la importancia de la química verde.

Introducción.

 la mayoría de la contaminación no proviene de industrias químicas. sin embargo muchos de los accidentes están implicando productos químicos en cualquier etapa de la producción o transporte y, la mayoría de las fuentes de contaminación son productos químicos. 

Para todos los vinculados con el ámbito químico, debe ser ya un compromiso tener presente las particularidades múltiples de la Química Verde; los principios que la rigen, las diferentes áreas que permiten aplicarla y sobre todo, la necesidad de implantar esta nueva metodología para beneficio del ambiente (Doria, 2009). Asimismo, es importante resaltar que es ya obligado tener conocimiento claro que el objetivo primordial de esta nueva manera de hacer química es la prevención de la contaminación más no su re mediación.

objetivos. 

• contribuir a la difusión de la química verde. 
• contribuir al mejoramiento de la enseñanza experimental de la química verde.

Definición. 

La química verde es sinónimo de salud y de sostenible ambiental. Básicamente, la química verde u orgánica está orientada a buscar nuevas formas de sintetizar sustancias químicas para lograr una química más amigable con la salud y el entorno. 

Su razón de ser, el fin que se persigue con la química verde, -también denominada química sostenible u orgánica-, es encontrar alternativas a las propuestas por la química tradicional, que en tantas ocasiones representa un peligro para la salud y también para el medio ambiente.

la química verde es el uso de la química para prevenir la contaminación, en particular la química verde es el diseño de productos y procesos que reducen o eliminan el uso o la producción de sustancia peligrosas. 

Principios de la química verde. 

 Los principios de la química verde o sostenible fueron formulados por Paúl Anasta y John Warner en su libro "Green Chemistry: Theory and Practice", y son los siguientes:

1. Evitar los residuos siempre será mejor que tener que tratarlos o eliminarlos luego.
2. El producto acabado en los diseños de síntesis ha de incorporar el máximo posible de materiales utilizados durante el proceso.
3. Minimizar la toxicidad en el diseño de los métodos sintéticos debe ser una prioridad. Idealmente no ha de tener ninguna, y en la práctica siempre ha de minimizarse en la medida de lo posible.
4. Preservar la eficacia ha se ser compatible con reducir o eliminar la toxicidad.
5. Uso mínimo de sustancias auxiliares (disolventes, absorbentes, etc.), siempre optando por las más inocuas.
6. Aplicar procesos a presión y temperatura ambiental con preferencia para lograr la eficiencia energética.
7. Los materiales renovables siempre serán prioritarios.
8. Evitar derivaciones cuando sea posible, como los grupos de bloqueo o, por ejemplo, los pasos de protección y des-protección.
9. Sustituir los reactivos estequiométricos por reactivos catalíticos siempre que se pueda.
10. Diseñar los productos de modo que resulten biodegradables.
11. Vigilar el proceso para evitar que se formen sustancias peligrosas.
12. Reducir el riesgo de accidente también mediante la selección de los procesos y las sustancias.

Importancia de la química verde. 

la química verde o la química beneficiosa para el medio ambiente se ocupa del diseño de productos o procesos químicos que reducen o eliminan el uso y producción de sustancia químicas (fuerza UNI 2009).

Acciones que desarrollan la química verde.

gobierno.  

• legislación.
• control.
• financiación y promoción.  

universidad.

• investigación en química verde. 
• cursos y adiestramiento. 

industria. 

• desarrollo de nuevo procesos.
• desarrollos de nuevos productos.
• usos de nuevas materias primas.
• higiene y seguridad. 

sociedad. 

• información.
• aceptación de costes. 

catalizadores. 

Un catalizador modifica la velocidad de reacción en un proceso químico, es decir la cinética sin intervenir en la modificación del producto a obtener. Cabe destacar que un catalizador no permite que se realice una reacción termodinámica mente imposible. Existen diferentes tipos de catálisis:

• Catálisis ácida y básica.
• Electro catálisis.
• Foto catálisis.
• Catálisis redox.
• Catálisis homogénea.
• Catálisis heterogénea.
• Catálisis soportada.
• Catálisis enzimática.

Importancias de usos de los catalizadores sustituyendo reactivos estequiometrico (principio 9). 

Al considerar los catalizadores como aceleradores de procesos químicos, se reduce de manera notable el tiempo global del proceso, además que gran cantidad de catalizadores pueden ser rehusados en el mismo proceso o en sistemas alternos a este, sin embargo se debe de considerar que el catalizador tiene un tiempo de vida, que se tienen  que tomar en cuenta en el proceso, es importante mencionar que aquellos catalizadores que involucran metales de transición, pudiera ser recuperado y utilizado para otro tipo de proceso. Otra ventaja importante del uso de catalizadores es la mínima cantidad requerida en el proceso, que  no se involucra en la estequiometria general del proceso.

Los catalizadores juegan un papel importante, dentro del contexto de la Química Verde o Química Sustentable, participando en el área de catálisis de bajo impacto ambiental, catálisis homogénea y heterogénea, catálisis por transferencia de fase, y catálisis enzimática (Biocatálisis). 

ejemplo de procesos químicos catalizados.  

En la actualidad los catalizadores se ven involucrados en diferentes aplicaciones de distintas áreas generales como lo son en:

Medicina: Los mecanismos de reacción donde se ven involucrados catalizadores naturales en diversos procesos biológicos del cuerpo humano no son tarea fácil de entender (O'Byrne, 2008), el ciclo de Krebs, juega un papel muy importante en la vida del ser humano, en este tipo de proceso se ven involucrados catalizadores, que actúan básicamente como una secuencia en cascada de reacciones de tipo bioquímico que intentan degradar diferentes productos; los azúcares, las grasas, los carbohidratos y las proteínas que hemos tomado en los alimentos, para ser convertidos en energía a través de diversas reacciones en cadena de acciones químico-catalíticas.

Polímeros: Existen grandes aplicaciones en esta área como lo son: polimerizaciones mediante metalocenos, complejos de coordinación, polimerizaciones controladas y/o vivientes (RAFT, ATRP) etc., Por mencionar algunas. Dentro de las polimerizaciones controladas y/o vivientes, existe la polimerización radicálica por transferencia de átomo (ATRP), donde el componente principal de este tipo de técnica de polimerización es el catalizador organometálicos, los cuales ha demostrado ser excelentes controladores en cuanto pesos moleculares (Mw y Mn) e índices de polidisperdidad de cadena (IPD), obteniendo altos grados de conversión en menores tiempos de polimerización, por mencionar algunos catalizadores importantes a base de Rutenio, h2Cp*(CH2=CN)Cl(PPh3) (Sáenz, A. 2006).

Química Orgánica: Dentro de esta área se puede englobar una gran cantidad de áreas afines, existen diversa reacciones químicas que involucran catalizadores de diversos tipos, para la formación de enlaces C-C, reacciones de acoplamientos de Heck, Susuki, reacción de Wittig, Diels-Alder, etc. En el 2000 (Sáenz,  Barajas,  2000) reportaron la obtención de cuatros monómeros tipo tolanocarboxialdehído, obtenidos mediante condiciones de la reacción de Heck, donde se involucran catalizadores a base de Pd. La reacciones tipo de Diels-Alder es considerada una reacción concertada, de carácter reversible y con grandes aplicaciones. En el 2004 Pérez y colaboradores reportaron el uso de ácido de Lewis como catalizadores activos para este tipo de reacción, basada en la química del furano, obteniendo resultados interesantes (Pérez, 2003).

Industria, combustible: en esta área existen infinidad de ejemplos, los combustibles como la gasolina de alto grado se consigue mediante un proceso conocido como hidrofinado, es decir, la hidrogenación de petróleo refinado a alta presión en presencia de un catalizador, como por ejemplo el óxido de molibdeno. El hidrofinado no sólo convierte el petróleo de bajo valor en gasolina de mayor valor, sino que al mismo tiempo purifica químicamente  eliminando el azufre como contaminante. 

Enzimas: En la naturaleza, las enzimas actúan como catalizadores -aceleran las reacciones químicas- en los organismos vivos, y están diseñadas para funcionar en disoluciones acuosas dentro de un rango estricto de condiciones ambientales, pHs próximos a la neutralidad, temperaturas entorno a la corporal y presiones atmosféricas. Son catalizadores naturales.

Glosario. 

catalizadores. Se define como catalizador a un compuesto que permite una reacción que frecuentemente no se observa en su ausencia. Añadiéndose en cantidades muy inferiores a las estequiométricas, en principio se mantiene intacto al final de la reacción. Por lo tanto, no aparece en el balance estequiométrico.

Catálisis ácida y básica: tiene gran importancia en la química orgánica y en reacciones donde se involucran metales de transición. 
Electro catálisis: catálisis por transferencia de electrones o de átomo de cadena.
Foto catálisis: inducida por la luz o por un foto catalizador denominado fotosensibilizadores.  En ambos casos se utiliza una cantidad estequiométrica de luz. 
Catálisis redox: reducción u oxidación catalítica, este tipo de catálisis se puede llevar a cabo en fase homogénea ó heterogéneas.
Catálisis homogénea: todos los reactivos involucrados en el proceso, incluyendo el catalizador están en la misma fase
Catálisis heterogénea: el  catalizador es insoluble y por lo tanto, fácilmente eliminado por filtración al final de la reacción. 
Catálisis soportada: el catalizador homogéneo se inmoviliza sobre un soporte polímeros orgánico e inorgánico, y por lo tanto fácilmente re movible del proceso.
Catálisis enzimática: involucra sistemas biológicos muy específicos.

conclusión.

se concluyo que  el uso de catalizadores en diversos procesos químicos tanto a nivel industria como científico, representa una gran alternativa para la disminución de tiempo de reacción global, entre otros beneficios que involucran el uso de estos componentes en los procesos, además de estar  incluidos dentro de los 12 preceptos de la Química Verde o Química Sustentable. Contribuyendo a la mejora y conservación de nuestro medio ambiente.

la química verde es una ciencia por que tiene un objetivo y requiere generar conocimientos científicos que actualmente no se conocen. 

la química verde se va a consolidar como un campo muy activo de investigación ( interés social) . 

Bibliográfica. 

Anastas, Paul T., y Warner., John C. Teoría y Práctica de la Química Verde, Oxford University Press, New York, 1998.

P.T. Anastas, J. C. Warner. Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, 2000.

Sáenz, A.  CIQA, 2006, Tesis de Doctorado “Síntesis y Estudio del Complejo h2-CP*RuCl(PPh3)2(CH2=CH2-CN) en la Polimerización Radicálica Controlada por Transferencia de Átomo de Monómeros Vinílicos”. 

Sáenz, A. Barajas, L. UAdeC, 2000, Tesis de Licenciatura  “Síntesis de Compuestos Tolanocarboxialdehídos y Análogos Heteroarmáticos”.

Pérez, C. Instituto Nacional Politécnico de Grenoble, 2003, Tesis de Doctorado “ Nuevos Materiales Poliméricos Basados en la Química del Furano”