13.10: El factor E en la química verde

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Si bien la economía atómica, definida en la Sección 13.8, es un concepto útil, uno que es una medida más precisa de la aceptabilidad ambiental de un proceso de fabricación química es el factor E definido como el siguiente:

\[\textrm{E factor} = \frac{\textrm{Total mass of waste from process}}{\textrm{Total mass of product}}\]

El factor E toma en cuenta los subproductos de desecho, los reactivos sobrantes, las pérdidas de disolventes, los catalizadores gastados y los soportes de catalizador, y cualquier otra cosa que pueda considerarse como un residuo. Su cálculo depende de lo que se defina como residuo. Por ejemplo, el agua es un subproducto significativo de muchos procesos químicos y generalmente es inofensiva, por lo que su masa suele omitirse de la masa total de residuos en el cálculo. Sin embargo, puede incluirse en aquellos procesos en los que está severamente contaminado y difícil de recuperar en una forma lo suficientemente pura para usar o descargar a una instalación de tratamiento de aguas residuales de propiedad pública. El reactivo sobrante que se puede recuperar fácilmente y reciclar al proceso no se incluye como residuo, mientras que el reactivo que no se puede recuperar se cuenta en los desechos.

El factor E ideal es 0 y los factores E superiores son relativamente menos deseables. Los factores E que pueden tolerarse dependen del valor del producto y de la cantidad de producto producido. Para productos químicos a granel fabricados en cantidades de cientos de miles a millones de toneladas por año, los factores E tolerables suelen oscilar entre 1 y 5. En la industria química fina y química especial donde las cantidades anuales se miden típicamente como unos pocos miles de toneladas por año, factores E hasta alrededor de 500 pueden ser aceptables si el valor del producto es lo suficientemente alto como para justificar el costo de tratamiento y eliminación de desechos. En la industria manufacturera farmacéutica donde las cantidades anuales generadas normalmente se miden en decenas a varios cientos de toneladas por año, los factores E aceptables pueden ser de hasta aproximadamente 4000.

Hasta hace poco se había prestado poca atención a las cantidades de desechos producidos en la fabricación farmacéutica porque los precios de los productos eran tan altos y las cantidades totales de desechos producidos eran tan bajas. No obstante, al darse cuenta de que incluso la generación de unos pocos cientos de toneladas anuales de residuos puede ser indeseable y costosa, la industria farmacéutica se está convirtiendo en líder en la implementación de la práctica química verde. Cabe señalar que, aunque no se consideran en el cálculo de los factores E para la fabricación farmacéutica, las liberaciones anuales de productos farmacéuticos posconsumo y sus metabolitos no son insignificantes. De mayor preocupación es la contaminación de las aguas residuales, algunas de las cuales vuelven a entrar en los suministros de agua potable, por los productos farmacéuticos y sus metabolitos descargados con orina o simplemente tirados por el desagüe cuando ya no se necesitan. Por su naturaleza, los productos farmacéuticos son metabólicamente activos y su presencia en el agua potable puede ser una preocupación.

La naturaleza de los desechos

Hay desechos, y luego hay desechos. La producción de unos pocos miles de toneladas de dióxido de carbono al año puede ser de poca preocupación porque puede ser descargado a la atmósfera, contribuyendo a la carga de gases de efecto invernadero de la atmósfera, pero insignificante en comparación con los millones de toneladas liberadas por la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, la generación de unos pocos kilogramos de desechos de metales pesados puede ser motivo de preocupación debido a la toxicidad de los metales pesados. Por lo que importa qué tipo de desechos se producen. Se ha intentado asignar un cociente ambiental, EQ, a los desechos donde Q es un número asignado a un tipo particular de residuo que, multiplicado por el factor E, proporciona en principio un medio para ponderar el daño potencial de diversos tipos de desechos. Mientras que E se mide fácilmente por simple pesaje, Q es un número mucho más arbitrario y sujeto a cambios a medida que se obtiene información sobre el daño potencial de tipos particulares de desechos.