Introducción de los principios de la química verde a los procesos de enseñanza en laboratorios universitarios

Resumen

Los doce principios de la química verde propuestos por Anastas y Warner en 1998 manifiestan algunas de las características que deberían presentar productos y procesos con el fin de eliminar o minimizar el uso y/o la generación de sustancias tóxicas. Dichos principios consideran, en el mejor de los casos, todas las etapas que constituyen el ciclo de vida de un producto, bien o servicio. Este trabajo recoge algunas de las actividades que se han desarrollado en los últimos años en el curso de Química Verde que se oferta en la Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira. Teniendo en cuenta las características de los ensayos que se realizan, se procedió a identificar aquellos que presentan consumos elevados de recursos naturales (agua y energía) o que involucran el uso de tóxicos. Los ensayos intervenidos fueron: 1) coagulación, 2) titulación, 3) demanda química de oxígeno, 4) espectrofotometría, y 5) cuantificación de azúcares totales. El desarrollo de los ensayos a microescala permitió reducir (~90%) el consumo de reactivos, la generación de residuos (Cr⁶⁺, H₂SO₄, Hg, Ag) y el consumo de agua destilada en los ensayos 1, 3 y 5. Para el ensayo de titulación ácido-base (2) fue necesario el desarrollo de un sistema de agitación a la medida del proceso; dicho sistema fue construido con partes (ventilador de computadora, imanes de neodimio, acrílico) que se pueden encontrar en una tienda de electrónica (por menos de 6 dólares) o que están disponibles en nuestros hogares y que los han clasificado como "basura tecnológica”. La titulación a microescala redujo el consumo de reactivos y la generación de residuos (90%); adicionalmente, el uso del sistema de microagitación permitió que el consumo de energía pasara de 600Wh a menos de 0.6 Wh. El ensayo 4, análisis cinético de la degradación de un colorante, por espectrofotometría, fue realizado mediante un sistema de muestreo en línea con un volumen de reacción de 10 mL (reducción volumen ~95%). La adquisición de los datos se realizó en tiempo real mediante el software disponible para el equipo (OceanView 1.6.7 spectroscopy software, Ocean Insight, USA). Este montaje permitió suprimir el error asociado a la preparación de los viales para muestreo, el uso de solventes (metanol y/o isopropanol) y el consumo de agua destilada y tratada para completar los ensayos. Finalmente, además de minimizar/eliminar el consumo o la generación de productos tóxicos, es posible reducir el costo operativo de los ensayos (>50%) y la huella de carbono (70%) asociada a estos. Se debe destacar que este tipo de ensayos reduce riesgos y permiten fomentar el desarrollo de soluciones simples y eficientes a problemas cotidianos durante la ejecución de las prácticas de laboratorio.