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Química verde: economía del átomo

U N A M

FACULTAD DE QUÍMICA

1er Coloquio de Ciencia y Sociedad

Química Verde

de la

hacia el Centenario de la

¿Qué es la química verde ?

Facultad de Química

En la actualidad, uno de los problemas más importantes que nos aquejan es el deterioro ambiental, debido a la gran cantidad de residuos que generamos día con día. Lo cual nos ha puesto en la necesidad de buscar alternativas para prevenir la contaminación desde su origen y con ello la sustentabilidad del medio ambiente.

Una de estas alternativas es la química verde, la cual se define como:

"La forma de promover el desarrollo y el uso de tecnologías químicas innovadoras que reduzcan y eliminen el uso o generación de sustancias dañinas, manufactura y uso de productos químicos".

Definición propuesta por Paul Anastas actual Director del Centro de Química Verde e Ingeniería Verde del Departamento de Química de la Universidad de Yale y el Doctor Jonh Warner, fundadores de los 12 principios de la Química Vede.

12 principios de

la Química Verde

(1998): Green Chemestry: Theory and Practice, Oxford University Press, Nueva York.

Economía atómica

9. Potenciar la catálisis.

12. Minimizar el potencial de accidentes químicos.

1. Prevenir la formación de residuos.

8. Eliminar etapas sintéticas innecesarias.

11. Desarrollar metodologías analíticas para la monitorización en tiempo real.

3. Síntesis con sustancias de toxicidad reducida.

10. Productos de productos biodegradables.

7. Usar materias primas renovables.

2. Maximizar la economía atómica

6. Maximizar la eficiencia energética.

4. Diseños de productos y procesos seguros.

5. Evitar el uso de sustancias auxiliares.

Para ilustrar mejor tal definición, veamos lo siguiente...

Un ejemplo

particular:

Cabe señalar que el uso del rendimiento no se toman en cuenta factores de eficiencia global. Por ello, el término economía del átomo se traduce como:

Economía atómica = (masa molecular del producto) / (masa molecular de los reactivos)

Comparemos los diferentes métodos industriales para la obtención de anhídrido maleico:

Si se parte de una molécula de 6 átomos de carbono (benceno, C6H6) para obtener una molécula con 4 átomos de carbono (anhídrido maleico, C4H2O3); así que el resto de los átomos no empleados se convertirían en óxidos de carbono. La economía atómica resultante sería:

Mol: cantidad de sustancia

Obtenemos la masa molar de cada uno:

C6H6 = 78 g/mol

O2 = 32 g/mol

C4H2O3 = 98 g/mol

Luego, multiplicamos esa masa por el número de moles:

1 C6H6 + 4.5 O2 → 1 C4H2O3

1 mol (78 g/mol) + 4.5 mol (32 g/mol) → 1 mol (98 g/mol)

Usamos la fórmula anterior:

% Ec.Atom=(1 mol (98 g/mol))/(1 mol (78 g/mol)+4.5 mol (32 g/mol)) x100

Obtenemos la economía del proceso: =44.1 %

Se entiende por Economía del átomo el reducir el gasto a nivel molecular maximizando el número de átomos de todos los reactivos que sean incorporados al producto final de modo que no se genere ningún subproducto. Es útil para evaluar la eficiencia de la reacción.

Pero no sólo se mejora la economía atómica del proceso, sino que se eliminó el empleo del benceno (de alta toxicidad) y se sustituyó por una sustancia de baja toxicidad como el n-butano (hidrocarburo saturado de baja reactividad).

ECONOMÍA ATÓMICA

Ahora sabemos la importancia de la incorporación del principio

la cual favorece no solo a una mejora para el medio ambiente, sino también un ahorro para las empresas químicas, al reducir los procesos de eliminación de residuos y la cantidad de energía utilizada.

En el proceso actual, que se lleva a cabo en todas las plantas del mundo, parte del

n-butano. Y en él, en presencia de un catalizador, el butano se transforma selectivamente, y en un solo paso, en anhídrido maleico. En este caso, de 100 kg de n-butano (C4H10) se producen 170kg de anhídrido maleico sin la formación de óxidos de carbono.

La economía atómica, en este caso es de 64.5 %, superior al que se obtendría a partir el benceno.

La eficiencia se ha medido mediante el cálculo del porcentaje de rendimiento.

% Rendimiento molar = (cantidad de átomos utilizados / cantidad de todos los reactivos) x 100

Elaborado por:

~ bibliografía ~

  • Ascencio Hortube Mariana
  • Ordoñez Monroy Janet Ivonne
  • Rangel Salgado Luis Fernando
  • Uribe Vázquez Tania Denisse

  • Garritz, A. (2009). Química verde y reducción de riesgos. Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México. Ciudad Universitaria. México: 4pp.
  • López, J. (2011). ¿Qué sabemos de la química verde? CSIC. España. 159pp.
  • http://www.chem.yale.edu/faculty/anastas.html
  • 12 Principles of Green Chemistry. Recuperado de: http://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/what-is-green-chemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html
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