Química sostenible en dispositivos móviles

Antonio M. Rodríguez y Antonio de la Hoz, UCLM

Hoy en día es fácil encontrar un nutrido grupo de usuarios utilizando dispositivos de última generación, como tabletas o móviles inteligentes, en lugares tan variopintos como la cocina domestica[1] o en los laboratorios de investigación. Estos dispositivos se engloban dentro de la filosofía “paperless”.[2]

La rápida adopción de este tipo de dispositivos por los usuarios en los últimos años, ha llamado la atención a los desarrolladores de aplicaciones móviles. Aquellas relacionadas con la química se han incrementado considerablemente en poco tiempo,[3] y realizando una o dos funciones, que se pueden encontrar en otros programas en ordenadores de sobremesa, estas aplicaciones pueden usarse para incrementar la productividad de los químicos en el laboratorio.[4]

Por otro lado, uno de los campos más emergentes de la química es el la química “verde” o química sostenible, cuyo principal objetivo es el reconocimiento y aplicación de una serie de principios que reduce o elimina el uso o generación de sustancias peligrosas.[5]

Como modelo industrial en el área de la química se suele acudir a la industria farmacéutica. En ella, a la hora de realizar una química medioambientalmente benigna, siempre se encuentran muchos desafíos asociados a la multitud de pasos sintéticos. Dado que los disolventes corresponden, hablando en porcentaje, con la mayor cantidad de sustratos utilizados como ingredientes farmacéuticos, si se desea mejorar el proceso desde el punto de vista de la sostenibilidad, correspondería la eliminación o sustitución por disolventes menos dañinos ecológicamente hablando.

Hacia el reverdecimiento de la Síntesis Orgánica. ¿Existen alternativas a los haluros de alquilo?

Ramón Mestres Quadreny

El reverdecimiento de un método supone la reducción de la generación de residuos, del consumo energético, y de las causas intrínsecas de riesgo.

Cuando se trata del reverdecimiento global de un proceso de síntesis se debe tener en cuenta la sostenibilidad de la manufactura de todos sus ingredientes químicos: precursores, reactivos, catalizadores, disolventes, y demás materiales auxiliares.

Cada uno de los ingredientes es el resultado de múltiples secuencias de procesos

· con origen en las fuentes de materiales, minerales, fósiles, o renovables

· productores de residuos

· consumidores de energía

¿QUÉ SE PRETENDE EN ESTE ENSAYO? HALLAR ALTERNATIVAS A LOS HALUROS DE ALQUILO EN SÍNTESIS

¿POR QUÉ EVITAR EL USO DE LOS HALUROS DE ALQUILO SON TÓXICOS CRÓNICOS (por contacto prolongado), MUTÁGENOS y AFECTAN AL O₃ ESTRATOSFÉRICO

NO son productos finales: SÓLO REACTIVOS                               No son asequibles en la naturaleza: SÓLO SINTÉTICOS

Es diferente la condición de los haluros de arilo, que no son tóxicos de manera general. Es frecuente que los productos de aplicación farmacéutica y pesticidas presenten átomos de halógeno en carbociclos y heterociclos aromáticos.

Elegir un equipo microondas. 1 Monomodo vs. multimodo

A la hora de elegir un equipo microondas es necesario tener en cuenta sus características así como nuestras necesidades.

La primera opción que se plantea son los hornos domésticos. Son muchísimo más baratos que los equipos diseñados para síntesis química. Sin embargo tienen muchos inconvenientes.

En primer lugar no es posible la medida de la temperatura ni de la presión y normalmente debemos realizar las reacciones en recipientes cerrados. No tienen un sistema de agitación eficiente, salvo el plato giratorio. La radiación es pulsada, es decir el equipo trabaja siempre a la máxima potencia y la potencia media se regula conectando y desconectando el magnetrón.

La distribución del campo no es homogénea. La cavidad es mucho mayor que la longitud de onda por lo que la radiación rebota en las paredes, lo que lleva a que algunas zonas reciban más radiación que otras (puntos calientes).

 

«Química Sostenible», por Ramón Mestres

Ya está a la venta el que sin duda se convertirá en el libro de referencia de la Química Sostenible en castellano. Lleva por título «Química Sostenible» y ha sido escrito por el profesor Ramón Mestres Quadreny. El profesor Mestres es doctor por las Universidades de Barcelona y de Oxford, y catedrático de Química Orgánica de la Universitat de València hasta su jubilación en 2006. Ha publicado más de 100 trabajos científicos acerca de la Relación entre reactividad y estructura, Mecanismos de Reacción, Síntesis Orgánica y Química Sostenible (Green Chemistry). Es Profesor Honorario de la Universidad de Piura (Perú), Académico Correspondiente de la Reial Acadèmia de Farmàcia de Catalunya. Asimismo, ha sido miembro de la “Division for Chemistry and the Environment de la EhChEMS” y Chairman del “Committee for Green Chemistry” en la “Division for Chemistry and the Environment de la EhChEMS”.

Fue el primer presidente, y actualmente secretario, de la Red Española de Química Sostenible (Green Chemistry Network of Spain). Ha dictado más de 35 conferencias y cursos sobre Química Sostenible en Oxford, Torún (Polonia), Lima (Perú) y España. Profesor desde 2004 del Programa Interuniversitario de Doctorado de Química Sostenible con Mención de Calidad (ahora Programa de Máster) y miembro del Comité Científico de la 8th Green Chemistry Conference (Zaragoza septiembre 2009) y del de la 9th Green Chemistry Conference (Alcalá, septiembre 2011).

El libro, pertenece a la conocida colección «Biblioteca de Químicas», de la editorial «Síntesis», y se vende a un precio muy asequible. Seguro que lo disfrutaremos.

Química Sostenible, por Ramón Mestres

Ponga una microalga en su estación de servicio

Desde hace algún tiempo, una conocida compañía petrolífera española aparece en una campaña de imagen, en los anuncios de televisión. En uno de ellos, una voz en “off” relata: en Repsol pensamos cómo utilizar unas pequeñas algas para absorber el CO₂ de la atmósfera y, de paso, hacer con ellas nuevos biocombustibles.  Para después pasar a demostrarnos que esto no es una fantasía, sino una realidad, hecha posible gracias a la I+D de la compañía en cuestión. El mensaje se refuerza con unas imágenes en las que aparece una gran extensión de tubos transparentes, rellenos de un fluido verde: las algas en cuestión.

Microalga del género Chlorella

¿Qué hay de cierto en todo esto? ¿Son realmente las microalgas una fuente alternativa de combustible? Como siempre en investigación, la realidad está llena de claroscuros, que intentaremos exponer brevemente en estas líneas.

El n-hexano, ¿héroe o villano?

Uno de los principios de la Química Sostenible propugna la sustitución de disolventes peligrosos y dañinos por otros más inofensivos. En realidad, lo mejor sería no utilizar disolventes en absoluto, pero esto es más difícil de conseguir de lo que parece, así que nos conformaríamos con utilizarlos en menos cantidad y con menor riesgo. En muchos casos, se han conseguido avances espectaculares en este sentido, algunos de los cuales merecerán sin duda entradas en este blog, pero hoy quiero centrarme en un disolvente para el que no se encuentran muchas alternativas: el n-hexano. El n-hexano es un hidrocarburo que se obtiene del petróleo (por tanto, de una fuente no renovable). Su estructura consta de una cadena lineal de seis átomos de carbono y catorce de hidrógeno. Tiene un olor reconocible, ya que es similar al de la gasolina (que contiene también hexano, además de hidrocarburos de cadenas más largas). Se emplea como disolvente para pegamentos y colas, principalmente en la industria del calzado, y también como agente de limpieza en imprenta y en la industria textil, pero, sobre todo, como disolvente para la extracción de aceites vegetales, una industria que requiere el uso de grandes cantidades de esta sustancia.

Como buen hidrocarburo, el hexano es inflamable, y su vapor forma mezclas explosivas con el aire, por lo que está lejos de ser un disolvente seguro. Además, el n-hexano posee actividad neurotóxica. Si es inhalado el altas concentraciones durante tiempo prolongado, es capaz de afectar al sistema nervioso, produciendo adormecimiento de las extremidades, e incluso su parálisis en casos extremos. Igual que los sombrereros

Los Doce Principios de la Química Sostenible… traducidos

Qué mejor manera que empezar el blog que recogiendo los doce principios enunciados por Paul Anastas y John Warner en 1991, que representaron el inicio de la Química Sostenible (o «Green Chemistry» como se denomina en inglés) como una disciplina por derecho propio. En su forma original, estos principios dicen lo siguiente:

Los Doce Principios de la Química Sostenible (Anastas y Warner, 1991)

1. Es mejor evitar la formación de residuos que tratarlos o limpiarlos después de que se hayan formado.
2. Los métodos de síntesis deberían diseñarse para maximizar la incorporación de todos los materiales utilizados en el producto final.
3. Siempre que sea posible, las metodologías sintéticas deberían diseñarse para usar y generar sustancias con poca o ninguna toxicidad para la salud humana y el medio ambiente.
4. Los productos químicos deberían diseñarse para mantener la eficacia de su función, a la vez que reducen su toxicidad.
5. El empleo de sustancias auxiliares (como disolventes, agentes de separación, etc.) debería evitarse en lo posible, y ser inocuo cuando se empleen.
6. El impacto medioambiental y económico de los requerimientos energéticos debe ser reconocido y minimizado. Los métodos sintéticos deberían aplicarse a presión y temperatura ambiente.
7. Deben utilizarse materias primas renovables siempre que sea técnica y económicamente viable.
8. Reducción de derivados. La derivatización innecesaria (grupos bloqueadores, etapas de protección/desprotección, modificaciones temporales) debe evitarse en la medida de lo posible.
9. Los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son superiores a los reactivos estequiométricos.
10. Los productos químicos deben diseñarse de forma que al final de su función no persistan en el entorno y se degraden en productos inocuos.
11. Deben desarrollarse metodologías analíticas que permitan el seguimiento y control de procesos en tiempo real, antes de que se formen sustancias peligrosas.
12. Las sustancias químicas y las formas en que se usas dichas sustancias en un proceso químico deben escogerse para minimizar el potencial de accidentes químicos, incluyendo vertidos, explosiones e incendios.

En román paladino, y para los que se horroricen del lenguaje químico, podemos traducirlos como:

1. Prevenir la creación de residuos. No es más limpio el que más limpia, sino el que menos ensucia.
2. Maximizar la economía atómica. Todo lo que entra, sale en forma del producto deseado. Podríamos llamarlo reacciones-cerdo.
3. Diseñar síntesis químicas menos peligrosas. Más vale prevenir que curar.
4. Diseñar productos y compuestos seguros. Que sirvan para lo mismo, pero no intoxiquen.
5. Usar disolventes y condiciones de reacciones seguras.
6. Incrementar la eficiencia energética (reacciones a temperatura y presión ambientes). Ahorrar energía contribuye a la sostenibilidad y  a la seguridad.
7. Usar materias primas renovables. Porque el petróleo, como el frotar, se va a acabar.
8. Evitar derivados químicos. Cuentas menos sustancias químicas estén involucradas en la producción, menos probabilidad habrá de que alguna sea dañina o peligrosa. Además, se ahorra.
9. Usar catalizadores. La Naturaleza nos da la clave: todos los procesos químicos de nuestras células están determinados por catalizadores (las enzimas).
10. Diseñar productos biodegradables. Evitamos el problema de los vertidos, los cementerios químicos y la contaminación.
11. Analizar en tiempo real los procesos químicos para evitar la contaminación. Si sabemos en qué momento se forma la sustancia peligrosa, podremos evitar completamente su formación.
12. Minimizar los riesgos de accidentes. De nuevo, más vale prevenir que curar.

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