sostenible son: el carácter eminen- temente químico del enfoque; el mantenimiento del empeño de la química en contribuir al bienestar; la reducción o eliminación de sus efec- tos nocivos; la previsión de la escasez de materias primas fósiles. Como nota sumamente importante también, los conocimientos y tec- nologías alcanzadas a través de la perspectiva de la química sostenible deben facilitar el desarrollo de los países jóvenes y de todos los pai- ses actualmente sometidos a la pobreza. Estos cambios de práctica de la química han de hacer más fácil el desarrollo de estas naciones y han de permitir reducir el grado de perturbación del ambiente que este desarrollo pueda ocasionar. La novedad de la química sostenible no estriba tanto en tratar de conseguir una industria no con- taminante y segura, como en querer alcanzar un proceso químico limpio e inocuo en su raíz. El control sobre los efectos nocivos y riesgos de la producción suele ser acometido en el plano delimitado por las dimen- siones técnica (ingeniería paliativa, adicional al proceso) y económica (incremento en la inversión y en el coste de producción). Lo que se pretende ahora es poner el énfasis en la dimensión química, con cam- bios en la propia reacción, que reduzcan los riesgos y la necesidad de técnicas paliativas. El énfasis en la química no supone un olvido de la ingeniería; gran parte de la re- ducción de la generación de residu- os depende del desarrollo de nuevos reactores, por ejemplo, los de producción intensiva. Cuando se consideran los principios propuestos por Anastas y Warner (Figura 1) se observa que respon- den básicamente al sentido común del químico y que refuerzan algunos de los principios generales tradi- cionales, que adquieren ahora un mayor interés, al prestar atención, como en una nueva dimensión, a aquello que se forma en la reacción y no es el producto. La introducción de innovaciones con la perspectiva de la Química sostenible resulta rentable ya ahora. De hecho existen industrias e insti- tutos científicos en Estados Unidos, Australia, Alemania, Suiza y España que cuentancon departamentos dedicados a la modificación de los procesos industriales para la prácti- ca de una química limpia en su misma raíz. Los doce principios de "Green Chemistry" 1. Es mejor prevenir la formación de residuos que tratarlos o limpiar tras su for- mación. 2. Lo métodos sintéticos deben ser diseñados para conseguir la máxima incor- poración en el producto final de todas las materias usadas en el proceso. 3. En tanto sea posible, se deben diseñar metodologías sintéticas para el uso y la generación de substancias con escasa toxicidad humana y ambiental. 4. Se deben diseñar productos químicos que, preservando la eficacia de su función, presenten una toxicidad escasa. 5. Las substancias auxiliares (disolventes, agentes de separación, etc.) deben resultar innecesarias en lo posible y, cuanto menos deben ser inocuas. 6. Las necesidades energéticas deben ser consideradas en relación a sus impactos ambientales y económicos y minimizadas. Los métodos sintéticos deben ser llevados a término a temperatura y presión ambiente. 7. Las materias de partida deben ser renovables y no extinguibles, en la medi- da que esto resulte practicable técnica y económicamente. 8. La formación innecesaria de derivados (bloqueo de grupos, protección/desprotección, modificación temporal de procesos físicos/químicos) debe ser evitada en tanto sea posible. 9. Los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son superiores a los estequiométricos. 10. Los productos químicos han de ser diseñados de manera que, al final de su función, no persistan en el ambiente, sino que se fragmenten en productos de degradación inertes. 11. Se deben desarrollar las metodologías analíticas que permitan el monitoreo a tiempo real durante el proceso y el control previo a la formación de substan- cias peligrosas. 12. Las substancias y las formas de su uso en un proceso químico, deben ser elegidas de manera que resulte mínima la posibilidad de accidentes químicos, incluyendo emisiones, explosiones e incendios. Figura 1. 2Green Chemistry y Química Sostenible deben ser considerados términos equivalentes. Por lo general el segundo es preferido en la Europa Continental. 59 HACIA LA CALIDAD AMBIENTAL A TRAVÉS DE LA QUÍMICA hacia la calidad.qxd 17/04/2008 13:22 PÆgina 59 2. OBJETIVOS GENERALES En correspondencia con el origen de los efectos nocivos y del riesgo de la química, con la preocupación por la extinción de las fuentes prin- cipales de materias primas y con las otras causas de contaminación y riesgos, los objetivos que se deben alcanzar pueden quedar expresa- dos de la forma siguiente: 1 Reducción de la generación y uso de substancias contaminantes en el proceso químico 2 Reducción del uso de substancias con carácter peligroso en el proceso químico 3 Reducción de los efectos nocivos de los productos finales 4 Reducción del empleo de fuentes extinguibles de materias primas y de recursos escasos 5 Reducción de la contaminación ya generada 3. EL PROCESO DE PRODUCCIÓN QUÍMICA COMO ORIGEN DE CON- TAMINACIÓN El principio fundamental ya fue enunciado en 1978 por Trevor Kletz [10]. What you don't have can't leak (Trevor Kletz ) En efecto, si no se quieren fugas, vertidos incontrolados y residuos o efluentes que contribuyan a la con- taminación ambiental, la forma más radical consiste en no usar ni pro- ducir las substancias susceptibles de estas emisiones. A donde hay que dirigir pues la atención en primer lugar es al mismo proceso químico, en el que se usan y se pro- ducen las substancias susceptibles de contribuir a la contaminación. En las reacciones preparativas intervienen unas substancias de partida, unos reactivos, unos cata- lizadores y un medio de reacción, con gran frecuencia un disolvente orgánico (Figura 2). Al final de la reacción se ha formado un produc- to. Pero se forman también unos productos secundarios, generados en cursos alternativos de la reac- ción. Aparte de la simple reducción de rendimiento, la existencia de más de una substancia en la mezcla de reacción requiere unos medios de separación y purificación del pro- ducto (especialmente importante en la industria farmacéutica), que suponen el empleo de disolventes y otros productos auxiliares. No es ninguna novedad en la síntesis orgánica la búsqueda de proce- dimientos selectivos que eviten la generación de productos secunda- rios; lo que destaca ahora es el hecho de tener en cuenta que estos productos secundarios son causa genérica de contaminación. Más novedosa aparece, cuanto menos al químico académico, la observación de la formación de los productos concomitantes, que acompañan necesariamente al pro- ducto, con independencia del rendimiento, al formar parte intrínse- ca de la conversión; son un requisi- to de la estequiometría de la re- acción. Puede verse con facilidad la distinción entre productos secunda- rios y concomitantes en una re- acción tan simple como la prepa- ración de un alqueno a partir de un haluro de alquilo (Figura 3); el alqueno terminal es aquí un produc- to secundario, cuya formación podría quizá obviarse modificando las condiciones de la reacción, Figura 2. Figura 3. 60 HACIA LA CALIDAD AMBIENTAL A TRAVÉS DE LA QUÍMICA hacia la calidad.qxd 17/04/2008 13:22 PÆgina 60 mientras que la formación del alco- hol y del haluro alcalino son inher- entes a la reacción elegida. Con el fin de mostrar la magnitud que pueden alcanzar los productos concomitantes en la generación de residuos, basta mencionar que el balance de materia producida en la acilación de Friedel Crafts, uno de los pasos de la síntesis del ibupro- feno, es de 880 g de residuos, sin considerar los disolventes perdidos, por cada 178 g de la cetona inter- media (Figura 4). La síntesis del ibuprofeno fue mejorada posterior- mente en lo referente a la pro- ducción de residuos. La nueva sín- tesis ha sido merecedora de un Green Chemistry Presidential Award en Estados Unidos. La reducción de substancias con- comitantes ha sido conceptual- mente analizada por Trost y por Sheldon, con la formulación del rendimiento atómico y del factor E, respectivamente. El rendimiento atómico se establece por la relación entre los átomos del conjunto de reactivos por un lado y los del pro- ducto, por otro. El factor E es la relación entre el peso de subpro- ductos (cualquier materia diferente del producto) y el peso del producto. Este factor es más útil que el rendimiento atómico en la industria, al englobar, entre otros, el rendimiento de la conversión. [11] Un rendimiento atómico 100% y un factor E 0,00 (aceptando un rendimiento cuantitativo y la recu- peración total de disolventes) son los que resultan, por ejemplo, en la adición de un halógeno a un alqueno (Figura 5), o en una cicloadición de Diels Alder. Los va- lores se desvían mucho en cambio en la oxidación de un alcohol por cualquier reactivo basado en el trióxido de cromo, por el simple hecho de que el átomo de cromo no aparece en el producto. La contribución de los disolventes en la contaminación ocasionada por el proceso químico se hace patente cuando se tiene en cuenta que sue- len emplearse en cantidades mucho mayores que las de los compo- nentes fundamentales del proceso, tanto en el curso de la reacción, como en los procesos de purifi- Figura 4. Figura 5. 61 HACIA LA CALIDAD AMBIENTAL A TRAVÉS DE LA QUÍMICA hacia la calidad.qxd 17/04/2008 13:22 PÆgina 61 cación. Si son volátiles, inflamables, tóxicos, carcinogénicos, o persis- tentes en el ambiente, se com- prende que constituyan una de las aportaciones más importantes a la contaminación de origen industrial.3 La reducción del empleo de disol- ventes orgánicos contaminantes está llevando al estudio de la rea- lización de reacciones sin disol- vente, en disolventes inocuos, tales como agua o etanol, en disolventes en condiciones supercríticas, en particular anhídrido carbónico, y en disolventes de diseño, tales como los líquidos iónicos o los disolventes perfluorados. Lo más frecuente en una síntesis es que transcurra por medio de unasecuencia de pasos. En cada uno de ellos se produce forzosamente, una reducción del rendimiento, un consumo de materias auxiliares y de energía y se generan productos secundarios y concomitantes. Resulta evidente que una manera general de reducir la producción industrial de contaminantes consiste en la reducción del número de pasos de las síntesis; uno de los principios tradicionales de la estrategia en la síntesis orgánica. La reducción del número de pasos puede ocasionalmente venir de la mano del empleo de productos na- turales, substancias estructural y funcionalmente más próximas al producto final que las derivadas del petróleo, circunstancia que coincide con la promoción del empleo de materias renovables. La protección y desprotección de grupos funcionales o de orientación por auxiliares estereodirectivos son causa habitual del incremento en el número de pasos. La selectividad (quimio-, regio- y estereo-selectivi- dad) aparece así de nuevo, ligada ahora a la reducción del número de pasos. La selectividad que permite la reducción del número de pasos de una síntesis es el resultado en muchas ocasiones del empleo de catalizadores adecuados y resulta evidente que el progreso sostenible de la química está fuertemente vin- culado al desarrollo de procesos catalíticos cada vez más selectivos; posiblemente con quimioselectivi- dades no planteadas hasta el pre- sente. Cabe esperar resultados importantes a partir de los cata- lizadores de tipo enzimático, ya sea mediante microorganismos, enzi- mas aislados, o catalizadores enzi- máticos sintéticos. Como sugirió Terrence Collins en la reciente 4th Green Chemistry Conference de Barcelona, un gran número de solu- ciones para la química sostenible se halla en la Naturaleza, especial- mente en los procedimientos catalíticos que funcionan en los seres vivos. 4. REDUCCIÓN DEL RIESGO ASO- CIADO A SUBSTANCIAS DE PARTI- DA Y REACTIVOS PELIGROSOS Un número elevado de las substan- cias usadas en la industria química, o resultantes de su actividad son causa de riesgo, incluso en pequeñas cantidades, debido a sus propiedades agresivas, o tóxicas. Se trata de substancias que en caso de fuga o vertido pueden causar daños considerables o graves en las personas que las manipulan o en personas, animales o plantas situadas en el entorno (Bhopal, Seveso). Otros acontecimientos lamentables o trágicos están aso- ciados a substancias inflamables o explosivas (Flixborough, Toulouse). Estas situaciones pueden darse por la propia presencia de substancias peligrosas o por su generación acci- dental en el proceso, pero el riesgo de accidente debe disminuir drásti- camente en cualquier caso con la reducción del uso de sustancias peligrosas. No existe el riesgo cero y, antes o después, las substancias peligrosas son causa de inciden- cias, intoxicaciones, explosiones y, cuanto menos, de situaciones de alarma y de implantación de cos- tosas medidas de seguridad. En algunos casos se podrán evitar situaciones de riesgo con un simple cambio de reactivos o disolventes peligrosos por otros de peligrosidad claramente inferior, mientras que en otras ocasiones será necesaria la modificación completa del tipo de conversión. Un ejemplo muy sencillo de re- ducción de la peligrosidad de una reacción, en tanto se incrementa su rendimiento atómico, puede ser la bromación bencílica de un tolueno substituido con bromuro alcalino, agua oxigenada y un ácido, que evita el empleo de bromo, reactivo peligroso, o de la N-bromosuccini- mida, que da un bajo rendimiento atómico y requiere bromo, tanto en su preparación, como en el recicla- do. (Figura 6). [12] 3Los disolventes orgánicos como contaminantes están asociados también a la actividad de otras industrias: desengrasados, pintura, barnizados, etc. Figura 6. 62 HACIA LA CALIDAD AMBIENTAL A TRAVÉS DE LA QUÍMICA hacia la calidad.qxd 17/04/2008 13:22 PÆgina 62 Otro ejemplo, ampliamente difundi- do, de substitución de reactivos peli- grosos es el empleo de carbonato de metilo en lugar del fosgeno o del sulfato de metilo. El carbonato de metilo puede actuar, en función de las condiciones, como agente acilante o como agente metilante. [13,14] En una visión de carácter general, susceptible de encontrar numerosas excepciones, puede aceptarse que los reactivos peligrosos lo son, al menos en parte, por ser buenos reactivos, con un alto contenido energético, que los hace capaces de interaccionar de manera efectiva con otras moléculas a baja tempe- ratura. El uso de substancias menos energéticas implica entonces un incremento en las temperaturas de reacción, con la posible pérdida de selectividad. Este aumento de tem- peratura puede salvarse con un tiempo mayor de residencia en el reactor o, mejor, por la reducción de la energía de activación de las con- versiones que se pretende alcanzar, por medio de procesos catalíticos. Una vez más se pone de manifiesto la importancia de la catálisis en la química sostenible. También se puede salvar la dificultad que supo- nen los reactivos menos energéti- cos con la aplicación de formas de activación selectiva de alguna de las moléculas reaccionantes, como puede resultar en el empleo de la fotoquímica, de la electroquímica, de las microondas o de la soni- cación. Hasta el presente y, salvo casos muy concretos, tal como la síntesis de la vitamina D, la foto- química y la electroquímica han alcanzado todavía escasa apli- cación industrial, fuera de los tratamientos de aguas residuales. Las microondas han mejorado de momento los procesos de vulcan- ización del caucho. 5. REDUCCIÓN DE LOS EFECTOS NOCIVOS DE LOS PRODUCTOS FINALES La aplicación de algunos productos finales usados como materia básica en la medicina, en la agricultura, en la construcción, en diversas clases de industrias y en los productos y materiales de uso común, ha venido acompañada de efectos nocivos para la salud o para el medio am- biente. Resulta patente la necesidad de hallar entonces substancias alternativas que, manteniendo o mejorando las propiedades que las hacen idóneas para su función, carezcan de esos inconvenientes. Sin embargo, al considerar los efec- tos nocivos de los productos finales, se pone de manifiesto que la misma producción del compuesto supone ya un impacto ambiental negativo, quizá mínimo, pero no nulo. A ello se suman entonces los efectos del propio compuesto en su función, o los de sus residuos tras su apli- cación. Se llega entonces a la necesidad de la valoración del impacto del producto en todo su Ciclo de Vida (LCA Life Cycle Assessment), considerando desde las fuentes de las materias primas hasta el reciclado o la minera- lización de los residuos, pasando por su producción: reactivos, disol- ventes, etc.. Esta valoración puede ser sumamente útil a la hora de la toma de decisión acerca del empleo de productos alternativos. [15] Una segunda parte en relación con los productos finales se dirige al di- seño de nuevos productos, pestici- das, detergentes, polímeros, co- lorantes, sin efectos nocivos. Se hace necesario el desarrollo de los conocimientos necesarios para poder diseñar substancias que no puedan resultar tóxicas y que puedan ser recicladas o minera- lizadas fácilmente, manteniendo las propiedades que las hacen idóneas para su uso. Tiene suma importancia la facilidad de reciclaje o de degradación del producto tras su aplicación, espe- cialmente en campos de tal volu- men de producción y de consumo como es el de los plásticos. No es de extrañar que existan varias empresas químicas empeñadas en el desarrollo de materiales plásticos biodegradables y que un campo importante de investigación sea el del reciclado de los plásticos. [16] 6. REDUCCIÓN DEL EMPLEO DE FUENTES EXTINGUIBLES DE MATE- RIAS PRIMAS Actualmente un 98% de los produc- tos químicos producidos industrial- mente y usados de una manera o de otra como productos de con- sumo derivan del petróleo. [7] Las previsiones de una extinción de sus reservas en el planeta son dispares por lo que se refiere al tiempo. [17] Los márgenes varíantambién en función de que se incluyan o no el carbón y el gas natural. En cualquier caso, todas las previsiones han de aceptar el carácter limitado de estas reservas y la previsión de una subi- da progresiva de los precios. La sostenibilidad de la producción a largo plazo es pues posible sólo si se dispone de fuentes renovables de materias primas, con ciclos cor- tos de renovación, susceptibles de repetición indefinida a lo largo del tiempo. Esto apunta claramente al reino vegetal como fuente de mate- ria orgánica. El uso de las fuentes renovables en la obtención de materias primas para la química no es ninguna novedad. La novedad estriba ahora en intentar obtener a partir de los vegetales o de los microorganismos lo que hasta ahora se ha estado obteniendo mayoritariamente a par- tir del petróleo o del carbón. De acuerdo con diversas estima- ciones, es perfectamente admisible que en el futuro las materias primas para la industria química y, en cierta medida los combustibles para el sector energético, procedan funda- mentalmente de la producción ve- getal. A nivel mundial se generan en la biosfera 71 x 109 Tm de carbono renovable, que corresponde a 90 x 109 Tm de celulosa o a 171 x 109 Tm de biomasa; cantidades que deberían ser suficientes, especial- mente si resultan importantes las aportaciones de otras fuentes alter- nativas de energía. Por otro lado, cuando se efectúa una comparación de costos en base a cantidad o a equivalente energético, entre pro- ductos vegetales y materiales fósiles se hallan ya valores equiva- lentes, como se presenta en la 63 HACIA LA CALIDAD AMBIENTAL A TRAVÉS DE LA QUÍMICA hacia la calidad.qxd 17/04/2008 13:22 PÆgina 63 Tabla 1. La dificultad para la intro- ducción de la materia renovable se halla en gran medida en el volumen de producción y en la falta de la tec- nología adecuada. [18] Con esta perspectiva se hace mani- fiesta la necesidad de la expansión de la producción y uso, por una parte de los productos naturales y, por otra, de la biomasa. Los produc- tos naturales, compuestos con estructuras más o menos comple- jas, fácilmente aislables a partir de unas plantas o microorganismos específicos, pueden emplearse de manera directa, como producto final, o bien constituir las estructuras básicas para la preparación de las substancias finales a través de un numero reducido de conversiones químicas. La biomasa, conjunto ligno-celulósi- co de origen vegetal, puede ser más bien la fuente de materias básicas de gran volumen de producción. El etanol y sus derivados puede ser un ejemplo. Sin embargo, en conjun- ción con la biocatálisis, la biomasa puede ser también el punto de parti- da para la preparación de productos más elaborados y próximos a los productos finales. El aprovecha- miento de residuos agrícolas, fun- damentalmente vegetales, aunque también animales, puede contribuir de manera menor a la producción de materias primas a partir de la bio- masa, aunque en algunos lugares y en algunas producciones concretas, puede llegar a ser la fuente funda- mental, al menos con carácter local. Un ejemplo actual es el del bagazo de la caña de azúcar en Brasil y en otros países tropicales. [18] En cualquier caso, la aplicación industrial de las fuentes renovables o del reciclado de residuos, depen- derá de los aspectos económicos del uso de estas fuentes: el coste de su producción agrícola y el de los procesos industriales basados en estas materias. Debe preverse entonces una expansión muy con- siderable de una agricultura no ali- mentaria que pueda proporcionar los productos naturales y la bio- masa.4 7. REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLES DE ORIGEN FÓSIL EN LA GENERACIÓN DE ENERGÍA La reducción del consumo de com- bustibles de origen fósil presenta un doble interés. Por un lado su carác- ter extinguible y por otro, el incre- mento en anhídrido carbónico en la biosfera que supone la combustión. Se apuntan aquí tan sólo algunos campos en los que la química puede aportar soluciones para reducir el consumo de combustibles fósiles. En primer lugar, la contribución a la disponibilidad de fuentes reno- vables alternativas. Puede citarse aquí la producción de biogasóleo a partir de triglicéridos vegetales y la construcción de placas solares efi- cientes, o el desarrollo de bombas termoquímicas de aprovechamiento de la energía solar. En segundo lugar, la aportación de la química puede orientarse al incre- mento de la eficiencia y de la limpieza en la generación de energía a partir de los combustibles fósiles, como puede darse en forma de mejoras en los sistemas de com- bustión, en la purificación de los gases resultantes o en el desarrollo de pilas de combustión. Una aportación que podría ser de gran trascendencia sería hallar for- mas de utilización del anhídrido car- bónico como fuente renovable de carbono. [7] Se puede citar por último, aunque sea la aportación más inmediata, la reducción del consumo energético en los procesos químicos, teniendo en cuenta no tan sólo la calefacción o la refrigeración de los procesos de aislamiento de productos y de recu- peración de disolventes, sino la equivalencia energética de las materias de partida y de cada uno de los reactivos y productos auxilia- res que intervienen en las síntesis. Otros campos a añadir aquí serían los diversos procesos químicos di- señados para evitar la contami- nación ocasionada por las activi- dades minera y metalúrgica, entre otras. 8. REDUCCIÓN DE LA CONTAMI- NACIÓN YA GENERADA También la química debe aportar procedimientos que permitan reducir la contaminación generada, ya sea antes o después de la emisión al ambiente. Se apuntan aquí tan sólo unas pocas ideas. Dada la toxicidad de las poli- clorodibenzodioxinas ("dioxinas"), son de suma importancia los estu- dios acerca de los mecanismos de su generación en los tratamientos térmicos de materia orgánica resi- dual y la aplicación de las formas que reduzcan o impidan esta ge- neración, como fueron reciente- mente apuntadas por Dieter Lenoir en la 4th Green Chemistry Conference de Barcelona. Dentro de la destrucción de conta- minantes en medios acuosos, espe- cialmente en plantas de tratamiento, cabe simplemente mencionar los procedimientos fotoquímicos y elec- Tabla 1 Comparación de costes entre materiales fósiles y renovables por cantidad y por valor energético Fuente Coste en $/Tm Coste energético en $/GJ Crudo de petróleo (17.5 $ barril) 129 3,1 Gas natural 122 2,3 Carbón 33 1,0 Maíz 98 5,0 Material celulósico 44 2,3 4La expansión de la producción agrícola necesaria para mantener la producción química y la producción de combustibles (especial- mente en este caso), exigirá una evaluación muy seria de las consecuencias ambientales. 64 HACIA LA CALIDAD AMBIENTAL A TRAVÉS DE LA QUÍMICA hacia la calidad.qxd 17/04/2008 13:22 PÆgina 64 troquímicos, el empleo de ozono en el tratamiento de los purines o las aplicaciones de los catalizadores para la activación del agua oxigena- da en industrias como la papelera o la petroquímica. [19] 8. CONCLUSIÓN Se han presentado aquí algunos de los conceptos, objetivos y campos de atención de la química que debe desarrollarse a lo largo de los próxi- mos años si se quiere que exista química en el futuro. Hace falta imaginación y vencer rutinas, y esquemas académicos, así como inercias industriales. Es una ocasión que se brinda al químico que percibe la química como una ocasión de servicio a la humanidad. 1. P.T.Anastas, J.C.Warner, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, Oxford, 1998 2. P.T.Anastas, T.C.Williams, Editores, Green Chemistry: Frontiers in Benign Chemical Syntheses and Processes, Oxford University Press, 1998 3. P.T.Anastas, L.G.Heine, T.C.Williams, Editores,Green Chemical Syntheses and Processes, ACS Symposium Series 767, American Chemical Society, 2000 4. P.Tundo, P.T.Anastas, Editores, Green Chemistry, Challenging Perspectives, Oxford University Press, Oxford, 2000 5. J.Clark, D.Macquarrie, Handbook of Green Chemistry and Technology, BlackwellPublishing, Oxford, 2002 6. M. Lancaster, Green Chemistry. An Introductory Text, Royal Society of C h e m i s t r y , Cambridge, 2002 7. P.T.Anastas, M.M.Kirchoff, Acc.Chem.Res., 2002, 35, 686 8. M.A.Ryan, M.Tinnesand, Editores, Introduction to Green Chemistry. Instructional Activities for Introductory Chemistry, American Chemical Society, Washington, 2002 9. M.C.Cann, M.E.Connelly, Real- World Cases in Green Chemistry, American Chemical Society, Washington, 2000 10. C.Ramshaw, Green Chemistry., 1999, 1, G15 11. D.J.C.Constable, A. D. Curzons, V.L.Cunningham, Green Chem., 2002, 4, 521 12. R.Mestres, J.Palenzuela, Green Chem., 2002, 4, 314 13. F.Rivetti, en P.Tundo, P.Anastas, Editores, op.cit, p 201 14. P.Tundo, M.Selva, Acc. Chem.Res., 2002, 35, 706 15. A.Azapagic, en J.Clark, D.Macquarrie, op.cit., p.62 16. J.Aguado, D.Serrano, Feedstock Recycling of Plastic Wastes, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1999 17. C.Okerse, H.van Beckum, Green Chem. 1999, 1, 107 18. J.J.Bozell, en J.Clark, D.Macquarrie, op.cit., p 338 19. T.J.Collins, Acc. Chem. Res., 2002, 35, 782 REFERENCIAS 65 HACIA LA CALIDAD AMBIENTAL A TRAVÉS DE LA QUÍMICA hacia la calidad.qxd 17/04/2008 13:22 PÆgina 65
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