Disolventes verdesEditar
La mayor aplicación de los disolventes en las actividades humanas es en pinturas y revestimientos (46% del uso). Las aplicaciones de menor volumen incluyen la limpieza, el desengrasado, los adhesivos y la síntesis química. Los disolventes tradicionales suelen ser tóxicos o están clorados. Los disolventes verdes, en cambio, suelen ser menos perjudiciales para la salud y el medio ambiente y, preferiblemente, más sostenibles. Lo ideal sería que los disolventes se derivaran de recursos renovables y se biodegradaran hasta convertirse en productos inocuos, a menudo de origen natural. Sin embargo, la fabricación de disolventes a partir de biomasa puede ser más perjudicial para el medio ambiente que la fabricación de los mismos disolventes a partir de combustibles fósiles. Por lo tanto, hay que tener en cuenta el impacto medioambiental de la fabricación de disolventes cuando se selecciona un disolvente para un producto o proceso. Otro factor a tener en cuenta es el destino del disolvente tras su uso. Si el disolvente se utiliza en una situación cerrada en la que es posible la recogida y el reciclaje del disolvente, hay que tener en cuenta el coste de la energía y el daño medioambiental asociados al reciclaje; en esta situación, el agua, cuya purificación requiere mucha energía, puede no ser la opción más ecológica. Por otro lado, es probable que un disolvente contenido en un producto de consumo se libere en el medio ambiente tras su uso y, por tanto, el impacto medioambiental del propio disolvente es más importante que el coste energético y el impacto del reciclaje del disolvente; en tal caso, es muy probable que el agua sea una opción ecológica. En resumen, hay que tener en cuenta el impacto de toda la vida útil del disolvente, de la cuna a la tumba (o de la cuna a la cuna si se recicla). Así, la definición más completa de un disolvente ecológico es la siguiente «un disolvente ecológico es el disolvente que hace que un producto o proceso tenga el menor impacto medioambiental a lo largo de todo su ciclo de vida»
Por tanto, por definición, un disolvente puede ser ecológico para una aplicación (porque resulta menos perjudicial para el medio ambiente que cualquier otro disolvente que pudiera utilizarse para esa aplicación) y, sin embargo, no ser un disolvente ecológico para una aplicación diferente. Un ejemplo clásico es el agua, que es un disolvente muy ecológico para productos de consumo como el limpiador de tazas de váter, pero no es un disolvente ecológico para la fabricación de politetrafluoroetileno. Para la producción de ese polímero, el uso de agua como disolvente requiere la adición de tensioactivos perfluorados que son muy persistentes. En cambio, el dióxido de carbono supercrítico parece ser el disolvente más ecológico para esa aplicación porque funciona bien sin ningún tensioactivo. En resumen, ningún disolvente puede declararse como «disolvente verde» a menos que la declaración se limite a una aplicación específica.
Técnicas sintéticasEditar
Las técnicas sintéticas nuevas o mejoradas a menudo pueden proporcionar un mejor rendimiento medioambiental o permitir una mejor adhesión a los principios de la química verde. Por ejemplo, el Premio Nobel de Química de 2005 se concedió a Yves Chauvin, Robert H. Grubbs y Richard R. Schrock, por el desarrollo del método de metátesis en síntesis orgánica, con referencia explícita a su contribución a la química verde y a la «producción más inteligente». Una revisión de 2005 identificó tres desarrollos clave de la química verde en el campo de la síntesis orgánica: el uso de dióxido de carbono supercrítico como disolvente verde, el peróxido de hidrógeno acuoso para oxidaciones limpias y el uso del hidrógeno en la síntesis asimétrica. Otros ejemplos de química verde aplicada son la oxidación en agua supercrítica, las reacciones en agua y las reacciones en medios secos.
La bioingeniería también se considera una técnica prometedora para alcanzar los objetivos de la química verde. Una serie de importantes productos químicos de proceso pueden sintetizarse en organismos de ingeniería, como el shikimato, un precursor del Tamiflu que Roche fermenta en bacterias. La química del clic se cita a menudo como un estilo de síntesis química que es coherente con los objetivos de la química verde. El concepto de «farmacia verde» se ha articulado recientemente basándose en principios similares.
Dióxido de carbono como agente espumanteEditar
En 1996, Dow Chemical ganó el premio Greener Reaction Conditions 1996 por su agente espumante 100% de dióxido de carbono para la producción de espuma de poliestireno. La espuma de poliestireno es un material muy utilizado en el embalaje y el transporte de alimentos. Sólo en Estados Unidos se producen 700 millones de libras al año. Tradicionalmente, en el proceso de producción de las planchas de espuma se utilizaban CFC y otros productos químicos que agotan la capa de ozono, lo que suponía un grave peligro para el medio ambiente. También se han utilizado hidrocarburos inflamables, explosivos y, en algunos casos, tóxicos como sustitutos de los CFC, pero presentan sus propios problemas. Dow Chemical descubrió que el dióxido de carbono supercrítico funciona igual de bien como agente espumante, sin necesidad de sustancias peligrosas, lo que permite reciclar el poliestireno más fácilmente. El CO2 utilizado en el proceso se reutiliza de otras industrias, por lo que el carbono neto liberado del proceso es cero.
HidracinaEditar
El principio #2 es el Proceso de Peróxido para producir hidracina sin cogenerar sal. La hidracina se produce tradicionalmente mediante el proceso Olin Raschig a partir de hipoclorito de sodio (el ingrediente activo de muchos blanqueadores) y amoníaco. La reacción neta produce un equivalente de cloruro de sodio por cada equivalente del producto objetivo, la hidracina:
NaOCl + 2 NH3 → H2N-NH2 + NaCl + H2O
En el proceso del peróxido verde se emplea peróxido de hidrógeno como oxidante y el producto secundario es agua. La conversión neta es la siguiente:
2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O
Cumpliendo el principio nº 4, este proceso no requiere disolventes auxiliares de extracción. Se utiliza metil etil cetona como portador de la hidracina, la fase intermedia de la ketazina se separa de la mezcla de reacción, facilitando la elaboración sin necesidad de un disolvente de extracción.
1,3-PropanediolEditar
El principio #7 es una ruta verde para el 1,3-propanediol, que se genera tradicionalmente a partir de precursores petroquímicos. Puede producirse a partir de precursores renovables mediante la bioseparación del 1,3-propanediol utilizando una cepa de E. coli modificada genéticamente. Este diol se utiliza para hacer nuevos poliésteres para la fabricación de alfombras.
LáctidaEditar
En 2002, Cargill Dow (ahora NatureWorks) ganó el premio Greener Reaction Conditions Award por su método mejorado para la polimerización del ácido poliláctico . Desgraciadamente, los polímeros a base de lactida no dan buenos resultados y el proyecto fue interrumpido por Dow poco después del premio. El ácido láctico se produce mediante la fermentación del maíz y se convierte en lactida, el éster dímero cíclico del ácido láctico, mediante una eficiente ciclización catalizada por estaño. El enantiómero de la L,L-lactida se aísla por destilación y se polimeriza en la masa fundida para hacer un polímero cristalizable, que tiene algunas aplicaciones, como los textiles y la ropa, la cubertería y el envasado de alimentos. Wal-Mart ha anunciado que está utilizando/utilizará PLA para el envasado de sus productos. El proceso de PLA de NatureWorks sustituye las materias primas del petróleo por materiales renovables, no requiere el uso de disolventes orgánicos peligrosos típicos de otros procesos de PLA y da lugar a un polímero de alta calidad que es reciclable y compostable.
Revestimientos de moquetaEditar
En 2003, Shaw Industries seleccionó una combinación de resinas de poliolefina como polímero base para EcoWorx debido a la baja toxicidad de sus materias primas, sus propiedades de adhesión superiores, su estabilidad dimensional y su capacidad de reciclaje. El compuesto EcoWorx también tuvo que ser diseñado para ser compatible con la fibra de nylon de las moquetas. Aunque EcoWorx puede recuperarse a partir de cualquier tipo de fibra, el nylon-6 proporciona una ventaja significativa. Las poliolefinas son compatibles con los métodos de despolimerización del nylon-6 conocidos. El PVC interfiere con esos procesos. La química del nylon-6 es bien conocida y no se aborda en la producción de primera generación. Desde su creación, EcoWorx cumplió todos los criterios de diseño necesarios para satisfacer las necesidades del mercado desde el punto de vista del rendimiento, la salud y el medio ambiente. La investigación indicó que la separación de la fibra y el soporte a través de la elutriación, la molienda y la separación por aire resultó ser la mejor manera de recuperar los componentes de la cara y el soporte, pero era necesaria una infraestructura para devolver EcoWorx postconsumo al proceso de elutriación. La investigación también indicó que la moqueta en losetas postconsumo tenía un valor económico positivo al final de su vida útil. EcoWorx está reconocido por el MBDC como un diseño certificado de cuna a cuna.
Transesterificación de grasasEditar
En 2005, Archer Daniels Midland (ADM) y Novozymes ganaron el premio Greener Synthetic Pathways por su proceso de interesterificación enzimática. En respuesta a la obligación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) de etiquetar las grasas trans en la información nutricional antes del 1 de enero de 2006, Novozymes y ADM colaboraron en el desarrollo de un proceso enzimático limpio para la interesterificación de aceites y grasas mediante el intercambio de ácidos grasos saturados e insaturados. El resultado son productos comercialmente viables sin grasas trans. Además de los beneficios para la salud humana que supone la eliminación de las grasas trans, el proceso ha reducido el uso de productos químicos tóxicos y de agua, evita grandes cantidades de subproductos y reduce la cantidad de grasas y aceites desperdiciados.
Ácido biosuccínicoEditar
En 2011, el Premio a los Logros Sobresalientes de la Química Verde por parte de una Pequeña Empresa fue para BioAmber Inc. por la producción integrada y las aplicaciones posteriores del ácido succínico de origen biológico. El ácido succínico es un producto químico de plataforma que constituye un importante material de partida en las formulaciones de productos cotidianos. Tradicionalmente, el ácido succínico se produce a partir de materias primas derivadas del petróleo. BioAmber ha desarrollado un proceso y una tecnología que produce ácido succínico a partir de la fermentación de materias primas renovables con un coste y un gasto energético menores que el equivalente del petróleo, a la vez que secuestra el CO2 en lugar de emitirlo. Sin embargo, la bajada de los precios del petróleo precipitó la quiebra de la empresa y ahora apenas se fabrica ácido succínico de origen biológico.
Productos químicos de laboratorioEditar
Varios productos químicos de laboratorio son controvertidos desde la perspectiva de la química verde. El Instituto Tecnológico de Massachusetts creó un asistente de alternativas «verdes» para ayudar a identificar alternativas. El bromuro de etidio, el xileno, el mercurio y el formaldehído han sido identificados como los «peores delincuentes» que tienen alternativas. Los disolventes, en particular, contribuyen en gran medida al impacto medioambiental de la fabricación de productos químicos, y cada vez se presta más atención a la introducción de disolventes más ecológicos en la fase más temprana del desarrollo de estos procesos: los métodos de reacción y purificación a escala de laboratorio. En la industria farmacéutica, tanto GSK como Pfizer han publicado guías de selección de disolventes para sus químicos de descubrimiento de fármacos.