Por Carlos Alberto Huerta Aguilar
Las reacciones químicas forman subproductos que tradicionalmente se consideraban “inútiles” e incluso “problemáticos”; sin embargo, los nuevos avances en ingeniería química están conduciendo a un nuevo tipo de disciplina denominada “Química Verde”, donde la eficiencia y la reducción de residuos son las fuerzas impulsoras en lugar de la producción bruta como se veía tradicionalmente en el siglo XX.
Este nuevo paradigma está impulsado por la necesidad, pero alimentado por la curiosidad y el emprendimiento. A medida que disminuye la disponibilidad de recursos tradicionales, además de que los procesos de extracción se complican, surge la necesidad de buscar nuevas fuentes de materiales o materiales sustitutos.
¿Podríamos aprovechar que en cualquier proceso de transformación —donde se cambia una sustancia o material en otro diferente mediante reacciones químicas— siempre se generan residuos? ¿Es posible sacar provecho de que ninguna reacción química sea 100% eficiente, es decir, no todo lo transformado se convierte en un producto útil y que siempre hay productos secundarios? ¿Podemos aprovechar esos subproductos?
Incluso en la industria farmacéutica, donde las reacciones están bien controladas y los rendimientos pueden alcanzar el 99%, se formarán grandes cantidades de residuos cuando la producción se amplía a toneladas por día (1,2). Entonces, en vez de considerar esos sobrantes como «problemáticos», ¿cómo podemos utilizarlos?
Circularidad y Química Verde
Si pensamos en la disponibilidad de materiales y precursores de reuso, la mayoría de ellos ya está en las cadenas de producción y en la red comercial global; sin embargo, a veces están dispersos como subproductos, residuos y vacíos. Ahora, el objetivo es detectarlos, recuperarlos y reutilizarlos antes de que se descarten o se pierdan como contaminantes.
Cuando las industrias cuantifican la composición y los volúmenes de desechos, revelan nuevas fuentes de materiales. Por ejemplo, en México, las instalaciones de caña de azúcar pueden producir hasta 50 toneladas de azúcar refinado por día durante la temporada de cosecha (3). Sin embargo, la eficiencia de este proceso es solo del 10%, lo que significa que por cada kilogramo de azúcar, se produjeron más de 9 kg de residuos (4). Estos residuos se descartaban como basura, se utilizaban como pasto para el ganado o, en algunos casos, se quemaban como combustible.
Las nuevas tendencias en química e ingeniería buscan obtener nuevos recursos de este material descartado: extraer y refinar la celulosa del bagazo de caña para producir empaques; transformar el azúcar contenido en la caña para producir combustible o plásticos, recuperar materias primas durante la producción para reintroducirlas en la línea de producción; aislar agentes bioactivos y terapéuticos presentes en las cáscaras de frutas, etc.
De hecho, los flujos tradicionalmente denominados “residuos”, ahora se clasifican como fuentes alternativas de materiales y han pasado de ser un problema a una oportunidad económica, ya que hay un alto valor económico en los materiales que solo espera ser explotado.
En el Laboratorio de Energías Renovables (LER) del Tec de Monterrey, campus Puebla, las iniciativas de Química Verde se han centrado en encontrar nuevos usos para los residuos de la agricultura, la producción de biodiésel y la fabricación de acero. También se enfocan en extraer biomoléculas con aplicaciones terapéuticas del café, las nueces de la India y los residuos de frutas.
Estos proyectos buscan crear nuevos procesos químicos que podrían ser altamente eficientes y fácilmente aplicables en la región, contribuyendo al desarrollo económico en toda la cadena productiva, comenzando con nuevos ingresos económicos para los agricultores y terminando con nuevos productos recolectados y producidos localmente.
Química Verde en el Tec
En la más reciente reunión de la Sociedad Americana de Química (ACS), el foco se puso en el uso, la explotación y la ampliación de la Química de Alimentos en la industria alimentaria. También hubo un énfasis particular en la agricultura resiliente, la preservación de tierras y ecosistemas, así como nuevas aplicaciones y usos para materiales descartados durante la fabricación de alimentos para reducir residuos y reutilizar materiales.
En este evento, la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tec de Monterrey, campus Puebla, presentó diferentes charlas. La primera derivó de una colaboración con la UNAM denominada “Carga catiónica alta influyendo en óxido metálico para la captura de CO2: estudios experimentales y teóricos” centrada en nuevos materiales para remediar la contaminación por dióxido de carbono y reutilizarlo.
La segunda presentación se tituló “Transformación de residuos alimentarios y agrícolas en productos químicos básicos mediante luz visible usando catalizadores basados en óxido de hierro” que es parte de un proyecto con la Universidad de Ottawa. Estas temáticas son botón de muestra de que existe un interés continuo y una tendencia creciente en todas las industrias y campos que analizan las posibilidades de la reutilización de materiales y energía, mejor conocida como circularidad.
La economía ciruclar, la química y la ingeniería química son campos maduros y actores clave en la lucha contra la degradación climática y la sobreexplotación de recursos. Ahora es nuestro turno de arremangarnos y trabajar por ello.
Referencias
(1) Gascón, F.; Lozano, J.; Ponte, B.; de la Fuente, D. Measuring the Efficiency of Large Pharmaceutical Companies: An Industry Analysis. European Journal of Health Economics 2017, 18 (5), 587–608.
(2) You, T.; Chen, X.; Holder, M. E. Efficiency and Its Determinants in Pharmaceutical Industries: Ownership, R&D and Scale Economy. Appl Econ 2010, 42 (17), 2217–2241.
(3) Molina, J. P. Análisis de Capacidad de Planta y Punto de Equilibrio Financiero En Un Ingenio Azucarero. e-Agronegocios 2015, 1 (2). .
(4) Pandey, A.; Soccol, C. R.; Nigam, P.; Soccol, V. T. Biotechnological Potential of Agro-Industrial Residues. I: Sugarcane Bagasse. Bioresour Technol 2000, 74 (1), 69–80.
Autor
Carlos Alberto Huerta Aguilar. Investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Campus Puebla. Nacido y criado en la Ciudad de México. Realizó una licenciatura en Biofarmacia, maestría y doctorado en ingeniería ambiental en la UNAM, para luego ser nombrado científico postdoctoral en la Universidad de Stanford. Es parte del Sistema Nacional de Investigadores y ha publicado alrededor de 50 artículos en revistas de renombre. Su investigación se centra en la química verde, la tecnología del agua y la catálisis solar, con proyectos de investigación en curso con Canadá, India y Estados Unidos.
