Newsletter Febrero 2017. Química verde

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INTRODUCCIÓN

La química verde consiste en el diseño de productos químicos y procesos que reducen o eliminan el uso y la generación de sustancias peligrosas para las personas y el medioambiente. 

Por tanto, la Química Verde es un paso hacia la sostenibilidad y, en consecuencia, con su aplicación se opta por una química cuyos productos y procesos buscan alcanzar un equilibrio ambientalmente saludable, socialmente viable, económicamente provechoso, energéticamente deseable y éticamente aceptable.

La química verde se aplica en todo el ciclo de vida de un producto químico, incluyendo no solo su diseño y fabricación, sino también su uso y eliminación final.

Un término habitual en la química verde es el de “sustancia química verde” y se refiere a aquella sustancia que proporciona un mayor rendimiento y funcionalidad siendo más benigna ambientalmente a lo largo de su ciclo de vida.

Encontramos ejemplos de su aplicación en multitud de campos, farmacéutico, cosmético, químico, agrícola, etc. especialmente a nivel diseño de procesos de producción y de utilización de sustancias químicas verdes en productos de consumo.

Inkemia IUCT group es pionera en este ámbito. Desde sus inicios hace 20 años se dedica al desarrollo de la química verde, dispone de una amplia librería de productos químicos verdes y ha ayudado a numerosas empresas, nacionales e internacionales, a mejorar procesos, productos y formulaciones incorporando los principios de la misma.

PRINCIPIOS DE LA QUÍMICA VERDE

Los principios básicos de la química verde ligan el diseño de productos y procesos químicos con sus impactos en la salud humana y el medio ambiente. Estos 12 principios fueron formulados originalmente a finales de los años 90 del pasado siglo por Paul Anastas y John Warner en su libro Green Chemistry: Theory and Practice.

1. Prevención: es mejor prevenir la formación de residuos que tratar de limpiarlos tras su creación.
2. Economía atómica: los métodos sintéticos deben diseñarse para conseguir la máxima incorporación en el producto final de todas las materias usadas en el proceso.
3. Usar metodologías que generen productos con toxicidad reducida: dentro de lo posible, se deben diseñar metodologías sintéticas para usar y generar sustancias con escasa toxicidad humana y ambiental.
4. Generar productos eficaces pero no tóxicos: se deben diseñar productos químicos que, manteniendo la eficacia de su función, presenten una toxicidad baja.
5. Reducir el uso de sustancias auxiliares: las sustancias auxiliares (disolventes, agentes de separación, etc.) deben resultar innecesarias en lo posible y deben ser inocuas.
6. Disminuir el consumo energético: las necesidades energéticas deben considerarse en relación a su impacto ambiental y económico. Los métodos sintéticos deben ser llevados a término a temperatura y presión ambiente.
7. Utilizar materias primas renovables: las materias de partida deben ser renovables y no extinguibles, siempre y cuando sea posible técnica y económicamente.
8. Evitar la derivatización innecesaria: se intentará evitar la formación de derivados (grupos de bloqueo, de protección/desprotección, modificación temporal de procesos físicos/químicos).
9. Enfatizar en el uso de catálisis: los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son superiores a los estequiométricos.
10. Generar productos biodegradabables: los productos químicos deben diseñarse de manera que no persistan en el ambiente, sino que se fragmenten en productos de degradación inertes.
11. Desarrollar metodologías analíticas para la monitorización en tiempo real: se deben desarrollar las metodologías analíticas que permitan el monitoreo a tiempo real durante el proceso y el control previo a la formación de sustancias peligrosas.
12. Minimizar el potencial de accidentes químicos: se debe tratar de evitar los accidentes con las sustancias y las formas de su uso en un proceso químico.

La química verde es una disciplina que se aplica a todas las áreas de la química. El objetivo final es que sus 12 principios sean incorporados como parte de la química cotidiana.

EJEMPLOS DE ALPICACIONES DE LA QUÍMICA VERDE

En la fabricación de chips electrónicos: la utilización de fluidos supercríticos ha contribuido a la reducción significativa del consumo de productos químicos, energía y agua en el proceso.

En la síntesis de principios activos para la industria farmacéutica, existen numerosas aplicaciones de la biocatálisis y la eliminación o sustitución de disolventes estándar por disolventes verdes:

• Síntesis enzimática de sitagliptin – consiguió reducir residuos, mejorar rendimiento y seguridad además de eliminar el catalizador metálico.
• Síntesis de simvastatina: La introducción de una etapa de catálisis enzimática y la mejora del resto de proceso químico – condujo a reducción de residuos y riesgo además de reducción de costes de producción.

En el desarrollo de plásticos biodegradables – varias compañías han trabajado en el desarrollo de este tipo de plásticos preparados a partir de fuentes renovables y biodegradables como almidón de maíz o almidón de yuca.

También existen numerosos ejemplos en la industria de pinturas sustituyendo resinas y compuestos orgánicos volátiles por alternativas de menor toxicidad y que generan menos residuos.

Asimismo, entre los múltiples ejemplos de la aplicación de la química verde se encontraría la evolución de la química de los plaguicidas desde los compuestos organoclorados que llevaban asociados los problemas de bioacumulación y alta persistencia, hasta llegar a plaguicidas más modernos, que sin perder su eficacia ante las plagas, son degradados de forma natural con rapidez hacia productos inocuos, impidiendo que ejerzan un impacto negativo sobre el medio ambiente y el hombre.

Otros ejemplos de los avances de la química verde en la industria son los biocombustibles, la tintorería ecológica o la esterilización.

En definitiva, mediante el diseño y la innovación a nivel molecular, la química verde se ha constituido como una poderosa herramienta que contribuye a:

1. reducir el riesgo químico asociado al uso y manufactura de los productos químicos; 
2. reducir o eliminar el impacto ambiental de las aguas residuales y la dispersión de contaminantes en la atmósfera; 
3. reducir el uso intensivo del agua y la energía; 
4. reducir el impacto ambiental de los productos químicos una vez usados; y minimizar el flujo de materia desde los recursos naturales no renovables hasta los procesos productivos.

EL GRUPO INKEMIA Y SU CONOCIMIENTO EN QUIMICA VERDE A SU SERVICIO

En 1997 InKemia IUCT group creó el primer programa en Química Verde en España. Tres años más tarde accedió a la Red Internacional del Green Chemistry Institute como delegación española, formando en 2003 parte del Consejo Gestor del mismo. Ese mismo año InKemia IUCT group devino miembro cofundador de la Red Española de Química Sostenible. En 2004 estableció el consorcio industrial europeo SOLVSAFE y en 2005, InKemia IUCT group fue designado miembro del Consejo Gestor de la Plataforma Española de Química Sostenible. Entre los años 1999 y 2013 InKemia IUCT group ha organizado la Green Chemistry Conference y desde su constitución ha participado en consorcios público-privado para ejecutar proyectos de investigación bajo estos principios.

Productos y procesos desarrollados por IUCT:

• Biodiésel de segunda generación (IUCT-S50) (patentado)
• Nuevos disolventes verdes – Biblioteca con más de 200 disolventes verdes
• Aplicaciones industriales de los disolventes verdes en síntesis química de principios activos farmacéuticos
• Aplicaciones industriales de los disolventes verdes en desengrase de metales (patentado)
• Aplicaciones industriales de los disolventes verdes en formulaciones de pinturas
• Síntesis de Pigmentos azoicos libres de PCB
• Nuevas síntesis patentadas de principios activos (Pimozide y Loperamide)
• Síntesis biotecnológica de menadiona (Vitamina K)
• Nuevos antioxidantes industriales verdes
• Nuevos conservantes industriales verdes
• Acilaciones de Friedel-Crafts para principios activos Green

Durante estos años Inkemia ha colaborado con la industria y entre los éxitos conseguidos se encuentran:

• Cosmética: mejora de una formulación por sustitución de un componente por un producto “verde”  aportando también ventajas funcionales.
• Química: estudios de sustitución/aplicación de disolventes verdes para diferentes industrias como pinturas y barnices, desengrase de metales, agroquímica y química fina.
• Química Fina: Optimización de los procesos de síntesis de principios activos farmacéuticos por eliminación/sustitución de disolventes por alternativas verdes y/o aplicación de la biocatálisis en la síntesis (antivirales, antitumorales, etc).
• Industria Química: Desarrollo de productos biodegradables (pelota de golf).

En el año 2016  Inkemia IUCT group materializa su firme compromiso con la química verde creando su primera filial en USA especializada en química verde, Inkemia Green Chemicals contando como Presidente del Consejo Científico con Paul Anastas, considerado el padre de la química verde.

¿Cómo pueden Inkemia y la química verde ayudar a su compañía?

InKemia IUCT group dispone de una de las más amplias bibliotecas de productos químicos verdes funcionales. Su diversidad ha sido cuidadosamente diseñada para cumplir con las especificaciones técnicas de las diferentes aplicaciones requeridas en diversos sectores.

Entre las muchas soluciones que desde la química verde podemos ofrecer a su compañía se encuentra:

Mejoras en las formulaciones cosméticas, farmacéuticas, complementos alimenticios, etc.

• Aportando soluciones más inocuas para las personas
• Mejorando funcionalidad

Optimización de procesos químicos/Rediseño de síntesis:

• Eliminación / sustitución de disolventes por disolventes verdes   
• Uso de reactivos más seguros
• Minimización de etapas sintéticas y aislamientos

Biotecnología industrial

• Síntesis química mediada por microorganismos
• Construcción y expresión genética
• Producción de biomoléculas
• Análisis bioinformático
• Procesos fermentativos

Prevención de la contaminación

• Reducción de la generación de subproductos tóxicos y peligrosos
• Procesos sin generación de sales
• Procesos sin disolvente

Todo ello convierte a Inkemia IUCT en el socio ideal para encontrar soluciones “verdes” a sus necesidades.