QU?MICA Tecnolog¨ªa Los laboratorios buscan alternativas a los compuestos t¨®xicos y contaminantes

M¨¢s de 3.500 personas murieron en diciembre de 1984 cuando un gas venenoso se escap¨® de la f¨¢brica de pesticidas de Bhopal (India). Algunos c¨¢lculos dan una cifra de muertos mayor y un informe reciente de Greenpeace afirma que, despu¨¦s de 15 a?os, el terreno que rodea la antigua f¨¢brica de Union Carbide est¨¢ todav¨ªa fuertemente contaminado de sustancias t¨®xicas. El accidente se produjo al entrar agua en un tanque de almacenamiento con 40 toneladas de isocianato de metilo, lo que provoc¨® una reacci¨®n en cadena y una explosi¨®n. La empresa dice que fue un acto de sabotaje, y sus cr¨ªticos culpan a una v¨¢lvula que perd¨ªa. De cualquier modo, es el peor desastre en la historia de la industria qu¨ªmica.

Muchos creen que un dise?o inherentemente m¨¢s seguro podr¨ªa haber evitado el vertido y la idea es dise?ar plantas qu¨ªmicas f¨¢ciles de usar, en las que el error y el fallo no supongan graves riesgos para la seguridad, una tendencia que la industria qu¨ªmica se est¨¢ tomando cada vez m¨¢s en serio. La qu¨ªmica ecol¨®gica se ocupa no s¨®lo de la seguridad, sino tambi¨¦n del desarrollo de tecnolog¨ªa y procesos que garanticen menos residuos y menos contaminaci¨®n. Su objetivo no es limpiar los residuos, sino intentar poner fin a su producci¨®n.

Un catalizador puede reducir las emisiones nocivas de los coches, pero los motores de gasolina y gas¨®leo no son verdaderamente limpios. Los veh¨ªculos genuinamente ecol¨®gicos tendr¨¢n que usar combustibles limpios, como el hidr¨®geno. De igual modo, s¨®lo cambios fundamentales pueden producir procesos qu¨ªmicos ecol¨®gicos, como catalizadores mejores y m¨¢s eficaces, y la sustituci¨®n de los disolventes org¨¢nicos por alternativas m¨¢s seguras.

El agua

Las reacciones qu¨ªmicas son m¨¢s r¨¢pidas y f¨¢ciles de controlar cuando tienen lugar en l¨ªquidos, porque las mol¨¦culas en reacci¨®n se pueden mezclar. Pero muchos reactivos ¨²tiles son s¨®lidos, y por tanto, hay que disolverlos primero. Durante m¨¢s de dos mil a?os, la qu¨ªmica ten¨ªa que basarse en el disolvente que cubre dos terceras partes del planeta. El agua es abundante y barata, pero s¨®lo puede disolver algunas sustancias y permite un n¨²mero restringido de reacciones.

La introducci¨®n generalizada de distintos disolventes en el siglo XIX abri¨® las puertas a miles de nuevos procesos qu¨ªmicos, consiguiendo productos como el pl¨¢stico o la margarina. Los disolventes fabricados a partir de compuestos org¨¢nicos como el alcohol est¨¢n ahora extendidos porque disuelven todo, desde las medicinas al barniz de u?as.

Pero los disolventes org¨¢nicos se convierten f¨¢cilmente en gas. Esto es un problema, porque muchos son t¨®xicos, inflamables y contribuyen al calentamiento del planeta al descomponerse en di¨®xido de carbono (CO2) y otros gases de efecto invernadero. Tambi¨¦n es dif¨ªcil reciclar y eliminar los disolventes org¨¢nicos usados.

El CO2 ofrece una alternativa a los nocivos disolventes org¨¢nicos. Desafortunadamente, como el agua, el CO2 es muy quisquilloso respecto a qu¨¦ disuelve. "La baja solubilidad de muchas sustancias que interesar¨ªa disolver, pone graves restricciones al uso generalizado del CO2", explica Walter Leitner, experto en CO2 supercr¨ªtico del Instituto Max Planck (Mulheim, Alemania).

Pero el CO2 supercr¨ªtico tiene caracter¨ªsticas muy interesantes: no es t¨®xico, no huele, no quema ni ti?e los productos, y adem¨¢s es barato y f¨¢cil de obtener. Generalmente, el CO2 se utiliza como disolvente en ese estado. Cuando se comprime, un gas se convierte en l¨ªquido. Si se mantiene la presi¨®n, el CO2 se convierte en una mezcla de gas/l¨ªquido con propiedades ¨²nicas y es un disolvente muy sensible. Cambios sutiles de presi¨®n y temperatura hacen que las sustancias entren y salgan de la soluci¨®n. Y si se reduce la presi¨®n, vuelve a convertirse en gas, que puede ser retirado del producto y utilizado.

Intermediario adecuado

Al igual que los detergentes disminuyen la natural repulsi¨®n entre la grasa y el agua, los aditivos pueden ayudar a introducir sustancias no solubles en el CO2. Pero para ello es esencial el transporte correcto, el intermediario adecuado.

El coste de los aditivos ha sido un gran problema. Para dispersar sustancias no solubles en CO2 eran necesarias presiones excesivamente elevadas o aditivos tambi¨¦n muy caros. Pero investigadores de EEUU han desarrollado sustancias qu¨ªmicas intermediarias m¨¢s baratas, que podr¨ªan abrir las puertas a versiones ecol¨®gicas de muchos procesos qu¨ªmicos. Eric J. Beckman y su grupo de la Universidad de Pittsburgh (Pennsylvania) ha producido aditivos baratos que se disuelven f¨¢cilmente en CO2 a baja presi¨®n, como informaron recientemente en Nature. Esto podr¨ªa disminuir el coste de utilizar CO2 en aplicaciones comerciales, desde la limpieza en seco a la producci¨®n farmac¨¦utica.

Beckman uni¨® dos grupos qu¨ªmicos diferentes (poli¨¦ster y carbonilo). Los catalizadores y los reactivos se pueden atar a esta cadena barata, que se separa (disuelve) con el disolvente de di¨®xido de carbono. La alta solubilidad del aditivo pol¨ªmero ayuda a disolver los grupos adjuntos, permitiendo las reacciones qu¨ªmicas entre ellos.

Ken Seddon, de la Queen's University de Belfast (Reino Unido), dice que hay cuatro alternativas a los disolventes t¨®xicos y contaminantes. La primera, y menos viable, es no usar ning¨²n tipo de disolvente. El agua es otra opci¨®n, aunque el vertido del agua utilizada y contaminada est¨¢ muy controlado. Una tercera posibilidad, los fluidos supercr¨ªticos como el CO2, tiene un uso cada vez mayor. La ¨²ltima alteranativa son los l¨ªquidos i¨®nicos. "Las primeras tres est¨¢n bien exploradas", dice Seddon, "la cuarta, no".