Principios de la química verde

La química verde es un campo de la química que se centra en diseñar productos y procesos que reduzcan el uso y la producción de sustancias peligrosas. El concepto busca reducir el impacto ambiental de los procesos químicos y promover la sostenibilidad.

1. Prevención

La forma más efectiva de manejar los residuos es no crearlos en primer lugar. La química verde aboga por diseñar procesos que reduzcan los residuos antes de que se generen. Por ejemplo, si un proceso químico genera a menudo un subproducto nocivo, los investigadores pueden trabajar en encontrar otra forma que evite la creación de ese subproducto por completo.

2. Economía nuclear

La economía atómica se refiere a la eficiencia de conversión en términos de todos los átomos involucrados en un proceso químico. Una reacción con alta economía atómica significa que la mayoría de los átomos de los reactivos se encuentran en el producto final. Esto ayuda a reducir los residuos.

Ejemplo: A + B -> C Si todos los átomos de A y B se encuentran en C, entonces la economía atómica es alta.

Los rectángulos verdes representan los reactivos A y B, y los rectángulos azules representan el producto C. Todo A y B están en C, indicando buena economía atómica.

3. Síntesis química menos peligrosa

Este principio se centra en diseñar métodos de síntesis que utilicen y produzcan sustancias con baja o nula toxicidad para los seres humanos y el medio ambiente. Un ejemplo de esto podría ser usar agua como solvente en lugar de solventes orgánicos más peligrosos.

4. Diseño de químicos más seguros

La química verde implica la creación de productos químicos que sean efectivos para su uso previsto y mantenga al mínimo la toxicidad. Esto requiere una comprensión profunda de las propiedades químicas y la toxicología.

5. Solventes y auxiliares seguros

Los procesos químicos a menudo requieren solventes, pero pueden ser nocivos. La química verde fomenta el uso de alternativas más seguras que presenten menos riesgos para la salud humana y el medio ambiente.

6. Diseño para la eficiencia energética

El uso de energía tiene un amplio impacto en el medio ambiente, incluidas las emisiones de gases de efecto invernadero. Los procesos deben diseñarse para el bajo consumo de energía, lo que se puede lograr al realizar reacciones a temperatura y presión ambiente siempre que sea posible.

7. Uso de materias primas renovables

Este principio enfatiza el uso de materias primas renovables en lugar de agotar recursos limitados. Por ejemplo, usar materiales de origen vegetal en lugar de materiales derivados del petróleo puede ser más sostenible.

8. Minimizar derivados

La derivatización puede requerir reactivos adicionales y generar residuos. La química verde busca minimizar el uso de pasos de derivatización en los procesos químicos para aumentar la eficiencia y reducir los desechos.

9. Catálisis

Los catalizadores pueden aumentar la eficiencia de las reacciones químicas y hacerlas menos intensivas en energía. Permiten que las reacciones procedan más rápidamente y con menos energía que las reacciones no catalizadas.

Ejemplo: H2 + O2 -> H2O El uso de un catalizador puede reducir la energía necesaria para formar agua.

El círculo rojo representa reactivos sin catalizador, mientras que el círculo amarillo representa reactivos con catalizador, indicando un proceso más eficiente.

10. Diseño para caída

Los productos químicos deben diseñarse de tal manera que se descompongan en productos inocuos al final de su ciclo de vida. Esto puede reducir su impacto potencial en el medio ambiente si son liberados.

11. Análisis en tiempo real para la prevención de contaminación

Desarrollar técnicas analíticas para monitorear procesos químicos en tiempo real podría ayudar a prevenir la contaminación antes de que ocurra.

12. Química naturalmente segura para la prevención de accidentes

Este principio enfatiza en diseñar procesos químicos que minimicen los peligros potenciales como explosiones o emisiones accidentales.

Ejemplos en texto

Considerar el ejemplo de fabricar un medicamento. Si un proceso convencional usa muchos solventes tóxicos y genera desechos peligrosos, se pueden hacer esfuerzos para rediseñar el proceso. Al usar agua u otro solvente más seguro, usar catalizadores para mejorar la velocidad y eficiencia de las reacciones, y manejar cuidadosamente las temperaturas, el proceso puede estar más alineado con los principios de la química verde.

Otro ejemplo es la producción de plásticos biodegradables. En lugar de fabricar plásticos a partir de petróleo, que pueden tardar cientos de años en descomponerse, los científicos pueden centrarse en usar materiales de origen vegetal que se descompongan más fácilmente y sean menos dañinos para el medio ambiente.

Conclusión

Los principios de la química verde guían a los químicos e ingenieros en el diseño e implementación de procesos químicos más seguros, sostenibles y eficientes. Al seguir estos principios, podemos reducir los impactos negativos de la fabricación química y contribuir a la protección ambiental y los esfuerzos de sostenibilidad en general.

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