1.1: Introducción a la Química Verde

Introducción

El surgimiento del complejo industrial y la fuerte necesidad de la sociedad de aumentar su calidad de vida, seguridad, riqueza y productividad futura han ayudado a relegar la disciplina de la química y su trabajo a una posición de prominencia muy elevada. Nuestros avances hacia el logro de una utopía de crecimiento intelectual humano, libertad de elección, igualdad dentro de las clases y adquisición de riqueza han sido complementados y alentados por los frutos de los esfuerzos de investigación y desarrollo químicos desde los albores del siglo pasado. Por ejemplo, hemos sido testigos de importantes avances en las siguientes facetas de nuestras vidas:

• Agua: la introducción de reactivos como cloro y fluoruro para no sólo reducir y eliminar la contaminación microbiana, sino también para mejorar la salud dental, respectivamente;
• Alimentos: hemos visto la capacidad de usar fluoro, clorocarbonos (CFC, “Freón”) para ayudar a refrigerar los alimentos por mucho más tiempo de “vida útil”, envases que tienen propiedades mecánicas y antimicrobianas específicas, y conservantes/auxiliares de procesamiento de alimentos para eliminar el deterioro;
• Ropa: las fibras sintéticas como el rayón, nylon, poliéster y Kevlar han sido indispensables no solo para el desgaste normal, sino para aplicaciones militares, geológicas, agrícolas y de empaque;
• Seguridad: la química de los materiales ha estimulado la fabricación de materiales ligeros, pero resistentes como cascos, resinas, plásticos, etc., que han ayudado a salvar vidas en varios sectores militares e industriales.

La industria química ha jugado un papel vital en el surgimiento de una vida de alta calidad dentro de nuestras sociedades humanas en estas últimas áreas así como en muchas otras. De hecho, la industria se encuentra entre los diez principales sectores industriales en términos de producción bruta y ventas. Una de las realidades y percepciones más adversas de la industria es su impacto en el medio ambiente. Si bien es una industria muy segura en su conjunto, los desastres bien publicitados han contribuido a una mala percepción pública. Por ejemplo, temas como la eutrofización, contaminantes orgánicos persistentes, DBO y el famoso río Cuyahoga en llamas son típicos de las calamidades que dañan la reputación e importancia de nuestra industria.

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De hecho, la mañana del 22 de junio de 1969 fue testigo de un incendio por la quema de petróleo y escombros que se acumularon en la superficie del río Cuyahoga (Cleveland). El evento despertó una tormenta mediática, captó la atención nacional y apareció en un comentario sobre los problemas ambientales de la nación (revista Time, 1 de agosto). Fue un llamado claro a lo calamitosos que se habían vuelto los problemas ambientales de la nación. La entonces administradora de la EPA Lisa Jackson comentó años después (2011) que el incendio evidencia “las amenazas casi inimaginables para la salud y el medio ambiente” de la contaminación del agua de la época. Claramente, como afirmó un ambientalista, “cuando los ríos están en llamas, sabes que las cosas están mal”. La imagen se grabó en la conciencia ambiental emergente de la nación y alimentó una demanda de mayor regulación. En 1972, el Congreso aprobó la Ley Federal de Agua Limpia (CWA). Hoy en día, las aguas de la nación son mucho más limpias, y muchos acreditan a CWA por evitar que otros ríos caigan en un destino similar.

La realidad es que el incendio fue un símbolo de lo malas que habían sido las condiciones de los ríos en EU alguna vez. Ese incendio no era la primera vez que un río industrial se incendía, sino que era la última. Por ejemplo, a finales del siglo XIX y principios del XX se produjeron muchos incendios de ríos. Al menos 13 en el Cuyahoga ocurrieron, mientras que hubo otros en ríos en Detroit, Baltimore, Filadelfia y otros lugares. Si bien las industrias, los químicos y los gobiernos nunca desean intencionalmente ni contribuyen a causar daño, la ley que defiende “Murphy” sostiene. La forma contemporánea de la ley se remonta a 1952 como epígrafe para un libro de montañismo de Sack que describió el adagio como un “antiguo adagio montañístico”:

Cualquier cosa que posiblemente pueda salir mal, lo hace (Sack, 1952).

Así, el reto para los químicos contemporáneos y los trabajadores aliados en vista de la ley es asegurar que todas y cada una de las reacciones, procesos y diseños tengan en mente esta filosofía general. Nuestro objetivo en el siglo XXI es mitigar los posibles desastres que pueden ocurrir a partir de nuestras químicas e ingeniería.

Desarrollo Sustentable

El concepto de “desarrollo sostenible” se articuló a partir de una Comisión de Medio Ambiente y Desarrollo de la ONU en 1987 (Comisión Brundtland). Simplemente se afirma:
'.. satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades'. Desde la Comisión Brundtland, varios gobiernos, ONG y sociedades han considerado profundamente lo que realmente significa sustentable. Varios de los impulsores clave que calientan esta
discusión incluyen:

1. ¿Cuál es una tasa aceptable de agotamiento de los combustibles fósiles? ¿Hay?
2. ¿Existe un nivel aceptable de contaminación para liberar a la atmósfera y al agua?

Obviamente, los residuos son un hecho en cualquier proceso industrial, pero la cuestión primordial no es su generación, sino cómo se maneja. Si producimos un flujo de desechos, ¿se puede recuperar, reciclar o reutilizar? Si el dióxido de carbono es la corriente residual, ¿podemos concluir que la naturaleza lo secuestrará o contribuirá al calentamiento global (cambio climático)? Se trata de preguntas que ameritan un intenso análisis y seguimiento. El destino general del planeta (humanidad, ecosistemas y nuestra forma de vida) penden de un hilo. Los métodos para abordar asegurar la continuación de nuestro planeta y sus recursos incluyen:

• No permitir la acumulación de tóxicos (por ejemplo, metales pesados) de la corteza terrestre y otros
• camas;
• No crear continuamente compuestos no degradables/perecederos (por ejemplo, CFC, benzodioxocinas) que puedan causar daños significativos al ozono y a la vida acuática, respectivamente;
• Asegurar que los procesos naturales en su lugar en la tierra no se interrumpan (por ejemplo, devastando
• selvas tropicales, cuencas contaminantes);
• No agotar ni acaparar los recursos naturales (e.g., agua).

Nosotros como comunidad educada (estudiantes, maestros, trabajadores del gobierno, trabajadores de la industria, etc.) reconocemos y apreciamos que la Tierra está equipada para lidiar con hipo y perturbaciones en sus procesos, pero empujando continuamente tales límites de recuperación solo conducirá a desastres.Efectivamente, un paradigma para garantizar que nuestros procesos químicos no excedan la capacidad de la Tierra para dedicarse a amortiguar y recuperar es lo siguiente:

Promover tecnologías químicas innovadoras que reduzcan o eliminen el uso o generación de sustancias peligrosas en el diseño, fabricación y uso de productos químicos.

El enunciado anterior define el concepto de “Química Verde”. La asignatura se ha convertido en una parte muy bien aceptada y acogida de muchos planes de estudio de química y filosofías de la industria. De hecho, el concepto de triple balance, es decir, financiero, social y ambiental, debe su existencia a la química verde. La química verde se ha convertido en un campo increíblemente indispensable dentro de la panoplia de la materia química. Su contenido y misión, sin embargo, son muy únicos en comparación con sus cursos hermanos porque encarna un enfoque social y ambiental.