Química verde

A química verde, tamén chamada química sustentable, é unha filosofía que se aplica á investigación e enxeñaría químicas que fomenta o deseño de produtos e procesos que minimizan o uso e xeración de substancias perigosas para o medio ambiente ou a saúde.^[1] Mentres que a quimica ambiental é a química do medio ambiente natural, e dos contaminantes químicos na natureza, a química verde trata de reducir o impacto da química no medio ambiente impedindo a contaminación nas súas fontes e utilizando poucos recursos naturais.

Como filosofía química, a química verde aplícase á química orgánica, química inorgánica, bioquímica, química analítica, química física e mesmo á enxeñaría química. Aínda que a química verde parece enfocada a aplicacións industriais, tamén se aplica a calquera elección química fóra dese ámbito. A chamada Click chemistry cítase a miúdo como un estilo de síntese química que é consistente cos obxectivos da química verde. O acento ponse en minimizar os perigos e maximizar a eficiencia de calquera elección química.

En 2005 Ryōji Noyori identificou tres desenvolvementos clave na química verde: uso de dióxido de carbono supercrítico como solvente verde, peróxido de hidróxeno acuoso para facer oxidacións limpas e o uso de hidróxeno na síntese asimétrica.^[2] Un exemplo de química verde aplicada é a oxidación con auga supercrítica, en reaccións con auga e en reaccións con medio seco.

A bioenxeñaría é tamén unha técnica prometedora para acadar os obxectivos da química verde. Varios procesos químicos importantes poden ser sintetizados en organismos modificados por enxeñaría, como o composto shikimate, un precursor do Tamiflu que é se obtén por fermentación en bacterias.

O termo química verde foi acuñado por Paul Anastas en 1991.^[3] Porén, tamén se ten indicado^[4] que o concepto se orixinou antes, nunha publicación de 1978 de Trevor Kletz, na que propoñía que os químicos deberían procurar procesos alternativos a aqueles que implicaban o uso de substancias e condicións máis perigosas.^[5]

Paul Anastas, cando traballaba na Axencia de Protección Ambiental de Estadois Unidos, e John C. Warner desenvolveron 12 principios básicos para a química verde,^[6] que axudan a explicar o que a súa definición significa na práctica. Estes principios trataban sobre conceptos como os seguintes:

• o deseño de procesos para maximizar a cantidade de materia prima que acaba no produto;
• o uso de substancias seguras e benignas para o medio ambiente, incluíndo disolventes, sempre que sexa posible;
• o deseño de procesos eficientes enerxeticamente;
• a mellor forma de eliminación de residuos é non crealos desde o principio.

Os 12 principios que desenvolven os conceptos anteriores son:

1. É mellor previr a xeración de residuos que tratalos ou limpalos despois de que se orixinaron.
2. Os métodos sintéticos deberían deseñarse para maximizar a incorporación de todos os materiais usados no proceso nun produto final.
3. Sempre que sexa factible, as metodoloxías sintéticas deberían deseñarse para usar e xerar substancias que posúan pouca ou ningunha toxicidade para a saúde humana e o medio ambiente.
4. Os produtos químicos deberían deseñarse para manter a eficacia de funcionamento pero reducindo a súa toxicidade.
5. O uso de substancias auxiliares (por exemplo disolventes, axentes de separación etc.) debería facerse innecesario sempre que sexa posible e inocuo cando se utilicen.
6. Os requirimentos de enerxía deberían ser considerados polos seus efectos medioambientais e impactos económicos e deberían ser minimizados. Os métodos sintéticos deberían realizarse a presión e temperatura ambiente.
7. Unha materia prima debería ser renovable sempre que sexa técnica e economicamente factible.
8. Reducir os derivados: A produción de derivados innecesarios (por bloqueo de grupos, protección/desprotección, modificación temporal) debería evitarse sempre que sexa posible.
9. Os reactivos catalíticos (tan selectivos como sexa posible) son superiores aos reactivos estequiométricos.
10. Os produtos químicos deberían deseñarse para que cando acabaron a súa función non persistan no medio ambiente e se degraden dando produtos inocuos.
11. As metodoloxías analíticas teñen que desenvolverse máis para que se poida monitorizar durante o proceso en tempo real e controlar antes de que se formen substancias perigosas.
12. As substancias e a forma dunha substancia usada nun proceso químico deberían elixirse para minimizar potenciais accidentes químicos, incluíndo escapes de substancias, explosións, e incendios.

Fixéronse intentos de cuantificar non só o grao de "verde" ao que chega un proceso químico senón tamén medir outras variables como o rendemento químico, o prezo dos compoñentes da reacción, a seguridade e manexabilidade dos compostos químicos usados, as demandas de hardware, perfil enerxético e facilidade de extracción e purificación do produto. Nun estudo cuantitativo,^[7] a redución do nitrobenceno a anilina recibiu 64 puntos dun máximo de 100, polo que se consideraba unha síntese aceptable no seu conxunto, mentres que a síntese dunha amida utilizando HMDS describíase só como adecuada cun total de 32 puntos.

A química verde está vista de modo crecente como unha ferramenta poderosa que os investigadores deben usar para avaliar o impacto ambiental da nanotecnoloxía.^[8] A medida que se desenvolven nanomateriais, deben considerarse os impactos na saúde humana e medioambiental dos produtos e dos procesos usados para fabricalos para asegurar a súa viabilidade a longo prazo.

Despois de que se presentou a idea, empezaron a promulgarse as primeiras leis que favorecían a química verde. En 1990 aprobouse nos Estados Unidos a Lei de Prevención da Contaminación de 1990 (Pollution Prevention Act). Esta lei marca unha forma de actuar nos casos de contaminación, favoracendo evitar os problemas antes de que ocorran.

Na Unión Europea, en 2007, empezou a funcionar o programa de Rexistro, Avaliación, Autorización, e Restrición de Compostos Químicos (REACH), que esixía ás empresas que proporcionaran datos que indicasen que os seus produtos eran seguros. Esta regulación (1907/2006) asegura non só unha estimación dos perigos dos compostos químicos e os riscos durante o seu uso, senón que tamén inclúe medidas para prohibir ou restrinxir/autorizar os usos dunha substancia específica. A ECHA (Axencia de compostos Químicos da Unión Europea, con sede en Helsinqui), está poñendo en funcionamento a regulación mentres que a aplicación depende de cada estado membro da UE. Un antecedente deste tipo de normas foi a Lei de Control de Substancias Tóxicas dos Estados Unidos, aprobada en 1976, que en principio tiña disposicións similares, pero que non era comparable á REACH na súa efectividade reguladora.

En 2008 en California aprobáronse dúas leis que favorecen a química verde, que terían efecto a partir de ^[9] 2012^[10].

O Comité do Premio Nobel na súa declaración de 2005 para o Premio Nobel de Química polo "desenvolvemento do método da metátese en síntese orgánica" afirmou que "isto representa un grande paso adiante para a "química verde", reducindo os residuos potencialmente perigosos por medio dunha produción máis intelixente. A metátese é un exemplo de como foi aplicada unha importante ciencia básica para beneficio da humanidade, a sociedade e o medio ambiente."^[11] O concepto de farmacia verde foi desenvolvido recentemente e baséase en principios similares.^[12]

Un exemplo de química verde é a produción de 1,3-propanodiol, que se prepara por bioseparación do 1,3-propanodiol utilizando unha cepa modificada xeneticamente da bacteria Escherichia coli.^[13] Este diol utilízase para facer novos poleésteres para a manufactura de alfombras.

Estanse a explorar alternativas á produción de varios compostos controvertidos. O Instituto de Tecnoloxía de Massachusetts (MIT) creou un asistente ou wizard para axudar a identificar alternativas. Identificáonse o bromuro de etidio, o xileno, o mercurio, e o formaldehido como os peores contaminantes que teñen alternativas.^[14] Os disolventes contribúen moito ao impacto ambiental da fabricación química e estanse a facer moitos esforzos por introducir solventes "máis verdes" nas primeiras etapas do desenvolvemento destes procesos: os métodos de purificación e reacción a escala de laboratorio. Na industria farmacéutica, tanto a compañía GSK^[15][16] coma Pfizer^[17] publicaron as Guías para a Selección de Solventes para uso dos seus químicos dedicados ao descubrimento de fármacos.

Facendo unha análise histórica do desenvolvemento da química verde, algúns dos partidarios da química verde consideran que foi unha forma de pensar innovadora. Porén, tamén hai químicos que argumentaron que se está a utilizar a química verde só como unha etiqueta conveniente para as relacións públicas. De feito, moitos químicos usan o termo "química verde" sen aterse ao paradigma da química verde proposto por Anastas e Warner.^[18]

• Clark, J. H.; Luque, R.; Matharu, A. S. (2012). "Green Chemistry, Biofuels, and Biorefinery". Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering 3: 183–207. doi:10.1146/annurev-chembioeng-062011-081014. PMID 22468603.