Lo que necesitamos no es quimifobia sino Química Verde

Hoja recortada con una figura

Legas Delaney para «Plant for the Planet»

De vez en cuando aparecen por mi facebook imágenes como esta, y me pregunto qué estamos haciendo mal los químicos tóxicos… Quiero decir, es obvio que un plátano es más sano que una Coca-cola Zero, pero de ahí a decir que la última se trata de un químico tóxico me parece que hay un abismo.

De acuerdo en que la mala fama de la química tiene una base fundada e histórica. Accidentes en multinacionales de productos químicos con devastadoras consecuencias humanas como el de Bophal en 1984. El empleo de CFCs porque se consideraban seguros e inertes… para descubrir después que atacaban la capa de ozono. La contaminación del aire, la lluvia ácida, el smog, la contaminación del suelo, los vertederos, la contaminación de los lagos, ríos y mares, con otros problemas añadidos como la eutrofización debido al exceso de fertilizantes. Afortunadamente, a lo largo de los años, ha crecido nuestra concienciación con el medio ambiente, y nos hemos dado cuenta del impacto de nuestras acciones en nuestro pequeño planeta azul.

Un profesor de la carrera nos explicaba que cuando la población humana era muy inferior a la actual, no había problema en verter sobre el río del pueblo los desechos ya que el propio río cuenta con mecanismos para degradar, por ejemplo, la materia orgánica, a partir de la acción de microorganismos. Pero ahora que somos tantos, no hay ecosistema capaz de tragarse toda la basura que generamos, por lo que ha sido imprescindible un cambio de actitud: basta de usar la manera más fácil y barata de deshacerse de los residuos de la industria química (chimenea arriba o río abajo).

Un perfil de una mujer definido con vegetales que se van moviendo

Fuente: http://www.ignant.de/

¿Qué debemos hacer? ¿Cómo nos escondemos de esta terrorífica química que nos persigue por tierra, mar y cielo? ¡Rápido!, volvamos a las cavernas, a limpiar con vinagre y bicarbonato,…

¡Un momento, un momento! La industria química no solo nos ha traído quebraderos de cabeza sino que es responsable de muchos productos de los que dependemos: medicamentos para prevenir o tratar enfermedades, fertilizantes para aumentar la productividad agrícola y alimentar a una población humana en aumento, y un largo etcétera. Con el añadido de que la mayoría de problemas medioambientales pasados se han resuelto con los métodos de la ciencia en general y de la química en particular, como la potabilización del agua.

En la conferencia Energy & NanoTechnology de 2003, el Profesor R. E. Smalley (premio Nobel de Química en 1996) enumeró el top ten de los problemas que tendría que hacer frente la humanidad en los próximos 50 años: energía, agua, comida, medio ambiente, pobreza, terrorismo y guerra, enfermedad, educación, democracia, población. Y al menos en la mitad, la química será indispensable para encontrar una solución en la energía, el agua, la comida, el medio ambiente y la enfermedad.

Porque lo que necesitamos no es quimiofobia sino Química Verde o Sostenible, es decir, el diseño de productos y procesos químicos que reduzcan o eliminen el uso y generación de sustancias peligrosas. Todo empezó en 1990 con la Pollution Prevention Act estadounidense que establecía como prioridad reducir las fuentes de contaminación para resolver los problemas medioambientales. Poco después de su aprobación, se reconoció que muchas disciplinas, entre ellas la química, deberían estar directamente involucradas. Así que en 1991, la Oficina de Prevención de Contaminación y Tóxicos de Estados Unidos lanzó la primera iniciativa de investigación en Química Verde. Pronto se unieron otros países como Italia, Inglaterra y Japón; y en 1995 se anuncia el U.S. Presidential Green Chemistry Challenge Award para premiar a industria, academia y gobierno en sus logros con respecto a la Química Verde.

La Química Verde o Sostenible se basa en 12 principios, que se pueden abreviar en el acrónimo inglés PRODUCTIVELY, que lo siento, solo funciona en inglés:

Prevent wastes

Renewable materials

Omit derivatization steps

Degradable chemical products

Use safe synthetic methods

Catalytic reagents

Temperature, pressure ambient

In-process monitoring

Very few auxiliary substances

E-factor, maximize feed in product

Low toxicity of chemical products

Yes, it is safe.

Hagamos un repaso rápido por las áreas en las que impacta de lleno la Química Verde. Los disolventes benignos es uno de los grandes objetivos a lograr: en química la mayoría de las reacciones se llevan a cabo en disolución, y estos disolventes no son precisamente amigables ni con el medio ambiente ni con el ser humano. Algunas alternativas son el CO2 supercrítico (como conté en Bilbao), o el agua: gracias a catalizadores se está consiguiendo trasladar las reacciones químicas de disolventes orgánicos a la inocuidad del agua. Lo que nos lleva directo a otra área importante, considerada incluso como uno de los pilares fundacionales de la Química Verde: la catálisis. Un catalizador permite reducir la energía implicada en las reacciones químicas, e incluso eliminar etapas posteriores de purificación si incrementa la selectividad de la reacción hacia el producto que nos interesa. De hecho, esto convierte a la Química Verde en algo no tan moderno…, porque la catálisis se ha usado desde prácticamente el comienzo de la química como ciencia. Para que luego digan que los químicos somos tóxicos, ¡si ya teníamos raíces verdes desde el principio!

Además, también entra dentro de la Química Verde desarrollar nuevas metodologías sintéticas que aumenten la eficiencia atómica, inspirándose en la imitación de la naturaleza (biomimesis), en reacciones en cascada, o en el autoensamblaje molecular. También, incorporar métodos analíticos en tiempo real para realmente evitar los contaminantes. Otro reto es conseguir que los productos químicos que actualmente provienen del petróleo o sus derivados, se cambien a materias primas renovables. En resumen, la Química Verde es un cambio de mentalidad: dejar de lado el buscar alternativas de descontaminación para centrarse directamente en no contaminar, y que todo esto salga rentable económicamente (no hay que olvidarse del acrónimo PRODUCTIVELY).

Todo esto suena muy bonito, pero parece una utopía, ¿verdad? Pongamos un ejemplo (archiconocido dentro de la Química Sostenible). El Taxol es un anticancerígeno aprobado para cáncer de ovario, de mama, de pulmón y para el sarcoma de Kaposi. Su principio activo es el paclitaxel que se aislaba de la corteza del tejo americano, que apenas contiene un 0,0004% de este compuesto. Consecuencia inmediata: sobreexplotación y deforestación del tejo americano, consiguiendo poner en peligro al búho moteado que vivía por allí. ¿Qué hacer? La síntesis química del paclitaxel en el laboratorio era inviable: una molécula tremendamente compleja que requería unos 40 pasos de reacción para obtener un rendimiento de… un 2%. Una alternativa sintética partía del precursor del paclitaxel (el 10-DAB) pero también era una reacción compleja y que generaba grandes residuos de biomasa. Finalmente, se encontró la solución químicamente verde: a partir de agujas y ramitas de tejo, se extraían células que producían ellas mismas el paclitaxel, reduciendo los residuos, aumentando el rendimiento, reduciendo los costes y contaminando menos. ¿Quién dijo que la química es tóxica? La química es de lo mejor que tenemos y la haremos todavía mejor.

Esta entrada participa en la LIX Edición del Carnaval de Química, acogido en Hablando de Ciencia.

Más información

Gran parte de lo aquí contado lo aprendí en la asignatura de Conceptos básicos de Química Sostenible, del máster interuniversitario de Química Sostenible, impartida en la Universidad Jaume I de Castellón, gracias a mis profesores Eduardo García Verdugo y María Isabel Burguete.

Anastas P.T. & Kirchhoff M.M. «Origins, Current Status, and Future Challenges of Green Chemistry» Accounts of Chemical Research (2002), 35 (9), 686–694 DOI: 10.1021/ar010065m

Mountford, P. «The Taxol Story-Development of a Green Synthesis via Plant Cell Fermentation» Green Chemistry in the Pharmaceutical Industry, 2010 WILEY-VCH Edited by Peter J. Dunn, Andrew S. Wells and Michael T. Williams© 2010 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim ISBN: 978-3-527-32418-7

Smalley, R.E., “Nanotechnology, the S&T Workforce, Energy & Prosperity”, documento PDF, obtenido de http://cohesion.rice.edu/NaturalSciences/Smalley/emplibrary/PCAST%20March%203,%202003.ppt, consultado el 27 de junio de 2016