La química está presente en casi todo lo que nos rodea. Los medicamentos que utilizamos, los materiales con los que construimos nuestras casas, los productos de limpieza, los fertilizantes que ayudan a producir nuestros alimentos e incluso muchos componentes de nuestros teléfonos celulares existen gracias a ella. Sin embargo, detrás de estos beneficios surge una pregunta cada vez más importante: ¿podemos hacer química generando menos residuos y utilizando sustancias más seguras? La respuesta se encuentra, en buena medida, en la química verde, una forma de concebir esta ciencia que busca reducir o eliminar desde su origen el uso y la generación de sustancias peligrosas. Su filosofía puede resumirse en una idea sencilla: es mejor prevenir la contaminación que producirla y después intentar remediarla.
Durante mucho tiempo, al desarrollar una reacción química, la atención se centraba principalmente en obtener el producto deseado con el mayor rendimiento posible. Actualmente sabemos que esto no es suficiente. También debemos preguntarnos cuánta energía consume el proceso, cuántos residuos genera y qué riesgos representan las sustancias empleadas para las personas y el ambiente.
El ingrediente que no queremos conservar
Un ejemplo muy claro son los disolventes. Para comprender su función, pensemos en algo tan cotidiano como preparar una taza de café. El agua actúa como disolvente y permite extraer numerosas sustancias presentes en los granos. En un laboratorio ocurre algo parecido: los disolventes sirven para incorporar compuestos a la solución, facilitar reacciones y separar o purificar los productos obtenidos.
El problema es que algunos procesos requieren grandes cantidades de disolventes y, al finalizar, estos generalmente no forman parte del producto que queremos obtener. Además, ciertos disolventes utilizados tradicionalmente, como el benceno, el diclorometano o el n-hexano, pueden representar riesgos para la salud y el ambiente. De ahí la importancia de buscar alternativas más seguras.
Pero sustituir un disolvente no es tan sencillo como cambiar un ingrediente de una receta. El nuevo disolvente debe permitir que la reacción funcione adecuadamente y, al mismo tiempo, deben considerarse aspectos como su toxicidad, inflamabilidad, impacto ambiental, disponibilidad y posibilidad de recuperación o reciclaje.
Diseñar antes de contaminar
En 1998, los químicos Paul Anastas y John Warner formularon los 12 principios de la química verde, que actualmente constituyen una referencia para diseñar procesos químicos más seguros y eficientes (Anastas y Warner, 1998). Entre sus propuestas se encuentran prevenir la formación de residuos, aprovechar mejor las materias primas, reducir el consumo de energía y utilizar sustancias menos peligrosas.
Uno de estos principios se refiere precisamente al empleo de disolventes más seguros. Para facilitar su selección, se han desarrollado herramientas como la guía CHEM21, resultado de la colaboración entre instituciones académicas y la industria farmacéutica, que permite comparar solventes considerando criterios de seguridad, salud e impacto ambiental (Prat et al., 2016). Sin embargo, la química verde va mucho más allá de reemplazar una sustancia peligrosa por otra aparentemente más segura. En ocasiones, la mejor alternativa consiste en utilizar menos disolvente; en otras, recuperarlo y reutilizarlo, disminuir el número de etapas de una síntesis o desarrollar una reacción que prácticamente no lo necesite.
Esta forma de pensar resulta especialmente importante cuando trasladamos una reacción del laboratorio a la industria. Una pequeña reducción en la cantidad de disolvente o de residuos puede parecer insignificante cuando preparamos unos cuantos gramos de un compuesto. Pero cuando ese proceso se repite miles de veces y se producen toneladas de un producto, el beneficio puede ser considerable. La química verde no pretende que dejemos de fabricar medicamentos, materiales, fertilizantes o los innumerables productos que forman parte de nuestra vida. Su propósito es obtenerlos de una manera más eficiente, segura y responsable.
El Dr. José Luis Olivares Romero es investigador titular en el Instituto de Ecología, A.C., pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNII), nivel 2, y actualmente desarrolla métodos de síntesis compatibles con el medio ambiente para la obtención de compuestos bioactivos.
Para saber más:
1. (a) Anastas, P. T., & Warner, J. C. (1998). Green chemistry: Theory and practice. Oxford University Press. (b) https://www.acs.org/green-chemistry-sustainability/principles/12-principles-of-green-chemistry.html
2. Denis Prat, Andy Wells, John Hayler, Helen Sneddon, C. Robert McElroy, Sarah Abou-Shehada, Peter J. Dunn; CHEM21 selection guide of classical- and less classical-solvents. Green Chem. 2016; 18 (1): 288–296. https://doi.org/10.1039/c5gc01008j