Quimica Verde

 

 

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA

QUIMICA I

ING. AMBIENTAL DOCENTE: Alicia Claveli ALUMNOS:          

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VIVEROS TTITO ABDUL GANDHI HUANCA GUZMAN LEIDY VANEZA QUILLAHUAMAN FERNANDO TOMAYLLA ZAMORA LILIAN ANEL VELASQUEZ QUISPE JESSIE FIORELLA

SEMESTRE: 2019-II 

2019 CUSCO-PERU

INTRODUCCIÓN

 

En el presente trabajo se busca exponer que es la química verde cuyo objetivo es la utilización de un grupo de principios que reducen o eliminan el uso o generación de sustancias peligrosas en el diseño, manufactura y aplicaciones de productos químicos, lo que en muchos casos implica el rediseño de d e los productos y procesos utilizado utilizados. s. En la actualidad, existe un enorme deterioro del medio ambiente que ha generado la necesidad de  buscar alternativas que conduzcan a la sostenibilidad ambiental. Una de estas herramientas es la “química verde”, concepto que contempla el diseño de productos y procesos que reduzcan la generación de sustancias peligrosas y maximicen la eficiencia en la utilización de recursos materiales y energéticos 

ORIGEN DE LA QUIMICA VERDE

 

En este contexto, entre los químicos va v a surgiendo la inquietud de asumir su parte de responsabilidad en el tema contaminación. A raíz de esta conciencia y de otros motivos, como pueden ser los económicos y el cuidar su propia salud, se van extendiendo una serie de prácticas que, directa o indirectamente, redundan en el cuidado del ambiente. En 1970 en Estados Unidos surge la Agencia de Protección Ambiental (EPA por su sigla en inglés), con el objetivo de cuidar la salud humana y el medio ambiente. A principios de la década de los noventa, los químicos Paul Anastas y John Warner que trabajaban para la EPA, proponen el concepto de Química Verde para referirse a aquellas tecnologías químicas que apuntan a prevenir la contaminación.

¿QUÉ ES LA QUÍMICA VERDE? La Química Verde estudia el diseño de productos p roductos químicos y procesos que reducen o eliminan el uso y/o generación de sustancias peligrosas También se puede describir como: - Química sostenible - Química que es benigna por diseño - Prevención de la contaminación a nivel molecular Se centra en el diseño de productos y procesos químicos que implica la reducción o eliminación de sustancias peligrosos para las personas y el medio ambiente

¿QUÉ ES LA QUÍMICA SOSTENIBLE? Diseño, desarrollo e implementación de productos químicos o procesos para reducir o eliminar el uso y la generación de sustancias peligrosas. Tecnología necesaria para cubrir las necesidades de d e la generación presente sin comprometer la capacidad de las generaciones gene raciones futuras para conseguir sus propias necesidades.

APLICACIONES DE LA QUÍMICA VERDE

 

El reto de la sostenibilidad del Planeta, está en encontrar nuevas tecnologías y p procesos rocesos ambientales responsables, imprescindibles para la fabricación de productos que qu e requiere la sociedad. Los procesos químicos industriales necesitan compuestos y materiales que intervienen en la vida cotidiana y que repercuten en el entorno. Durante décadas, estos aspectos no se tuvieron en cuenta, pero en la actualidad todos los procesos deben ser diseñados con metodologías que prevengan preven gan la contaminación y sean se seguras guras para los seres humanos y para el ambiente. Recientemente, se ha demostrado que la química verde puede utilizar materiales compatibles con el entorno, desarrollando procesos innovadores que reduzcan y/o eliminen la generación de d e sustancias peligrosas, residuos y tóxicos  persistentes provenientes de diversas actividades industriales El uso de rutas alternativas para la síntesis de compuestos, es una de las herramientas que utiliza la industria química para reducir la emisión de sustancias contaminantes al ambiente, a mbiente, mejorando la calidad de vida de las personas que podrían verse afectadas. Algunas incorporan procesos naturales como la síntesis fotoquímica y biomimética, el uso de de materias primas inocuas y renovables, condiciones de reacción alternas, empleando solventes inofensivos para la salud y el ambiente, utilización de catalizadores que pueden ser fácilmente recuperados y reutilizados. De este modo, se incrementa la selectividad de las reacciones, disminuyendo o suprimiendo los residuos y las emisiones contaminantes. La selección adecuada de las herramientas de síntesis es fundamental y determinante para la selectividad, reactividad química e incremento de la eficacia. Actualmente, más del 80% de las sustancias químicas son producidas, usando catálisis. Sin embargo, los catalizadores y solventes empleados en ella, pueden ser tóxicos, carcinógenos y contaminantes ambientales. Uno de los principios de la química q uímica verde propone el uso de solventes  benignos, que no sean inflamables, tóxicos y no produzcan emisiones de compuestos orgánicos volátiles derivados de su uso como medio me dio de reacción en la ind industria ustria química y farmacéutica, con el fin de minimizar la producción de contaminantes y subproductos. Por otra parte, la aplicación de tecnologías catalíticas que reduzcan la producción de residuos líquidos o sólidos, o su purificación, proporciona una fácil separación del producto, eliminando la necesidad de utilizar métodos de d e separación como la destilación o la extracción. En concordancia con lo anterior, se han realizado estudios que proponen usar

 

catalizadores y solventes en reacciones catalíticas bajo condiciones cond iciones benéficas para el medio ambiente. (Pájaro Castro, 2011)

NORMAS DE SEGURIDAD Principios de la Química Verde propuestos por el propio Anastas (Anastas y Warner, 2000:30):

  Prevención

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  Economía de átomos

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  Síntesis químicas menos peligrosas

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  Productos químicos más seguros

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  Disolventes y auxiliares más seguros

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  Eficiencia energética

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  Uso de materiales de partida renovables

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  Reducción de derivados

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  Catálisis

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  Devolver sustancias seguras al medio ambiente

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  Análisis a tiempo real: prevenir la contaminación

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  Química más segura: prevención de accidentes

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12 PRINCIPIOS DE LA QUÍMICA VERDE 1. La prevención de formación de residuos en lugar de remediación. 2. Economía atómica. 3. La reducción de productos químicos tóxicos/peligrosos. 4. La generación de productos eficaces, pero no tóxicos. 5. La reducción del uso de d e solventes volátiles y tóxicos, y de sustancias aux auxiliares. iliares.

 

6. La disminución en el consumo energético. 7. La utilización de materias primas renovables. 8. La reducción del número de etapas de los procesos de síntesis y en concreto de las reacciones de derivatización. 9. La potenciación de la catálisis lo más selectiva posible, en lugar de reactivos estequiométricos. 10. La generación de productos biodegradables. 11. El desarrollo de metodologías analíticas para la prevención de la contaminación. 12. La minimización del riesgo de accidentes químicos.

1. PREVENCIÓN: ES MEJOR EVITAR LA GENERACIÓN DE RESIDUOS QUE TRATARLOS O LIMPIARLOS DESPUÉS DE HABERLOS CREADO. Evitar la generación de residuos es mejor que tratarlos o limpiarlos después. Los residuos salen cada vez más caros en costes de tratamiento y eliminación y en  protección personal. De hecho, hay que pagar dos veces por ellos: por su compra como materia prima y para su destrucción. Ejemplo: Disminución de la escala de trabajo de los experimentos químicos en la investigación

2. ECONOMÍA DE ÁTOMOS: HAY QUE DISEÑAR LOS MÉTODOS SINTÉTICOS PARA MAXIMIZAR LA INCORPORACIÓN EN EL PRODUCTO FINAL DE LOS MATERIALES USADOS EN EL PROCESO. Proporción de la cantidad de reactivos que se incorpora al producto de la reacción Ejemplo: La síntesis del ibuprofeno anterior a 1990 tenía una economía atómica del 40%. 40 %. En la actual, es del 77%, con un 30% de ahorro energético.

3. SÍNTESIS QUÍMICAS MENOS PELIGROSAS HAY QUE DISEÑAR LAS METODOLOGÍAS SINTÉTICAS PARA USAR O GENERAR SUSTANCIAS CON

 

POCA O NULA TOXICIDAD PARA LA SALUD HUMANA Y EL MEDIOAMBIENTE Enfoque ambientalista: Reducción de la exposición: Con equipamiento de seguridad (gafas, etc.), pero el peligro permanece. Enfoque de Química Verde: Reducción del peligro: se reduce la probabilidad y la gravedad de los accidentes. Compatible con equipamiento de seguridad.

4. PRODUCTOS QUÍMICOS MÁS SEGUROS HAY QUE DISEÑAR DI SEÑAR LOS PRODUCTOS QUÍMICOS PARA MANTENER SU FUNCIÓN REDUCIENDO LA TOXICIDAD. Diseñar productos manteniendo su función, pero reduciendo su toxicidad La estructura de los productos puede impedir el acceso a los órganos afectados o evitar los mecanismos que desarrollan la toxicidad. Ejemplos: eliminación de plomo (gasolina, soldaduras, empastes) y mercurio, sustitución del percloroetileno por CO2 supercrítico en la limpieza en seco

5. DISOLVENTES Y AUXILIARES MÁS SEGUROS LAS SUSTANCIAS AUXILIARES USADAS DEBEN SER INOCUAS O, PREFERIBLEMENTE, INEXISTENTES. Las sustancias auxiliares (p. ej., disolventes) no se incorporan en el producto final. Disolventes "tradicionales" (COV)

  Tóxicos: hexano

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  Carcinógenos: disolventes clorados, benceno

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  Destructores de la capa de ozono: disolventes clorados

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Disolventes preferibles (COV)

  Menos tóxicos: heptano, tolueno

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  Disolventes oxigenados: metanol, acetona

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  Disolventes renovables: lactato de etilo

 

Disolventes ideales:

  Agua

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  CO2 supercrítico

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6. EFICIENCIA ENERGÉTICA HAY QUE MINIMIZAR LAS NECESIDADES ENERGÉTICAS. SON PREFERIBLES LOS MÉTODOS SINTÉTICOS A TEMPERATURA Y PRESIÓN ATMOSFÉRICAS. La energía es cara y provoca la emisión de CO2. Hay que diseñar los procesos (calentamiento, enfriamiento, separación...) para reducir redu cir el consumo de energía. Pueden usarse nuevas técnicas para acelerar las reacciones (microondas, ultrasonidos). 

7. USO DE MATERIALES DE PARTIDA RENOVABLES ES PREFERIBLE EL USO DE MATERIAS PRIMAS RENOVABLES EN LUGAR DE DERIVADOS DE COMBUSTIBLES FÓSILES. Derivados de combustibles fósiles:

  Afloramiento del carbono del subsuelo: aumento del efecto invernadero

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  Agotamiento del petróleo para generaciones futuras

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  Encarecimiento progresivo del petróleo.

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  Dificultades de aprovisionamiento del petróleo: problemas geoestratégicos

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Materias primas renovables:

  Procedentes de la agricultura y otros sectores

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  Hidratos de carbono, aceites, fibras...

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  Productos más biodegradables y menos tóxicos 

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8. REDUCCIÓN DE DERIVADOS HAY QUE EVITAR LA DERIVATIZACIÓN INNECESARIA. Hay que rediseñar los procesos químicos cuestionando la necesidad de: Grupos protectores o bloqueantes Y Derivados para facilitar el procesado (destilación, precipitación, etc.)

 

9. CATÁLISIS ES MEJOR USAR CATALIZADORES QUE REACTIVOS ESTEQUIOMÉTRICOS. Reactivos estequiométricos: Uso en grandes cantidades Generación de muchos residuos Catalizadores: Uso en pequeñas cantidades Generación pocos residuos Aumento de la selectividad Funcionan a bajas temperaturas Permiten la recuperación

10. DEVOLVER SUSTANCIAS SEGURAS AL MEDIO AMBIENTE HAY QUE DISEÑAR LOS PRODUCTOS QUÍMICOS PARA QUE, AL FINAL DE SU FUNCIÓN, SE DEGRADEN EN EL MEDIOAMBIENTE FORMANDO PRODUCTOS INOCUOS. Hay que evitar los productos químicos persistentes en el Medioambiente (plásticos,  pesticidas organoclorados, etc.) Pueden diseñarse productos específicamente para facilitar su biodegradabilidad

11. ANÁLISIS A TIEMPO REAL: PREVENIR LA CONTAMINACIÓN HAY QUE DESARROLLAR LAS METODOLOGÍAS ANALÍTICAS PARA LA MONITORIZACIÓN DE PROCESOS EN TIEMPO REAL Y EL CONTROL PARA EVITAR LA FORMACIÓN DE SUSTANCIAS PELIGROSAS. Para actuar a tiempo, es necesario tener información in formación instantánea de los procesos: • Progreso de las reacciones • Formación de productos tóxicos  tóxicos 

12. QUÍMICA MÁS SEGURA: PREVENCIÓN DE ACCIDENTES HAY QUE ELEGIR LAS SUSTANCIAS Y SU FORMA DE USO EN LOS PROCESOS QUÍMICOS PARA MINIMIZAR EL POTENCIAL DE ACCIDENTES QUÍMICOS. Ejemplo: Existe una sencilla ruta de síntesis del carbarilo que no requiere metil isocianato. ¡La catástrofe de Bhopal podría haberse evitado fácilmente (Puente, 2012)

 

RETOS PRESENTES Y FUTUROS El reto principal de la química verde es eliminar gradualmente la generación de materiales  peligrosos o nocivos, y sustituirlos por otros menos tóxicos y más seguros. Sin embargo, este proceso debe ser impulsado con desarrollos científicos o tecnológicos tecnoló gicos y planteamientos de carácter legislativo. Su aplicación en el sector industrial, gubernamental y académico, ha generado múltiples beneficios ambientales, económicos y sociales. Aunque muchos  procesos están todavía en fase de investigación, la magnitud del cambio es potencialmente  promisoria y se observan resultados prometedores. Lo anterior implica implica un compromiso de todos los entes involucrados en este proceso, ya sea como ciudadanos, empresarios o como  políticos, por lo cual la sociedad debe dar a conocer y comprender la aplicación de medidas a favor de la sostenibilidad que aunque conlleva a un coste económico a corto plazo, su  beneficio a medio y largo plazo es muy promisorio.

Del diseño y la manipulación adecuada de productos químicos, así como de la reducción de las emisiones generadas por las industrias química y farmacéutica, depende en gran parte, el futuro del Planeta. Teniendo en cuenta que el desafío de la química verde es tan diverso como la imaginación científica, no es sorprendente que su aplicación involucre todos los sectores de la sociedad, desde la investigación hasta el gobierno y la educación. Esta última implica formar futuros ciudadanos con actitudes y comportamientos responsables en términos ambientales. El crecimiento de la química verde en el transcurso de las últimas décadas ha aumentado a un ritmo acelerado, y sus avances continuarán hasta que sus 12  principios sean incorporados como parte de la química cotidiana. Todo lo cual constituye una plataforma necesaria para alcanzar el desarrollo sostenible.

CONCLUSION La Química Verde presenta una nueva filosofía y establece estándares altos para llevar a cabo la investigación y producción de sustancias y procesos químicos, maximizando sus  beneficios y minimizando los efectos secundarios que pueden ser dañinos al ser humano y al medio ambiente. A pesar de los éxitos alcanzados durante los últimos 15 años, la disciplina está en sus inicios y aún quedan muchos retos que deben enfrentarse en laboratorios de investigación y desarrollo de institutos, universidades e industrias, por lo que los químicos deben poner en juego sus conocimientos y creatividad.

 

Bibliografía Pájaro Castro, N. P. (2011). QUÍMICA VERDE: UN NUEVO RETO . Bogota: Ciencia e Ingeniería Neogranadina.  Puente, T. d. (2012). la quimica verde un reto para el futuro. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular B e Inmunología.