La química verde es una dirección científica en química, que incluye cualquier mejora en los procesos químicos que afecte positivamente al medio ambiente. Como dirección científica, surgió en los años 90 del siglo XX.
Los nuevos esquemas de reacciones y procesos químicos que se están desarrollando en muchos laboratorios de todo el mundo están diseñados para reducir radicalmente el impacto ambiental de la producción química a gran escala. Tradicionalmente, los fabricantes intentan reducir los riesgos químicos que surgen inevitablemente cuando se utilizan medios agresivos, limitando el contacto de los trabajadores con estas sustancias.
Al mismo tiempo, Green Chemistry sugiere una estrategia diferente: una cuidadosa selección de materiales de partida y esquemas de proceso, que generalmente excluye el uso de sustancias nocivas. Así, la Química Verde es un tipo de arte que permite no solo obtener la sustancia deseada, sino obtenerla de forma que, idealmente, no dañe el medio ambiente en todas las etapas de su producción.
El uso consistente de los principios de la Química Verde conduce a costos de producción más bajos, aunque solo sea porque no requiere la introducción de etapas de destrucción y procesamiento de subproductos dañinos, solventes usados y otros desechos, porque simplemente no se forman. La reducción del número de etapas conduce al ahorro de energía, y esto también tiene un efecto positivo en la evaluación ambiental y económica de la producción.
Actualmente, Green Chemistry como una nueva dirección científica tiene una gran cantidad de seguidores.
Mientras que la Química Ambiental estudia las fuentes, distribución, persistencia e impacto de los contaminantes químicos; La química ambiental proporciona soluciones químicas para deshacerse de los contaminantes. En este caso, existen las siguientes formas posibles de soluciones químicas:
Las dos primeras direcciones se engloban en el área de investigación de Química Ambiental ; la última dirección es el área a la que se dedica la Química Verde .
En 1998, P. T. Anastas y J. S. Warner en su libro "Química verde: teoría y práctica" [1] formularon doce principios de "Química verde" que deberían guiar a los investigadores que trabajan en este campo:
Los caminos por los que se desarrolla la química verde se pueden agrupar en las siguientes áreas:
En 2005, R. Noyori identificó tres áreas clave para el desarrollo de la Química Verde : el uso de CO 2 supercrítico como solvente, una solución acuosa de peróxido de hidrógeno como agente oxidante y el uso de hidrógeno en síntesis asimétrica . [2]
El más común es el uso de un catalizador , que baja la barrera energética de la reacción. Algunos de los procesos catalíticos más nuevos tienen una eficiencia atómica muy alta. Así, por ejemplo, el proceso de síntesis de ácido acético a partir de metanol y CO sobre un catalizador de rodio , desarrollado por Monsanto , procede con un rendimiento del 100 %:
CH3OH + CO => CH3COOH
Otra dirección es el uso de fuentes de energía locales para la activación de moléculas ( fotoquímica , radiación de microondas), que permiten reducir los costos de energía.
Se deposita una gran esperanza en el uso de fluidos supercríticos (principalmente dióxido de carbono y agua , en menor medida - amoníaco , etano , propano , etc.)
El CO 2 supercrítico ya se utiliza ampliamente como disolvente inocuo y respetuoso con el medio ambiente, por ejemplo, para extraer la cafeína de los granos de café, los aceites esenciales de las plantas y como disolvente para algunas reacciones químicas.
Otros ejemplos son las reacciones de oxidación que tienen lugar en agua supercrítica ( en:Supercritical water oxidation ), las reacciones que tienen lugar en una emulsión acuosa ( en:On water reacción ), así como las reacciones sin disolventes (incluidas las reacciones en estado sólido ).
Otra dirección prometedora es el uso de líquidos iónicos . Son sales fundidas a bajas temperaturas. Esta es una nueva clase de solventes que no tienen presión de vapor y por lo tanto no se evaporan o son inflamables. Tienen una muy buena capacidad para disolver una amplia gama de sustancias, incluidos los biopolímeros. Su número posible no está limitado y se pueden obtener con cualquier propiedad predefinida. Además, pueden obtenerse de fuentes renovables, no ser tóxicos ni peligrosos para el medio ambiente y los seres humanos.
Otro camino que conduce a los objetivos de la "química verde" es el uso generalizado de biomasa en lugar de petróleo, a partir del cual las empresas químicas ahora están creando una gran variedad de sustancias: materiales estructurales, productos químicos, medicamentos, perfumes y mucho, mucho más.
Desde los años 70 del siglo XX, se han construido muchas plantas en Brasil, la UE, China, EE. UU. y otros países, que hoy producen alrededor de 75 mil millones de litros o aprox. 60 millones de toneladas de alcohol carburante (datos de 2009), obtenidos por medios biotecnológicos a partir de caña de azúcar, maíz, remolacha, melaza y otras fuentes. La producción de ésteres de ácidos grasos ("biodiesel") y, más recientemente, de etanol celulósico también está creciendo rápidamente (ver también Bioetanol , Biocombustibles ).
Existen varias plantas potentes para la producción de ácido láctico a partir de glucosa obtenida a partir de melazas y residuos de celulosa. La productividad de tal empresa es casi teórica: un kilogramo de ácido láctico se produce a partir de un kilogramo de glucosa. El ácido láctico barato resultante y su anhídrido (lactida) se utilizan además en la producción de un polímero biodegradable: polilactida .
Los objetivos de la química verde también incluyen el desarrollo de formas de utilizar eficientemente materias primas como la lignina , que aún no ha encontrado una amplia aplicación.
La biotecnología (bioingeniería) también se considera una técnica prometedora para lograr los objetivos de la Química Verde. Se pueden sintetizar varios compuestos químicos de importancia industrial (y ya se están sintetizando) con altos rendimientos utilizando agentes biológicos (en su mayoría transgénicos ): microorganismos, plantas, hongos, animales.
GreenChemistry.ru - Centro científico y educativo de química verde "Química para el desarrollo sostenible"