Agencia
de Proteccion Ambiental
Estados Unidos
Oficina de Prevencion de la
Contaminacion y
Sustancias Toxicas (7406)
EPA744-R-00-001-S
Marzo de 2000
www.epa.gov/greenchemistry
The Presidential
Green Chemistry Challenge
Awards Program
Resumen de Propuestas y
Premios Otorgados en 1999
Impreso en papel con un minimo de 30% de fibra reciclada-
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El Programa de Premios del
Certamen Presidential Sobre la
Quimica Verde
Contenido
Resumen de Propuestas y Premios Otorgados en 1999 1
Premios 3
Premio Academico 3
Premio a la Pequena Empresa 4
Premio a la Ruta Sintetica Alternativa 5
Premio a los Disolventes y/o las Condiciones de Reaction Alternativos 6
Premio al Diseno de Sustancias Quimicas de Mayor Seguridad 7
Propuestas Academicas 9
Propuestas de Empresas Pequenas 33
Propuestas de la Industria y el Gobierno 44
Indice 90
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El Programa de Premios del
Certamen Presidential Sobre la
Quimica Verde
Resumen de Propuestas y Premios Otorgados en 1999
Como parte de su iniciativa en el area de renovacion de los reglamentos ambientales, el
Presidente Clinton anuncio una convocatoria sobre el tema de la Quimica Verde (tambien
conocida como Quimica Ecologica o Quimica Proambiental) el 16 de marzo de 1995- De
acuerdo al Presidente Clinton, dicha convocatoria fue establecida para "promover la
prevencion de la contaminacion y la ecologia industrial a traves de una nueva alianza entre el
Programa de Diseno para el Medio Ambiente de la Agencia de Proteccion Ambiental de los
EEUU (U.S. Environmental Protection Agency, EPA) y la industria quimica." En particular,
el programa se establecio para otorgar reconocimiento y apoyo a las metodologias funda-
mentales y de innovacion que tienen utilidad en la industria, y que logran prevenir la
contaminacion mediante la reduccion de sus fuentes.
La Directora de la EPA, Carol Browner, dio a conocer el Certamen sobre la Quimica
Verde el 30 de octubre de 1995, y describio el programa como una oportunidad para que
individuos, grupos y organizaciones "compitan por el premio presidencial en reconocimiento
a los avances fundamentales en la promocion de una quimica mas limpia, mas economica y
mas inteligente." El Certamen para la Quimica Verde otorga reconocimiento a nivel nacional
a tecnologias que incorporan los principios de quimica ecologica en el diseno, fabricacion y
uso de productos quimicos.
Las propuestas recibidas para el Certamen Presidencial para la Quimica Verde en 1999
fueron evaluadas por un jurado de expertos tecnicos convocados por la Sociedad Americana
de Quimica (American Chemical Society). Las pautas para su evaluacion incluyeron los
beneficios ambientales y de salud, el grado de innovacion cientifica y la aplicabilidad
industrial. Los cinco proyectos que mejor cumplieron con los objetivos del programa y con
las pautas de evaluacion, fueron seleccionados para recibir el premio correspondiente a 1999
y recibieron un reconocimiento a nivel nacional el 28 de junio de 1999-
Este documento presenta las sinopsis de las propuestas recibidas para el Certamen
Presidencial para la Quimica Verde en 1999- Los trabajos y perspectivas descritos en dichas
sinopsis ejemplifican la forma en que numerosos individuos, grupos y organizaciones
provenientes del ambito academico, de la empresa pequena, de la industria y del gobierno han
demostrado su entrega al diseno, desarrollo y uso de metodologias de quimica verde que
representen un menor peligro a la salud humana y al medio ambiente. Los trabajos descritos
en dichas sinopsis tambien ejemplifican la factibilidad tecnica y economica del uso de
metodologias de quimica verde y, se les brinda reconocimiento por su valor cientifico,
economico y ambiental.
Nota: Las sinopsis que se presentan en este documento se basan en las propuestas recibidas para el Certamen
Presidencial sobre la Quimica Verde de 1999. Las mismas fueron editadas por motives de espacio disponible,
consistencia estilistica y claridad, pero no fueron escritas, ni son respaldadas oficialmente por la EPA. En muchos
casos, estas sinopsis representan solo una fraccion de la informacion proporcionada en las propuestas y, por ende,
su proposito es destacar a los proyectos nominados y no describirlos de manera completa. Dichas sinopsis no
fueron usadas en el proceso de evaluacion mismo que fue llevado a cabo tomando en cuenta toda la informacion
incluida en las propuestas recibidas. Las afirmaciones hechas en las sinopsis no han sido verificadas por la EPA.
Servicios de traduccion provistos por Israel D. Fridman bajo el contrato niimero 68-W6-0021 de la Agencia de
Proteccion Ambiental de los EEUU.
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Premio Academico
Activadores de Oxidantes TAML: Activation General
del Peroxido de Hidrogeno para la Quimica Verde
El trabajo de veinte anos de investigacion realizado por el Profesor Terry Collins de
Carnegie Mellon, ha conducido al desarrollo exitoso de una serie de activadores de oxigeno
basados en hierro, compatibles con el medio ambiente. Estos activadores (ligandos tetra-
amido macrociclicos, o tetraamido-macrocyclic ligand, TAML) son catalizadores generales de
reacciones de oxidantes. Desde el punto de vista ambiental, sus propiedades de activacion con
el peroxide de hidrogeno en ambiente acuoso son de suma importancia. Los activadores
TAML se derivan de un proceso inventado por el Profesor Collins, el cual es un complemento
del proceso natural que produce enzimas oxidantes potentes. Dichos activadores prometen
multiples ventajas ambientales, ademas de un superior desempeno tecnico y ahorros
considerables a traves de una amplia variedad de tecnologias de oxidacion. La gama de
usuarios de los activadores de peroxides TAML abarcara desde las industrias primarias de
procesos de extraccion de gran calibre, hasta los consumidores domesticos en todo el mundo.
En pruebas de laboratorio, los activadores Collins han demostrado su potencial en
aplicaciones industrials de primera linea, como lo son la deslignificacion de la pulpa de
madera y en un proceso con aplicacion tan amplia como lo es el lavado de ropa.
En terminos anuales, la pulpa blanqueada tiene un valor global aproximado de $50 bil-
lones de dolares. La clave en la fabricacion de papel de calidad es la eliminacion selectiva de
la lignina de los polisacaridos fibroso blancos, la celulosa, y la semicelulosa. La deslignifi-
cacion de la pulpa de madera se ha basado tradicionalmente en los procesos de cloracion, los
cuales producen sustancias cloradas contaminantes. Ha quedado ampliamente demostrado
que los activadores TAML pueden brindar a la industria del papel y la pulpa (Pulp and Paper
Industry, P&PI), la primera tecnologia de deslignificacion de baja temperatura para el
tratamiento de pulpa, basada en el peroxide de hidrogeno. El nuevo proceso desplaza el bal-
ance elemental de la deslignificacion en favor del proceso empleado por la naturaleza para la
degradacion de la lignina. Dicha estrategia refleja la tendencia reciente de la industria de usar
procedimientos de blanqueamiento totalmente lib res de cloro (totally chlorine free, TCP). La
deslignificacion de peroxide con activadores TAML avanza rapida y eficientemente a 50 °C,
y por lo tanto, solo son necesarios requisites minimos de capital para hacer modificaciones de
equipos e instalaciones en fabricas de papel existentes. La tecnologia nueva es mas selectiva
que cualquier otro proceso TCP y, con la sola excepcion de condiciones con bajos niveles de
lignina, es tan selectiva como la tecnologia de deslignificacion basada en dioxido de cloro que
predomina actualmente. Estos parametros muestran que la tecnologia nueva puede reducir
considerablemente la presencia de contaminantes persistentes que acompanan a los agentes
deslignificadores basados en cloro, a traves del uso industrial del peroxide para eliminar la
mayor parte de la lignina de la pulpa kraft, de manera mas rapida y selectiva.
En el ambito del lavado domestico de ropa, la mayoria de los blanqueadores se basan en
el peroxide. En este caso, los activadores TAML dan cabida al proceso de inhibicion de
transferencia de tintes mas atractivo que jamas se haya desarrollado. Casi todos los tintes de
uso en la industria textil comercial, aproximadamente 80, son inertes a la accion del peroxi-
do activado TAML siempre y cuando se encuentren ligados a la tela. Sin embargo, si una
molecula de tinte se desprende de la tela, en casi todos los casos el peroxide activado TAML
lo intercepta y destruye antes de que pueda transferirse a otra tela. Dicha caracteristica,
sumada a las propiedades mejoradas del peroxide activado TAML para la eliminacion de
Terry Collins
Facultad de
Quimica,
Carnegie
Mellon
University
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manchas, confieren valiosas ventajas comerciales a los fabricantes de productos de lavado
domestico. El conjunto de estas caracteristicas repercute en beneficios ambientales directos,
mediante practicas de lavado que sustituyen procedimientos estequiometricos con contra-
partes cataliticos que utilizan menor cantidad de agua. Asimismo, se espera que haya muchos
otros usos; algunos de los cuales ya estan en desarrollo, como por ejemplo el uso de acti-
vadores de peroxide TAML para la desinfeccion del agua.
Premio a la Pequena Empresa
Biofine,
Incorporated
Transformation de Desechos de Biomasa de Bajo Costo a
Acido Levulinico y Sus Derivados
La utilizacion de la biomasa en lugar del petroleo en la fabricacion de sustancias quimicas,
posee numerosas ventajas. La biomasa renovable no contribuye al inventario neto del CCh
atmosferico, conserva los combustibles fosiles, y brinda un abastecimiento seguro de materias
primas necesarias para la elaboracion de una gran variedad de productos quimicos. La Cia.
Biofine, Incorporated, ha desarrollado un proceso hidrolitico de alta temperatura en medio
acido diluido, que transforma la biomasa celulosica en acido levulinico (Levulinic Acid, LA)
y sus derivados. La celulosa inicialmente se convierte en azucar soluble, misma que se trans-
forma posteriormente en acido levulinico. Aun sin tomar en cuenta los pagos por concepto
de tratamiento de materias de desecho, el proceso es economico, y la celulosa se puede uti-
lizar aun estando mojada, lo que representa ahorros de energia.
En agosto de 1997, Biofine, el Departamento de Energia de los Estados Unidos, la
Autoridad de Investigacion y Desarrollo de Energia del Estado de Nueva York (New York
State Energy Research and Development Authority, NYSERDA) y Biometics, Inc. iniciaron
la produccion de LA a partir de lodos residuales de una fabrica de papel a razon de una tonela-
da por dia en la planta piloto en Epic Ventures, Inc. en South Glens Falls, Nueva York. El
proceso de Biofine ya habia sido demostrado a escala mas pequena con una variedad de mate-
rias celulosicas que incluyeron desechos solidos municipales, papel de desecho no readable
del municipio, desechos de madera y residues agricolas. Biofine espera tener la capacidad de
satisfacer la creciente necesidad de opciones de tratamiento de desechos, ambientalmente
aceptables.
Los segmentos de mercado del LA constituyen excelentes oportunidades a pequena escala;
oportunidades a mayor escala se generaran a medida que Biofine disminuya el precio de este
producto quimico intermedio de alta versatilidad. El mercado mundial del LA es de aproxi-
madamente un millon de libras anuales, a un precio de $4-6/lb. Plantas comerciales a escala
industrial son economicamente viables a un nivel de produccion de 50 toneladas-secas/dia de
materia prima. A tal escala, el LA puede ser producido a $0.32/lb, y puede ser convertido en
productos quimicos de gran consume como el acido succinico o el acido difenolico, ambos
a la venta en $2/lb o menos, o como el acido acrilico, cuyo precio es de $0.50/lb. A largo
plazo, Biofine espera construir plantas para procesar 1,000 toneladas-secas/dia de materia
prima a un costo de $0.04-0.05/lb de LA. El mercado mundial del LA y sus derivados puede
llegar a alcanzar el monto de un trillon de Ibs/ano. Actualmente se esta evaluando la posibil-
idad de construir plantas a escala industrial en varias localidades de los Estados Unidos, asi
como en el resto del mundo. A nivel comercial, una planta de escala industrial con una uti-
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lizacion de 1,000 toneladas-secas/dia de materia prima podria producir mas de 160 millones
de Ibs/ano de LA. Afortunadamente, la tecnologia de Biofine es economicamente viable en
un rango amplio de capacidad de plantas productoras; hasta la planta piloto de una tonelada
por dia es autosuficiente, dado el precio actual del LA.
Dado que el LA es utilizado como un precursor, no tiene que ser vendido como producto
de gran consume. Sus derivados son la clave de su potencial comercial, y ya existen mercados
de derivados del LA como el tetrahidrofurano, el butanodiol, la gamma-butirolactona, el
acido succinico y el acido difenolico. Afortunadamente, muchos procesos de conversion son
economicamente viables. Tanto el "National Renewable Energy Laboratory" (NREL), como
el "Pacific Northwest National Laboratory" (PNNL) y el "Rensselaer Polytechnic Institute"
(RPI) estan desarrollando aplicaciones para el mercado y metodos de produccion para otros
derivados, incluyendo el tetrahidrofurano de metilo (methyltetrahydrofuran, MTHF), un
aditivo de la gasolina; el acido delta-aminolevulfnico (d-amino levulinic acid, DALA), un
pesticida biodegradable y no toxico de amplio espectro, y nuevos polimeros biodegradables.
Premio a la Ruta Sintetica Alternativa
Aplicacion Prdctica de un Biocatalizador en la
Produccion Farmaceutica
La sintesis de un agente farmaceutico coincide frecuentemente con el uso y la produccion
de grandes cantidades de sustancias nocivas. Esto no debe de causar ninguna sorpresa, ya que
por lo general, la sintesis farmaceutica requiere de numerosas etapas, cada una de las cuales
puede necesitar materias primas, reactivos, disolventes y agentes de separacion. Con el fin de
reducir estos peligros, los Laboratories de Investigacion Lilly se encuentran en las etapas tem-
pranas del desarrollo de una ruta sintetica alternativa de diseno especial, ambientalmente
responsable, para producir el compuesto del sistema nervioso LY300164. La sintesis inicial
que respaldo el desarrollo clinico de este enfoque demostro la viabilidad economica del pro-
ceso de fabricacion. Sin embargo, dicha ruta involucraba varias etapas problematicas. El
proceso requeria del uso de grandes volumenes de disolvente, oxido de cromo (probable
agente cancerigeno) y generaba una cantidad desproporcionada de desechos de cromo, en
relacion a la cantidad de sustancia farmacologica producida. Estos argumentos propor-
cionaron un incentive convincente para dedicarse a la busqueda de un enfoque sintetico
distinto.
La nueva ruta sintetica aumento la seguridad de los trabajadores y redujo el impacto ambi-
ental, mediante una estrategia que controlo de manera mas efectiva los ajustes de los estados
de oxidacion. La nueva sintesis involucre la ejecucion de varias etapas ingeniosas a mayor
escala. En especial, se descubrio que la actividad cetoreductasa de un microorganismo ordi-
nario, Zygosaccharomyces rouxii, conducia a un excelente control estereoquimico en la
reduccion asimetrica de la cetona dialquilica. La puesta en practica del proceso biocatalitico
a gran escala fue posible gracias a la utilizacion de un nuevo, original y sencillo sistema reac-
tivo de tres fases. Dicho esquema logro superar las limitaciones existentes que impedian la
aplicacion practica de reducciones con intervencion de levadura, permitio la carga de altas
concentraciones de sustrato al medio de reaccion acuoso y proporciono un metodo sencillo
para el aislamiento del producto. Tambien se descubrio una reaccion auto-oxidativa de un
isocromo arilico C-l, sin precedente, la cual involucre el tratamiento del sustrato con aire e
hidroxido de sodio, ademas de que elimino la necesidad de usar oxidantes a base de metales
de transicion.
Lilly Research
Laboratories
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El nuevo proceso fue desarrollado gracias a la combinacion de innovaciones en materia
quimica, microbiologica e ingenieria. El proceso evito el uso de metales no reciclables y
redujo de manera importante el uso de disolvente. For ejemplo, en la produccion de 100 kg
de LY300164, el nuevo proceso evito la necesidad de usar aproximadamente 34,000 litres de
disolvente y elimino la produccion de aproximadamente 300 kg en desechos de cromo.
Ademas, el esquema sintetico tambien mostro ser mas eficiente con una tasa de rendimiento
que aumento del 16 al 55%- Las etapas ingeniosas del proceso representan una tecnologia de
bajo costo y facil de poner en practica, que seguramente encontrara numerosas aplicaciones
industriales.
Premio a los Disolventes y/o las
Condiciones de Reaction Alternatives
Nalco Chemical
Company
Polimeros Liquidos de Dispersion Con Base Acuosa
Anualmente, por lo menos 200 millones de libras de polimeros a base de acrilamida y
solubles en agua se utilizan para acondicionar y purificar el agua, en varias operaciones
industriales y municipales. Estos polimeros solubles en agua llevan a cabo separaciones al
eliminar los solidos suspendidos y los contaminantes. En la preparacion de tales polimeros en
forma liquida, por razones de seguridad y facilidad de manejo, normalmente se combinan
monomeros solubles en agua, con agua y una mezcla de hidrocarburo (aceite) y surfactante
(agente tensioactivo) en una proporcion aproximada de 1:1:1 para formar una emulsion.
Posteriormente se polimerizan los monomeros. Desafortunadamente, el aceite y el surfactante
de estas emulsiones invertidas no brindan ayuda alguna al desempeno de los polimeros, tan
solo permiten su produccion en forma liquida. Esto significa que, como consecuencia de su
uso aproximadamente 90 millones de libras de aceite y surfactante (en el nivel actual de
consume) se introducen al medio ambiente. Hasta ahora no ha existido tecnologia alternativa
alguna para fabricar polimeros liquidos, sin las obvias desventajas ambientales relacionadas
con los sistemas que usan aceites y surfactantes.
Con el fin de eliminar las desventajas de los polimeros liquidos de emulsion
convencionales, Nalco ha desarrollado una serie de polimeros nuevos que se producen
utilizando una tecnologia singular de polimerizacion. Esta tecnologia permite la produccion
de los populares polimeros en forma de particulas finas, dispersas en soluciones acuosas de
sulfato de amonio, una sal inorganica. De tal manera, ademas de que las caracteristicas
quimicas del ingrediente polimerico active no sufren ningun cambio, dicha tecnologia
posibilita la produccion del polimero como un coloide acuoso estable. Estas dispersiones
polimericas son liquidas y por lo tanto conservan las ventajas de facilidad y seguridad de
manejo. Pero ademas, el uso de soluciones acuosas salinas, en lugar de hidrocarburos y
surfactantes como medio de reaccion y vehiculo del polimero, determina que ningun aceite
o surfactante se libere al medio ambiente cuando los polimeros son usados en aplicaciones de
tratamiento de aguas.
Al elegir la produccion de dispersiones con base acuosa en lugar de emulsiones de agua en
aceite, en tan solo dos polimeros en su linea de productos desde 1997, Nalco ha logrado
conservar mas de un millon de libras de disolventes de hidrocarburos y surfactantes. Para los
usuarios de estos productos, en contraste con los polimeros de emulsiones de agua en aceite,
tambien existen ventajas relacionadas con el hecho mismo de poseer una base acuosa. Por
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ejemplo, al no contener aceite el transporte de dichos productos acarrea un menor peligro, su
uso es de mayor seguridad puesto que no son inflamables y no liberan VOCs.
Como se menciono anteriormente, los polimeros de dispersion con base acuosa utilizan
la sal sulfato de amonio, un subproducto de desecho de la produccion de la caprolactama, el
precursor del nylon. La produccion de polimeros de dispersion con base acuosa en lugar de
emulsiones de agua en aceite, le ha permitido a Nalco reciclar y hacer uso de dicho
subproducto, proveniente de otra industria, para el tratamiento y purificacion de aguas. Tan
solo en 1998, Nalco pudo utilizar mas de 3-2 millones de libras de sulfato de amonio
proveniente del proceso de caprolactama, gracias a la decision de producir tales polimeros en
forma de dispersiones con base acuosa en lugar de emulsiones de agua en aceite.
For ultimo, dado que estos nuevos polimeros son acuosos se disuelven en agua sin los
complicados y relativamente costosos equipos de mezclado y alimentacion, los cuales son
necesarios en operaciones de polimeros de agua en aceite. Esta singular ventaja brinda nuevas
oportunidades para que operaciones de mediana y pequena escala procesen los flujos de aguas
de desecho de manera economicamente eficiente.
Premio al Diseno de Sustancias
Quimicas de Mayor Seguridad
Spinosad, Un Nuevo Producto Natural Para el Control
de Insectos
Se estima que las perdidas agricolas sufridas como consecuencia de las plagas de insectos
no controladas son asombrosas; superan por mucho los $12 billones de dolares que corre-
sponden al monto total del mercado actual de productos para el control de insectos. La
busqueda de maneras para controlar las plagas de insectos daninos que atacan las cosechas y
las propiedades, ha hecho que la humanidad pasara por varias etapas en lo referente al control
de insectos. Su mas reciente manifestacion es el arribo de insecticidas con base en la quimica
organica sintetica. Sin embargo, el desarrollo de resistencia a tales sustancias ha reducido la
efectividad de muchos de los insecticidas disponibles actualmente, y el uso de otros se ha
restringido debido a obstaculos en materia de estricta reglamentacion ambiental y
toxicologica.
En tal contexto, a mediados de los anos 80s y como parte de un proceso de evaluacion y
seleccion agricola, los investigadores de la Compania Eli Lilly introdujeron pruebas muy
extensas para la evaluacion de sustancias de fermentacion purificadas. A rafz de este programa,
se logro aislar el microorganismo Saccaropolyspom spinosa de una muestra de suelo de las islas
del Caribe. Asi, Dow AgroSciences identified y desarrollo la actividad insecticida del spin-
osyns, una familia muy singular de lactonas macrociclicas con accion insecticida de alta
selectividad y compatibilidad ambiental.
En latin, "saccharopolyspora" significa "gusta del azucar, con muchas esporas", y "spinosa"
hace referenda al aspecto espinoso de las esporas. El microorganismo es una bacteria gram-
positiva, no acida, no motriz y no filamentosa (no filiforme). La mayor parte de la actividad
es producida por una mezcla de spinosyn A y spinosyn D, a la que se ha asignado el nombre
comun de spinosad. Spinosad combina un control altamente efectivo de muchos insectos
(que se encuentran en algodon, arboles, frutas, hortalizas, verduras, cesped y plantas
ornamentales) con un desempeno ambiental superior, y sin afectar a mamiferos ni a otros
Dow
AgroSciences
LLC
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organismos. Los insectos expuestos a spinosad exhiben los sintomas clasicos de
neurotoxicidad, tales como falta de coordinacion, postracion, temblores y otras contracciones
musculares involuntarias que a la postre conducen a la paralisis yala muerte. No obstante,
minuciosas investigaciones de sintomatologia y electro fisiologia han revelado que spinosad no
actua siguiendo ninguno de los mecanismos conocidos. Aparentemente, afecta la funcion
receptora nicotinica y de acido gamma-aminobutirico a traves de un mecanismo singular.
Spinosad presenta un perfil ambiental favorable: no sufre lixiviacion ni acumulacion
biologica, no se volatiliza ni permanece en el medio ambiente. Cientos de pruebas
innovadoras de desarrollo de productos, llevadas a cabo a lo largo de varies anos, sirvieron
para caracterizar la actividad de spinosad y determinaron que del 70 al 90% de los insectos
beneficos y avispas de rapina no sufrieron dano alguno. Como resultado de los bajos niveles
de toxicidad en mami'feros, existen menores riesgos para las personas que manejan, mezclan
y aplican el producto. De la misma manera, el margen de seguridad relativamente alto para
las especies aviarias y acuaticas se refleja en zonas de aislamiento de tamano reducido o nulo,
asi como en un menor numero de reglamentos y medidas de acatamiento para la proteccion
de ecosistemas no especificados. Contando con estas ventajas, los agricultores pueden
controlar plagas daninas sin preocuparse tanto por la seguridad humana o ambiental, y por
los costosos brotes de plagas secundarias.
El primer producto con contenido de spinosad (Tracer Naturalyte™ Insect Control)
recibio la consideracion acelerada de la EPA y a principios de 1997 fue aprobado bajo la
categoria de "riesgo reducido", como producto de control de insectos en el cultivo de algodon.
Otros productos con los nombres comerciales SpinTor™, Success™, Precise™ y Conserve™
tambien obtuvieron la aprobacion para control de insectos en cultivos de hortalizas y de fruto
arboreo, asi como para el control en el cesped y en plantas ornamentales en los ambientes
urbanos.
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Propuestas Academicas
Materiales Compuestos Economicos Partiendo de
Recursos Renovables (Affordable Composites from
Renewable Sources, ACRES)
Durante los ultimos dos anos, el grupo ACRES evaluo varies cientos de rutas quimicas
para convertir el aceite de soya (soja) en plasticos, adhesivos y materiales compuestos de alto
rendimiento. Asimismo, desarrollo resinas de soya economicas en base a la soya, compatibles
con procesos para la produccion en gran volumen de materiales compuestos. Usuarios y
transformadores de polimeros estan actualmente evaluando y experimentando con nuevos
materiales plasticos y adhesivos para aplicaciones a gran escala en los ambitos de equipo
agricola (tractores y maquinaria agricola), automotriz (partes de automoviles y camiones),
ingenieria civil (puentes y elementos de carreteras), marine (tuberias y equipo de alta mar),
infraestructura ferroviaria (vagones de pasajeros, de carga y de tolva) e industria de la
construccion (tabla de particulas aglomeradas libre de formaldehido, techos, madereria
especializada). Los avances recientes en la ingenieria genetica, en el desarrollo de fibras
naturales y en la ciencia de materiales compuestos abren nuevos caminos y oportunidades
para materiales novedosos, mejorados, hechos a partir de recursos renovables, en apoyo a la
meta de sostenimiento global.
Polimerizacion de Radicales con Transferencia Atomica
La polimerizacion de radicales con transferencia atomica (Atom Transfer Radical
Polymerization, ATRP) es una nueva tecnologia que permite el desarrollo de materiales
polimericos originales de alto desempeno. El proceso utiliza un catalizador de metal de
transicion, que puede ser reciclado, para regular el control de la polimerizacion de un radical.
El proceso de polimerizacion permite la preparacion directa del polimero en un medio de
monomero, evitando asi el uso de compuestos organicos volatiles (Volatile Organic
Compounds, VOCs) para moderar la velocidad de polimerizacion. Ademas, la ATRP puede
ser llevada a cabo en disolventes ambientalmente compatibles tales como el agua o el dioxi-
do de carbono (CCh). Los productos que se preparan usando la ATRP representan materiales
avanzados que pueden ayudar a mitigar los problemas ambientales y de la salud que se man-
ifiestan hoy en dia. Un ejemplo es la preparacion del policloruro de vinilo (polyvinyl chloride,
PVC) auto-plastificante, la cual puede reemplazar los ftalatos nocivos actualmente usados en
la plastificacion del PVC en los juguetes infantiles.
Adsorb entes Con Base Biologic a Para Enfriadores
Desecantes
La actualizacion de los estandares de aceptabilidad de la calidad del aire en espacios inte-
riores ha duplicado los requisites de ventilacion en edificios comerciales, asi como en
establecimientos de venta al por menor. La necesidad de deshumidificar el flujo adicional de
aire, aunada al problema del retire progresivo de los freones del mercado y a la necesidad de
controlar los costos de deshumidificacion y enfriamiento del aire, han dado por resultado un
incremento en el uso de las ruedas de desecado. De acuerdo con el Institute de Investigacion
del Gas ("Gas Research Institute") que financio el estudio, cuando se combinan las ruedas de
desecado con los sistemas de calentamiento, ventilacion y acondicionamiento de aire se pro-
ducen ahorros tanto de capital como de costos de operacion.
Profesor Richard P.
Wool, University of
Delaware
Profesor Krzysztof
Matyjaszewski,
Facultad de Quimica,
Carnegie Mellon
University
Profesor Michael R.
Ladisch, Laboratorio de
Ingenieria en Recursos
Renovables y Facultad
de Ingenieria Agricola
y Biologica, Purdue
University
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Los sistemas de ruedas de desecado pueden secar y enfriar grandes volumenes de aire, y
potencialmente podrian reemplazar los refrigerantes CFC y HFC usados en sistemas de
acondicionamiento de aire a compresion. La produccion actual de desecantes es de
aproximadamente 180 millones de libras por ano. Alrededor de la mitad de dicha cantidad
se basa en mallas moleculares, y el 25% en gel de silice. El potencial de desecado de los
almidones y la celulosa fue dado a conocer en la revista Science en 1979 y su escalamiento, a
nivel industrial, se llevo a cabo en 1984. El mafz molido se usa en un proceso de adsorcion
que reemplaza la destilacion azeotropica para secar aproximadamente 750 millones de galones
de etanol para uso como combustible por ano. El adsorbente de mafz demostro
simultaneamente ser capaz de ahorrar energia y de evitar el uso de benceno como agente de
secado.
En proyectos actuales en Purdue University sobre el desecado de enfriadores de aire, se esta
llevando a cabo la investigacion basica y la demostracion del potencial de los adsorbentes
basados en almidon y la celulosa. Estos proyectos evolucionaron a partir de la primera
aplicacion del mafz a medio moler hasta el secado del alcohol, para su uso como combustible.
La investigacion interdisciplinaria en la Universidad Purdue ha demostrado que las ruedas de
desecado son potencialmente compatibles con materiales basados en el almidon y la celulosa.
Estos adsorbentes tienen base biologica. A diferencia de la gel de silice y otros adsorbentes
inorganicos, los desecantes con base biologica son menos costosos, biodegradables y se
derivan de una fuente renovable. Su bajo costo y alta disponibilidad podrian acelerar el
desarrollo de sistemas de acondicionamiento de aire compatibles con el ambiente, para usos
residenciales y comerciales.
Dr. Rakech Govind y
Rajit Singh, Facultad de
Ingenieria Quimica,
University of Cincinnati
Conversion Biologica del Dioxido de Carbono en
Materias Primas Orgdnicas
Ha quedado establecido que las emisiones de dioxido de carbono son responsables de la
mitad del aumento mundial de la temperatura. Los esfuerzos para disminuir el consume de
combustibles fosiles estan limitados por el aumento de la poblacion humana y la
industrializacion, sumados al hecho de que las alternativas de los combustibles fosiles
conllevan sus propias e importantes limitaciones. Es sumamente urgente no solo conservar
las reservas de combustibles fosiles, sino tambien encontrar maneras de reciclar el principal
producto de la combustion, es decir, el dioxido de carbono. En este campo, se ha desarrollado
un proceso biologico muy singular que es capaz de convertir el dioxido de carbono de desecho
usando algas. Dichas algas son fermentadas posteriormente para producir una variedad de
materias primas organicas, tales como el etano y el acido acetico. Los intentos anteriores de
utilizar bacterias fototroficas para la fijacion del dioxido de carbono gaseoso han sufrido las
dos limitaciones siguientes. Primero, la fotosintesis de las bacterias fototroficas precisa de
condiciones anaerobicas y, a su vez, ello requieren que el dioxido de carbono se separe del
oxigeno, lo que representa un proceso costoso. Segundo, a diferencia de las algas, las bacterias
fototropicas necesitan un amplio espectro luminoso, lo que requiere que la fuente de luz sea
solar.
En el trabajo del Dr. Rakesh Govind y de Rajit Singh en la Universidad de Cincinnati,
una alga marina, Tetraselmis suecica, ha sido usada con exito en un reactor fotobiologico
empleando diodos de emision de luz (Light Emitting Diodes, LEDs) con una longitud de
onda especifica de 680nm y un tiempo de residencia en gas de unos cuantos segundos. Se
logro experimentalmente una eficiencia de eliminacion del dioxido de carbono (proveniente
de la chimenea de una planta de generacion de energia electrica de carbon mineral) mayor al
98%, con un tiempo de residencia en gas de 3 segundos, a temperatura y presion ambientales.
El alga se separo de la fase acuosa por sedimentacion en un clarificador y, posteriormente, se
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convirtio en acido acetico y metano bajo condiciones anaerobicas que utilizaron fermentacion
electrodialitica en un reactor intermitente (batch) con rendimientos superiores al 85% para
acido acetico, y al 89% para gas metano. For otra parte, la literatura cientifica ha dejado
plenamente establecida la conversion catalitica del gas metano a metanol y a otras materias
primas organicas. En suma, este proceso ofrece las siguientes ventajas: a) conversion biologica
del dioxido de carbono de desecho en materias primas organicas de utilidad, a presion y
temperatura ambientales; b) alta eficiencia de conversion del dioxido de carbono a algas y
posteriormente a acido acetico y metano; y c) una rapida velocidad de reaccion en la
produccion de algas en el reactor fotobiologico. El analisis economico de la tecnologia indica
que puede ser facilmente puesta en practica en plantas generadoras de energia, y que el acido
acetico puede ser producido a la mitad de su costo actual de produccion a partir de gas natural
o petroleo.
Avance en la Especificidad Positional (Regiospetifitity) y
Minimization de la Formation de Productos
Secundarios Mediante la Preparation Biosintetica del
p-hidroxibenzoato
El trabajo de Steven W Peretti en North Carolina State University ejemplifica el beneficio
de la catalisis biologica en el ambito de la quimica verde. Su enfoque es el desarrollo de rutas
biosinteticas innovadoras en la produccion del p- hidroxibenzoato (p-hydroxybenzoate,
HBA). La produccion biocatalitica del HBA rinde superior especificidad posicional que la
carboxilacion de dos etapas Kolbe-Schmitt del fenol, la tecnologia mas avanzada hoy en dia.
Debido a la especificidad de las reacciones catalizadas por enzimas se obtienen importantes
reducciones en la produccion de materiales secundarios residuales en la fuente generadora.
Tambien se obtienen elevados niveles de seguridad tanto para el medio ambiente como para
la salud humana gracias a las condiciones de reaccion utilizadas. La produccion de HBA
ahora se puede lograr con un proceso de un sola etapa, una caracteristica singular que no
puede lograrse usando rutas quimicas tradicionales.
La produccion de HBA se lleva a cabo por contacto directo de tolueno con una masa
activa de celulas. El tolueno se difunde pasivamente dentro de las celulas y se transforma en
HBA a traves de una serie de reacciones enzimaticas intracelulares. Dado que la ruta para el
catabolismo del HBA esta vedada usando la mutagenesis quimica, el HBA producido por la
conversion con tolueno no se incorpora a la materia celular, ni se oxida para producir energia,
sino que se secreta fuera de la celula y del medio de cultivo. Posteriormente, el HBA se puede
recuperar por precipitacion de un flujo acidificado, luego de haber retirado la masa de celulas.
Cheminfomatics: Un Software Mas Rdpido, Efectivo y
Economico
Se han desarrollado algoritmos para el analisis de datos de espectrometria de masa (Mass
Spectrometry, MS) que, si se combinan con la inyeccion de muestras de cromatografia de
gases (Gas Chromatography, GC) de alto volumen, producen analisis cuantitativos de una
amplia variedad de contaminantes registrados por la EPA, en menos de 10 minutos, y datos
semicuantitativos en cinco minutos utilizando GC/MS. Se generaron datos de analisis de
suelos en el campo de trabajo, estos datos fueron verificados por la EPA y usados para
determinar el riesgo a las aguas subterraneas y hacer un trazo de las areas contaminadas en la
propiedad de la Base Hanscom de la Fuerza Aerea. La tecnologia que se presenta reduce de
manera importante el tiempo necesario para preparar muestras, el consume de disolventes, la
Steven W. Peretti,
Facultad de Ingenieria
Quimica, North
Carolina State
University
Albert Robbat Jr.,
Facultad de Quimica,
Tufts University
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necesidad de contar con multiples metodos para analizar la amplia gama de sustancias
especificadas por la EPA, y eleva la productividad del laboratorio de 3 a 6 veces. Ademas de
la MS, los algoritmos principales se pueden aplicar a cualquier sistema de deteccion que
genera senales caracteristicas de banda estrecha, incluyendo la deteccion de emision atomica
de metales (Atomic Emission Detection, AED). Por ejemplo, los mismos algoritmos de
desconvolucion podrian resolver senales de espectro superpuestas, asi como sucede en
GC/MS, en tecnicas tales como la cromatografia liquida/MS (Liquid Chromatography/MS,
LC/MS), la electroforesis capilar/MS (Capillary Electrophoresis/MS, CE/MS), el
acoplamiento de plasma por induccion/AED y otras aplicaciones de MS. Cuando se utilizan
instrumentos de LC/MS y CE/MS, los ensayos con tiempos mas cortos implican consume
reducido de disolvente. Esto es particularmente importante si se toma en cuenta el
crecimiento explosive en el numero de ensayos de LC/MS que se manifestara en los mercados
farmaco biotecnologicos. Es decir, gracias a los avances de la tecnologia de quimica
combinatoria, hoy en dia un quimico puede sintetizar anualmente de 1 ,000 a 1 0,000 nuevas
sustancias, comparadas con las 10 sustancias que se obtem'an anteriormente.
Dr. Chhiu-Tsu Lin,
Facultad de Quimica y
Bioquimica, Northern
Illinois University
Recubrimientos Fosfatantes In Situ, Sin Cromo, en un
Paso
Se estima que el monto anual de las perdidas sufridas por concepto de la corrosion
metalica llega a los billones de dolares, equivalente al 4 por ciento del producto nacional
bruto. En la practica comercial se han usado recubrimientos organicos de polimero para
proteger los sustratos metalicos contra la corrosion, tanto en la industria de los
recubrimientos comerciales como en el ambito militar. La practica actual de recubrimiento
organico de metales involucra un proceso de varias etapas, causando importantes gastos de
energia, mano de obra y control. El tratamiento tradicional de fosfato para la preparacion del
metal previo a la aplicacion de la pintura es un proceso costoso y propenso a errores. Por
ejemplo, informacion proporcionada por la planta de tractores de la Cia. Caterpillar en
Montgomery, Illinois, sobre su linea de fosfatacion de tubos hidraulicos indica un costo anual
de $330,000 dolares (agua/tratamiento de aguas — $70,000; Substancias quimicas —
$36,000; mano de obra— $166,000; vapor— $50,000; y electricidad— $8,000). Ademas, el
uso de inhibidores de la corrosion, de banos en linea de fosfatacion asi como el proceso de
sellado con cromo que se usa en la practica actual de recubrimiento de varias etapas, produce
desechos toxicos tales como disolventes dorados, cianuro, cadmio, plomo, y cromatos
cancerigenos.
La tecnologia innovadora de quimica verde en base a recubrimientos fosfatantes in situ
(In-Situ Phosphatizing Coatings, ISPCs) consiste de un proceso auto-fosfatante en un solo
paso. El singular principio de operacion del ISPCs involucra la dispersion previa in situ de
una cantidad optima de reactivos fosfatantes (In Situ Phosphatizing Reagents, ISPRs) en la
pintura deseada, para formar un paquete compatible de revestimiento. La formacion in situ
de una capa de fosfato metalico elimina de hecho la etapa de tratamiento previo de la
superficie, es decir, el uso de un bano o linea fosfatante. Los ISPRs forman enlaces quimicos
con la resina del polimero. A su vez estos enlaces llevan a cabo el sellado y minimizan la
porosidad del sustrato fosfatado. Se espera que, el uso de enlaces quimicos en el sellado in situ
de los poros del fosfato metalico incremente la adhesion del revestimiento y suprima la
corrosion del sustrato sin necesidad de un tratamiento final de enjuagues con contenido
cromico (Cr6*).
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Uso de Llantas Recicladas en el Diseno de Concrete
Impregnado Con Caucho
En los Estados Unidos se desechan anualmente alrededor de 279 millones de llantas viejas.
Ademas, cerca de 3 billones de llantas se encuentran acumuladas actualmente en depositos de
desechos en todo el pai's. Expertos en administracion de desechos reconocen la necesidad de
reciclar, reutilizar o reducir el desecho de llantas de caucho (hule). Ello ayudaria directamente
a la reduccion del numero de llantas en los depositos de desecho. Se han propuesto varies
procesos para la reutilizacion del caucho de desecho. El uso de las llantas como combustible
y material asfaltico ha sido solo parcialmente exitoso. El trabajo del Dr. Dharmaraj Raghavan
en Howard University ha conducido al desarrollo de una tecnologia que mezcla particulas de
caucho de llantas de desecho, con cemento Portland, dando por resultado un material mas
ligero, con desempeno superior como mortero y probablemente tambien como concrete.
La produccion anual de cemento a nivel mundial es superior al billon de toneladas y existe
la posibilidad que se duplique en los proximos 14 anos. Los materiales a base de cemento son
baratos, faciles de producir y cuentan con propiedades tecnicas valiosas tales como la alta
durabilidad y la resistencia a la compresion. Sin embargo, una de las desventajas mas
importantes de los materiales a base de cemento es la vulnerabilidad del concrete a la falla
catastrofica y a la fisuracion plastica por contraccion. Un descubrimiento alentador ha sido
que, tanto la fisuracion plastica del concrete por contraccion como su vulnerabilidad a la falla
catastrofica, pueden ser disminuidos de manera importante mediante la anadidura de una
cantidad suficiente de caucho fibroso. Pruebas quimicas del caucho recuperado del concrete
no muestran evidencia alguna de deterioro del caucho y, en consecuencia, no hay peligro de
liberar al medio ambiente sustancias quimicas del caucho lixiviado. Entre los usos posibles del
concrete impregnado con caucho se encuentran: los sustratos de cinta asfaltica en carreteras,
la faja divisoria en carreteras, las barreras de sonido y otras estructuras de carreteras. En la
actualidad, en los Estados Unidos se gastan $250 billones de dolares en proyectos de
infraestructura anualmente. Si el concrete impregnado con caucho reemplazara tan solo una
pequena fraccion del material convencional usado en la infraestructura, las repercusiones en
las industrias civil y de materiales compuestos serian muy considerables. La tecnologia de
reutilizacion de las llantas en forma de sistemas a base de cemento genera un material de
infraestructura de valor anadido y, al mismo tiempo, elimina tanto la amenaza inminente a
la salud, como el potencial de explosion que reside en la naturaleza inflamable de las llantas
de caucho.
Los Efectos de la Corrosion del Hierro Atomico Sobre la
Contamination de Metales Pesados Debido a la
Oxidation de la Pirita
La actividad del metal ferroso que sufre corrosion durante el escurrimiento rocoso acido
(Acid Rock Drainage, ARD), fue examinada para evaluar la efectividad de su neutralizacion
asi como la reduccion del nivel de metales pesados en solucion y en los suelos. En soluciones
acidas, el hierro hidroliza el agua y produce iones de hidruros e hidroxidos, lo que acarrea un
aumento asociado del pH, disminucion del Eh y la eliminacion de los metales pesados en
solucion, todo ello empleando una variedad de mecanismos. Un reactor coloidal intermitente
procesa eficazmente el ARD proveniente de Berkeley Pit, Montana. Columnas de hierro
procesan eficazmente la carga de agua del terreno y las soluciones simuladas de lixiviado de
ARD. Una solucion simulada de ARD (solucion estabilizadora de bisulfato pH = 4) con zinc
disuelto fue tratada con hierro metalico coloidal. Los estudios cineticos defmieron una
Dr. Dharmaraj
Raghavan, Facultad de
Quimica, Howard
University
Gregory Moller, Holm
Research Center,
University of Idaho
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Craig L. Hill, Facultad
de Quimica, Emory
University
Ira A. Weinstock,
Servicio Forestal del
Departamento de
Agricultura de los
Estados Unidos USDA,
Laboratorio de
Productos Forestales
dependencia de primer orden de la velocidad inicial de reaccion en el area superficial del
hierro metalico, en la cual la velocidad de consume del zinc es —rZn = 1.2*AFe. La vida media
de la reaccion de eliminacion del zinc en solucion fue de 140 minutos. En estos experimen-
tos, los analisis de difraccion de rayos X de la masa de solidos de oxidacion mostraron oxido
verde, magnetita y estructuras de goetita. Durante el proceso de corrosion, el hierro tambien
produce un ambiente reductor que estimula el crecimiento de bacterias reductoras de sulfato
(Sulfate Reducing Bacteria, SRB), aumentando la poblacion por un factor de 5,000 y pro-
porcionando sulfidogenesis como una ruta adicional para la estabilizacion suplementaria de
los precipitados de metales pesados.
Un Proceso Libre de Efluentes Que Utiliza Oxigeno en
Lugar de Compuestos de Clow en el Blanqueado de la
Pulpa de Madera
Se ha desarrollado un enfoque totalmente nuevo para la deslignificacion de la madera o la
pulpa de la madera—materiales compuestos de celulosa y lignina—en la fabricacion del
papel. Este proceso quimico logra un objetivo no alcanzado por ninguna otra tecnologia
desarrollada hasta la fecha. Sin embargo, la naturaleza ostenta un proceso de deslignificacion
selectiva de la madera, o la pulpa de la madera, que utiliza solamente materiales disponibles
y no toxicos, como lo son el aire y el agua. La madera esta constituida principalmente de dos
polimeros biologicos: la celulosa, que confiere fuerza estructural a los arboles y al papel, asi
como la lignina, que confiere color, textura y propiedades mecanicas a la madera. En la
fabricacion de papel de alta calidad, el objetivo es eliminar la lignina causando el menor dano
posible a las fibras de celulosa (el papel de alta calidad esta compuesto de fibras de celulosa
lib res de lignina).
La naturaleza lleva a cabo este proceso de etapas multiples, quimica y tecnicamente
problematico, utilizando una complicada serie de enzimas metalicas selectivas (oxidasa
glioxal, ligninasa, y peroxidasa de manganeso). A pesar de haber sido fundada hace muchas
decadas, la industria de la pulpa y el papel aun no se acerca a lo logrado por la naturaleza.
Han predominado las sustancias cloradas como oxidantes, mas no el Ch. Si bien es cierto que
a traves de decadas de optimizacion se ha alcanzado una deslignificacion altamente selectiva
(dano mi'nimo de la celulosa), las tecnologias artificiales producen flujos de desecho que
contienen compuestos fenolicos ambientalmente perjudiciales, al igual que compuestos
aromaticos dorados no biodegradables. Por lo tanto, la presion social y legislativa en todos los
paises desarrollados esta obligando a los fabricantes de pulpa a eliminar progresivamente el
cloro. Los oxidantes alternatives de mayor atractivo, el peroxide de hidrogeno (IrbCh) o el
ozono (03), poseen limitaciones inherentes. El peroxide de hidrogeno simple y llanamente
no es efectivo. Los procesos que usan ozono, si bien son potencialmente efectivos, no alcanzan
a producir el grado de selectividad que es necesario en usos comerciales, o el que se observa
en la naturaleza.
El nuevo enfoque biomimetico emplea bancos de polyoxometalatos (POMs) inorganicos
versatiles, no toxicos y de bajo costo en un proceso de dos etapas. La primera etapa consiste
en la deslignificacion de la pulpa de madera (blanqueado) por medio de la reaccion con el
POM oxidado, y produce fibras de celulosa de alta calidad. A medida que el POM se reduce
reversiblemente, la lignina se oxida y se solubiliza. En la segunda etapa, se agrega O2 al licor
blanqueador y el POM cataliza la conversion completa (mineralizacion) de los fragmentos
disueltos de lignina a CO2 y H^O. De forma conjunta, las dos etapas logran la eliminacion
selectiva de la lignina de la madera, utilizando solamente aire y agua, reflejando asi un pro-
ceso ideal que hasta ahora solo habia logrado la naturaleza. La tecnologia biomimetica
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catah'tica evita los problemas relacionados con los procesos convencionales basados en el
cloro, al mismo tiempo que resuelve las limitaciones propias de otras opciones de blanqueo
sin cloro. For lo menos seis atributos del proceso son verdes; por ejemplo, se eliminan
completamente los flujos de desecho (se obtiene un "proceso cerrado"). La aha selectividad
representa un consume reducido de la madera, un recurso natural renovable. El proceso es
energeticamente eficiente y, segun lo indican analisis recientes, tambien es economicamente
eficiente.
Levadum de Panaderia Modificada Como Metodo de
Incorporation de la Catdlisis Biologica en las Fases
Tempranas del Diseno de Procesos: Aplicacion a la
Oxidation Asimetrica Baeyer-Villiger
Las enzimas poseen muchas ventajas comparadas con los reactivos quimicos tradicionales,
pero su aplicacion generalmente se relega a las fases de escalamiento de los procesos. Tendria
mas sentido economico y ambiental si los metodos de catalisis biologica se incluyesen durante
la fase de descubrimiento inicial. Sin embargo, esta nocion requeriria que los quimicos de
laboratorio tuviesen acceso a los catalizadores biologicos. Ademas, muchos de ellos no poseen
educacion en bioquimica o microbiologia. El Dr. Jon D. Stewart de la Universidad de Florida
ha desarrollado levaduras de diseno especial, es decir, celulas ordinarias de levadura de
panaderia que se han modificado para secretar una o mas proteinas ajenas. Celulas enteras de
estas levaduras modificadas se pueden utilizar en sintesis organicas directamente como
catalizadores biologicos. Para demostrar tal concepto, el grupo del Dr. Stewart ha creado una
h'nea de levaduras que catalizan una amplia variedad de oxidaciones Baeyer-Villiger con
selectividad enantiomerica. Si bien esta clase de reaccion desempena un papel importante en
la sintesis a nivel de laboratorio, los series problemas ambientales y de seguridad relacionados
con los reactivos actuates impiden su uso a escala industrial. La enzima acinetobacteria
ciclohexanona monooxigenasa fue secretada en Saccharomyces cerevisiae y celulas enteras de la
levadura modificada se usaron para oxidar varias cetonas con buenos rendimientos y aha
selectividad enantiomerica. Este proceso utiliza Ch atmosferico como oxidante y el unico pro-
ducto secundario es el agua. La biomasa celular y el medio de cultivo agotado se pueden
desechar en el alcantarillado sanitario despues de haber sido desactivadas con calor.
Ventajas Ambientales Presentadas Por las Reacciones de
Formation de Enlaces Carbono-Carbono en Medio
Acuoso Usando Iridio Como Promotor
Dadas las crecientes necesidades de reducir las emisiones generadas durante la preparacion
de productos quimicos y farmaceuticos de consume, es imperative considerar el desarrollo de
reacciones de formacion de enlaces carbono-carbono en medio acuoso. El trabajo del Dr. Leo
A. Paquette en la Universidad del Estado de Ohio, ha demostrado no solo que el
concepto—aparentemente contrario a la intuicion—de reacciones organometalicas capaces
de producir enlaces carbono-carbono en medio acuoso es de hecho factible, sino tambien que
se pueden alcanzar altos niveles de control estereoquimico. La clave de esta tecnologia
ambientalmente compatible es la utilizacion del iridio metalico como promotor. Se ha
demostrado recientemente que el metal iridio, un elemento relativamente desconocido,
presenta ventajas interesantes en la promocion de transformaciones organicas en solucion
acuosa. Por ejemplo, la posibilidad de llevar a cabo condensaciones acuosas organometalicas
Dr. Jon D. Stewart,
Facultad de Quimica,
University of Florida
Dr. Leo Paquette,
Facultad de Quimica,
The Ohio State
University
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Profesor John C.
Warner, Facultad de
Quimica, University of
Massachusetts, Boston
Polaroid Corporation
Chi-Huey Wong, Ernest
W. Hahn Profesor de
Quimica, The Scripps
Research Institute
o con carbonilo ha sido plenamente demostrada con el iridio metalico. El iridio no es toxico,
es muy resistente a la oxidacion con el aire y se recupera facilmente por medios
electroquimicos, lo que permite su reutilizacion y garantiza la no contaminacion de los flujos
de desecho. El potencial del metodo sintetico a menudo supera los niveles de desempeno
obtenidos usando disolventes netamente organicos. Esto se manifiesta en la ausencia de
medidas para proteger grupos quimicos, en una facilidad de operacion muy superior y en la
reduccion considerable del riesgo de contaminacion.
Montajes Supramoleculares de Hidroquinonas
Ambientalmente Benignos en la Fotogmfia Polaroid de
Revelado Instantdneo
El trabajo del Profesor John C. Warner en la Universidad de Massachusetts, en Boston,
representa el primer ejemplo de sintesis supramolecular para la prevencion de la
contaminacion en un sistema de produccion industrial. Empleando los conceptos de
reconocimiento molecular y auto montaje, se ha desarrollado una nueva tecnica para el
control de moleculas situadas dentro de peliculas y recubrimientos. Este proceso posee un
numero de ventajas ambientales tales como la reduccion del numero de etapas de sintesis, la
disminucion de la produccion de desechos, la reduccion del uso de disolventes y la
introduccion de procesos acuosos o sin disolvente. Esta tecnica permite que se anadan
'reactivos de complejacion simples, economicos y de facil obtencion, en lugar de requerir
multiples y prolongadas reacciones quimicas en medio disolvente para sintetizar una serie de
candidates en estudios de actividad estructural. Para que estos montajes tengan exito en la
prevencion de la contaminacion, es menester reducir de manera importante el numero de
reacciones sinteticas efectuadas. La formacion de estos montajes frecuentemente no involucra
disolventes organicos. Las estructuras Supramoleculares se pueden construir utilizando
tecnicas de molturacion en estado solido o en dispersion acuosa.
Enzimas en Sintesis Organic a a Gran Escala
Esta propuesta atane a las contribuciones originales de Wong en el desarrollo de metodos
distintivos enzimaticos y quimo-enzimaticos para la sintesis organica a gran escala. Tres logros
importantes en esta disciplina son: a) la tecnologia de avance para la sintesis de oligosacaridos
que utiliza transferasas glicosilicas geneticamente modificadas, en conjuncion con la
regeneracion in situ de nucleotidos de azucar, la cual ha permitido la sintesis a gran escala de
carbohidratos complejos para su uso en la evaluacion clinica; b) el uso de enol esteres (v.gr.
acetato de vinilo y acetato isopropemlico) en las reacciones de transesterificacion catalizadas
con enzimas, un metodo de uso generalizado en la sintesis enzimatica de compuestos
hidroxilicos de pureza enantiomerica; c) el uso de aldolasas recombinantes en reacciones
asimetricas de aldoles, que han abierto una ruta original y practica a la sintesis de nuevos
monosacaridos y estructuras asociadas, como por ejemplo, acidos sialicos, azucares con
configuracion L-, e iminociclitoles. Entre otros metodos enzimaticos importantes
desarrollados por Wong se encuentran la sintesis de glicopeptidos , glucoproteinas, aminas
quirales, prostaglandinas, y numerosos compuestos sinteticos intermedios quirales (chiral
synthons). Todas estas transformaciones sinteticas son ambientalmente compatibles para su
aplicacion en procesos a gran escala y son de importancia para las industrias farmaceutica y
de productos de especialidad. Ademas, es imposible o impractico obtenerlas por medios no
enzimaticos.
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Catdlisis de Dos Fases Con Fluor: Un Nuevo Modelo
Para la Separation de Catalizadores Homogeneos de Sus
Sustratos y Productos de Reaction, Como Ha Quedado
Demostrado en la Oxidation Quimica de Alcanos y
Alquenos
La catalisis de dos fases con fluor (Fluorous Diphasic Catalysis, FBC) es un nuevo
concepto de catalisis homogenea, en el que el catalizador soluble en fluorocarburos y los
sustratos/productos residen en fases distintas. El trabajo del Dr. Richard H. Fish, del
Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, presenta la sintesis de un ligando original con
configuracion de fluor en cola de caballo (fluoroponytailed), tris-N-
(4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-heptadecafluoro-un
decilo)-l,4,7-triaza-ciclononano (RfTACN), que es soluble en los alcanos perfluorados
[Mn(O2C(CH2)2C8F17)2] y [CO(O2C(CH2)2C8F17)2]. Los resultados iniciales de la
funcionalizacion (oxidacion) de alcanos/alquenos utilizan complejos de fase fluor generada in
situ y usan RfMn2+-RfTACN soluble y RfCO2+-RfTACN. Dichos resultados crean el
complejo (Rf = CgFiy) como el precatalizador, en presencia de hidroperoxido de t-butilo (t-
BuOOH) y O2 gaseoso como oxidantes. Asimismo, dichos resultados manifiestan que
alcoholes, aldehidos y cetonas pueden ser preparados por ruta catalitica, y que los productos
de oxidacion y los precatalizadores solubles en fase fluor, efectivamente se encuentran en fases
distintas. El que los disolventes de fluorocarburos sean relativamente atoxicos le facilita al
concepto de FBC la entrada al regimen de la nueva "Quimica Verde" de compatibilidad
ambiental, y por ende, lo convierte en una opcion atractiva para una amplia gama de procesos
industriales en pos de la produccion catalitica suprema de importantes sustancias quimicas
organicas en todo el mundo.
Dr. Richard H. Fish,
Lawrence Berkeley
National Laboratory,
University of California
Formation de Peroxido de Hidrogeno en Dioxido de
Carbono
Actualmente, el peroxide de hidrogeno se prepara mediante la hidrogenacion y oxidacion
secuencial de la antraquinona-2-alquil. A pesar de que el H^C^ es generalmente considerado
como un reactive verde, el proceso de la antraquinona genera varies flujos residuales a la vez
que presenta faltas de eficiencia por concepto de materias primas y uso de energia. En el
presente trabajo, se prepararon antraquinonas funcionalizadas (functionalized
anthraquinones, FAQs) miscibles en dioxido de carbono, y ello posibilita la formacion de
peroxide de hidrogeno en CCh liquido. El uso del CCh como unico disolvente del proceso
atenua algunos de los problemas ambientales y de ingenieria inherentes al proceso, entre los
que se encuentran: a) evitar la contaminacion del producto durante su recuperacion por
extraccion liquida-liquida en agua, b) minimizar la degradacion de la antraquinona durante
la hidrogenacion a traves del control de la distribucion del tiempo de residencia en el reactor,
c) optimizar el rendimiento en cada reactor mediante la eliminacion de las limitaciones del
transporte de masa, lo que tambien disminuye la introduccion de energia. El uso de CCh
como disolvente, no solo brinda una ruta verde a la produccion de peroxide de hidrogeno,
sino que tambien a) posibilita la rentabilidad economica gracias a la capacidad de recuperar
el producto sin tener que bajar la presion considerablemente, b) permite el reciclado facil de
la antraquinona funcionalizada, c) la operacion se conduce bajo condiciones de relativa baja
presion absoluta y de solucion concentrada, debido a las caracteristicas del diagrama de fase
FAQ-CO2.
Profesor Eric J.
Beckman, Facultad de
Ingenieria Quimica,
University of
Pittsburgh
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Profesor James M.
Tanko, Facultad de
Quimica, Virginia
Polythechnic Institute
and State University
Robin D. Rogers,
Profesor, Facultad de
Quimica y Director,
"Center for Green
Manufacturing", The
University of Alabama.
Quimica Verde For Medio del Uso de Fluidos
Supercriticos y Radicales Libres
El trabajo de investigacion del Profesor James M. Tanko en Virginia Polythechnic
Institute and State University explora el uso del dioxido de carbono supercritico (Supercritical
Carbon Dioxide, SC-CCh), como una alternativa para sustituir muchos disolventes toxicos
y/o ambientalmente peligrosos de uso comun en la sintesis quimica. El proyecto ha
demostrado que el SC-CCh representa una alternativa viable y "ambientalmente benigna" y
que, desde una perspectiva quimica, existen numerosas ventajas en su uso. Este trabajo ha
conducido al desarrollo de procesos quimicos novedosos y ambientalmente compatibles para
la funcionalizacion de hidrocarburos y la formacion de enlaces C-C.
Gracias a que sus parametros criticos (temperatura y presion) son moderados, el SC-CCh
brinda un atractivo especial ya que es posible acceder al estado supercritico sin incurrir en
gastos desproporcionados de energia. La funcionalizacion de hidrocarburos recientemente
desarrollada logra con un sola etapa de alto rendimiento, la transformacion que normalmente
requeriria etapas multiples y el uso de reactivos toxicos y acidos y bases fuertes. Esta reaccion
se debe poder escalar con facilidad a aplicaciones a gran escala o industriales.
Ciencia y Tecnologia Verdes de Separation: El Uso de
Polimeros Benignos para Reemplazar VOCs en las
Separationes Cromatogrdficas Liquido/Liquido a Escala
Industrial
Un area de amplias oportunidades en la tecnologia de ciencia e ingenieria quimica que
ayudara a lograr las metas de la Vision Tecnologica 2020 (Technology Vision 2020), es el
desarrollo de nuevas tecnologias de separacion que eviten el uso de disolventes industriales
inflamables y, por ende, eviten la generacion de VOCs toxicos. Si se usan en combinacion
con, o en sustitucion de, procesos de produccion pertinentes, dichas tecnologias contribuiran
a prevenir la contaminacion y a aumentar la seguridad. Las tecnologias propuestas se basan
en el uso de polimeros de polietilenglicol solubles en agua, ya sea en sistemas acuosos de dos
fases liquido/liquido (Aqueous Diphasic Systems, ABS), o en separaciones de resinas
cromatograficas con extraccion acuosa de dos fases (Aqueous Diphasic Extraction
Chromatographic resins, ABEC). Se destacan dos aplicaciones a tecnologias patentadas: a) en
la farmacologia radiologica, para permitir el uso de isotopes de mayor limpieza irradiados con
neutrones, en lugar de isotopes producidos por fision; b) en la recuperacion de terrenes
contaminados, en los cuales se espera reducir flujos secundarios de desecho o reemplazar
tecnologias convencionales. El enfoque utilizado en el desarrollo de estas tecnologias sugiere
que las separaciones libres de VOCs tienen una aplicacion industrial mas variada. Trabajando
dentro de la premisa de prevencion de la contaminacion, con la participacion de la industria,
es posible desarrollar y tener preparadas toda una serie de soluciones para resolver problemas
de ciencia y tecnologia verde de separacion, a base del uso de polimeros de alta compatibilidad
ambiental.
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Sintesis in vivo de Precursores de Feromonas de
Lepidopteros en Saccharomyces Cereviseae: Un Proceso
Economico para la Production de Productos Efectivos,
Atoxicos y Ambientalmente Seguros en el Control de
Insectos
Desde el arribo del DDT hace mas de 50 anos, los insecticidas neurotoxicos de amplio
espectro han sido el medio primordial para el control de insectos. Esto ha tenido
repercusiones economicas de importancia, tanto en la agricultura como en la salud publica.
Inicialmente, el uso de insecticidas sinteticos produjo aumentos espectaculares en los
rendimientos de las cosechas, asi como en la supresion de algunos vectores de enfermedades
humanas y animates. Sin embargo, el aumento de la resistencia a los insecticidas y el dano
ambiental causado por los mismos fueron reconocidos muy pronto como serias desventajas
de su uso. Hoy en dia, las consecuencias en la salud humana ligadas al uso y la produccion
de insecticidas han sido ampliamente reconocidas. Entre estas se encuentran la aguda
toxicidad a organismos que no eran el objetivo original (incluyendo a los trabajadores que
aplican insecticidas), su persistencia en la biosfera y la considerable contaminacion producida
en el lugar de origen que conlleva su produccion. A pesar de dichas consecuencias, la
liberacion al medio ambiente de ingredientes activos de insecticidas es enorme a escala
mundial, tan solo en los Estados Unidos equivale a mas de 400 millones kg/ano.
Las feromonas se han usado en el control de insectos en todo el mundo por mas de 15
anos. A diferencia de los insecticidas convencionales de amplio espectro, las feromonas no son
toxicas y poseen alta especificidad hacia las especies que se desea controlar.
Desafortunadamente, tanto su efectividad como su selectividad dependen de un alto grado
de pureza quimica y de especificidad esterica, lo que causa que su sintesis sea costosa. Este
factor ha limitado su exito comercial, si se las compara con los insecticidas convencionales.
Estados Unidos representa el mercado mas grande de los productos de obstruccion a base de
feromonas, y el monto total es inferior a $50 millones/ano. Como punto de referenda, el
mercado de insecticidas a nivel mundial es superior a los $6 billones/ano. La meta del trabajo
del Dr. Douglas C. Knipple de Cornell University, es desarrollar un proceso mas economico
para la sintesis de feromonas. Con este objetivo, el Dr. Knipple ha propuesto la utilizacion de
tecnologia genetica y molecular. El concepto consiste en clonar y secretar funcionalmente, in
vivo, genes codificadores de enzimas desaturasas que se encuentran en las glandulas
feromonas de la polilla hembra adulta. Dichas enzimas catalizan la formacion de sustancias
intermedias no saturadas, cruciales en el proceso de produccion de las feromonas. El logro de
los objetivos tecnicos del presente trabajo contribuira sustancial y metodologicamente al
desarrollo de un proceso biosintetico alternative para la produccion comercial de feromonas.
El logro de este ultimo objetivo aumentara la competitividad economica de los productos de
feromonas actualmente disponibles, y podria representar la fuerza impulsora para la
expansion de esta prometedora tecnologia de control de insectos hacia otros mercados.
Dr. Douglas C. Knipple,
Facultad de
Entomologia, Cornell
University
Extraction y Recuperation de Metales Usando Dioxido
de Carbono
La recuperacion de metales de soluciones diluidas, ya sea de matrices solidas o liquidas,
continua representando un desafio tecnico y economico. Actualmente existen metodos para
extraer metales de cualquier tipo de matriz; sin embargo, estos metodos consumen cantidades
importantes de reactivos y a la vez pueden crear multiples flujos residuales. La tecnologia
Eric J. Beckman,
Facultad de Ingenieria
Quimica, University of
Pittsburgh
19
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Dr. Ajay K. Bose,
Stevens Institute of
Technology
desarrollada en los ultimos tres anos en el laboratorio de Eric J. Beckman, de la Universidad
de Pittsburgh, posibilita la aplicacion eficiente del CC>2 de alta compatibilidad ambiental, a
cierto numero de problemas de separacion que involucran metales. For ejemplo, mezclas de
dos fases de CC>2 y agua se utilizaron como medios de lixiviacion con acidos verdes. En un
caso especifico de fabricacion de acero, se extrajeron metales de un residue del proceso, para
luego ser recuperados en forma de carbonates metalicos empleando la despresurizacion. Los
metales de dicho proceso se extrajeron y recuperaron usando solamente agua y CC>2,
recuperandose este ultimo como solido. Ademas, el CC>2 puede reemplazar el disolvente
organico que se usa actualmente en la refinacion de metales preciosos, por medio de la sintesis
de agentes de transferencia de fase miscibles en CC>2. Asimismo, el grado de sensibilidad a la
presion en el comportamiento de fases del sistema CCVmezcla puede llegar a permitir
importantes simplificaciones del proceso. Por ultimo, se han usado agentes quelantes solubles
en CC>2 para extraer metales toxicos de efluentes acidos, como los encontrados en operaciones
de deposicion metalica.
Uso de Microondas para Realzar el Desempeno de
Reacciones Orgdnicas (Microwave-Induced Organic
Reaction Enhancement, MORE) Empleadas en la
Sintesis Quimica con Compatibilidad Ecologica
La sintesis quimica con asistencia de microondas es una tecnologia incipiente de gran
potencial. El Dr. Ajay K. Bose en el Stevens Institute of Technology, ha hecho contribuciones
a este campo empleando metodos no tradicionales, los cuales utilizan hornos de microondas
domesticos para efectuar una amplia variedad de reacciones organicas rapidas, seguras y
compatibles con el ambiente. El grupo del Dr. Bose's ha demostrado que, en una amplia
variedad de reacciones, la irradiacion de microondas sobre mezclas reactivas en recipientes
abiertos de vidrio puede conducir a lograr mayores velocidades de reaccion, menor numero
de productos secundarios y un control esterico mas alto. Dado que las microondas
interactuan directamente con las moleculas bipolares, no hay gran necesidad de un medio
liquido para transmitir el calor de las paredes del recipiente, como sucede en el caso del
calentamiento convencional. Las caracteristicas esenciales de los metodos quimicos que usan
microondas para realzar el desempeno de reacciones organicas (MORE) se componen del uso
limitado de disolventes (o no disolventes) de alto punto de ebullicion—en cantidad suficiente
para convertir la mezcla reactiva en una pasta aguada a temperatura ambiente—y en el
control eficiente de la administracion de energia de microondas para alcanzar la temperatura
de reaccion deseada, sin dar lugar a que la mezcla reactiva se aproxime a su punto de
ebullicion. Unos cuantos cientos de gramos de dichas reacciones se pueden completar en
pocos minutos. La sintesis a mayor escala debe ser posible si se utiliza equipo comercial de
microondas del tamano empleado por la industria de la alimentacion.
La eliminacion o reduccion del uso de disolventes organicos, asi como la pureza superior
de los productos formados, conlleva una menor produccion de desechos quimicos (v.gr.
disolventes organicos usados en la reaccion y materiales de recristalizacion y cromatograficos
usados en la purificacion). Con el objeto de demostrar la 'economia atomica' (mayor
rendimiento de producto por sustancias quimicas empleadas) y la versatilidad de los metodos
quimicos MORE, el grupo del Dr. Bose's ha conducido una sintesis de varias etapas (incluso
con reacciones de dos o mas etapas en un mismo recipiente) de sustancias intermedias
avanzadas, para producir antibioticos de lactama, azucares aminicas, alcaloides y otros
compuestos biologicamente activos como el taxol. El grupo tambien ha descubierto un
metodo de nitracion eficiente por medio de la irradiacion con microondas que es compatible
20
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con la ecologia; ha observado la aceleracion moderada de reacciones quimioenzimaticas
sujetas a irradiacion de microondas de baja intensidad; y ha ideado una sintesis de
oligopeptidos de muy aha compatibilidad ecologica que no requiere agentes convencionales
de formacion de enlaces peptidos. En resumen, los metodos quimicos MORE pueden lograr
una reduccion muy importante del foco contaminante para sintesis a pequena y a gran escala;
de este modo se puede alcanzar un desarrollo y produccion de medicamentos para salvar vidas
que sea mas compatibles con la ecologia.
El Centra National de Quimica a Micro Escala: Lider
en la Ejecucion de la Tecnologia de Micro Escala
La definicion mas sencilla de Quimica Verde es "el uso de tecnicas y metodos quimicos
para reducir o eliminar el empleo o la generacion de materias primas, productos, productos
secundarios, disolventes, reactivos, etc. que amenazan a la salud humana o al medio
ambiente." El concepto de Quimica Verde, si bien se aplica de manera mas comun al
ambiente industrial, tambien se ha incorporado al ambito educative por medio de la
aplicacion de metodos de laboratorio a micro escala. Las tecnicas de quimica a micro escala
se reflejan en un programa educative a nivel de laboratorio que logra los siguientes objetivos:
a) la reduccion de desechos en la fuente de emision; b) la eliminacion de emisiones toxicas,
de fuego y de riesgos de accidente; c) el realce de un ambiente sano de laboratorio; d) el
ahorro importante de costos. La metodologia a micro escala utiliza cantidades minusculas de
sustancias quimicas (un promedio de 50 mg de solidos, 500 ul de liquidos), nuevos metodos
para evaluar las propiedades fisicas, condiciones alternativas de reaccion de mayor
moderacion y seguridad, disolventes alternatives benignos, asicomo diferentes rutas sinteticas
que a menudo usan tecnicas de catalisis u otras de mayor seguridad ambiental. El National
Microscale Chemistry Center (NMC2) se fundo en Merrimack College en 1993- El centre
ofrece, a maestros y a quimicos de la industria, talleres, capacitacion y otras formas de apoyo
en el aprendizaje de tecnicas de quimica a micro escala. En la actualidad, mas de 2,000
instituciones en los Estados Unidos han adoptado esta perspectiva, ya sea en forma total o
parcial. Asimismo, el NMC2 es el lider de un consocio internacional que fomenta la
revolucion de la micro escala y la quimica verde.
Nuevo Andlisis de Azucares Reductoras
El analisis quimico de las azucares reductoras [azucares que contienen grupos semiacetales
o semiquetales] es una practica comun en laboratorios de investigacion y de instruccion. Los
metodos actualmente disponibles se basan en la reaccion de iones de cobre en una solucion
alcalina caliente con reactivos complejadores y de coloracion. Generalmente se usa el tartrato
como agente complejador, y una solucion de iones de molibdeno y arseniatos para el reactive
de coloracion [el reactive es molibdato arsenico]. El reactive molibdato arsenico tiene una
vida de almacenamiento limitada y es extremadamente toxico. Esta es una circunstancia
sumamente problematica, tanto para su empleo como para la eliminacion de la solucion del
analisis. Dicha solucion tiene que ser guardada como desecho y eliminada utilizando una via
comercial. El analisis aqui descrito consta de un procedimiento original que utiliza un agente
complejador mas estable (EDTA), reemplazando al arseniato con fosfato en el complejo de la
coloracion. Este analisis produce materiales mucho mas benignos.
Dr. Mono M. Singh,
National Microscale
Chemistry Center,
Merrimack College
H. Alan Rowe, Facultad
de Quimica/Centro de
Investigacion de
Materiales, Norfolk
State University
21
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Dr. Dharmaraj
Raghavan, Facultad de
Quimica, Howard
University
Dr. Robert E. Synovec,
Facultad de Quimica,
University of
Washington
22
Nuevas Aplicaciones de Un Polimero Compuesto
Derivado de Materiales Renovables
El costo de la corrosion metalica en Estados Unidos es aproximadamente 4.2% del
producto nacional bruto, esto es, mas de $250 billones de dolares en 1996. Para extender la
longevidad del material especializado los recubrimientos superficiales deben ser remozados,
cumpliendo asi con los requisites de diseno. La renovacion del recubrimiento involucra la
remocion de la pintura anterior (decapado) y la aplicacion de una nueva capa de pintura. Los
metodos tradicionales de decapado utilizan el disolvente cloruro de metileno, un disolvente
organico. El cloruro de metileno es una sustancia cancerigena que conlleva riesgos a la salud
del personal de mantenimiento. For lo tanto, la industria de mantenimiento de aeronaves ha
iniciado el uso de metodos alternatives en el decapado. Un metodo que ha mostrado ser
confiable es el decapado en seco (dry-blasting) que elimina la capa de pintura
mecanicamente. Sin embargo, en las bases militares donde se renueva la pintura de las
aeronaves, se ha observado que el proceso de decapado en seco es la mayor fuente generadora
de desechos solidos.
El trabajo del Dr. Dharmaraj Raghavan, de la Universidad Howard University, se
encamina al desarrollo de una tecnica de eliminacion de revestimientos organicos a base de
un medio plastico renovable. Con dicho enfoque se desarrollo un proceso degradable de
decapado en seco que elimina del 90 al 97% del monto de desecho, mediante la degradacion
biologica o quimica del material removido. La degradacion del material solido de desecho (a
base del polimero renovable) da por resultado disolventes especializados no nocivos al medio
ambiente que, ademas, son productos quimicos de valor agregado. El diseno de membranas
representa otra aplicacion en la cual se puede aprovechar la degradabilidad del polimero
compuesto renovable. El mercado mundial anual de membranas se acerca al billon de dolares.
Las membranas se han aplicado en campos diversos en la industria, pero en especial en la
industria de la separacion. Los disolventes que se usan en el diseno de dichas membranas
incluyen acetona, sulfoxido de dimetilo, formamida de dimetilo y acetamida de dimetilo.
La exposicion de los trabajadores a los disolventes cancerigenos durante la fabricacion de
las membranas representa una preocupacion frecuente. Para atacar estas preocupaciones, el
Dr. Raghavan ha disenado un polimero compuesto basado en un compatibilizador, en el cual
el componente mayoritario es un polimero renovable y el minoritario es un polimero
sintetico no degradable. La tecnologia se fundamenta en la degradabilidad del polimero
renovable en un sistema de disolvente protico o enzimatico, asi como en la capacidad de
formular una microestructura porosa del polimero sintetico. La degradacion del polimero
renovable tiene como resultado la produccion de sustancias quimicas de ambientalmente
seguras, las cuales pueden ser usadas en la sintesis del polimero renovable.
Tecnologias Novedosas de Andlisis Quimico de Alta
Velocidad Utilizando Cromatografia Liquida Acuosa,
Spectroscopia Raman, y Cromatografia de Gases
El trabajo de investigacion del Dr. Robert E. Synovec se enfoca al desarrollo de nuevas
tecnologias de analisis quimico que utilizan metodos cromatograficos liquidos y gaseosos, asi
como otras metodologias afines que son consistentes con los objetivos del Programa de
Quimica Verde de prevencion de la contaminacion. Los objetivos de estas investigaciones han
sido desarrollar instrumentacion y metodos cromatograficos nuevos y originales para el
laboratorio, campo de actividad y analisis de procesos que reducen la toxicidad y el volumen
de materiales consumibles usados en los analisis de separacion y, al mismo tiempo, mejorar el
funcionamiento y la informacion que se obtienen del instrumento de analisis. Dichos
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objetivos const!tuyen una esfera de accion de considerable importancia en el Center for
Process Analytical Chemistry (CPAC). Los instrumentos de analisis quimico y las
metodologias producidas por dichas iniciativas de investigacion proporcionan beneficios a la
industria de los EEUU, a traves de una mayor aplicabilidad de la cromatografia liquida y de
gas en una variedad de ambitos: metodos rutinarios y automatizados de la EPA, analisis de
procesos quimicos industriales, analisis convencional de laboratorio y vigilancia del
desempeno quimico a distancia. El resultado clave de estas tecnologias es la reduccion de la
contaminacion industrial a traves de la minimizacion de los desechos quimicos, usando un
control optimo de los procesos.
Nuevos Recubrimientos In Situ de Zeolita en Monolitos
Un nuevo metodo in situ para depositar catalizadores de zeolita sin aglomerante en
sistemas de reactores con monolitos (estructuras porosas de ceramica impregnadas de
catalizador) ha sido desarrollada en la Universidad de Cincinnati. Los recubrimientos in situ
de zeolitas sobre sustratos monolitos sirven para maximizar la efectividad de los aspectos
"selectivos de forma" de los catalizadores de zeolita. Esta tecnologia se puede aplicar
empleando una amplia variedad de zeolitas de uso generalizado en la industria petroquimica
actual. Se ha demostrado que las zeolitas sin aglomerantes que se usan en monolitos exhiben
un desempeno superior, ya que minimizan la formacion de hidrocarburos de alto peso
molecular y, por ende, poseen limitaciones difusionales mmimas. Se llevaron a cabo dos
estudios especificos para demostrar la efectividad de estas zeolitas sin aglomerantes en
monolitos: La conversion de metanol en hidrocarburos de gasolina y el craqueo (cracking)
catalitico del n-hexano. Las principales ventajas tecnicas de los reactores con monolitos son la
baja caida de presion, el desempeno superior debido a un menor grado de oclusion
(taponamiento) y de canalizacion, ademas de un alto cociente de superficie por unidad de
volumen del reactor. Esta tecnologia tambien brinda muchas ventajas para la salud humana
y el medio ambiente. Por ejemplo, en un reactor con monolito, el alcohol que se obtiene de
la fermentacion de desechos agricolas se puede convertir en hidrocarburos con nivel
molecular de gasolina. Ademas de producir combustibles utiles, esta reaccion no produce
hidrocarburos mayores que el Cn, los cuales serian dificiles de quemar y presentan bajos
cocientes de biodegradacion si se liberan al suelo y al agua subterranea. Asimismo, esta fuente
alternativa de combustible ahorra recursos no renovables como el petroleo y el gas natural, al
mismo tiempo que reduce la dependencia del petroleo crudo importado. Como consecuencia
del menor contenido de hidrocarburos pesados, estos combustibles se queman mas
limpiamente y no aportan cantidades adicionales de dioxido de carbono al medio ambiente.
Un Nuevo Proceso de Alquilacion del 1-buteno/isobutano
Catalizado por Acido Solido
Las reacciones de alquilacion se emplean para convertir gases ligeros de refmeria (C3-C5)
en compuestos de gasolina (C7-C9). Los alquilatos constituyen aproximadamente el 15% de
la fuente de gasolina de los EEUU. Actualmente, la alquilacion industrial utiliza como
catalizadores ya sea al acido fluorhi'drico o el acido sulfurico. Durante mas de tres decadas se
han evaluado numerosos acidos solidos como catalizadores sustitutos de mayor seguridad
ambiental que los acidos liquidos. No obstante, los catalizadores de acido solido sufren una
rapida desactivacion debido a la retencion de coque en los poros. En medios de reaccion de
fase gaseosa, los precursores pesados del coque (como los oligomeros olefinicos) son de baja
solubilidad. En medios de reaccion de fase liquida, el transporte de los precursores de coque
Dr. Jimmy E. Antia y Dr.
Rakesh Govind,
Facultad de Ingenieria
Quimica, University of
Cincinnati
Dr. Bala Subramaniam,
Facultad de Quimica e
Ingenieria Petrol era.
University of Kansas
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Dr. Nasrin R. Khalili,
Ham id Arastoopour, y
Laura Walhof, Facultad
de Quimica e Ingenieria
Ambiental, Illinois
Institute of Technology
hacia el exterior de los poros del catalizador es restringida severamente, lo que resulta en su
readsorcion y transformacion en coque consolidado. En la Universidad de Kansas, el Dr. Bala
Subramaniam trabaja en la utilizacion de medios de reaccion supercriticos, que ofrecen una
combinacion excepcional de densidad al estilo liquido, y propiedades de transporte al estilo
gas, para lograr la eliminacion efectiva de los precursores del coque. Usando dioxido de
carbono (Pc = 71.8 atm;Tc =31.1 °C) como un solvente ambientalmente compatible, se llevo
a cabo la alquilacion del 1-butano/isobutano bajo condiciones supercriticas, y se obtuvo por
resultado un producto alquilado virtualmente estable (pentanos trimetilicos y hexanos
dimetilicos), en un reactor de cama fija sobre catalizadores acidos (zeolita HY, circona
sulfatada y Nafion) a lo largo de varies dfas. Por lo tanto, el proceso supercritico a base del
dioxido de carbono brinda una alternativa de mayor seguridad ambiental comparada con el
proceso convencional de alquilacion, a traves de la eliminacion del obstaculo tecnologico, que
impide la aplicacion de la catalisis de acidos solidos en los procesos de alquilacion.
Un Nuevo Enfoque Sobre la Minimization de la
Production de Desechos: La Production de
Catalizadores o Adsorbentes/absorbentes a Base del
Carbono Derivado de Solidos Biologicos
Los solidos biologicos son productos secundarios de las plantas de tratamiento de aguas
residuales, y actualmente representan una preocupacion ambiental muy importante. Los
problemas relacionados con el manejo y administracion de los solidos biologicos son: el
contenido de sustancias nocivas, la gran cantidad de solidos producidos, las dificultades que
implica su tratamiento y las pocas rutas disponibles para su eliminacion. Ademas, la
produccion de solidos biologicos ha seguido aumentando a la par con el aumento de la
poblacion mundial. Los Estados Unidos generaron 9 millones de toneladas de solidos
biologicos en 1995, y se estima que para en el ano 2000 produciran 11 millones/ano. La
transformacion de los solidos biologicos para su minimizacion y reciclado en las plantas de
tratamiento de aguas residuales representa una idea original e innovadora.
Se desarrollo un proceso novedoso para convertir los solidos biologicos en
adsorbentes/absorbentes y catalizadores basados en el carbono. Las materias primas para el
proceso son los solidos biologicos producidos en una planta de tratamiento de aguas negras
(Spring Brook Water Reclamation Center en Naperville, Illinois), y los lodos de tratamiento
de aguas residuales generados por la industria del papel (Fort James Corporation en Green
Bay, Wisconsin). La investigacion llevada a cabo en el Institute de Tecnologia de Illinois
propone dos ideas originales para la produccion de carbon activado a partir del material
carbonoso de desecho: 1) bajo un ambiente de condiciones controladas, la exposicion a la luz
y la humedad de la materia prima quimicamente activada puede enriquecer en
aproximadamente 20% la estructura porosa de la superficie del carbon activado; y 2) el uso
de microondas para el secado de los lodos puede producir ahorros de tiempo y de energia
hasta de 98%. Las propiedades superficiales del carbon producido se controlaron eficazmente
mediante la variacion de los procesos de activacion fisica, quimica y de superficie. Este
proyecto exhibe un potencial enorme para mitigar los series problemas ambientales
relacionados con la produccion y eliminacion masiva de lodos no tratados, a traves del desar-
rollo de un proceso que convierte dichos lodos en carbon activado y catalizador.
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La Superacion de las Dificultades de Procesamiento de
la Biomasa Celulosica y la Visualization del Papel de la
Biomasa en Un Mundo Sustentable
Este proyecto trata las cuestiones tecnicas y problematica futura asociadas al empleo de la
biomasa vegetal, la unica fuente sustentable de combustibles organicos, productos quimicos
y materiales. El proyecto trata multiples temas relacionados con el procesamiento integral, un
descubrimiento potencial de amplia aplicacion en el procesamiento de la celulosa, el cual
comprende la produccion de enzimas de la celulosa, la hidrolisis de los componentes de la
biomasa y la fermentacion de los carbohidratos resultantes; todo en un solo paso. Los
componentes adicionales del proyecto, que tienen por objeto superar las dificultades de
procesamiento de la biomasa celulosica, comprenden aspectos de enzimologia y
microbiologia aplicadas, la cinetica enzimatica y el diseno de un reactor para la hidrolisis
enzimatica de la celulosa, el pretratamiento de la biomasa con agua caliente a presion asi
como la conversion de lodos de papel. El diseno del proceso y el trabajo analitico desarrollado
fundamentan la aseveracion de que el procesamiento avanzado de la biomasa tiene el
potencial para ser competitivo con los costos de procesamiento del petroleo, incluso cuando
los precios del mismo se encuentran en niveles bajos. Los resultados del analisis de los recursos
y los procedimientos, identifican y exploran el potencial del procesamiento de la biomasa para
producir emisiones netas de CC^ casi nulas, dan prioridad a los usos de los grandes recursos
de biomasa—que son extensos pero tambien limitados—y, reconcilian el amplio rango de
estimaciones sobre la magnitud de la disponibilidad de la biomasa para el uso industrial.
Tintas Litogrdficas Que Previenen la Contamination
Las tecnicas de imprenta tradicionales emplean disolventes que contribuyen a la
contaminacion por evaporacion y por procesos de limpieza. El Profesor Cussler ha
desarrollado una nueva tinta que elimina estas emisiones. La tinta trabaja convencionalmente
a valores de pH inferiores a 7, pero se trasforma en su propio agente de emulsion a un pH
mas alto. Como resultado, puede ser retirada de las prensas de imprenta con una base acuosa.
La cinetica de la emulsion no puede predecirse a partir de las correlaciones convencionales.
Mas bien, sigue el comportamiento de una reaccion de interfaz entre el hidroxido y la resina
de la tinta, el cual produce una capa jabonosa que puede ser removida con la aplicacion de
un movimiento de corte. Los resultados sugieren una estrategia para el desarrollo de otras
tecnologias que prevengan la contaminacion.
Quimica de Pequena Escala: La Prevention de la
Contamination en los Programas de Instruction de
Quimica Inorgdnica
Las tecnicas de quimica de pequena escala (Small Scale Chemistry, SSC), desarrolladas por
el Dr. Stephen Thompson de Colorado State University, aplican la prevencion de la
contaminacion, la minimizacion de los desechos y la seguridad del estudiante en la etapa de
diseno, en lugar de controlar estos factores en la etapa de eliminacion de desechos. Las
tecnicas de SSC poseen caracteristicas inherentes a la "quimica verde" por su incorporacion
de principios y metodologias de reduccion de emisiones. Las tecnicas y los experimentos de
SSC reducen sustancialmente los residues, asi como los riesgos de exposicion a productos
quimicos para los profesores y estudiantes. Esto se logra mediante experimentos y
metodologias innovadoras, las cuales emplean condiciones de reaccion y rutas de sintesis
Dr. Lee Lynd, Facultad
de Ingenieria,
Dartmouth College
Profesor E.L. Cussler,
Facultad de Ingenieria
Quimica y Ciencia de
los Materiales,
University of
Minnesota
Dr. Stephen Thompson,
Centro para la
Education en Ciencias,
Matematicas y
Tecnologia, Colorado
State University
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Dr. Rajender S. Varma,
Institute Regional de
Estudios Ambientales
de Texas, Sam Houston
State University
Dra. Nancy W.Y. Ho,
Laboratorio de
Ingenieria de Recursos
Renovables, Purdue
University
alternatives. Los conceptos de las SSC evolucionaron como una solucion a muchos de los
problemas graves (v.gr. seguridad, eliminacion de residues y pedagogia) relacionados a la
ensenanza de la quimica en laboratories. Gotas de productos quimicos que hacen las veces de
sus propios recipientes reemplazan litres de residues quimicos peligrosos almacenados en
fragiles envases de vidrio. El empleo innovador de articulos de plasticos de alta tecnologia
disenados para investigacion en genetica, reduce costos y a la vez mejora la seguridad y la
sofisticacion. Las tecnicas y metodologias de las SSC proporcionan un modo realista de
abordar la quimica verde y permiten a las instituciones academicas establecer cambios
permanentes de operacion. Las SSC proporcionan una solucion de facil implementacion,
economica y de extensa aplicacion en el manejo de posibles problemas ambientales que
enfrentan la mayorfa de los programas de quimica en las universidades.
Sintesis Quimica Sin Disolventes
El Dr. Rajender S. Varma de Sam Houston State University desarrollo un procedimiento
de sintesis sin disolventes y benigno con el medio ambiente. Este procedimiento emplea
reactivos puros, ya sea en presencia de un catalizador o catalizados por las superficies de
soportes reciclables, tales como el aluminio, la silice, la arcilla y, superficies revestidas como la
silice de NaIO4, la arcilla de nitrato y hierro (III) (clayfen) o la arcilla de persulfato. Esto tiene
lugar bajo condiciones de irradiacion con microondas. Como resultado, se promueve la
reduccion del uso de disolventes en la fuente productora y la disminucion del uso excesivo de
productos quimicos en la industria manufacturera. Esta estrategia para prevenir la
contaminacion esta orientada a las reacciones industriales de particion molecular,
condensacion, oxidacion y ciclado, las cuales actualmente emplean sustancias quimicas
toxicas, corrosivas e irritantes y producen residues peligrosos. Esta tecnologia tiene sus
fundamentos en la ciencia de los materiales, el modelado molecular y conocimientos de
quimica organica sintetica. Mediante la produccion eficiente de productos intermedios
valiosos (enonas, iminas, enaminas, nitroalquenos, compuestos de azufre oxidados y
heterociclos), proporciona soluciones a la comunidad quimica en general (polimeros,
farmaceutica y quimica fina). Ademas, esta tecnologia educa a una generacion de cientificos
jovenes en la prevencion de la contaminacion y tiene el potencial para extenderse a la
destruccion in situ de contaminantes y residues toxicos.
El Desarrollo Exitoso de Microorganismos Disenados
Geneticamente, Libres de Riesgos y Fdciles de Usarpara
la Produccion Eficaz de Compuestos Quimicos
Compatibles con el Medio Ambiente, a Partir de la
Biomasa Renovable Mediante el Empleo de
Metodologias de Quimica Verde
El etanol es un eficaz combustible biologico de fuentes no fosiles utilizado para el
transporte, es compatible con el medio ambiente y produce mucho menos contaminantes
que los combustibles petroquimicos. Ademas, el etanol se puede producir a partir de biomasa
celulosica renovable, abundante y disponible localmente, lo que contribuye a reducir la
dependencia de los EEUU de la importacion de petroleo. Si bien el etanol ha sido producido
mediante fermentacion de materias primas con levaduras Saccharomyces desde la epoca prein-
dustrial, la conversion de la biomasa celulosica en etanol ha presentado grandes dificultades.
Ello se debe, por una parte, a la presencia de dos azucares basicos, glucosa y xilosa en la celu-
26
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losa y, por otra, a que las levaduras Saccharomyces no pueden convertir la xilosa en etanol por
fermentacion. En Purdue University, La Dra. Ho ha desarrollado geneticamente levaduras
Saccharomyces, las cuales no solo fermentan la xilosa, sino que tambien cofermentan la xilosa
y la glucosa para producir etanol. Las levaduras disenadas geneticamente producen, como
mfnimo, un 30% mas de etanol a partir de la biomasa celulosica que sus progenitores no
transformados.
El acido lactico, una importante materia prima industrial para la produccion de plasticos
biodegradables y economicos a partir de biomasa renovable, se produce tradicionalmente por
medio de la fermentacion de la glucosa con bacterias lacticas. Sin embargo, estas bacterias
crecen muy lentamente y no toleran concentraciones de 1 a 2% de acido lactico. El grupo de
la Dra. Ho transformo con exito un microorganismo seguro y efectivo, para que pueda
producir acido lactico con una eficiencia mas de dos veces superior a la de las bacterias
lacticas. Estos ejemplos demuestran que la tecnologia de la ingenieria genetica, guiada por los
principios de la quimica verde, es una herramienta muy poderosa en el diseno de
microorganismos para la produccion de importantes compuestos quimicos a partir de la
biomasa renovable.
Tintes Sinteticos Sustentados por Comidemciones
Toxicologicas
Esta propuesta hace referenda al diseno de alternativas no toxicas para los tintes de empleo
actual basados en complejos metalicos, los cuales contienen metales considerados como
contaminantes prioritarios (priority pollutants). Especificamente, los tintes de complejos del
hierro fueron sintetizados para sustituir a tintes basados en complejos metalicos, los cuales
actualmente se emplean en situaciones que requieren colorantes con muy alta fotoestabilidad
y resistencia a la remocion en ambiente humedo. Los tintes investigados son complejos de
ligandos del hierro (Fe), los cuales proporcionan los fundamentos para un enfoque preventive
de la contaminacion en problemas del medio ambiente, asociados a la produccion y al uso de
tintes organicos basados en el cromo (Cr) y el cobalto (Co). Como punto de partida para este
estudio, el grupo de Freeman sintetizo y evaluo complejos del Fe analogos a los tintes
comerciales de azo y formazan que contienen Cr 6 Co. El sulfato de Fe(II) se empleo como
agente metalizador ya que, segun algunos estudios, ha exhibido baja toxicidad acuatica.
Esta investigacion condujo al descubrimiento de alternativas no toxicas para los tintes
negros comerciales basados en alto volumen de cromo, sin comprometer la deseada
fotoestabilidad. Ademas, se descubrieron tintes rojos y azules de complejos 1:2 de Fe (1
atomo de hierro por cada 2 moleculas de tinte), un logro hasta ahora no publicado y que se
supom'a imposible. Tambien se desarrollo una explicacion para la opacidad de los colores, que
tradicionalmente han caracterizado a los tintes de complejos del Fe y, de este modo, se
proporciono una base para mayores avances en este campo.
Hacia una Metodologia de Sintesis "Sin Reactivos"y con
Mayor "Rendimiento Efectivo deMasa'''para
Aplicaciones Farmaceuticas Mediante Oxidaciones y
Reducciones Enzimdticas y Electroquimicas Secuenciales
En este trabajo, la prevencion de la emision de contaminantes se aborda mediante el
reemplazo de los metodos actuales de oxidacion y reduccion (todos basados en reactivos
metalicos) con tecnicas enzimaticas y electroquimicas (todas conducidas en agua, alcohol u
Harold S. Freeman,
Profesor Ciba-Geigy de
Quimica de los Tintes,
North Carolina State
University
Profesor Thomas
Hudlicky, Facultad de
Quimica, University of
Florida
27
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otro disolvente aceptable para el medio ambiente). La combinacion de transformaciones
enzimaticas con la electroquimica, junto con un diseno eficiente, abrevia de modo inigualado
la obtencion de productos farmaceuticos a partir de metabolitos del tipo areno cis-diol. Los
compuestos aromaticos halogenados, que en muchos casos se consideran daninos para el
medio ambiente, son convertidos enzimaticamente en sintones utiles y retirados por
complete del conjunto de desechos peligrosos. Este proceso tiene el beneficio economico
adicional de ser una conversion estrategica que no se produciria mediante la incineracion de
tales compuestos. Se debe enfatizar que la conversion enzimatica de materiales aromaticos
toxicos tiene lugar en la primera etapa de la ruta de sintesis y que todos los productos
intermedios son inocuos. La masa residual de los procesos enzimaticos o electroquimicos se
considera apta para su eliminacion a traves del sistema de alcantarillado municipal, lo que
reduce aun mas la cantidad real de residues. La sintesis de un ciclitol homoquiral a partir del
halobenzeno, mediante varias etapas y esencialmente sin reactivos, sirve como ejemplo
ilustrativo de esta tecnologia. Dado que la longitud del proceso de sintesis tiene una
influencia directa en la masa de residues acumulados durante el mismo, una sintesis corta y
eficiente conduce a una menor acumulacion de residues, lo que reduce la contaminacion en
la fuente productora.
Profesor David E.
Bergbreiter, Facultad
de Quimica, Texas A&M
University.
El uso de Polimeros Solubles para Recuperar
Catalizadores y Controlar Reacciones Cataliticas
En vista de los problemas vinculados al uso de disolventes organicos y a los costos
asociados con la purificacion y remocion o eliminacion de productos secundarios, las nuevas
estrategias para el uso y recuperacion de catalizadores homogeneos en la practica de los
procesos quimicos, despiertan un interes creciente. Esta presentacion reconoce el trabajo
realizado por el grupo de Bergbreiter en Texas A&M University, el cual emplea ligandos
polimericos y nuevas estrategias de separacion para producir la catalisis homogenea. Esta
tecnologia hace uso de las reconocidas propiedades de los polimeros para recuperar y separar
catalizadores y ligandos para su reutilizacion. Mediante el empleo de una quimica de
polimeros relativamente simple, una amplia gama de conocidos catalizadores homogeneos
puede ser incorporada a estos polimeros sin producir una alteracion significativa de su
reactividad o de su selectividad. Estrategias de separacion y recuperacion que emplean la
separacion solido/liquido de polimeros precipitados, o separaciones liquido/liquido de
soluciones de polimero/soluciones de producto, quedaron plenamente demostradas.
Asimismo, este trabajo demostro la utilidad de los polimeros lineales para la formacion de
catalizadores solubles en fase acuosa y de fluor. Finalmente, esta tecnologia tambien demostro
un enfoque singular para regular y controlar reacciones, empleando ligandos solubles e
"inteligentes" adheridos al polimero que se precipitan al calentarse.
Profesor Alan W.
Weimer, Facultad de
Ingenieria Quimica,
University of Colorado
Proceso de Nitruracion por Combustion en Cama
Fluidificada Vibratoria Mediante el Uso de Energia
Solar Concentrada
La mejor manera de manejar la contaminacion de procesos industriales es disenar
alternativas que minimizan su produccion. Esto es particularmente cierto en la sintesis de
compuestos quimicos. Nuevos conceptos desarrollados en la Universidad de Colorado atacan
el problema a cuatro niveles distintos: maximizando los rendimientos, evitando el
postprocesamiento, empleando precursores no toxicos y minimizando el consume
energetico. El Profesor Weimer y sus estudiantes han desarrollado sistemas modelo de sintesis
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de ceramicas que tienen alto rendimiento, evitan el desarrollo de particulas con forma de
aguja inducido por termoforesis, emplean polvos metalicos y nitrogeno como precursores y
usan luz solar como fuente energetica para las reacciones de sintesis. Para demostrar el
concepto se produjeron dos materiales de gran importancia tecnologica, polvos de aha calidad
de nitruro de silicic y nitruro de aluminio. El empleo de una fuente dirigida de energia en la
sintesis produce materiales de mas alta calidad y reduce los costos de uso de energia,
reduciendo, a su vez, la contaminacion asociada con las formas tradicionales de
calentamiento. El empleo de luz solar concentrada para suministrar la energia necesaria, en
lugar de un rayo laser o una lampara de arco, reduce aun mas el consume de combustibles
fosiles.
La Iniciativa de Salud, Seguridady Prevention de la
Contaminacion del Estado de Washington Aplicada en
los Laboratorios Academicos de Quimica
En 1997, el Departamento de Ecologia del Estado de Washington y el Distrito No. 101
de Servicios Escolares comenzaron a planear talleres para entrenar a los profesores de quimica
en el empleo de tecnicas de quimica verde, en problemas de salud y seguridad y en el manejo
apropiado de desechos toxicos. Los talleres proporcionaron informacion detallada sobre las
mejores practicas de laboratorio para la reduccion del riesgo de accidentes, el cuidado de la
salud y la seguridad de los empleados y los estudiantes, la reduccion del empleo de sustancias
peligrosas y la disminucion de los desechos toxicos. Tambien, se ensenaron tecnicas de
quimica verde, como la quimica a microescala y se condujeron experimentos que solo
emplean sustancias no toxicas o productos quimicos de toxicidad reducida. Los talleres
tambien versaron sobre las reglamentaciones ambientales, asi como las de salud y seguridad
que las escuelas deben observar en el Estado de Washington. En los talleres se edito y se uso
la Gufa Detallada para el Mejor Manejo del Laboratorio.
Se formo un equipo coordinado de multiples dependencias estatales para planear e
implementar los talleres. Durante la primavera de 1998, se efectuaron seis talleres en todo el
estado de Washington. Los talleres, a los que asistieron mas de 300 profesores de quimica de
todo el estado, fueron desarrollados y realizados por las dependencias de Ecologia, Desarrollo
Ecologicamente Sustentable (Ecologically Sustainable Development, ESD), OSPI, el
Departamento de Salud y el Departamento de Trabajo e Industria del Estado de Washington.
La oficina de Ecologia entreno a seis miembros de la dependencia y a miembros del
Programa sobre Desechos Toxicos del Condado de King (el area metropolitana) para llevar a
cabo visitas a escuelas de nivel intermedio y secundarias de todo el estado de Washington. El
equipo de laboratorio fue entrenado en como: 1) organizar productos quimicos en sistemas
apropiados de almacenamiento; 2) etiquetar o retirar productos quimicos que son
extremadamente peligrosos, inestables, estan en malas condiciones o que sobran; 3) ordenar
los desechos quimicos dentro de las categorias de transporte del Departamento de
Transportacion; 4) empacar en el laboratorio productos quimicos de desecho para su
transporte y eliminacion; 5) explicar el manejo y la eliminacion apropiados de los desechos
peligrosos; 6) ayudar a la preparacion de un plan de higiene para el laboratorio; 7) ayudar en
la creacion de un inventario quimico actualizado. Hasta la fecha, se han visitado alrededor de
100 escuelas.
Departamento de
Ecologia del Estado de
Washington
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Alexander P. Mathews,
Facultad de Ingenieria
Civil, Kansas State
University
Empleo de Desechos de Biomasa para la Production de
un Descongelante Biodegradable para Carreteras
La produccion eficiente de combustibles y productos quimicos a partir de la biomasa y los
residues provenientes de la agricultura y la industria de la alimentacion es uno de los
fundamentos de las politicas orientadas a la conservacion de la energia y al manejo
responsable del medio ambiente. Los desechos de biomasa, como por ejemplo el afluente
liquido del suero de la industria lechera, representan una carga ambiental importante debido
a la alta demanda de oxigeno bioquimico (Biochemical Oxygen Demand, BOD) que
imponen. El suero es un subproducto de la produccion de quesos y caseina, que contiene
alrededor de 5% de lactosay 0.1 a 0.8% de acido lactico. Alrededor del 50% de la produccion
de leche de los EEUU es empleada en la produccion de quesos, lo que origina
aproximadamente 2,600 toneladas de suero liquido por ano. El suero acido, que contiene
lactosa y acido lactico, tiene una muy alta BOD, alrededor de 40,000 mg/1. Por ello, si se le
elimina sin control, este suero puede representar una tremenda carga para el medio ambiente.
El tratamiento de residues con alta BOD requiere mucho capital y energia, por lo que
cualquier opcion viable para su reutilizacion muy probablemente produciria una considerable
reduccion de costos y ahorros de energia.
En Kansas State University, el trabajo de Alexander P Mathews esta orientado al estudio
del uso de un impregnado de suero para la produccion de descongelantes para carreteras,
como sustituto del cloruro de sodio. Anualmente se gastan alrededor de $2 billones de dolares
para mantener en buenas condiciones de transito las carreteras de EEUU durante el invierno.
La mayor parte de este gasto esta dirigido a la aplicacion de descongelantes quimicos,
fundamentalmente cloruro de sodio (NaCl). El empleo anual de NaCl se ha incrementado
rapidamente, de 0.5 millones de toneladas en 1947 a alrededor de 30 millones de toneladas
en 1996. Muchos caminos y carreteras en zonas nevadas pueden recibir hasta 60 toneladas de
sal por kilometre durante el invierno. Los descongelantes empleados actualmente, tal como
el NaCl, producen una intensa corrosion en la infraestructura vial, ademas del dano
ambiental causado por la contaminacion de las fuentes de agua y los suelos.
El objetivo principal del trabajo del Sr. Mathew fue estudiar el uso de desechos de biomasa
para la produccion de descongelantes: acetato de calcio magnesio, (Calcium Magnesium
Acetate, CMA) y propionato de calcio magnesio (Calcium Magnesium Propionate, CMP).
Un novedoso proceso de fermentacion en dos etapas fue desarrollado para utilizar y convertir
sustratos baratos, como el impregnado de suero, en acidos acetico y propionico para
emplearse en la produccion de descongelantes. El proceso en dos etapas tiene una eficiencia
de conversion del sustrato de alrededor del 9%, comparado con el 53% del proceso en una
sola etapa. Se obtuvieron concentraciones de acidos de hasta 60 gm/1 en fermentaciones
intermitentes y semicontinuas. Ademas, la fuente de calcio y magnesio para el descongelante
CMA/CMP se obtuvo de lodos de plantas de tratamiento de aguas (las operaciones de
tratamiento de agua como coagulacion, floculacion y ablandamiento quimico producen
grandes cantidades de subproductos solidos, que contienen calcio y magnesio y, que pueden
emplearse en la produccion de descongelante CMA/CMP).
Dra. Claudia Lage
Nassaralla, Facultad de
Ingenieria Metalurgica
y de Materiales,
Michigan Technological
University
Reduction de los Desechos y Reticlado del Refractario de
Cromo-magnesita en el Proceso de Obtention de Acero
El principal objetivo del trabajo de la Dra. Claudia Lage Nassaralla, en Michigan
Technological University, es desarrollar las bases tecnologicas para reducir al minimo la
formacion de cromo hexavalente (Cr6*). Este es un reconocido carcinogeno formado dentro
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del refractario de cromo-magnesita, tanto en su produccion como en sus usos industriales.
For su excelente resistencia a los cheques termicos y a la corrosion quimica, cromo-magnesita
es un refractario de alta temperatura empleado en las industrias del acero, cobre, cemento y
vidrio. El refractario usado de cromo-magnesita es clasificado como material peligroso por la
EPA cuando contiene niveles altos de Cr6+. De entre todos los iones, el Cr6* es el unico soluble
en agua y, como tal, puede originar efectos deletereos sobre el medio ambiente y la cadena
alimenticia porque es un potente oxidante y penetra facilmente en el tejido humane. El
origen del Cr6+ en el refractario se debe a la reaccion entre el CaO y el Q^C^. Ningun otro
oxido presente en el refractario es reconocido como formador de Cr6"1". Hasta hace
relativamente poco tiempo, el refractario usado de cromo-magnesita era normalmente
depositado en rellenos sanitarios autorizados. Actualmente, los refractarios de cromo-
magnesita con contenido de Cr6+ superior de 5 ppm deben ser tratados antes de eliminarlos.
La tecnologia que esta desarrollando la Dra. Nassaralla, tiene el potencial para reducir al
mi'nimo la formacion de Cr6+ mediante el cuidadoso control del proceso de fabricacion de los
ladrillos y el acero. Tambien permitira la reduccion del cromo de hexavalente a trivalente, e
incluso hasta cromo metalico, cromo di y trivalente, mediante el reciclado de ladrillos en el
convertidor de acero y en el homo de arco electrico, respectivamente. No sera necesario
ningun tipo de preprocesado de los desechos solidos ni la instalacion de equipo adicional. El
material de desecho puede ser tratado in situ. Los ladrillos contaminados tambien pueden
reciclarse como parte del flujo que debe agregarse al convertidor de acero, para asi absorber
los oxidos generados en la produccion de este material, o al homo de arco electrico como una
fuente de cromo para la produccion de ferro-cromo. La informacion generada por este
proyecto tambien puede ser aprovechada por las industrias del cobre, el cemento y el vidrio
para disenar sus practicas de reduccion de la formacion de Cr6*. Ademas del ahorro en los
costos asociados a la eliminacion de los ladrillos usados de cromo-magnesita, el reciclado del
Cr6+ en el proceso de produccion y su conversion a cromo metalico, cromo di y trivalente,
evitara la contaminacion del medio ambiente por la posible lixiviacion de Cr6* despues de su
eliminacion.
El Agua Como Disolvente de Sintesis Quimica y de
Materiales
En vez de sacrificar a uno para favorecer a otro, el elemento clave de la investigacion que
tiene lugar en Tulane es la sincronizacion del avance de la ciencia y la tecnologia con el avance
de la quimica verde. Se ha desarrollado un grupo de tecnologias que emplean agua como
disolvente para sintesis quimica, farmaceutica y de materiales. Las tecnologias desarrolladas
no solo ofrecen beneficios para la salud humana y el medio ambiente, sino que tambien el
uso del agua como disolvente juega un papel primordial en el exito de esta investigacion. El
empleo de grandes cantidades de disolventes organicos para operaciones a escala industrial
tiene consecuencias inevitablemente graves sobre el medio ambiente. De hecho, de entre
todos lo compuestos organicos, los compuestos organicos volatiles son los mayores
contaminantes. Por otro lado, el agua es un elemento inocuo, no explosive, no inflamable y
que sirve de sosten a la vida en este planeta.
Numerosas reacciones bioquimicas que afectan los sistemas vivos han ocurrido
necesariamente en un medio acuoso. Por otro lado, la mayoria de las reacciones y sintesis
organicas se han llevado a cabo en disolventes organicos. En Tulane, el Profesor Chao-Jun ha
desarrollado varias metodologias de sintesis que emplean agua como disolvente. Con estas
metodologias ha sintetizado productos naturales de importancia biologica, novedosos
materiales electronicos y de optica, asi como materiales de nanocarbono. En la mayoria de los
Profesor Chao-Jun Li,
Facultad de Quimica,
Tulane University
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Dr. David E. Nikles,
Facultad de Quimica,
University of Alabama
casos los estudios presentan la doble ventaja de ser "acuosos" y de brindar una "economia
atomica." Asimismo, en la mayoria de los casos el empleo del agua como disolvente de la reac-
cion, no solo la hace inocua para el medio ambiente, sino esencial para el exito de la
investigacion.
Formulaciones con Base Acuosa para Revestimiento en la
Manufactura de Cintas de Video
La tecnologia de las cintas magneticas es un componente importante de la era de la
informacion y el mantenimiento de la capacidad de produccion local es importante para la
economia de los EEUU. La cinta magnetica se fabrica con un proceso continue de
recubrimiento de malla que emplea disolventes organicos, tales como el tetrahidrofurano, la
metiletilcetona (Methyl Ethyl Ketone, MEK), la metilisobutilcetona (Methyl IsoButyl
Ketone, MIBK), el tolueno y la ciclohexanona. MEK, MIBKy el tolueno estan en la lista de
los 189 contaminantes mas peligrosos de la atmosfera, asi como en la lista de los 18 productos
quimicos comprendidos en el programa de reduccion voluntaria de la contaminacion,
denominado 33/50, de la Agencia de Proteccion Ambiental (Environmental Protection
Agency, EPA).
Las formulaciones acuosas para el revestimiento de cintas magneticas fueron disenadas en
la Universidad de Alabama y usadas para preparar muestras experimentales de cintas
magneticas en una prueba piloto de revestimiento. Las formulaciones estaban compuestas de
una mezcla de poliester disperse en agua y una emulsion de copolimero de etileno/cloruro de
vinilo. Los revestimientos fueron curados termicamente con un reticulador de melamina
formaldehido para dotarlos de una flexibilidad comparable a la del adhesive estandar con base
en disolvente. La prueba piloto de la cinta empleo el equipo de procesamiento existente,
incluso el de satinado (calandrado) y el de corte. La cinta presento buenas propiedades
magneticas y excelente adhesion entre la capa magnetica pigmentada y la pelicula de base,
excediendo con facilidad los 8 mm del estandar de exploracion helicoidal de la cinta con 0,96
N de fuerza de descapado. Un analisis del impacto economico del proceso de revestimiento
de base acuosa para cintas de video en una planta manufacturera tradicional demostro una
reduccion de costos del 11% por hora de operacion. El proceso con base de disolvente
produjo casi 650 kg de disolvente organico por hora de operacion, mientras que el proceso
de base acuosa genero menos de 5 kg de metanol (derivado del reticulador de melamina
formaldehido) por hora. Ademas de prevenir la contaminacion, existe un claro incentive
economico para la adopcion del proceso acuoso de fabricacion de cintas de video.
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Propuestas de Empresas Pequenas
Material Termopldstico Biodegradable
Mater-Bi™ es una resina completamente biodegradable y convertible en abono organico,
que posee las propiedades fisicas y mecanicas de los plasticos convencionales. Mater-Bi™ esta
disenada para ser empleada en la fabricacion de una amplia gama de productos desechables,
como bolsas para basura, bolsas de supermercado, utensilios para la mesay envolturas. Mater-
Bi™ es un producto con una tecnologia que ofrece grandes ventajas para resolver los
problemas de manejo de desechos solidos. La eliminacion de los productos convencionales de
plastico, los cuales constituyen la fraccion mas significativa de los articulos desechables, tiene
un efecto negative sobre el medio ambiente. Normalmente, los productos desechables se
depositan en rellenos sanitarios, los que son rapidamente saturados. Los productos
compuestos por Mater-Bi™ son completamente reciclables ya que son convertibles en abono
organico. Los utensilios de mesa biodegradables ofrecen una oportunidad importante para
reducir el volumen de residues solidos. Por ejemplo, durante 1994, en los Estados Unidos, se
usaron casi 39 billones de piezas de cubiertos desechables (cuchillos, tenedores y cucharas),
mas de 113 billones de vasos y alrededor de 29 billones de platos desechables. Actualmente
se estan desarrollando articulos biodegradables para aplicaciones medicas, textiles y otras mas.
Todos estos productos pueden transformarse en muy necesarios abonos y aditivos para suelos
agricolas. La resina de Mater-Bi™ empleada en peliculas esta constituida por el almidon y la
policaprolactona, un polimero. El tiempo de biodegradacion es de entre 20 y 45 dfas en
condiciones de abono. La resina Mater-Bi™ empleada para fabricar articulos
dimensionalmente estables usando moldeado por inyeccion esta hecha de materiales
completamente naturales, los cuales comprenden semillas de algodon y almidon de mafz cuyo
tiempo de biodegradacion es de entre 75 y 120 dfas en condiciones normales de abono.
ElAparato y Metodo de Burch para Tratar
Selectivamente la Vegetation a Fin de Reducir el Uso de
Pesticidas y Fertilizantes, Eliminar la Emision de
Ciertas Toxinas al Medio Ambiente, Reducir el
Escurrimiento de Pesticidas y la Exposition Potential del
Trabajador a Las Sustancias Toxicas
Wet Blade® de Burch es un nuevo descubrimiento y un metodo revolucionario para el
control de la vegetacion. Wet Blade® permite la aplicacion selectiva de varies fluidos, tales
como pesticidas, reguladores del crecimiento, productos biologicos y fertilizantes (de aqui en
adelante denominados "pesticidas"). El producto permite que una minuscula cantidad del
pesticida sea inmediatamente incorporada al sistema vascular de la planta en el momento de
ser cortada por una cuchilla. Este metodo de aplicacion es posible gracias al uso de una
cuchilla segadora de diseno especial que aplica el pesticida por contacto, transfiriendo el
pesticida al sistema vascular de la planta desde la cara inferior de la hoja de corte, sin causar
una pulverizacion descontrolada del producto quimico. Wet Blade® de Burch es un sistema
no atomizador, totalmente cubierto, que permite una aplicacion precisa de pesticidas y, por
ende, hace posible reducir la cantidad de producto requerida y eliminar tanto la exposicion
del trabajador al pesticida como la contaminacion involuntaria con pesticidas.
BIOCORP, Inc.
Burch Company
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CerOx Corporation
SaLUT Inc.
Synthon Corporation
Tecnologia de Proceso CerOx para La Destruction No
Termica de Desechos Orgdnicos Peligrosos
CerOx (Cerium Oxidation) Corporation esta comercializando su proceso para destruir
flujos de residues organicos peligrosos. Este singular proceso, que convierte los desechos
toxicos en CO2 y agua, es una alternativa economica a la incineracion y al deposito en rellenos
sanitarios. El proceso tambien puede ser operado in situ, lo que reduce el costo del productor
al eliminar la necesidad de transporte. Se disenaron sistemas de siete tamanos distintos para
satisfacer las necesidades de varies tipos de clientes, los cuales pueden fluctuar desde 140 kg
hasta mas de 3 toneladas de destruccion por dia. El proceso electroquimico CerOx permite
la destruccion de desechos organicos toxicos en condiciones casi ambientales. La tecnologia
se basa en una celda de reaccion de tecnologia registrada. La celda del reactor esta disenada
para ser fabricada con plasticos de alta densidad, mediante avanzadas tecnicas de inyeccion.
El sistema es de fabricacion, mantenimiento y reemplazo economicos. Ademas, el sistema
tambien registra y almacena los datos necesarios para elaborar los informes exigidos por la
EPA. La flexibilidad del proceso CerOx permite ubicarlo en el lugar de origen de los desechos
peligrosos, lo que elimina los costos de transporte. Las condiciones de reaccion relativamente
moderadas del proceso CerOx eliminan el potencial explosive de los metodos termicos
actuales, como la incineracion y la pirolisis con metal fundido, que operan bajo condiciones
de alta temperatura y/o presion.
Asfalto con Migajas de Caucho Modificado
Quimicamente
Se desarrollo un proceso para producir asfalto usando migajas de caucho (hule)
modificado quimicamente (Chemically Modified Crumb Rubber Asphalt, CMCRA). El
CMCRse produjo usando H2O2 (generador de radicales libres, en este caso generador del ion
carbonic) para producir sitios carboxilicos sobre la superficie del caucho en migajas,
empleando los sitios oxigenados del negro de carbon [estos sitios oxigenados obtendran
hidrogeno y seran convertidos en grupos de acido carboxilico (COOH)]. Estos sitios en el
caucho en migajas pueden, posiblemente, ser la causa de la desvulcanizacion y pueden
reaccionar con grupos funcionales disponibles en el asfalto, lo que produce un asfalto
modificado homogeneo. Comparado con las muestras de control, las propiedades reologicas
del asfalto modificado mediante este proceso son superiores tanto a bajas como altas
temperaturas y tambien presenta mejores caracteristicas de separacion y homogeneidad.
Dado que el caucho es el principal componente de la CMCR y es un mal conductor de calor,
es probable que el CMCRA pueda ser empleado para construir pavimentos asfalticos a
temperaturas de pavimento mas bajas que otros asfaltos puros o modificados. La primera
instalacion de prueba del pavimento fue llevada a cabo con exito a una temperatura de
pavimento menor a la recomendada por el Departamento de Transportacion de Connecticut,
lo que sugiere que el CMCRA puede ampliar la temporada de construccion de pavimentos.
Desarrollo y Comercializacion de Productos Quimicos
Intermedios de Alto Valor a Partir delAlmidon y la
Lactosa
Synthon ha desarrollado un metodo para el empleo de materia prima de carbohidratos a
gran volumen para la obtencion de productos quimicos finos. En la actualidad, una de las
tareas mas importantes que enfrenta la industria quimica es la identificacion y el desarrollo
de materias primas economicamente viables, renovables y a gran volumen, tales que puedan
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asumir gran parte (o la totalidad) del papel central de los materiales producidos con petroleo.
El almidon es uno de los materiales mas abundantes que se pueden obtener de la biomasa en
forma pura. A pesar de las muchas dificultades a superar, es tambien una de las materias
primas mas promisorias para la practica de la quimica sustentada en recursos renovables y
benignos para el medio ambiente. Tres de las caracteristicas mas importantes de la estructura
y la quimica del almidon que satisfacen los requerimientos de materia prima para la quimica
verde son: su solubilidad en agua, la riqueza de grupos funcionales y su pureza optica. Las
mismas caracteristicas tambien corresponden a la lactosa, un material poco utilizado y
disponible en la industria del queso, en cantidades del orden de miles de toneladas anuales.
Estas tres promisorias caracteristicas tambien constituyen las tres principales dificultades
tecnicas para el empleo del almidon y la lactosa como materias primas, puesto que son
practicamente insolubles en otros disolventes benignos para el medio ambiente (como los
alcoholes y los esteres), lo que limita la gama de metodologias quimicas en que se pueden
aplicar. Hasta la fecha, la alta densidad de grupos funcionales (polihidroxilacion) ha hecho
casi imposible hacer algo util con estos materiales, a gran escala y de forma selectiva. Su pureza
optica esta incorporada en funcionalidades que hacen muy dificil su conservacion.
En los ultimos tres anos, Synthon Corporation ha trabajado para superar estas barreras
tecnicas mediante el desarrollo, la demostracion y la comercializacion de una nueva quimica
que revolucionara fundamentalmente la importancia de estas dos materias primas criticas en
la lista de los recursos renovables para la produccion de productos quimicos de consume
masivo. En este proceso, estos materiales son oxidados bajo condiciones controladas en
hidroxido de sodio diluido, usando el anion peroxide para formar el acido (S)-3,4-
dihidroxibutirico y el acido 2-hidroxiacetico (acido glicolico) con un alto grado de
conversion. El acido (S)-3,4- dihidroxibutirico puede ser convertido en lactona por
acidificacion y concentracion. El acido glicolico y la lactona pueden ser empleados en la
produccion de una gran variedad de productos quimicos finos, particularmente en las
industrias farmaceutica, agroquimica y de polimeros. El acido glicolico, por ejemplo, se usa
en la fabricacion de poliesteres especializados y en la preparacion de pinturas. Normalmente
se obtiene por un metodo de clorado del acido acetico e hidrolisis del derivado del cloro con
hidroxido de sodio, el cual es un metodo ambientalmente agresivo. El folleto de productos
de Synthon enumera mas de 30 productos disponibles en cantidades que fluctuan desde
gramos hasta toneladas. Este proceso ha permitido a Synthon adoptar el liderazgo en el area
de productos quirales intermedios de alto valor. Todo ello con metodologias de quimica verde
que permiten el aprovechamiento de recursos naturales.
Desarrollo de un Modelo y Proceso Prdcticos para
Reducir Sistemdticamente el Impacto Ambiental de
Sustancias Quimicas Empleadas en la Industria Textily
en Otras Industrias Conexas
A principio de los 80 se descubrio que las descargas de las operaciones de tenido y acabado
textiles danaban las plantas publicas de tratamiento de residues. El resultado de estudios
iniciales sobre la reduccion de la toxicidad identified como causantes del problema a las
sustancias quimicas textiles toxicas y semidegradadas, asi como a los agentes tensioactivos
(surfactantes). Se decidio que, para el desarrollo de una industria textil sustentable en los
EEUU, un importante objetivo a largo plazo era la eliminacion de los agentes toxicos desde
la formulacion de un producto. Para poder crear productos "disenados para el medio
ambiente" era necesario desarrollar una forma economica de seleccionar sustancias quimicas
Burlington Chemical
Company
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y materias primas, al igual que comunicar los resultados interna y externamente, tanto a
consumidores como a organos de control.
Burlington Chemical descubrio que los resultados de tres pruebas de la OECD (la
Organizacion para la Cooperacion y el Desarrollo Europeo), las OECD301D, 202 y 209,
podian vincularse a un sistema experto de computacion (AQUATOX®) para el diseno de
sustancias quimicas textiles de reducido impacto ambiental. Este descubrimiento condujo al
desarrollo de un programa para la reduccion de los residues y la toxicidad, Burco® Care, el
cual ha dado por resultado la produccion de sustancias quimicas para procesamiento humedo
de bajo impacto ambiental. A su vez, este sistema experto dio origen a otro para comparar el
impacto ambiental de diferentes sustancias quimicas textiles, el cual puede ser empleado por
los fabricantes para establecer sus estrategias de compras y se ha ganado la aprobacion de los
lideres del mercado textil de los EEUU. Burco® Care representa un enorme avance, del
simple cumplimiento de reglamentaciones, a la creacion de un enfoque sistemico e inteligente
para incrementar el valor agregado mediante la reduccion del riesgo y la mejora del medio
ambiente.
Environmental
Technology and
Education Center, Inc.
(ETEC)
Refrigemntes de Bajo Impacto Ambiental y Alta
Eficiencia Energetica
Existe una necesidad imperiosa de productos inocuos para el medio ambiente que
sustituyan a los refrigerantes CFC, HCFC y HFC. El retire gradual del mercado de los CFCs
y HCFCs, asi como la preocupacion creciente por la emision de gases que contribuyen al
efecto de invernadero, crean la urgente necesidad de desarrollar refrigerantes ambientalmente
seguros, de alta capacidad y eficiencia energetica, ni inflamables, ni toxicos. El Dr. Jonathan
Nimitz y su coinventor, Lance Lankford, descubrieron y patentaron una familia de
refrigerantes mejorados que se basa en mezclas que contienen yoduro de trifluorometilo
(CFsI). El Cp3l tiene propiedades fisicas interesantes, pues es un inhibidor de la combustion,
tiene un efecto nulo sobre la disminucion de la capa de ozono (Ozone Depletion Potential,
ODP), un bajo potencial para el aumento de la temperatura mundial (Global Warming
Potential, GWP) y una toxicidad relativamente baja. El Cp3l puede ser combinado con
refrigerantes de alta capacidad, energeticamente eficientes y ambientalmente inocuos pero
inflamables, para obtener excelentes mezclas refrigerantes no inflamables. El resultado es un
refrigerante energeticamente eficiente, ambientalmente inocuo y seguro.
Los inventores y Dole Food Company formaron una nueva compania, Ikon, Inc., para
financiar las pruebas y la comercializacion de dichos refrigerantes. La primera formulacion
desarrollada, Ikon® A, tiene muy bajo GWP y puede ser empleada en sistemas R-12 y
R-134a. El desempeno de Ikon® A ha tenido excelentes resultados en una prueba de mas de
3 anos de duracion en los transportes refrigerados de Dole Food Company. El Ikon® A
tambien se puso a prueba en el R-134a, un modelo nuevo de refrigerador para uso domestico
y resulto ser 19% mas eficiente en el consume de energia y poseer 15% mas capacidad
volumetrica refrigerante que el modelo R-134a anterior. Ikon® B se desarrollo como una
version mas economica que Ikon® A. Se ha puesto a prueba en unidades de transporte
refrigeradas, en un enfriador de agua de 5 toneladas (patrocinado por el Centre Espacial
Kennedy de la NASA) y en el nuevo refrigerador domestico R-134a (patrocinado por la
EPA). El empleo de refrigerantes Ikon® producira mejoras en la salud humana y en la calidad
del aire y el agua, reducira el cancer de la piel, los danos al medio ambiente y a los cultivos
por la radiacion UV.
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El Modulo de Compute LCAPIX: La Evaluation del
Ciclo de Vida Combinado con el Cdlculo de Costos de
Actividadpara Ayudar a la Preservation del Medio
Ambiente Mundialy al Crecimiento Economico
Sostenido
La evaluacion del ciclo de vida (Life Cycle Assesment, LCA) es una tecnica desarrollada a
fines de los anos 60 para tratar la dificil problematica—plagada de contenido socioeconomico
y politico—del uso y reutilizacion de todos los productos, procesos y servicios fabricados por
el hombre. El modulo LCAPIX es una herramienta de informatica (software) que facilita
eficientemente la implementacion del proceso LCA y motiva a los niveles gerenciales (en
industrias quimicas u otras) a realizar estos estudios mediante la elaboracion de analisis de
costos de actividad (Activity Based Cost, ABC).
Mediante el empleo de un enfoque de ingenieria industrial que usa conductores y valores
de conductor, el modelo y la base relacional de datos proporcionan una combinacion unica
de dos estrategias que complementan y mejoran la ejecucion de estrategias de gerencia
ambiental (Environmental Management Strategy, EMS). Este programa de compute ha sido
empleado para comparar diferentes productos, procesos y servicios, no solo con base en su
potencial de dano ambiental (pues emplea diversas tecnicas de evaluacion, como la
ponderacion selectiva enfocada al aumento mundial de la temperatura, la destruccion del
ozono, la lluvia acida, la deforestacion o la biodiversidad), sino tambien para entender e
ilustrar como se pueden emplear las diferentes tecnicas para disminuir las cargas ambientales,
a la vez que se disminuyen los costos internes, externos, invisibles o desconocidos ("costos
ocultos"). Este programa de compute es multifuncional, ya que proporciona comparaciones
LCA estrategicas o ambientales a bajo costo, de manera sencilla y rapida para cada producto,
proceso o servicio.
Oxido de N-metilmorfolina-N (NMMO): Un
Disolvente Novedoso y Atoxico de la Celulosa para
Reducir la Fuente Productora en la Elaboration de
Fibras Textiles
Durante decadas enteras los cientificos han buscado distintas maneras de producir fibras
de celulosa. El metodo estandar para producir estas fibras ha sido el procedimiento viscoso
inventado en 1894. No se conocian disolventes organicos neutros para la celulosa hasta 1965-
Fue entonces que en los laboratories Eastman Kodak, Dee Lynn Johnson descubrio que el
oxido de N-metilmorfolina-N (NMMO) funciona como disolvente para la celulosa.
Tambien demostro que la solucion de celulosa se podia filtrar y se podian regenerar sus fila-
mentos por precipitacion en agua. Una propiedad adicional del NMMO es que se puede
recuperar y reutilizar por evaporacion del agua. Este nuevo disolvente actualmente ha sido
comercializado por Huntsman Petrochemical Corporation y varies fabricantes de fibras han
desarrollado procedimientos comerciales de produccion. Las fibras obtenidas mediante el uso
de NMMO se denominan fibras de lyocell, que significa celulosa hilada a partir de una solu-
cion. El antiguo proceso viscoso produce fibras de rayon, pero requiere una reaccion quimica
entre el bisulfite de carbono y la celulosa en presencia de una base fuerte para producir un
complejo de xantato. El bisulfite de carbono es muy infiamable, toxico para el ser humane y
esta entre los gases que contribuyen al efecto de invernadero. Ademas, las fibras de xantato
deben ser regeneradas por extrusion, en un bano acido de coagulacion donde se descompone
y se da origen a subproductos contaminantes que se descargan en agua.
KM Limited Inc.
TechMatch,
Incorporated
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Novon International
Solvent Kleene Inc.
Reciclado Natural de Pldsticos Mediante la Degradation
Quimica y Biologica
La fabricacion moderna de polimeros ha alcanzado un alto nivel de eficiencia en la
utilizacion de sus recursos. Existe un sistema eficiente en el uso de la energia para produccion
de aditivos derivados de polimeros naturales y otras sustancias quimicas capaz de facilitar un
mecanismo eficiente para el desarrollo de alternativas en el reciclado de los plasticos, de modo
tal que permite una degradacion controlada para dar paso a la incorporacion del sistema a los
ciclos organicos naturales. Este sistema esta basado en el uso continue de la maquinaria
convencional para el procesado de plasticos, cuyo resultado es un producto que tiene las
ventajas de los materiales plasticos existentes, pero aunado al beneficio adicional de la
degradacion controlada en los ambientes apropiados. Despues de la desintegracion, los
elementos quedan disponibles para ser incorporados al humus y demas componentes del
suelo. Los aditivos funcionan proporcionando catalizadores para la degradacion basados en
los acidos grasos naturales insaturados, asi como otros cationes metalicos insaturados y
benignos con multiples estados de oxidacion (como el hierro). Al combinar estos con los
polimeros termoplasticos convencionales puede lograrse la degradacion oxidativa de los
plasticos normales. Ademas, se les combina con un polimero biodegradable natural, como el
almidon o la celulosa, para propiciar el ataque biologico y la colonizacion microbiana de los
plasticos. En ambientes naturales esto da origen a un lento proceso de biodegradacion
oxidativa, semejante al de la lignina, el cual permite la incorporacion de carbono directamente
al humus y a las plantas.
Un Desengrasante Seguro Que Trabaja tan
Efitientemente como el Tricloroetano y Supera a los
Productos Acuosos
Las tecnicas tradicionales de desengrasado se han basado en disolventes dorados. Aunque
estos disolventes son muy efectivos para la remocion de las grasas y aceites de los metales,
ocasionan series problemas en el medio ambiente y en la salud humana. Los productos que
destruyen el ozono, como el l,l,l,tricloroetano (1,1,1 TCA) y el triclorotrifluoroetano (CFC
113), han sido retirados gradualmente del mercado por la iniciativa de ley Clean Air Act
Ammendment de 1990 que obliga al usuario a reemplazarlos. Se han introducido varies
limpiadores seguros como alternativas, aunque pocos proporcionan la efectividad de un
disolvente clorado, obligando a la mayorfa de los usuarios a adoptar procesos mas
prolongados de limpieza y a comprar equipos nuevos y costosos. Solvent Kleene, Inc.
desarrollo el D-Greese 500-LO como un desengrasante y limpiador seguro, el cual no obliga
a las empresas a comprometer la seguridad de la operacion con la eficiencia de la limpieza. En
pruebas independientes, el D-Greese 500-LO demostro ser una alternativa segura, incluso
superior al tricloroetano. Mientras que otros productos seguros (como los limpiadores
acuosos) son lentos, requieren de calentamiento y obligan a hacer costosas inversiones en
nuevo equipo y procesos (como el tratamiento de los desechos acuosos), el D-Greese 500-LO
puede ser facilmente integrado a los procesos de limpieza sin invertir cuantiosamente en
nuevos equipos y procesos. Ademas, el D-Greese 500-LO es readable. La solucion usada
puede ser facilmente recuperada y reutilizada, lo que reduce tanto los flujos de desechos
peligrosos como las compras de limpiador.
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Productos Atoxicos Contra la Acumulacion de la
Suciedady la Incrustacion
La Cia. IMC ha desarrollado un proceso para aplicar cobre puro a una variedad de
sustratos (que comprenden el aluminio, la madera, la fibra de vidrio y el acero), como un
producto atoxico contra la acumulacion de la suciedad (fouling) muy duradero, que no
produce escurrimiento de contaminantes al medio ambiente y que no requiere disolventes
durante el proceso de aplicacion. En este proceso se utiliza un arco electrico que funde al
metal impulsado por una corriente de aire puro comprimido. El revestimiento queda
permanentemente soldado al sustrato y repele todo tipo de problemas marinos, inclusive los
mejillones "cebra" que actualmente representan un problema muy costoso en los Estados
Unidos. Este proceso se emplea en la proteccion de plantas generadoras de electricidad, de
tomas de agua para refrigeracion, de barcos, de boyas y de otras tantas estructuras.
Mejoras en el Proceso del Paclitaxel
Paclitaxel es un agente quimioterapeutico para el tratamiento del cancer de ovario y de
mama, entre otros. Hauser ha desarrollado una tecnologia verde construida a partir de una
mejora del proceso—patentada por la misma compania—mediante la cual la cefalomanina y
otros compuestos afines oxidables por ozono son separados del paclitaxel y de otros
compuestos no oxidables, todo ello usando tecnologias de extraccion de biomasa (ozonolisis).
Hauser desarrolla, fabrica y comercializa productos especiales derivados de fuentes naturales.
Comparados con otros procedimientos convencionales, los procesos de extraccion y
purificacion patentados por Hauser le permiten producir extractos naturales de mas alta
calidad, con mayor rendimiento y concentracion. Para procesar materias primas naturales y
producir productos naturales especializados, Hauser combina tecnologias patentadas con
tecnicas convencionales y emplea esta tecnologia para producir a granel el compuesto
paclitaxel, util para el tratamiento del cancer a partir de arboles de tejo.
La puesta en practica de la tecnologia de ozonolisis de Hauser en el aislamiento del
paclitaxel genero muchos beneficios para el medio ambiente y para la salud humana. Se
eliminaron varies disolventes del proceso (como el cloruro de metileno), sus subsecuentes
emisiones aereas (43,000 libras anuales), asi como cantidades considerables de desechos
(254,000 libras anuales). Ademas, se mejoro el empleo de recursos naturales mediante la
incorporacion de materias primas renovables (422,000 libras recicladas anualmente); se
reemplazo un medio de filtracion que requeria su eliminacion como desecho peligroso
(100,000 libras anuales) con una alternativa perdurablemente reutilizable; y, aun mas
importante, estas mejoras permitieron la produccion mas economica de la droga anticancer
mas efectiva de la historia, colocandola mas al alcance de aquellos que la necesitan. El impacto
economico de todos los cambios de procesamiento origino una reduccion del 50% del costo
de produccion.
Imprimador para Pintura contra la Acumulacion de la
Suciedady la Incrustacion
Este material es un imprimador disenado para usarse junto con la pintura de fondo—una
pintura contra la acumulacion de la suciedad (fouling) y la incrustacion—empleada en todos
los cascos de las naves marinas. En toda nave marina, cada ano, debe removerse esta pintura
contra la suciedad y repintarse el casco. Los metodos actualmente empleados obligan a
remover la pintura mediante el lijado. El polvo que se produce es peligroso; vuela hacia el
International
Metalizing Corporation
(IMC)
Hauser, Inc.
BAT Technologies Inc.
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Radiance Service
Company
Nextec Applications
Inc.
agua y el personal que lleva a cabo el lijado lo inhala. Tan solo en los Estados Unidos, cada
ano se descargan al oceano 1.5 millones de libras de polvo de pintura de oxido de cobre.
Se desarrollaron un metodo y un material que permite la rapida remocion de la pintura
en capas de gran tamano, sin emplear el procedimiento de lijado. El imprimador usa una
emulsion sofisticada de cera y agua. Una vez que se evapora el agua de la emulsion se aplica
la pintura contra la suciedad; luego la nave se puede usar normalmente. Cuando es necesario
reparar y repintar la nave, la capa vieja de pintura se remueve con el solo uso de agua caliente.
La temperatura del agua debe ser superior a la temperatura de derretido de la cera. La pintura
usada se recoge con facilidad y se coloca en tambores de desecho. Posteriormente, se deposita
en un lugar de eliminacion de desechos peligrosos o bien, puede ser reciclada.
El Proceso Radiance: Un Avance Cudntico de la
Quimica Verde
El proceso Radiance es una tecnologia de limpieza novedosa, seca y atoxica para la
preparacion de superficies. Emplea los efectos de mecanica cuantica de la luz laser en
combinacion con un gas inerte, normalmente nitrogeno, para la limpieza de superficies. La
luz desprende y levanta los contaminantes de la superficie, mientras que el flujo de gas los
desaloja sin producir la contaminacion usualmente asociada con la limpieza de superficies.
Este proceso tiene aplicacion potencial en la fabricacion de distintos productos:
semiconductores, mascaras para fotolitografia, pantallas de perfil piano, medios magneticos
de almacenamiento de datos y articulos de optica. El proceso Radiance limpia descargas o
desechos sin emisiones, lo que previene la contaminacion y preserva recursos naturales. Esta
disenado para reemplazar el uso de compuestos quimicos humedos en la limpieza y la
preparacion de superficies.
Procesos Sin Disolventes para Mejorar las Propiedades de
la Tela
El proceso de Nextec mejora las propiedades de la tela mediante un procedimiento que
no emplea disolventes ni usa compuestos organicos volatiles (Volatile Organic Compunds,
VOCs). Emplea material es iniciales esencialmente atoxicos y produce residues inertes que
han pasado pruebas de biocompatibilidad. Patentada y utilizada por Nextec Aplications Inc.,
esta singular tecnologia, reemplaza procesos en los que se disuelve el caucho (hule) en
disolventes toxicos aromaticos o clorocarbonados para luego ser esparcidos o aplicados como
revestimiento sobre la tela. El proceso de Nextec permite la ubicacion precisa de peliculas
delgadas de polimero por entre las fibras y puntos de entrecruzamiento, para el llenado de
una determinada fraccion de los espacios intersticiales de las telas. La eleccion del polimero,
del sustrato y de la ubicacion del polimero permiten mejorar las propiedades de la tela, como
el desempeno de la barrera de aireacion, la porosidad controlada, la resistencia a los fluidos y
el comportamiento de adhesion/liberacion. Esta tecnologia tiene aplicaciones en la industria
aeroespacial, la automovilistica, la de indumentaria y la medica.
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Azucares Derivados de Materiales de Lignocelulosa para
la Production de Combustibles y Compuestos Quimicos
de Base Biologica
Arkenol, Inc. ha desarrollado una tecnologia ambientalmente compatible y
economicamente competitiva en el ambito de la industria de los carbohidratos. A pesar de ser
completamente analoga a la de la industria petroquimica, la tecnologia Arkenol usa materias
primas inocuas y renovables. El proceso Arkenol utiliza acido sulfurico concentrado para
degradar la estructura de la celulosa y la lignocelulosa de la materia prima; luego completa la
formacion de azucares C6 y C5 utilizando agua para su posterior transformacion en
compuestos quimicos y combustibles. La lignina se procesa para usarla en el enriquecimiento
de suelos y como combustible solido. La silice, de ocurrencia singular en la paja del arroz,
puede ser recuperada y convertida en precipitados de silice o zeolita de alto valor. Las trazas
de acido sulfurico en la solucion azucarada se convierten en yeso para el enriquecimiento del
suelo, o en sulfato de amonio para fertilizacion. Los azucares pueden ser convertidos en
alcoholes y dioxido de carbono, acidos, eteres, disolventes o agentes tensioactivos por
conversion quimica directa, por fermentacion o por una combinacion de ambos procesos.
La utilizacion de la tecnologia de Arkenol favorecera la produccion descentralizada y
economica del etanol para combustible, asi como la de otros compuestos quimicos con base
biologica. La capacidad de Arkenol para emplear una amplia variedad de materias primas
permitira la ubicacion de las plantas de produccion (o "biorrefinerias") cerca de su propio
mercado. La conversion a gran escala de materiales de desecho en combustibles o compuestos
quimicos es una solucion novedosa para la administracion de los desechos, la prevencion de
la contaminacion y el desarrollo economico.
Programa de Impacto Total: Un Programa para
Lavanderias Compatible con el Medio Ambiente
El Programa de Impacto Total® (Total Impact Program, TIP) de Anderson Chemical
Company emplea compuestos quimicos con caracteristicas mas positivas para la salud
humana y el medio ambiente que los convencionalmente usados en las lavanderias. El TIP®
incorpora un detergente de pH neutro, mejorado con enzimas y agentes tensioactivos
(surfactantes) que poseen una baja carga para el medio ambiente, blanqueado con oxigeno y
suavizadores biodegradables. Este programa tambien ahorra agua y energia, ademas de
prolongar la vida util de las telas. Este programa se concentra en tres areas principales: la
seguridad para el usuario, el impacto ambiental al prevenir la contaminacion por reduccion
de la fuente productora y, la eficiencia en la reduccion del consume de recursos al disminuir
los costos por libra procesada (disminucion del consume de agua, de los costos de energia y
de los costos de afluentes inducidos por las variables de volumen y pH).
Reduction de los Desechos de Aceite Mediante la
Extension de su Vida Util
De acuerdo a estimaciones de la Asociacion Nacional de Refmadores de Petroleo
(National Petroleum Refiners Association, NPRA), en los Estados Unidos durante 1996 se
emplearon 1.1 billones de galones de aceite en vehiculos de pasajeros y 916 millones de
galones en vehiculos diesel. Gran parte del aceite reemplazado por los propietarios de
Arkenol Holdings,
L.L.C.
Anderson Chemical
Company
AMSOIL Incorporated
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lonEdge Corporation
vehiculos de pasajeros se libera en el medio ambiente de manera inadecuada. Debido a la
naturaleza peligrosa del aceite usado, su manejo es un problema ambiental de suma
importancia. El aceite usado contiene toxinas como plomo, benceno, cadmio, cromo y otros
metales pesados. Estos contaminantes pueden causar enfermedades en plantas y animales, asi
como contaminar el agua potable. El aceite de desecho goza de un tratamiento reglamentario
especial, el cual exceptua su manejo de la aplicacion de reglas convencionales para desechos
peligrosos con el fin de alentar su empleo como fuente de energia. En terminos generales, esto
ha logrado un mejor manejo del aceite usado por el sector comercial. En cambio, el aceite
usado que genera el consume domestico actualmente se desecha de manera impropia a una
tasa nacional alarmante—220 millones de galones por ano, segun estimaciones del
Departamento de Energia de los EEUU.
En 1972, AMSOIL Inc., introdujo en el mercado el primer aceite para motores 100%
sintetico que cumplio con los requisites del Institute Americano del Petroleo y que paso las
pruebas de desempeno para vehiculos particulares de pasajeros que utilizan gasolina. Desde
entonces, AMSOIL Inc. ha desarrollado formulas de aceites sinteticos que extienden la vida
util del aceite hasta 11 veces por encima de la de los lubricantes derivados del petroleo para
automoviles y camiones domesticos o comerciales, e incluso mas, si el uso es acompanado de
un programa de analisis de aceite. AMSOIL Inc. tambien fabrica lubricantes de vida
extendida y alta calidad, asi como productos afines para usos industriales y comerciales que
comprenden mecanismos hidraulicos, compresores, engranajes y generadores electricos con
motores diesel. La capacidad de los productos lubricantes de AMSOIL para proporcionar
proteccion eficiente contra el desgaste a motores y maquinas beneficia al consumidor, al
proveedor de bienes y servicios y a la industria que los emplea; al mismo tiempo, se reduce el
volumen de desechos de aceite en la fuente productora. La materia prima fundamental de los
aceites sinteticos esta compuesta de moleculas de diseno especial para lograr
comportamientos determinados. Una ventaja distintiva sobre el petroleo crudo es que dichas
moleculas se pueden ajustar para satisfacer los requisites especificos de cada aplicacion. La
estructura molecular uniforme de la materia prima fundamental en los aceites sinteticos
reduce la volatilidad del lubricante (la evaporacion de sustancias aromaticas) bajo condiciones
extremas de calor, lo que a su vez reduce el consume de aceite. Mediante el uso de lubricantes
sinteticos con vida util prolongada, el consumidor americano promedio puede usar 75%
menos de aceite, lo que reduce el volumen y el potencial de la contaminacion accidental del
medio ambiente.
Deposition Seca de Cadmio Sin Residuos
La electrodeposicion del cadmio se usa de manera extensa en las industrias de defensa y
aeroespaciales para proteger a los aceros de la corrosion. Sin embargo, el cadmio es un recono-
cido material toxico. Ademas, el proceso de electrodeposicion genera grandes cantidades de
lodos y de afluentes toxicos de desecho. Por ejemplo, una planta tipica de tamano medio de
electrodeposicion descarga mas de 100,000 galones de afluentes diariamente y desecha de 15
a 20 toneladas de lodos peligrosos por semana. Como alternativa a este proceso convencional,
lonEdge Corporation ha desarrollado y comercializado una tecnologia de deposicion seca con
"residues nulos". La deposicion seca no usa sustancias quimicas liquidas y recicla los materi-
ales solidos in situ, lo que resulta en la eliminacion completa de los residues. En esta
tecnologia se emplea el concepto de un bano de vapor al vacio, a diferencia del bano liquido
de la electrodeposicion. Este bano de vapor permite una deposicion multidireccional y
economica del cadmio, exclusivamente sobre las piezas que lo requieren, creando asi una
nueva tecnologia verde. Ademas, la cantidad de agua empleada, filtrada y desionizada se
reduce un orden de magnitud, como mmimo, y la energia electrica consumida en la
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operacion de deposicion seca es solo el 35% de la empleada en la electrodeposicion. El ahorro
estimado en el tratamiento y la eliminacion de residues en la linea de deposicion seca es
mayor a $1,000 dolares por dia y las inversiones de capital en su montaje son sustancialmente
menores. En la planta de lonEdge Corporation de Fort Collins, Colorado se ha instalado una
linea completa para deposicion seca. La linea de deposicion consta de solo cuatro procesos y
un punto de control de calidad, a diferencia de mas de una docena de banos y operaciones
relacionadas con la electrodeposicion. Esta linea de deposicion ha sido certificada por un
importante proveedor de piezas para la industria aeroespacial y dos maquinas de deposicion
seca estan siendo usadas para la deposicion de cadmio sobre componentes aeroespaciales.
El "Watershield" de Zyvax como Agente de Desmolde
El Watershield de Zyvax es un material especial que facilita el desmolde de piezas
aeroespaciales unidas con adhesivos, fibra de vidrio u otras estructuras aeronauticas/espaciales
compuestas. No contiene compuestos organicos volatiles, sustancias quimicas destructoras
del ozono u otros disolventes o materiales considerados peligrosos por la EPA o agendas de
control estatales y locales. Ademas, como agente de limpieza, el Watershield puede ser
empleado para limpiar el molde, ya sea para su uso inicial o para usos subsecuentes. Dado
que sus residues se pueden remover facilmente con agua o agentes limpiadores solubles en
agua, se reduce considerablemente la necesidad de disolventes que se requeririan antes de
pintar o sellar las piezas. Por lo tanto, en la formulacion y el empleo del Watershield de Zyvax
se evita la utilizacion de materiales agresivos para el medio ambiente. Se demostro que es un
agente para desmoldar tan efectivo que fue adoptado con entusiasmo por un sinnumero de
companias aeroespaciales, las cuales descubrieron que podian evitar el empleo de disolventes,
respondiendo asi tanto a necesidades ambientales, como de salud y de seguridad. Watershield
evito la presencia de materiales peligrosos en un area de fabricacion aeroespacial que la EPA
habia exentado de los reglamentos correspondientes debido a la carencia de una tecnologia de
reemplazo, como tambien a la naturaleza critica de sus productos. Por lo tanto, Watershield
logro evitar la utilizacion de materiales peligrosos sin tener que acatar un requisite
reglamentario especifico.
Zyvax Incorporated
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Morton International,
Inc.
IMC-Agrico Company
Propuestas de la Industria y el
Gobierno
Estabilizador Orgdnico ADVAFLEX™
ADVAFLEX™ es una novedosa linea de estabilizadores termicos del PVC aplicado en
productos flexibles del mismo polimero. El PVC es un polimero versatil con multiples
aplicaciones utiles, pero no puede ser procesado sin la presencia de estabilizadores termicos.
La tecnologia convencional de estabilizadores para PVCs flexibles se basa en mezclas
complejas de hasta 10 componentes, cuyos principales ingredientes activos incluyen
compuestos como el plomo, el cadmio y el bario y un contenido metalico que varia entre el
8 y el 10%. La mayoria de dichos ingredientes se producen a partir de fuentes no renovables,
ademas de que muchos son peligrosos para la salud y el medio ambiente.
El ADVAFLEX™ representa un concepto totalmente nuevo en la tecnologia de los
estabilizadores termicos del PVC que ofrece muchas ventajas sobre sus contrapartes
convencionales. En primer lugar, este es un sistema de dos componentes que se basa en una
nueva quimica con azufre organico y contiene bajos niveles de activadores metalicos como el
zinc. Sus ventajas funcionales comprenden un comportamiento termico excelente, costos
competitivos, buenos atributos de desempeno secundario, compatibilidad con la quimica de
coaditivos y simplicidad en la formulacion del PVC. Los beneficios para la salud y el medio
ambiente comprenden un muy bajo contenido metalico (tan bajo como el 0.4%), bajo olor,
baja volatilidad, la eliminacion del bario, cadmio, plomo, fosforo y alquilfenol, asi como de
otros compuestos quimicos aromaticos que se emplean en la tecnologia convencional.
Rigurosos controles de toxicidad demostraron que el producto es esencialmente atoxico, ni
mutagenico, ni cancerigeno, ni peligroso para el medio ambiente. Los activadores metalicos
en las formulaciones de ADVAFLEX™ son generalmente introducidos en cantidades
cataliticas y el metal mas empleado es el zinc, un elemento natural de la dieta humana. La
tecnologia ADVAFLEX™ es una alternativa comercialmente atractiva y superior en todos los
aspectos a la tecnologia convencional, en particular por lo que se refiere a la seguridad
humana y la del medio ambiente.
AGROTAIN, Triamida N-(n-butil) Trifosoforica
La urea es la forma preferida de los fertilizantes solidos nitrogenados y, en el mercado de
estos fertilizantes, esta reemplazando rapidamente al amom'aco. La porcion del mercado
mundial de fertilizantes nitrogenados capturada por la urea ha aumentado del 5%, en 1962,
al 37%, en 1986. Para la fertilizacion de cultivos, la urea es una fuente de nitrogeno de facil
manejo y transporte, de mayor contenido de nitrogeno que otros fertilizantes nitrogenados
comunes y de facil mezclado a granel con fertilizantes que contienen multiples sustancias
nutritivas (como el cloruro de potasio, el fosfato diamonico y otros materiales). Aunque la
urea presenta muchas ventajas sobre las otras fuentes de nitrogeno y ha logrado capturar una
porcion creciente del mercado, tiene la gran desventaja de perder una porcion considerable
del nitrogeno por volatilizacion amoniacal. Bajo, ciertas condiciones climaticas y de suelos,
esta perdida puede exceder facilmente el 30% del nitrogeno disponible en la urea.
AGROTAIN® es una formulacion que contiene triamida N-(n-butil) tiofosforica
(NBPT), el precursor del ingrediente active triamida N-(n-butil) fosforica (BNPO, el
analogo oxigenado del NBPT). El BNPO es sumamente inestable para ser comercializado. El
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NBPT es un precursor efectivo de BNPO, un inhibidor de la enzima ureasa que impide la
hidrolisis de la urea. Esta actividad es el resultado de la interaccion entre la enzima ureasa y
el inhibidor de la misma. No hay interaccion con los microorganismos del suelo que genere
la enzima ureasa. Ademas, el tratamiento recomendado de NBPT es solo de 0.4 Ibs/acre y el
NBPT es relativamente inestable lo que no genera problemas de acumulacion en suelo a largo
plazo. El uso de NBPT con urea es particularmente compatible con la agricultura sin
labranza. La agricultura sin labranza es un metodo de cultivo benigno para con el medio
ambiente, que no altera la capa superficial del suelo o lo hace minimamente, lo que provoca
menor erosion y menor consume de energia. Sin embargo, hasta la llegada del NBPT, la urea
no era una opcion apropiada para aplicaciones de cultivo sin labranza debido a la posibilidad
de perdidas sustanciales de nitrogeno por volatilizacion amoniacal.
Proceso de Reciclado PFC de Air Liquid
En la lista de compuestos de perfluoro (perflourocompounds, PFCs), se encuentran el
C2p6, el Cp4, el Np3, el CHF3, el SFe y el C3Fg. Todos ellos son esenciales en muchos procesos
de fabricacion de la industria de semiconductores. Sin embargo, todos estan clasificados
como gases que contribuyen al efecto de invernadero; son mucho mas potentes que el diox-
ido de carbono debido a su vida util extremadamente prolongada y a la fuerte absorcion de
radiacion. Los cientiflcos de la ecologia creen que estos gases pueden durar en la atmosfera
hasta 50,000 anos. Mas de 1.6 millones de libras de PFCs fueron empleadas en 1995 por la
industria de semiconductores en los EEUU, con un costo estimado de mas de $45 millones
de dolares. Esta cantidad puede duplicarse para el ano 2000. El gobierno de los EEUU ha
respondido a su compromiso internacional (La Cumbre sobre la Tierra del 92, en Rio de
Janeiro) promoviendo la reduccion en las emisiones de PFCs en varias industrias. La industria
de los semiconductores ahora tiene dos opciones para abocarse a la reduccion inmediata de
las emisiones: 1) reducir el uso de estos gases a un costo financiero y ambiental elevado o 2)
reciclar los PFCs mediante el proceso de Air Liquid. La Cia. Air Liquid ha desarrollado un
sistema para capturar estos gases en las emisiones de los procesos industriales, concentrarlos,
purificarlos y reciclarlos. Este proceso fue sometido a rigurosas pruebas de calificacion bajo la
supervision de SEMATECH y demostro una capacidad de captura y concentracion de los
PFCs superior al 95%. En conclusion, esta tecnologia promueve la proteccion ambiental al
reducir las emisiones de PFCs y, por ende, contribuye a alcanzar el objetivo de reduccion del
aumento mundial de la temperatura. Esto permite a los fabricantes de semiconductores
mantener las metodologias actuales y operar con menores costos que con cualquier otra
alternativa de control de emisiones.
Andlisis de Metales Pesados en Residues Liquidos
Peligrosos Mediante Espectrometria de Fluorescencia de
Rayos X con Dispersion de Energia (EDXRF)
Tradicionalmente, el analisis elemental en laboratorio de los desechos liquidos no acuosos
peligrosos ha sido realizado con tecnicas de plasma de argon acoplado inductivamente
(Inductively Coupled Argon Plasma, ICP), asi como de espectrometria de absorcion atomica
(Atomic Absorption Spectrometry, AAS). Sin embargo, la preparacion de las muestras y los
analisis generan una gran cantidad de desechos acidos peligrosos que contienen metales
pesados. La espectrometria de fluorescencia de rayos X con dispersion de energia (Energy-
Dispersive X-Ray Fluorescence, EDXRF) es una tecnica analitica importante en laboratories
industriales, pero se le ha prestado poca atencion en el campo del medio ambiente. En los
ultimos cinco anos, el Comite D34 para la administracion de desechos de la ASTM aprobo
American Air Liquid
American Society for
Testing and Materials
(ASTM)
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Ciba Special Chemicals
Corporation
formalmente dos metodos estandar de prueba para el analisis elemental de desechos liquidos
mediante la espectrometria EDXRE En muchos casos los objetivos de calidad de datos
pueden alcanzarse facilmente empleando EDXRF en lugar de ICP o AAS. En comparacion
con los metodos tradicionales, el beneficio ambiental mas notable de la espectrometria de
EDXRF es una reduccion importante en la generacion de residues de laboratorio. Esto se
debe principalmente a que las muestras no requieren disolucion en acidos concentrados y
tampoco es necesario disolver los estandares de calibracion en soluciones acidas para luego
diluirlos en grandes volumenes. Sencillamente, las muestras y los estandares se mezclan con
un sustrato no peligroso, tal como el carbono o la alumina (oxido de aluminio), antes del
analisis y la calibracion. Asimismo, dada la estabilidad inherente de los sistemas EDXRF, la
frecuencia de preparacion y empleo de los estandares es mucho menor que con las tecnicas
tradicionales. La espectrometria EDXRF es una tecnica compatible con el medio ambiente
porque practicamente evita la generacion de desechos peligrosos en laboratorios.
Modificador de FriccionlAntioxidante Sin Cenizas para
Lubricantes
Los automoviles consumen aproximadamente la mitad del petroleo usado en los Estados
Unidos y producen alrededor de un cuarto de los gases del efecto de invernadero. Al mejorar
la economia de combustible en los automoviles se producen al menos dos grandes beneficios:
la conservacion de las reservas natural es de petroleo y la mejora del medio ambiente por
reduccion de las emisiones volatiles. Mientras los fabricantes de autos mejoran la economia
del combustible aumentando la eficiencia de los motores y reduciendo el peso de los vehiculos
mediante el empleo de materiales mas livianos de construccion, los productos que son capaces
de mejorar el funcionamiento de los automotores actualmente en circulacion producen un
impacto mas inmediato. El desarrollo de aceites lubricantes que mejoran la eficiencia de los
motores se ubica en esta ultima categoria.
El aceite de los motores es una mezcla de materias primas derivadas del petroleo y aditivos
que protegen las superficies metalicas, amplian el rango de temperaturas efectivas del
lubricante y extienden la vida util del aceite. Los aditivos de un aceite de motor tipico
incluyen: detergentes para mantener las superficies metalicas libres de depositos; dispersantes
para mantener las particulas insolubles en suspension; modificadores de la viscosidad, que
estabilizan la viscosidad del lubricante en un rango de temperaturas; agentes que previenen el
desgaste al reducir el contacto entre las piezas metalicas; desactivadores metalicos, que
reducen la friccion entre las piezas metalicas en movimiento; y antioxidantes, que reducen la
oxidacion y descomposicion, a la vez que preservan las propiedades lubricantes durante la
vida util del aceite.
El desarrollo de una combinacion de modificador de friccion y antioxidante reduce el
numero de aditivos que requiere el lubricante. Aun mas importante, esta combinacion tiene
la capacidad de extender la durabilidad del modificador de friccion, lo que conduce a la
obtencion de mejores lubricantes. Esto, a su vez, puede afectar positivamente el kilometraje
por unidad de combustible y reducir las emisiones al medio ambiente. Irgalube F10
constituye tal combinacion singular y multifuncional de modificador de friccion y
antioxidante sin cenizas. Quimicamente, es un antioxidante fenolico de alto peso molecular
con funcionalidades hidroxilo, lo que le proporciona propiedades de modificador de la
friccion. Ha sido disenado para reemplazar al mono oleato de glicerol (Glycerol Mono
Oleate, GMO), un modificador que tiende a pro mover la oxidacion a altas temperaturas y
para sustituir a los ditiocarbamatos de molibdeno (Molybdenum Dithiocarbamates,
MoDTC), que contienen metal es y pueden formar particulas inorganicas indeseables que se
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cargan de metales durante la combustion.
Irgalube F10 se produce por la reaccion del aceite de coco con el glicerol y con un
antioxidante fenolico. Es el unico modificador de friccion y antioxidante multifuncional sin
metales disponible comercialmente en el mundo. Irgalube F10 paso los procedimientos de
prueba sobre economia de combustible de la ASTM, habiendo demostrado una mejora en la
economia del combustible del 1 al 1.5% sobre el aceite estandar. Una economia de
combustible del 1% tendria un impacto anual en la reduccion de las emisiones de monoxide
de carbono de 1.2 billones de libras, de 240 millones de libras en las emisiones de NOx y de
17 millones de libras en las emisiones de material particulado (de acuerdo con las
estimaciones del National Air Quality and Emissions Trends Reports de 1996).
Proceso Biocatalitico y Biomimetico para la Sintesis de
Compuestos Nitroaromdticos Intermedios y para la
Destruction de Nitrocompuestos, Inclusive los Explosivos
Los compuestos nitroaril y nitroheterociclicos—presentes en antibioticos, sensibilizadores
de radio, explosives, intermediaries de tintes, herbicidas y pesticidas—requieren de una
tecnologia especifica para la sintesis y la destruccion de nitrocompuestos. Los inventarios
gigantescos de explosives, asi come la contaminacion del agua, suelo y sedimentos que dichos
inventarios causan en todo el mundo, son una amenaza muy seria para la humanidad, la salud
y la ecologia. En la actualidad ni existen tecnologias aceptables, ni recursos suficientes para
desmilitarizar los depositos envejecidos, como tampoco para limpiar la contaminacion
causada. Los inventarios actuates de recursos materiales energeticos que necesitan ser
recuperados o eliminados (Resource Recovery or Disposition, RRD) constan de alrededor de
449,308 toneladas. Durante el ano 2001, mas de 1.2 millones de toneladas pasaran por o se
incorporaran al inventario RRD (Joint Ordnance Commands Group, 1995).
La limpieza de los sitios donde el agua y el suelo fueron contaminados con TNT, RDX,
HMXy otros explosives compuestos de nitrogeno constituye un desafio totalmente diferente,
pero en cierto sentido analogo. Actualmente, para eliminar explosives los tecnicos emplean
tecnologias de incineracion, asi como de quema y detonacion a cielo abierto. El costo de la
incineracion esta mas alia del alcance de nuestros medios y recursos. La quema y detonacion
a cielo abierto son ambientalmente inaceptables. Dadas estas circunstancias, los
investigadores de Pacific Northwest National Laboratories (PNNL) han desarrollado una
solucion tecnologica que es ambientalmente compatible, tiene ventajas economicas y puede
implementarse facilmente para sustituir las tecnologias antes mencionadas.
La tecnologia de destruccion del PNNL emplea enzimas (biocatalizadores) y procesos
biomimeticos; la tecnologia de sintesis usa solo biocatalizadores. Se descubrio que las enzimas
para este tipo de procesos son ubicuas en plantas, microorganismos y productos lacteos. Las
enzimas nitroreductasas de estas fuentes son empleadas para sintetizar compuestos
nitroaromaticos intermedios, tales como hidroxilaminas y aminofenoles. Por ejemplo, se
usaron con exito las enzimas nitroreductasas de la espinaca para sintetizar la
fenilhidroxilamina y el p-aminofenol—este ultimo es un compuesto quimico de importancia
industrial para tintes y medicamentos para el dolor de cabeza—a partir del nitrobenceno.
Las enzimas de la espinaca tambien se emplearon para sintetizar el 4-hidroxilamino-2,6-
dinitrotolueno, que puede emplearse en la produccion de antioxidantes, a partir del
2,4,6-trinitrotolueno o TNT. Este proceso de conversion del TNT proporciona una
alternativa a costo "cero" para eliminar los inventarios inutiles de TNT que se encuentran
alrededor del mundo. A diferencia de la incineracion, el proceso biomimetico del PNNL,
Pacific Northwest
National Laboratory
47
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basado en el superoxido de potasio, destruye los explosives en condiciones moderadas de
reaccion. For el contrario de lo que sucede en otros procesos, esta tecnologia destruye y
sintetiza nitrocompuestos a temperatura ambiente, sin el empleo o produccion de solventes
organicos. Estos procesos nuevos utilizando una enzima junto con la tecnologia biomimetica
proporcionan un metodo benigno para el medio ambiente, el cual es seguro y
economicamente eficiente para la sintesis y la destruccion de nitrocompuestos, inclusive la de
los explosives.
Almaden Research
Center, IBM
Corporation
El Progmma de Cinetica Quimica
Los simuladores informaticos representan una poderosa herramienta para minimizar los
desechos generados por la experimentacion Ssica durante el desarrollo y la optimizacion de
procesos—un flujo de desechos al que normalmente no se le presta atencion en los programas
de quimica verde. No obstante, el efecto potencial de las simulaciones no se aprovechara
completamente a menos que sea ampliamente accesible para todos los interesados dentro de
una organizacion. El programa Simulador de Cinetica Quimica (Chemical Kinetics
Simulator, CKS), desarrollado para tal fin por IBM en el Centre de Investigacion de
Almaden, es un paquete informatico para usos multiples y de facil empleo, el cual permite
predecir los resultados de reacciones para una amplia variedad de sistemas gaseosos, en
solucion y solidos en reactores estaticos y de flujo. El metodo basico de computacion tiene
un fundamento teorico firme y ha sido mejorado considerablemente con nuevos algoritmos
patentados en los EEUU. El CKS ha sido usado en IBM durante tres anos para la
investigacion y el desarrollo de procesos. Desde mayo de 1996, este paquete esta disponible
a nivel mundial con licencia gratuita en Internet (World Wide Web) y, dada su extraordinaria
facilidad de uso y funcionalidad, esta siendo usado por muchas industrias para la
investigacion y el desarrollo de procesos. Asimismo, se han otorgado numerosas licencias de
operacion para desarrollar modelos y evaluar riesgos tanto a investigadores del medio
ambiente de centres universitarios, como a laboratories comerciales y gubernamentales, asi
como a agendas reguladoras del medio ambiente.
Centro de
Investigacion de
Albany, Departamento
de Energia de los EEUU
Procesamiento Sin Clow de Chatarm de Aluminio
Segun informacion del Servicio de Exploracion Geologica de los EEUU (U.S. Geological
Survey), el consume anual de chatarra de aluminio de los EEUU alcanza el monto de 724
millones de libras. Ademas de la chatarra proveniente de envases de bebidas, que se procesa
de manera independiente, el grueso del aluminio lo consume la industria secundaria del
aluminio. A pesar de que la chatarra se selecciona cuidadosamente para que cada lote satisfaga
las especificaciones del producto, la colada de fundicion normalmente contiene hasta 1.0%
de magnesio (Mg). Dado que las especificaciones de la mayorfa de las aleaciones de aluminio
para estampado fijan contenidos de Mg menores al 0.1%, la colada generalmente debe ser
depurada. El exceso de Mg es eliminado mediante la adicion de cloro gaseoso (Cb) o,
ocasionalmente, de AlFs. La mayorfa de las reacciones para la remocion del Mg emplean Ch,
lo que en la practica acarrea el uso de 6 Ib de C^ gaseoso para remover 1 Ib de Mg en forma
de MgCh (aproximadamente 4,500 Ib de Ch por cada lote). Ambas tecnicas requieren de un
manejo cuidadoso de los materiales para garantizar la seguridad de los operadores y acatar los
controles de la contaminacion del aire, asegurando asi la proteccion del medio ambiente. Si
se usan columnas de lavado liquido en los sistemas de control de contaminacion del aire, se
capturan los gases de cloro en el agua y esta ultima requiere tratamientos adicionales para
satisfacer sus respectivos estandares de pureza.
Un modelo ideal constaria de la remocion y la recuperacion del Mg de la colada mediante
48
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el empleo de una tecnologia mas segura y limpia, tal que no requiriera la adicion de C\2
gaseoso o de Alp3 y que solo introdujera un numero minimo de etapas al proceso. El Centre
de Investigacion de Albany (Albany Research Center, ALRC) condujo investigaciones muy
exitosas sobre la sintesis y las propiedades de depuracion de oxidos ceramicos que son con-
ductores ionicos, tales como el titanato de litio (L^T^CV), aplicadas a la eliminacion del Mg
de las coladas de chatarra de aluminio. El proceso, conocido como tecnologia de compuesto
de depuracion (barrido) de diseno especial (Engineered Scavenger Compound, ESC), ofrece
una alternativa a la tecnologia tradicional de remocion del Mg y presenta claras ventajas en
cuanto a la seguridad y/o la proteccion del medio ambiente. La tecnologia ESC no genera
emisiones de cloro ni tampoco escorias dificiles de eliminar. La reaccion de ESC es facilmente
reversible pues, a diferencia de las sales resultantes del antiguo proceso, el material recupera-
do queda disponible para ser reprocesado como producto metalico.
Descubrimiento Importante para Motores Diesel No
Contaminantes: Disminucion Simultdnea de la Emision
de Particulas y Oxidos de Nitrogeno Durante la
Combustion
La contaminacion del aire con oxidos de nitrogeno (NOx) y particulas en suspension—
creada principalmente por los motores diesel, en especial en zonas urbanas—es uno de los
problemas ambientales contemporaneos mas dificiles de tratar. Las particulas en suspension
contienen compuestos organicos potencialmente cancerigenos o mutagenicos. Los oxidos de
nitrogeno contribuyen a la formacion de la lluvia acida, al aumento del ozono a nivel del
terreno y al incremento del smog. Aunque desde hace tiempo se sabe que el enriquecimiento
con oxigeno de la mezcla en los motores diesel reduce la emision de particulas, esta tecnologia
no ha resultado viable dado que tambien aumenta la emision de NOx. El Laboratorio
Nacional de Argonne (Argonne National Laboratory, ANL) ha superado esta barrera tecnica
al crear una tecnologia de enriquecimiento con oxigeno que a la vez disminuye la emision de
particulas y de NOx. Esto se logro tan solo con un enriquecimiento moderado del nivel de
oxigeno en el aire de entrada del motor, asi como con la optimizacion de las condiciones del
combustible.
El descubrimiento se produjo cuando el ANL probo una novedosa combinacion de tres
cambios en las condiciones de operacion de los motores: 1) aumento del contenido de
oxigeno en el aire de entrada del motor, 2) retardo de tiempos de inyeccion del combustible
y 3) aumento del flujo de combustible. Las pruebas del ANL fueron las primeras donde se
ajustaron los tres parametros simultaneamente, ya que las estrategias antes empleadas solo
ajustaban dos de estas condiciones. Esta tecnologia innovadora se hizo factible gracias al
desarrollo de una avanzada membrana compacta de polimero, la cual es de diseno pasivo y
puede adaptarse a motores existentes. Se espera que el costo de la produccion a escala
comercial sea modesto ($75 a $160 dolares) en comparacion con las trampas para particulas
($200 dolares mas 2 centavos por galon en costos de operacion) y los convertidores cataliticos
para el tratamiento del NOx ($300 dolares mas el mantenimiento periodico).
Esta es la primera tecnologia de enriquecimiento de oxigeno que reduce simultaneamente
el NOx (en un 15%) y la emision de particulas (en un 60%). Es una tecnologia integral
aplicada al cilindro que soluciona el problema de las emisiones en la fuente de produccion,
que no disminuye la potencia del motor (de hecho incrementa la potencia bruta en un 18%)
y que mejora la eficiencia del combustible (disminucion del 2 al 10% en el consume de
combustible especifico de prueba de freno en el rango complete de carga en un programa de
Laboratorio Nacional
de Argonne
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BetzDearborn, Inc.
evaluacion motriz). Esta singular tecnologia sera fundamental para los fabricantes de motores
diesel, quienes deben responder a la necesidad de sus clientes de reducir las emisiones
establecidas en los estandares reglamentarios, a partir de los modelos del ano 2002.
Diseno de un Inhibidor de la Corrosion del Cobre,
Compatible con el Medio Ambiente, para Sistemas de
Refrigeracion
Las aleaciones de cobre son de uso generalizado en los sistemas de refrigeracion industrial
debido a sus atractivas propiedades de transferencia de calor. Sin embargo, si no estan
protegidas por un inhibidor dichas aleaciones sufren corrosion. La corrosion produce
compuestos de cobre extremadamente toxicos que se dispersan en el medio ambiente. Los
compuestos de azol son los mejores inhibidores de la corrosion del cobre comercialmente
disponibles y, en general, ofrecen muy buena proteccion. El toliltriazol (tolyltriazole, TTA) es
el azol de uso mas frecuente y es considerado como el estandar industrial. Sin embargo, estos
compuestos presentan la seria desventaja de no ser compatibles con los halogenos oxidantes,
tales como el cloro o el bromo. Estos halogenos son los productos quimicos de uso mas
comun para el control microbiologico en los sistemas de refrigeracion de agua. El TTA
reacciona con el cloro para formar un compuesto clorado que no protege al cobre.
Normalmente, cuando se pierde la proteccion anticorrosiva se aumentan las cantidades de
TTA para contrarrestar la reaccion con el cloro y mantener un nivel residual lo
suficientemente alto como para proteger las superficies de cobre. Normalmente se aplican
altas dosis de TTA para mejorar el desempeno, aunque a menudo el exito es limitado.
BetzDearborn ha desarrollado un nuevo azol resistente a los halogenos (Halogen-Resistant
Azole, HRA), el cual no reacciona con el cloro y protege al cobre aun en presencia del cloro.
La sustitucion del TTA tradicional por este nuevo compuesto ofrece importantes beneficios
para el medio ambiente. Ello quedo demostrado en un experimento realizado en una planta
electrica nuclear que utilizaba cloro para el control microbiologico. En esta prueba, se
compare el HRA con el TTA en funcion de la tasa de corrosion del cobre y de la toxicidad
de las descargas. Despues de examinar las descargas quedo demostrado que los compuestos
que contienen cobre, derivados de la corrosion de este material, representan la causa mas
significativa de toxicidad para las especies acuaticas.
En comparacion con el del TTA, el empleo de HRA disminuyo en cinco veces la cantidad
de cobre liberada al medio ambiente. Dado que el HRA no reacciona con los biocidas
oxidantes, se necesita una cantidad considerablemente menor de cloro o bromo para prevenir
la actividad microbiologica. En dicha planta electrica nuclear, se disminuyo el empleo de
cloro entre 10 y 20%, mientras que en otras plantas industriales esta disminucion alcanzo
entre 35 y 40%. La reduccion en la cantidad necesaria de cloro o bromo implica, en ultima
instancia, una disminucion en la cantidad de compuestos de cloro o bromo liberados en el
agua residual. Ademas, en comparacion con las del TTA, se necesitan concentraciones
considerablemente menores de HRA para proteger las aleaciones de cobre. En el experimento
en la planta electrica nuclear, la reduccion de cinco veces en las descargas de cobre se obtuvo
con solo 2.0 ppm de HRA, comparadas con 3-0 ppm deTTA. Asimismo, un balance de masa
demostro que solo el 9% del TTA fue recuperado (comparado con el 90% del HRA). El
motive de tal perdida de TTA fue su reaccion con el cloro para formar azol clorado. Por lo
tanto, el empleo de HRA produjo una reduccion neta en la cantidad y tipos de azol y de azol
halogenado que se liberaron al medio ambiente. Finalmente, al medir directamente el
parametro LC50 de toxicidad aguda en peces pequenos de los afluentes de la planta nuclear,
se demostro que esta se redujo al reemplazar el TTA con el HRA.
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Diseno de una Alternativa de Clow Compatible con el
Medio Ambiente (STABREX)
El tratamiento del flujo de agua industrial es necesario tanto para conservar energia, como
para asegurar un abastecimiento sustentable de agua. El tratamiento del agua se centra
fundamentalmente en el control de los procesos que deterioran las superficies y, es necesario
controlar simultaneamente las tres manifestaciones de estos procesos (microbiano, de
incrustaciones y corrosive). De estas tres manifestaciones, el proceso de deterioro
microbiologico en el tratamiento del agua requiere la aplicacion del producto potencialmente
mas peligroso—se usa mucho mas cloro para el control microbiologico que cualquier otro
compuesto quimico. Es menester encontrar una alternativa al cloro que posea mayor
compatibilidad con el medio ambiente porque: el gas es peligroso; el liquido no es estable; el
cloro es demasiado volatil; sus remanentes libres no controlan eficientemente las peliculas
microbianas; sus remanentes combinados no son muy efectivos; la reactividad con los
inhibidores de la corrosion y las incrustaciones es contraproducente; y los subproductos de la
desinfeccion son toxicos.
El compuesto quimico STABREX para el control de microorganismos es un nuevo
hipobromito liquido estabilizado, disenado para imitar al bromo estable antimicrobiano que
produce el sistema inmunologico humane de forma natural. STABREX es el primer biocida
biomimetico industrial. Quimicamente, es analogo al producto antimicrobiano del estallido
respiratorio oxidativo (oxidative respiratory burst) en los eosinofilos, un tipo de globulo
bianco sanguineo de los mamiferos. Recientemente se demostro que estas celulas consumen
oxigeno en un proceso que produce bromo estable antimicrobiano. En los eosinofilos, el
HOBr, producido a partir de la oxidacion enzimatica del bromo con IrbC^, reacciona
inmediatamente con el acido 2-aminoetanosulfonico (taurina). El producto de esta reaccion
de estabilizacion es un potente agente antimicrobiano, el acido N-bromoamino-
etanosulfonico que sirvio de modelo para el diseno de STABREX.
Los beneficios del diseno y del desempeno del compuesto quimico para el control de
microorganismos STABREX se demostraron en 100 billones de galones de agua industrial
tratada exitosamente, a partir de su introduccion en el mercado en 1997- El producto es util
en cualquier lugar donde el agua industrial es reutilizada, como por ejemplo en: el agua
reciclada para refrigeracion; toda clase de procesos de manufactura, ligeros o pesados; los
purificadores humedos de aire; las plantas pasteurizadoras; y los esterilizadores hidrostaticos.
STABREX ha reemplazado a 20 millones de libras de cloro, o su equivalente, en aplicaciones
en todo el mundo. Comparado con el cloro, este nuevo producto posee cuando menos 10
veces menor toxicidad, genera 50% menos de subproductos toxicos de desinfeccion, es
mucho mas efectivo en el control de peliculas de microorganismos, es varies ordenes de
magnitud menos volatil, es mucho mas simple de manipular y dosificar, es 50% menos
reactive con otros compuestos quimicos para el tratamiento del agua y su degradacion es un
orden de magnitud menor durante el almacenamiento y el transporte. STABREX funciona
mejor, ademas de ser mas seguro y mas facil de usar que las actuates alternativas con cloro.
Diseno de Compuesto Quimicos Mas Seguros: Tinta
Spitfire
A medida que la era de la informacion atraviesa nuevas etapas, se ha hecho evidente un
nuevo paradigma en la industria de la impresion. Con el avance de la tecnologia de
computacion se ha creado una demanda creciente de dispositivos de impresion. En los
ultimos 10 anos, esta industria en crecimiento ha permanecido en una etapa incipiente. Se
Nalco Chemical
Company
Tektronix, Inc.
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han empleado diversos sistemas quimicos, con una multiplicidad de dispositivos de impre-
sion electronicos y/o mecanicos, dirigidos fundamentalmente al uso de las oficinas. Los
dispositivos de impresion basados en computadoras consumen grandes volumenes de
compuestos quimicos (tintas, resinas, colorantes, disolventes, etc.) y han avanzado tan
rapidamente que ahora ya desafian a las tecnologias tradicionales de impresion. Un sistema
quimico de avanzada es el de la tinta de cambio de fase. Los multiples atributos de la tinta de
cambio de fase la colocan como serio contendiente para ocupar una posicion de liderazgo en
la industria de la impresion, en reemplazo de alternativas menos compatibles con el medio
ambiente. La tinta de cambio de fase, tambien conocida como tinta de fusion en caliente o
tinta solida, supera muchas de las limitaciones de los procesos, metodos y tintas de impresion
tradicionales y reconocidos (por ejemplo, el offset, la flexografia, la calcografia y la prensa).
Las oportunidades que abren las tintas de cambio de fase son enormes, de igual
proporcion a la de los avances realizados. El desarrollo quimico de la tinta de cambio de fase
ha resuelto exitosamente la reduccion de la fuente de produccion de contaminantes; la
prevencion de la contaminacion; los estandares de emision; la contaminacion de aguas
subterraneas; la emision de particulas aereas; la reduccion de los desechos; la exposicion de
trabajadores y consumidores; y la reduccion de compuestos quimicos peligrosos y de
compuestos no reutilizables. Las tecnicas de impresion tradicionales, que frecuentemente
tienen desventajas para el trabajador y el medio ambiente, ahora pueden ser remplazadas con
una tecnologia moderna alineada con la complejidad tematica de la "quimica verde."
Tektronix comercializa y fabrica tintas de cambio de fase (Tinta Spitfire), en un conjunto de
cuatro colores de procesos de sombra, para impresoras de color tambien fabricadas por
Tektronix. El diseno quimico de las Tintas Spitfire tomo como punto de partida la seguridad
del operador de fabricacion, del consumidor y del medio ambiente, ademas del esperado
desempeno tecnico durante su empleo. Un analisis retrosintetico que tomo en cuenta estos
requisites primaries dio como resultado la sintesis de nuevas resinas insolubles en agua, las
cuales no necesitan disolventes organicos volatiles (Volatile Organic Compounds, VOCs)
para su fabricacion o uso, permiten una fabricacion segura, cumplen con el "espiritu e
intencion" de las reglamentaciones ambientales y proporcionan una tecnologia flexible para
una industria en expansion. Todos estos objetivos se cumplieron mediante un diseno previsor
que se oriento hacia compuestos quimicos mas seguros y los incorporo en la Tinta Spitfire de
Tektronix.
The Lubrizol
Corporation
Polimero Antineblina AMPS® de Alta Dumbilidad
para Fluidos Acuosos en el Procesamiento de Metales
En plantas industrials de manufactura metalica, la generacion y acumulacion de neblinas
de fluidos durante el procesamiento de metales (Metalworking Fluids, MWF) dan origen a
problemas para la salud y la seguridad de los trabajadores. Se estima que alrededor de 1.2
millones de trabajadores por ano son potencialmente expuestos a los MWTs. En respuesta a
las crecientes preocupaciones sobre los efectos de las neblinas de MWT en la salud de los
trabajadores, el Sindicato Unido de Trabajadores de la Industria Automotriz (United Auto
Workers Union) ha solicitado al Departamento de Seguridad y Salud Ocupacional
(Occupational Safety and Health Administration) que disminuya el li'mite de tolerancia a la
exposicion (Permissible Exposure Limit, PEL) a neblinas de aceites en ambientes laborales,
del nivel actual de 5, a 0.5 mg/m3. Los metodos actuales de control de la exposicion a
neblinas tienen desventajas. Por ejemplo, tanto los controles de neblina basados en aparatos
medidores ubicados dentro de compartimentos, como la recoleccion y la evacuacion de
neblinas tienen costos exorbitantes de instalacion y mantenimiento. El segundo metodo de
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control de neblina, basado en el empleo de polimeros de alto peso molecular como los
aditivos antineblina (antimist, AM) para MWFs acuosos, tal metodo no ha sido ampliamente
aceptado porque el polimero AM sufre deterioro en su capacidad cuando es sujeto a la
aplicacion de esfuerzos de corte, lo que obliga a frecuentes adiciones de dicho polimero para
poder mantener un desempeno efectivo.
El desarrollo en Lubrizol de polimeros AMPS® de alta durabilidad soluciona dicho
problema. Estos polimeros suprimen la formacion de neblinas en la fuente productora, por
medio de una estabilizacion de los MWFs que se contrapone a la formacion de las pequenas
gotas que como neblina suspendidas en el ambiente de la planta. La reduccion de la neblina
minimiza la exposicion de los trabajadores a los compuestos quimicos de los MWFs, asi como
a otros contaminantes presentes en la neblina, lo que crea un ambiente de trabajo mas seguro.
Dado que son estables a la degradacion por esfuerzo cortante, los polimeros AMPS®
proporcionan una reduccion de neblina de larga duracion. El empleo y el desempeno de los
polimeros AMPS® fueron evaluados con pruebas en fabricas pequenas y en grandes plantas
industrials de la Cia. Ford. Los resultados de las pruebas en las fabricas pequenas
demostraron que una aplicacion de 1,000 ppm de los polimeros AMPS® produjo una
reduccion estable del 60% de la neblina. En los ensayos de las grandes plantas de Ford Motor
Company, una aplicacion de 1,000 ppm de los polimeros AMPS® produjo una reduccion
estable de la neblina del 40 al 60% en el ambiente de la planta, por mas de dos meses. La
respuesta de los trabajadores a los niveles reducidos de neblina durante estos ensayos fue muy
positiva. Inmediatamente despues de haber sido agregados los polimeros, se percibio una
marcada mejora en la calidad del aire de la planta, una mejora general de las condiciones de
trabajo y mejoro tambien la condicion de los pisos (menos resbalosos) al disminuir la
condensacion de la neblina de aceite.
El polimero AMPS® proporciona un metodo economico para la supresion de la
generacion de neblina y para el control de la exposicion, ya que brinda la supresion de la
neblina por largos periodos a bajas concentraciones (en ppm). El empleo de este polimero
requiere de menos trabajo, ya que se dispersa facilmente en los MWFs y no es necesario
reponerlo de manera frecuente. Los polimeros son fabricados como soluciones acuosas y no
contienen compuestos organicos volatiles. Rigurosas pruebas sensoriales de inhalacion y de
toxicidad dermica demostraron que, en condiciones de uso normal, los polimeros AMPS®
presentan una toxicidad minima. La evaluaciones del tratamiento de aguas residuales
demostraron que dichos polimeros no afectan las caracteristicas de tratamiento de los MWFs
acuosos.
Un Catalizador de Hidrodecloracion Durable para la
Conversion Selectiva del CCU en
En 1987 se firmo el protocolo de Montreal, el cual exigio la disminucion de la produccion
y el uso de clorofluorocarbonos a los niveles de 1986, seguida de una serie de reducciones
hasta llegar a su completa eliminacion el 1° de enero de 1996. Una prohibicion similar se
aplico al tetracloruro de carbono (CCL;), tambien debido a problemas del medio ambiente
asociados al adelgazamiento de la capa de ozono, al aumento mundial de la temperatura y a
la concentracion del smog a nivel del terreno. Sin embargo, el tetracloruro de carbono se
forma como subproducto de la elaboracion del cloruro de metileno y del cloroformo. Se
estima que el excedente de produccion de CCU, en los EEUU y en Europa, es de 60,000
toneladas anuales. La eliminacion de este subproducto — generalmente por incineracion — se
ha convertido en un problema ambiental y en una carga economica para los fabricantes de
cloruro de metileno/cloroformo.
Akzo Nobel
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Servicio Forestal del
Departamento de
Agricultura de los EEUU
Revlon Consumer
Products Corporation
La hidrodecloracion del CCU en cloroformo es una alternativa atractiva para evitar la
eliminacion por incineracion. Hasta ahora, la conversion catalitica de CCi4 a CHC13 era
problematica debido a la falta de un catalizador apropiado, la falta de selectividad, la baja
eficiencia de conversion y la desactivacion del catalizador. Akzo Nobel descubrio una solucion
ingeniosa basada en el tratamiento de un catalizador de platino, del tipo de cascara de huevo
(egg shell type), usando oxido de aluminio como soporte, con una solucion de cloruro de
amonio. Este metodo produce un catalizador extremadamente durable y con una alta
conversion de CCLj a CHC13, el cual resiste la desactivacion durante mas de 2,000 horas de
uso. Ello, a diferencia de los catalizadores no tratados que fueron desactivados rapidamente y
provocaron la cafda de la conversion del 90 al 2% en una hora. El catalizador tratado
proporciona un metodo eficiente y a un costo razonable, para la conversion del tetracloruro
de carbono a cloroformo. Akzo Nobel BU Base Chemicals esta avanzando en la aplicacion de
esta tecnologia en sus plantas y podrfa ofrecer licencias para su uso comercial en el future.
Un Proceso Libre de Efluentes Que Utiliza Oxigeno en
Lugar de Compuestos de Clow en el Blanqueado de la
Pulpa de Madera
NOTA: Este proyecto es el resultado de la colaboracion entre el Departamento de Agricultura
de los EEUU y el Profesor Craig Hill de Emory University. La propuesta fue presentada de
manera independiente por cada una de las partes involucradas y, por lo tanto, fue evaluada
en la categoria industrial y en la academica. La sinopsis del proyecto aparece en la seccion de
propuestas academicas, en la pagina 14.
ENVIROGLUV™: Un Metodo para Decorar Vidrio
Usando Tintas Curables con Radiacion Compatibles con
el Medio Ambiente
Billones de articulos en envases de vidrio se venden cada ano en los EEUU. La mayorfa
de estos recipientes, si no es que todos, son etiquetados de alguna manera. Normalmente se
aplican marcas decorativas al vidrio mediante el empleo de etiquetas de papel, de calcomam'as
o con un proceso conocido como etiquetado de aplicacion ceramica (Applied Ceramic
Labeling, ACL). El ACL comprende, primero, la impresion sobre el vidrio con una tinta que
contiene varies metales pesados—tales como el plomo, el cadmio, el cromo y otros—seguida
de la adhesion de la tinta mediante la coccion en un homo de recocido a temperaturas de
1,000 °F, o mas altas, por varias horas.
Todos estos procesos tienen desventajas. Las etiquetas de papel son costosas y facilmente
removidas si el envase se expone al agua o a la abrasion. Las calcomam'as son costosas y
dificiles de aplicar a las altas velocidades de produccion en li'nea requeridas por los procesos
de decoracion de la mayorfa de los envases industriales. Ademas, las calcomanfas estan
fabricadas de materiales que no son biodegradables, lo que genera problemas series durante
el reciclado de tales envases. Por su parte, el empleo y la eliminacion de metales pesados en el
ACL genera varies problemas ambientales. Ademas, la alta temperatura de los hornos que
requiere el etiquetado con ACL consume cantidades considerables de energfa y crea
problemas de seguridad laboral y de las instalaciones de produccion. Asimismo, las tintas
empleadas en este proceso contienen compuestos organicos volatiles (Volatile Organic
Compounds, VOCs) que generan emisiones indeseables.
La tecnologfa Envirogluv, desarrollada por Revlon, rompe las barreras de la industria de la
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decoracion del vidrio con la produccion esteticamente satisfactoria de recipientes decorados,
de aha durabilidad y a costos razonables pero de manera compatible con el medio ambiente
y con un consume eficiente de energia. Envirogluv permite una presentacion sofisticada,
semejante a la que se alcanza con el ACL, pero sin complicaciones indeseables para el medio
ambiente y la salud. Ademas, los envases de vidrio decorados con Envirogluv son
completamente reciclables.
Las formulaciones de las tintas empleadas en el proceso Envirogluv no requieren metales
pesados y contienen una cantidad minima — o nada — de VOCs. Todos lo pigmentos
empleados son organicos y biodegradables. Las tintas Envirogluv se curan directamente sobre
el vidrio mediante la exposicion a la radiacion ultravioleta, en lugar de la coccion en hornos
a altas temperaturas. Evitar la utilizacion de los hornos de recocido en el proceso de
decoracion del vidrio produjo multiples beneficios ambientales y de seguridad, como son la
disminucion del consume de energia, la reduccion de la posibilidad de lesiones por
quemadura o exposicion a altas temperaturas, asi como un empleo mas eficiente y economico
del espacio de la planta. Envirogluv es economica en funcion del costo unitario, lo que la
convierte en una alternativa comercial viable para los decoradores del vidrio.
Agentes Antibacterianos Benignos para el Medio
Ambiente
Dados sus nocivos efectos ambientales sobre arroyos y cuencas fluviales, muchos agentes
efectivos de accion antibacteriana para el cuidado personal y de la salud, tambien usados en
materiales textiles y sustratos fibrosos, actualmente no estan disponibles en el mercado, o su
uso esta restringido. Los fenoles y bisfenoles dorados estan bajo escrutinio porque su
estructura es semejante a la de los bifenilos policlorados (polychlorinated biphenyls, PCB), o
porque potencialmente podrian conducir a la formacion de la dioxina, cuya toxicidad es muy
aha. El uso del tributilo de estano y de los oxidos de estano trialquilados esta siendo
legalmente restringido o muy controlado por sus efectos adversos en las fuentes de
abastecimiento de agua. Por lo tanto, se ha hecho necesario encontrar agentes antibacterianos
nuevos y ambientalmente benignos para reemplazarlos. Ademas, seria de gran utilidad que los
nuevos agentes tuviesen una funcion quimica compatible con los procesos de blanqueado
usados en las industrias de las fibras y del papel, los cuales emplean de forma creciente el
peroxide de hidrogeno, compatible con el medio ambiente, en lugar de los agentes
blanqueadores deletereos como el hipoclorito u otros agentes dorados.
Tales agentes, nuevos y ambientalmente benignos, ya han sido sintetizados y patentados.
El hidroperoxiacetato de magnesio (magnesium hydriperoxyacetate, MHPA) y el
dihidroperoxido de magnesio (magnesium dihydroperoxide, MDHP) se elaboran calentando
una solucion acuosa de los dos reactivos bajo condiciones muy cuidadosamente controladas
para crear un producto dispersable en agua. Estas nuevas composiciones tienen una
proporcion de oxigeno active o contenido de peroxide que abarca del 1 al 30%. Estos nuevos
compuestos se activan con bacterias representativas gram positivas (Staphylococcus aureus) y
bacterias gram negativas (Klebsiella pneumoniae) , son estables hidroh'ticamente a temperatura
ambiente por largos pen'odos (al menos 60 dias) y estables termicamente por debajo de los
350 °C.
La fijacion de las dispersiones acuosas de estos agentes en una variedad de tipos de fibras
y agregados textiles ha sido demostrada, como tambien se ha demostrado la duracion de su
actividad antibacteriana durante un largo plazo despues del lavado. Debido a las
caracteristicas particulares de la superficie de las fibras de algodon en la tela tejida, la actividad
contra bacterias representativas gram negativas y positivas se mantuvo aun despues de 50
Centro de Investigation
Regional del Sur,
Departamento de
Agricultura de los EEUU
55
-------
Servicio de Correos de
los Estados Unidos
lavados (con una reduccion del crecimiento bacteriano del 99-3% o mayor). Estos agentes
tambien han sido aplicados a una variedad de materiales textiles no hilados compuestos de
pastas celulosicas de algodon y de madera. For lo mismo, estos materiales ofrecen el beneficio
adicional de ser mas apropiados para fibras renovables—algodon o fibras celulosicas derivadas
de la pulpa de madera—que para fibras sinteticas no renovables—poliester y polipropileno.
Ademas, dado que las fibras de celulosa son blanqueadas con peroxide de hidrogeno, estos
agentes tienen un desempeno quimico compatible con los procesos de purificacion existentes.
Potencialmente, estos agentes tambien pueden ser empleados en otras aplicaciones una vez
que se lleve a cabo la evaluacion correspondiente (por ejemplo, enfermedades de la piel, pastas
dentales, desactivacion de virus).
Un Adhesivo Sensible a la Preston y Compatible con el
Media Ambiente
Cada ano, el Servicio de Correos de los EEUU (U.S. Postal Service, USPS) vende
alrededor de 42 billones de estampillas. Estas ventas producen una ganancia de mas de $7
billones. En total, el USPS gasta alrededor de $200 millones de dolares para producir
alrededor de 50 billones de estampillas al ano. Debido a su demanda, el USPS ha emitido
diferentes estampillas que no necesitan humedecerse (autoadhesivas). Sin embargo, remover
los adhesivos sensibles a la presion (Pressure Sensitive Adhesives, PSAs) del papel recuperado
constituye un serio problema para la industria del reciclado. Dado que el USPS compra
actualmente alrededor del 12 al 15% de la produccion domestica de PSAy produce un alto
porcentaje de estampillas autoadhesivas (82%), dado que el publico usuario exige comodidad
y dadas las consideraciones higienicas, se hace necesario atacar los problemas ambientales.
Con el desarrollo de estas nuevas estampillas con PSA ha surgido la preocupacion de un cierto
segmento de la industria y del publico sobre su impacto ambiental. Ni el adhesive mismo ni
la correspondiente capa de desprendimiento son reciclables o convertibles en pulpa.
El USPS emprendio el programa PSA Benigno para el Medio Ambiente, como parte de
su compromiso para desarrollar estampillas y productos postales que no tengan un efecto
adverse sobre el medio ambiente. El proposito de este programa es desarrollar un PSA
ambientalmente benigno, que a la vez sea capaz de cumplir con los estandares del USPS. Esto
significa que cada componente del producto (la base de papel, la capa de adhesive y la capa
de desprendimiento) no solo debe poseer un desempeno que satisfaga los requisites para
estampillas postales del USPS, sino que tambien debe contar con las propiedades necesarias
para ser considerado benigno para el medio ambiente. Una vez que el adhesive sea
desarrollado, puesto a prueba e introducido en el mercado, entonces el USPS espera expandir
su uso a otros productos postales.
Debido a la popularidad y el uso generalizado de las estampillas postales con PSA, el USPS
ha asumido el liderazgo en la solucion de este complejo problema. El USPS es uno de los
consumidores mas importantes de PSA. El identificar y desarrollar productos superiores de
PSA, tales que cumplan con las exigentes normas de desempeno de las estampillas postales,
le permite al USPS imponer el uso de dichos materiales en todos los futures productos
postales y contribuye a resolver los problemas de contaminacion en el reciclado de los
desechos de papel postal o de consume.
56
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Montajes Supramoleculares de Hidroquinonas
Ambientalmente Benignos en la Fotogmfia Polaroid de
Revelado Instantdneo
NOTA: Este proyecto es el resultado de la colaboracion entre Polaroid Corporation y el
Profesor John Warner de la Universidad de Massachusetts, Boston. La propuesta fue
presentada de manera independiente por cada una de las partes involucradas y, por lo tanto,
fue evaluada en la categoria industrial y en la academica. La sinopsis del proyecto aparece en
la seccion de propuestas academicas, en la pagina 16.
Sintesis Ambientalmente Benigna de Mezcla de
Monogliceridos Acoplada al Enriquecimiento por
Fraccionamiento Supercritico de Fluidos.
La extraccion o fraccionamiento supercritico de fluidos (respectivamente Supercritical
Fluid Extraction, SFE y Fractionation, SFF) y, mas recientemente, la sintesis bajo condiciones
supercriticas han llamado mucho la atencion como posibles alternativas a los procesos
existentes que emplean disolventes o catalizadores organicos, los cuales necesitan ser
desechados al termino de la reaccion. Los metodos que emplean el dioxido de carbono (CC^)
han acaparado la atencion debido a la compatibilidad del CCh con el medio ambiente
(toxicidad, flamabilidad). Aunque todavia nadie ha demostrado como se puede usar el CC^
en una serie de procesos que agrupan a la sintesis, la extraccion y/o el fraccionamiento—lo
que crearia un proceso o planta completa con funcion "verde" de principio a fin.
En estudios realizados en el Centre Nacional de Investigacion de Productos Derivados de
la Agricultura, se han disenado dos procesos alternatives de sintesis para producir, via
glicerolisis, mezclas de monogliceridos que emplean CC^ como catalizador o como medio de
extraccion/reaccion acoplado con una catalisis enzimatica. El primer metodo de sintesis usa
el dioxido de carbono como catalizador o medio de transporte acoplado con una lipasa como
biocatalizador, para producir mezclas con un contenido variable de monogliceridos. Ademas,
el mismo medio de dioxido de carbono puede ser empleado despues en forma secuencial para
producir un enriquecimiento de las mezclas de los gliceridos sintetizados y obtener productos
cuyo contenido de monogliceridos sea superior al 90% por peso y que, ademas, tengan
aplicacion como emulsificadores, agentes auxiliares de lubricacion y aditivos alimenticios. El
empleo del dioxido de carbono bajo presion puede evitar el uso de catalizadores metalicos del
reactor tradicional de glicerolisis (intermitente y con agitacion) y, gracias a ello, se puede
obtener un producto de color menos intense, menos oloroso y con un contenido de
monogliceridos de entre 35 y 45% por peso, dependiendo de la fuente de aceite vegetal.
De manera alternativa, el Centre Nacional de Investigacion de Productos Derivados de la
Agricultura ha demostrado y patentado un proceso de sintesis que emplea el CC^ en estado
supercritico para disolver aceites vegetales, antes de ser transportados sobre catalizadores
enzimaticos, para producir mezclas de gliceridos disenadas con un contenido variable de
monogliceridos de entre 50 y 90% por peso. Finalmente, por acoplamiento de uno o dos
procesos de sintesis con CCh y una columna de fraccionamiento por gradiente termico, es
posible emplear un procedimiento totalmente benigno para el medio ambiente en la
produccion y el enriquecimiento de compuestos quimicos oleosos de alto valor a partir de
fuentes naturales.
Polaroid Corporation
Centro Nacional de
Investigacion de
Productos Derivados de
la Agricultura,
Departamento de
Agricultura de los EEUU
57
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Nalco Chemical
Company
Centro Edgewood de
Investigation,
Desarrollo e Ingenieria
del Ejercito de los EEUU
Polimeros Liquidos Ambientalmente Respomables
Actualmente se emplean polimeros de alto peso molecular compuestos de acrilamida—en
presentacion de polvo o de emulsiones de agua en aceite—como agentes auxiliares de
procesos o como agentes en el tratamiento de aguas de diversas industrias. Cada ano alrededor
del mundo, se venden para estos tratamientos alrededor de 200 millones de libras de
polimeros de alto peso molecular compuestos de acrilamida, con un valor de mercado de
aproximadamente un billon de dolares. La formulacion en polvo genera riesgos considerables
de exposicion y tanto su sintesis como su empleo final requieren un uso intensive de energia.
La formulacion como emulsion supera algunas de las limitaciones de la formulacion seca. Sin
embargo, para producir estas emulsiones se deben emplear grandes cantidades de un
"vehiculo" que consta de disolventes hidrocarbonados y agentes tensioactivos (surfactantes),
los cuales constituyen de 30 a 40% en peso del producto final. Este "vehiculo" es pasivo, su
funcion tan solo es permitir la fabricacion de los polimeros en forma liquida, para luego ser
descargado al medio ambiente a razon de 90 millones de libras por ano, como un "mal
necesario." Para superar estos riegos ambientales y de salud, Nalco introdujo una nueva
formulacion liquida de estos polimeros que se fabrica mediante un proceso unico de
polimerizacion por dispersion, empleando una solucion salina acuosa como medio de
reaccion en lugar de aceites y agentes tensioactivos. Estas dispersiones, completamente
solubles en agua, no contienen compuestos organicos volatiles por lo que eliminan los riegos
para el medio ambiente y la salud asociados con las formulaciones tradicionales.
Prueba de Fugas en Filtros Mediante el Empleo de
Compuestos Inertes para el Ozono
Los filtros de purificacion del aire operan por adsorcion de las impurezas contenidas en
los flujos de aire contaminado sobre materiales microporosos con una gran superficie de
contacto, como el carbon activado. Para que estos filtros funcionen apropiadamente, se debe
empacar el material filtrante de forma tal que se evite la formacion de canales de fugas. Las
pruebas para garantizar que el material filtrante esta distribuido correctamente son rutinarias
y normalmente se realizan mediante el empleo de sustancias como el clorotrifluorometano
(chlorotrifluoromethane, CFC-11) y el diclorodifluorometano (dichlorodifluoromethane,
CFC-12). En la actualidad se sabe que los clorocarbonos pequenos, los fluorocarbonos
dorados (chlorinated fluorocarbons, CFCs) y ciertos compuestos para extintores de incendios
que contienen bromo (halones) son daninos para el medio ambiente, dada su gran estabilidad
ambiental en la atmosfera baja y su aptitud para liberar atomos de cloro o bromo en la
estratosfera, bajo la irradiacion de la luz ultravioleta. Los atomos de cloro y bromo producidos
en la estratosfera catalizan la destruccion del ozono y su accion disminuye la proteccion
contra la radiacion UV que proporciona el ozono estratosferico.
Al firmarse el Protocolo de Montreal que elimina la produccion de sustancias que
destruyen el ozono, se inicio una intensa busqueda de compuestos para sustituir productos
comunes, tales como los fluidos para sistemas de aire acondicionado o extintores de
incendios. El trabajo en el Centro Edgewood de Investigacion, Desarrollo e Ingenieria del
Ejercito de los EEUU se encamino a la busqueda de materiales para las pruebas de fugas en
los filtros, tales que no destruyan la capa de ozono de la estratosfera terrestre y que sean
capaces de detectar rapidamente problemas en el montaje de los filtros. Los materiales
investigados incluyen varies fluorocarbonos hidrogenados (hydrogenated fluorocarbons,
HFCs) de distinta volatilidad. Los HFCs no contienen ni cloro, ni bromo, ambos potentes
destructores de la capa de ozono estratosferica. Se identificaron dos HFCs como sustitutos de
los gases tradicionalmente usados en las pruebas de perdidas en filtros, el 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-
58
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decafluoropentano (decafluoropentane, HFC-4310mee) para filtros actualmente en servicio
y el 1,1,1,2-tetrafluoroetano (tetrafluoroethane, HFC-134a) para filtros nuevos. Estos
materiales han sido adoptados por el Ejercito de los EEUU para probar la integridad de los
filtros producidos para la proteccion respiratoria contra agentes de la guerra quimica.
Fluido de Aislamiento Electrico Completamente
Biodegradable a Base de Aceite Vegetal (BIOTEMP™)
La industria electrica usa millones de galones de fluidos derivados del petroleo para
aislamiento electrico en transformadores y otros aparatos electricos. Estos fluidos tienen bajo
indice de biodegradabilidad, lo que, en los ultimos anos, ha originado preocupaciones sobre
su empleo en equipos localizados en areas residenciales, centres de compras y vfas de agua. El
derrame de estos fluidos por fugas u otros mecanismos contaminarfa el agua y el suelo
circundante, creando una amenaza para todos los organismos vivos. Esto motive la busqueda
de un fluido aislante mas seguro y de mayor compatibilidad ambiental.
Para satisfacer esta necesidad, ABB, uno de los mas grandes fabricantes de equipos elec-
tricos del mundo, inicio en 1995 un programa de investigacion y desarrollo (Research and
Development, R&D). Los aceites vegetales han sido considerados como la mejor opcion. Sin
embargo, ninguno de los aceites vegetales comercialmente disponibles reum'a los requisites
necesarios para su uso inmediato, por la presencia de componentes indeseables, por su baja
resistencia a la oxidacion y por su alto contenido de impurezas conductoras de la electricidad.
El proyecto de investigacion se concentre en: 1) seleccion de un aceite de base apropiado, 2)
refmacion del aceite hasta obtener una pureza de grado electrico y, 3) obtencion de estabili-
dad ante la oxidacion por exposicion periodica y prolongada a la atmosfera.
Se seleccionaron aceites con un alto contenido de acidos grasos monosaturados, es decir,
mas de un 75%- Estos aceites estan constituidos principalmente por acido oleico y se
obtienen de semillas geneticamente modificadas. Son inherentemente mas estables que los
aceites con un contenido apreciable de acidos grasos di y tri-insaturados. Se logro un
refmamiento adicional con el empleo de adsorbentes derivados de arcillas de una gran
superficie de contacto. La resistencia a la oxidacion fue lo mas dificil de lograr porque los
antioxidantes disponibles en el mercado tambien son buenos conductores electricos.
Mediante pruebas exhaustivas se desarrollo un sistema antioxidante de tres componentes que
no incrementa apreciablemente la conductividad electrica. Finalmente, se agrego un nivel de
aditivos—mismos que estan clasificados como aditivos para productos alimenticios—inferior
a los limites reglamentarios de la FDA.
Se llevaron a cabo pruebas extensas con el nuevo fluido. La biodegradabilidad es del 97%
o aun mayor, comparada con la del aceite vegetal puro. El fluido es estable a temperaturas
elevadas debido a su alto punto de ignicion (superior a los 300 °C), lo que aumenta el margen
de seguridad. Hoy en dia el nuevo fluido esta comercialmente disponible y su impacto
ambiental sera considerable. Por primera vez en 100 anos de uso de fluidos aislantes, se ha
desarrollado uno verdaderamente biodegradable para ser usado en aparatos electricos, con el
enfasis puesto en la seguridad ambiental.
ABB Power and T&D
Company Inc.
59
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Centre de
Investigation T.J.
Watson, IBM
Corporation
Tarjeta Verde: Una Tecnologia para Placas de Circuitos
Electricos Impresos a Base de un Biopolimero
Compatible con el Medio Ambiente
Las placas de los circuitos electricos impresos (Printed Wiring Boards, PWBs) se han
transformado en un elemento omnipresente en nuestra sociedad. Es posible encontrarlas en
una gran cantidad de articulos de uso industrial y domestico que incluye computadoras,
videocaseteras (Video Cassette Recorders, VCPvs), camaras y automoviles. La demanda de
PWBs esta aumentando rapidamente—desde 1983 el mercado mundial de PWBs se ha
incrementado a un ritmo promedio de $2 billones de dolares por ano, hasta alcanzar el monto
actual de mas de $25 billones de dolares. Las PWBs estan constituidas por materiales com-
puestos (mixtos), generalmente formados por una resina epoxidica o novolac aplicada como
recubrimiento sobre hojas de fibra de vidrio o papel, laminadas en pilas de capas multiples
que son intercaladas con hojas de cobre cortadas de acuerdo con un patron determinado. Las
PWBs proporcionan el sustrato para fijar fisicamente los componentes electricos, asi como
para fijar los conductores de cobre que establecen las conexiones electricas entre ellos. Debido
al uso de resinas termoestables reticuladas, de igual manera que los polimeros termoplasticos,
los laminados forman materiales compuestos que no pueden reciclarse ni por fundicion, ni
por reconstitucion.
La fabricacion y la eliminacion de mas de 150 millones de metres cuadrados que se pro-
ducen mundialmente cada ano es un motive de preocupacion creciente. Las resinas
empleadas actualmente para la fabricacion de PWBs estan completamente constituidas con
materia prima derivada del petroleo. Los productos naturales, especialmente si se emplean
con una constitucion semejante a la que presentan en la naturaleza, generalmente consumen
menos energia para su produccion que los obtenidos del petroleo; de ello se deduce que el
reemplazo parcial o total de la materia prima puede producir un apreciable ahorro de energia.
La reduccion de niveles de energia y de efluentes (solidos, liquidos o gaseosos) es factible si se
selecciona una materia prima apropiada de origen biologico.
Se investigo la produccion de nuevas resinas que incorporan la madera o materias vegetales
(disponibles en cantidades comerciales). Los objetivos tecnicos de este programa culminaron
con el desarrollo y la optimizacion del empleo de la lignina—un desecho de la fabricacion del
papel—para la fabricacion de varies prototipos de PWB, con la fmalidad de demostrar la
viabilidad de su fabricacion. Se formularon resinas que satisfacen las propiedades electricas y
fisicas primordiales de los circuitos electricos impresos, las cuales incluyeron del 50 al 60% de
lignina por peso. Se demostro la utilidad de la lignina en resinas epoxidicas para una amplia
variedad de aplicaciones, tanto comunes como avanzadas. La fabricacion a escala piloto de
resinas y laminados basadas en estas formulaciones se logro con un equipo estandar de
fabricacion, el cual empleo las tecnicas y los compuestos quimicos usuales en estos procesos.
El muy bajo costo de la lignina como materia prima representa un incentive financiero que
hace aun mayor el atractivo de las formulaciones lignina/epoxidicas.
Se realize un analisis de ciclo de vida que demostro los beneficios para el medio ambiente
de un sistema de resinas utilizando lignina como precursor. Los beneficios incluyeron
reducciones en el empleo de energia, en la produccion de desechos solidos, en las emisiones
contaminantes de aguay aire, asi como en la emision de gases del efecto de invernadero, como
son el CCh, el metano y los oxidos de nitrogeno. Debido a su menor demanda energetica en
la produccion de materias primas, el ahorro de combustibles en la produccion de resina a base
de lignina puede llegar hasta un 40% si se le compara con la produccion de su contraparte
epoxidica. Las resinas de lignina pueden ser moldeadas a partir de disolventes como la
cetona/propilenglicol o la cetona/acetato eter metilico de propilenglicol, lo que reduce el uso
60
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de la metiletilcetona (un compuesto quimico incluido en la ley SARA—Superfund
Amendments and Reauthorization Act—cuyo uso esta estrictamente reglamentado) y de la
acetona en la fabricacion de PWB. Tambien se reducen los problemas derivados de la
eliminacion de desechos, ya que la incineracion produce menor cantidad de gases del efecto
de invernadero y las placas enviadas a rellenos sanitarios podrian ser mas facilmente
degradadas, pues hongos presentes en estos ambientes pueden degradar la lignina.
Gases del Efecto de Invernadero: Del Residuo al
Producto
La produccion mundial de acido adipico es cercana a los 5 billones de libras por ano. En
los Estados Unidos se producen alrededor de 3 billones de libras de acido adipico cada ano.
El acido adipico se emplea en la fabricacion de una gran cantidad de productos para el
consume domestico, incluyendo al nilon (nylon) para alfombras, vestimentas y telas
industrials, asi como tambien a los uretanos, los plastificadores y los aditivos para alimentos.
Practicamente todo el acido adipico se fabrica mediante un proceso de tres etapas que se inicia
con el benceno: 1) se hidrogena el benceno a ciclohexano, 2) se oxida el ciclohexano con aire
en una mezcla de ciclohexanol y ciclohexanona (aceite KA), y 3) se oxida el aceite KA en
acido adipico usando acido m'trico como oxidante. La generacion de residues constituye un
serio problema ambiental del proceso tradicional para la obtencion del acido adipico: los
procesos de oxidacion involucrados producen grandes cantidades de oxido nitroso y desechos
organicos que necesitan ser manejados como desecho o destruidos. Por ejemplo, con la
tecnologia de uso comun la produccion de 5 billones de libras de acido adipico tambien
acarrea 2 billones de libras de oxido nitroso. El oxido nitroso es un gas que contribuye al
efecto de invernadero, con un potencial de aumento de la temperatura mundial 300 veces
superior al del dioxido de carbono y se sospecha que tambien es un destructor de la capa de
ozono. Se estima que cada ano, a nivel mundial, la produccion de acido adipico acarrea el
10% de la liberacion de oxido nitroso a la atmosfera, a partir de fuentes relacionadas con la
actividad humana.
Solutia creo un programa para buscar en todo el mundo nuevas tecnologias que reduzcan
o supriman los desechos de sus actividades de fabricacion. Como parte de tal programa, la
compania establecio una asociacion con el Institute de Catalisis Boreskov de Novosibirsk,
Siberia, para desarrollar una ruta alterna en la produccion del acido adipico. Este nuevo
proceso recicla el oxido nitroso y lo utiliza como materia prima para la produccion de fenol.
Ello evita tanto la emision directa del oxido nitroso a la atmosfera, como el uso de un costoso
proceso—con consume intensive de energia—para reducir la produccion de gases del efecto
de invernadero. Simultaneamente, la nueva tecnologia de Solutia posee un muy alto
rendimiento en la produccion del fenol. Ademas, dado que el costo de esta alternativa de
produccion de acido adipico es menor a la del metodo tradicional, el procedimiento resulta
economica y ecologicamente sustentable.
Una planta piloto para demostrar el proceso continue comenzo a funcionar en el Centre
Tecnologico de Pensacola de Solutia, en mayo de 1996. La unidad ha operado exitosamente
desde su inauguracion y proporciona los datos que ahora se utilizan en el diseno de una planta
a escala comercial. La nueva planta utilizara todo el oxido nitroso de Solutia (250 millones de
libras por ano) para producir mas de 300 millones de libras de fenol por ano. Este proceso
revolucionario representa el primer gran descubrimiento en la produccion de fenol durante
los ultimos 50 anos. Es un proceso nuevo y eficiente, ahorra energia, evita la emision de
cantidades masivas de gases del efecto de invernadero y, al mismo tiempo, reduce
considerablemente la produccion de desechos organicos.
Solutia Inc.
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3M Center
Mallinckrodt Baker, Inc.
Imation Corporation
Hidrofluoroeteres (HFEs)—El Balance Correcto de
Propiedades
La investigacion en hidrofluoroeteres comenzo en 1994 y el primer producto comercial se
introdujo al mercado en 1996. El diseno de los hidrofluoroeteres proporciona un balance de
propiedades que los hacen un excelente sustituto para los compuestos que destruyen al ozono.
Al principio de la decada del 90, 3M formo un equipo de investigacion con la finalidad
de encontrar un sustituto para las sustancias destructoras del ozono (Ozone Depleting
Substances, ODSs)—los CFCs y HCFCs. Ademas de abordar el problema de la destruccion
del ozono, el equipo tambien establecio un criterio para considerar la aceptabilidad de las
nuevas moleculas en funcion de su inflamabilidad, su toxicidad, su reactividad fotoquimica
(el potencial para la formacion de smog) y su potencial para el aumento de la temperatura
mundial. El equipo de 3M investigo el comportamiento y los efectos sobre la salud y el medio
ambiente de mas de 100 compuestos que antecedieron a la invencion de los HFEs. El
reemplazo de los ODSs con HFEs hizo innecesario comprometer los estandares de calidad.
Los HFEs no destruyen la capa de ozono, no contribuyen al aumento de smog fotoquimico,
tienen muy baja toxicidad, no son inflamables y tienen muy bajo potencial para el aumento
de la temperatura mundial.
El primer producto comercial del programa de los HFEs fue el HFE-7100. El HFE-7100
(C4F9OCH3) fue introducido en el mercado en 1996, seguido del HFE-7200
(C4FgOCH2CH3) en 1997- Ambos compuestos fueron aprobados bajo el Programa de
Estrategias Normativas para Alternativas Novedosas y Significativas (Significant New
Alternatives Policy Program, SNAP) de la EPA para la limpieza de los disolventes y
aplicaciones de aerosoles y transferencia de calor. El 25 de agosto de 1997 la EPA tambien
declare a estos materiales como exentos de VOC. Se investigaron cuidadosamente las
toxicidades aguday subcronica del HFE-7100. El Co mite sobre Limites de Exposicion en el
Medio Ambiente Laboral del American Industrial Hygiene Association evaluo estos datos y
establecio una pauta de exposicion de 750 ppm. La excepcional baja toxicidad de los HFEs
los convierte en productos unices en un mercado que, hasta la fecha y con las alternatives
disponibles, se habia visto obligado a conceder terreno en el tema de la toxicidad.
La Eliminacion del Sulfuro de Hidrogeno de las
Sustancias No Precipitadas por la Prueba de H2§
Mallinckrodt Baker ha desarrollado un metodo que elimina el sulfuro de hidrogeno de las
sustancias no precipitadas por la prueba de H2$. El metodo actualmente practicado usa el
sulfuro de hidrogeno—un compuesto peligroso—toma alrededor de 5 horas para su
ejecucion y solo es precise para resultados de combinaciones de alcalis. El nuevo metodo es
mas seguro (no emplea reactivos peligrosos), toma solo 30 minutos para su ejecucion y es
precise en las determinaciones de elementos individuales.
Placas Sin Procesos de Imation
Aunque los principles de la litografia fueron aplicados por primera vez a la imprenta en
1796, las placas de aluminio revestidas con polimeros fotorreactivos no se produjeron a escala
comercial sino hasta los anos 50. Gracias a su mejor calidad y economia, la disponibilidad de
estas placas presensibilizadas impulse un rapido crecimiento en la industria de la impresion
litografica. Cuando una placa presensibilizada convencional es expuesta a la radiacion
ultravioleta a traves de una pelicula de mascara de contacto, entonces se inicia la formacion
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de areas de imagen receptivas a la tinta. Estas placas requieren de un proceso de revelado
humedo para activar la superficie de impresion. En la mayor parte de los casos este proceso
recurre a un dispositive mecanico que tambien enjuaga las placas. Sin embargo, muchos
reveladores contienen disolventes peligrosos. Las soluciones de revelado se saturan con los
compuestos de revestimiento disueltos, los cuales incluyen toxinas y metales pesados. Se
espera que el consume total de placas para imprenta en los Estados Unidos alcance los 68
millones de yardas cuadradas para el ano 2000. De acuerdo a una estimacion basada en las
tasas de consume normales, el procesamiento humedo de este volumen de placas consumira
mas de un millon de galones de reveladores acuosos. El manejo de las soluciones agotadas que
contienen solidos del revestimiento se debe llevar a cabo en plantas especiales de desechos
peligrosos, ubicadas en muchas regiones de los Estado Unidos. Asimismo, mas de 1.2 billones
de galones de agua de enjuague se sumaran a este flujo de desechos.
Al reconocer los costos ambientales del flujo total de desechos, Imation inicio un
programa intensive de investigacion y desarrollo para comercializar placas que no requirieran
procesado quimico alguno. Actualmente esta tecnologia suministra placas de muy alta calidad
que no necesitan procesado humedo alguno, con la marca comercial "Imation™ No Process
Plates." La demanda de esta tecnologia esta creciendo rapidamente en la industria de la
imprenta. La placas Imation™ sin proceso emplean polimeros fotoactivos que forman
superficies para impresion sin necesidad de procesado quimico humedo. Cuando la placa es
expuesta a la radiacion ultravioleta a traves de una cinta de enmascarado, se inicia la
formacion de areas receptivas a la tinta para impresion; pero la activacion tiene lugar en la
prensa, bajo la accion de la emulsion tinta/agua que ocurre durante el proceso normal de
enrollado de la placa. Esta tecnologia tiene aplicacion en toda la industria de la imprenta;
desde la impresion litografica comercial hasta la impresion de formularios; desde la
preparacion del material de embalajes hasta el de diarios. Los beneficios para el medio
ambiente son realmente significativos y valiosos porque se previene la contaminacion a partir
de la reduccion de la fuente de produccion. Cuando se usan placas Imation™ sin proceso
junto a peliculas para produccion de imagenes Dry View™ de Imation se consiguen
reducciones aun mayores en la produccion de desechos. Si se emplearan 68 millones de yardas
cuadradas de pelicula Dry View™ para generar las imagenes en las placas, se podrian eliminar
del flujo de desechos 2.4 millones de galones de reveladores de pelicula, 4.1 millones de
galones de fijadores y 675 millones de galones de agua de enjuague.
Aumento de la Utilization de Materias Primas en la
Produccion del Monomero Cloruro de Vinilo
Los procesos comerciales de oxidacion catalitica se han modificado para eliminar solventes
organicos de desecho, contaminantes de aguas subterraneas, subproductos sinteticos, gases de
incineradores y gases de escape de automotores. En la oxidacion catalitica de hidrocarburos
dorados a gran escala, el valor energetico de estos materiales combustibles generalmente se
recupera como vapor y el cloro como HC1 y/o Ch. En las patentes y en la literatura cientifica
se describen varies sistemas. Los estudios de desactivacion de catalizadores comerciales
despues de una larga exposicion a corrientes de hidrocarburos dorados y no dorados
encontraron que, en el uso prolongado, para poder mantener altos grades de conversion y
reducir la desactivacion del catalizador se necesita incrementar la temperatura de reaccion. En
la oxidacion catalitica de compuestos dorados a escala comercial, las temperaturas maximas
de operacion estan limitadas por el rango de temperaturas optimas para el catalizador elegido,
asi como por la resistencia a la corrosion de los metales empleados en el equipo. Por ejemplo,
a una temperatura de 530 °C o superior, ciertas aleaciones economicas de m'quel y acero
The Geon Company
63
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Allied Signal Inc.
sufren una corrosion catastrofica en presencia de HC1. Si la temperatura de la reaccion se
incrementa hasta aproximarse a los 530 °C, la tasa de corrosion sufre un aumento. For lo
tanto, desde un punto de vista economico, seria deseable mantener por largos periodos de
tiempo un muy alto grado de conversion, del 99% o mas—pero sin inducir un incremento
de la corrosion.
Geon desarrollo Catoxid™ como un proceso catalitico para recuperar el cloro y la energia
de los compuestos organicos dorados. Normalmente, estos materiales son subproductos de la
generacion de compuestos quimicos utiles, como es el caso del monomero cloruro de vinilo
(Vinyl Chloride Monomer, VCM) u otros productos dorados o no dorados. La recuperacion
se logra mediante la reaccion catalitica de los compuestos organoclorados y un gas que
contiene oxigeno, como el aire, que al reaccionar en un reactor de cama fluidificada producen
cloruro de hidrogeno (HC1), dioxido de carbono (CC^) y agua. No es necesario agregar
combustible adicional para sustentar la reaccion exotermica y la energia quimica de los
materiales se recupera en forma de vapor. El HC1 producido se alimenta directamente a un
reactor de oxicloracion, para luego ser recuperado como 1,2-dicloroetano (Dichloroethane,
EDC). Despues se convierte el EDC en VCM y, finalmente, en PVC. Por lo tanto, el proceso
Catoxid™ reduce la cantidad de cloro requerida para producir una cantidad especifica de
VCM y tambien reduce los requisites de combustible de la planta de produccion. A diferencia
de la incineracion, que es la unica otra opcion aceptable, el proceso Catoxid™ no tiene
ventilaciones atmosfericas. Ademas, como no se genera acido clorhidrico acuoso (como suele
suceder en los incineradores), no hay necesidad de emplear piedra caliza (cal) u otros
materiales causticos para neutralizar el acido. El proceso Catoxid™ se desarrollo para la
industria de EDC/VCM/PVC y se puede aplicar directamente a muchas de las tecnologias
de uso corriente en la produccion de VCM.
Un Proceso Innovador para la Fabrication de
Caprolactama a Partir de Alfombras de Nylon 6
Reticladas y de Otros Articulos de Nylon 6 de Desecho
Un proceso de despolimerizacion y purificacion desarrollado por y propiedad de Allied
Signal y DSM Chemicals North America convierte una materia prima alternativa, las
alfombras de nilon (nylon) 6 desechadas, en caprolactama de alta calidad, el monomero del
nylon 6. En la actualidad, esta tecnologia innovadora se comercializa a traves de una empresa
conjunta de capital (joint venture) conocida como Evergreen Nylon Recycling LLC, con sede
en Augusta, Georgia.
Se estima que, en 1996, mas de 1.3 billones de libras de alfombras desechadas de nylon 6
seran depositadas en los rellenos sanitarios o seran incineradas. Aproximadamente el 20% de
esta descarga de desechos, 230 millones de libras por ano de alfombras de desecho, seran recu-
peradas de estos rellenos sanitarios y seran convertidas en 100 millones de libras de
caprolactama en la planta de Evergreen. La caprolactama recuperada sera convertida en el
polimero nylon 6 y sera empleada para la confeccion de fibras de alfombras o resinas, lo que
demuestra que se pueden regenerar productos de calidad, en forma ilimitada, a partir de los
desechos de alfombras. Los beneficios adicionales para el medio ambiente comprenden una
reduccion de la dependencia del petroleo de alrededor de 700,000 barriles por ano, menor
consume de energia -aproximadamente 4.49 Btus—y menor emision de los gases causantes
del aumento mundial de la temperatura (67% de CCh y 100% de N2O).
Para asegurar el suministro necesario de alfombras de desecho de nylon 6, Allied Signal
creo la infraestructura necesaria para recolectar las alfombras desechadas de nylon 6,
clasificarlas y entregarlas a su planta comercial en Augusta, Georgia. Junto con el
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descubrimiento de la tecnologia de despolimerizacion, esta infraestructura produjo un
proceso de reciclado economico y benefico para el medio ambiente. La disminucion de los
desechos en los rellenos sanitarios, el ahorro de energia y la reduccion en la emision de gases
del efecto de invernadero son algunos ejemplos de dichos beneficios.
Estabilizacion Quimica In Situ del Chorreado Abrasivo
con Desechos de Pintura a Base de Plomo
Un equipo de investigadores del Laboratorio de Investigacion de Ingenieria de la
Construccion del Ejercito de los EEUU (U.S. Army Construction Engineering Research
Laboratories, USACERL) y el TDJ Group desarrollaron, probaron y patentaron una
tecnologia innovadora para remover pinturas con base de plomo, a un costo
significativamente inferior al de los metodos tradicionales. Los abrasives reformulados
combinan un abrasive tradicional con un material basado en el silicate de calcio (cuya marca
comercial es Blastox™). Este ultimo estabiliza quimicamente el plomo en los desechos del
chorreado abrasive. El desecho estabilizado no presenta la toxicidad caracteristica del plomo
(Metodo 1311 de EPA, Procedimiento para la Toxicidad Caracteristica de productos
Lixiviados) y puede ser tratado como desecho inocuo a un costo muy inferior (hasta un 30%
de ahorro sobre los costos totales del proyecto y un ahorro potencial de $5 billones de dolares
en todo el Departamento de Defensa de los EEUU). El metodo presenta la misma velocidad
de trabajo que el soplete abrasive tradicional y no requiere modificaciones en el equipo
empleado. La clave del descubrimiento es la combinacion de un material basado en el silicate
de calcio (65% por peso de CaO y 22% por peso de SiC^) que estabiliza quimicamente el
plomo en los desechos. Estos desechos no se clasifican como peligrosos porque no lixivian
plomo en concentraciones superiores a las 5 ppm.
Laboratories de
Investigacion de
Ingenieria de la
Construccion del
Ejercito de los EEUU
ISOMET: El Desarrollo de un Disolvente Alternativo
La Oficina de Grabado e Imprenta de los EEUU es el establecimiento de fabricacion de
documentos de valor mas grande del mundo. Produce billetes y monedas, estampillas
postales, estampillas para impuestos, certificados de naturalizacion, bonos de los EEUU y
otros documentos de valor y materiales impresos del gobierno. Hasta 1991, la Oficina de
Grabado e Imprenta empleo la mezcla disolvente Typewash para la limpieza de los sellos
tipograficos y los numeros de serie de la COPE-Pack (una prensa de sobreimpresion), asi
como para la limpieza de las mangas de las prensas para estampillas postales. Typewash es una
mezcla disolvente compuesta de cloruro de metileno (55%), tolueno (25%) y acetona (20%).
Hoy en dia, el empleo de Typewash no cumple con la Ley para el Medio Ambiente del
Distrito de Columbia, ni con la Ley Federal sobre Toxicidad del Aire. Por ello se diseno y
desarrollo Isomet, un disolvente alternative para reemplazar a Typewash. Isomet consta de
una mezcla de hidrocarburos isoparafinicos (55%), con eter monometilico de propilenglicol
(10%) y alcohol isopropilico (35%). Isomet es menos toxico, menos contaminante y com-
patible con el medio ambiente. El desempeno de Isomet es aceptable en varies aspectos: 1)
capacidad de limpieza; 2) velocidad de evaporacion; 3) olor; 4) cumplimiento de las normas
para el medio ambiente y de seguridad; 5) costo. Gracias a todo esto se logro que una descar-
ga de disolvente de 7,500 galones por ano sea compatible con el medio ambiente. Isomet se
esta desempenando de manera excelente en todas las prensas de estampillas postales y de
sobreimpresion de la Oficina de Grabado e Impresion de los EEUU.
Oficina de Grabado e
Imprenta de los EEUU
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Mobil Oil Corporation
Monsanto Company
Uso de Disolventes en la Remocion de Ceras de los
Lubricantes Mediante un Proceso de Separation con
Membranas
Mobil Oil Corporation y WR. Grace han desarrollado una nueva tecnologia que reduce
considerablemente el impacto ambiental de la refinacion de los lubricantes mediante el uso
de disolventes. Se trata de un proceso a base de membranas que posibilita una mayor
selectividad del lubricante, una reduccion de la produccion de residues, al mismo tiempo que
una disminucion de las emisiones de compuestos organicos volatiles y gases del efecto de
invernadero.
Este empleo de membranas para facilitar la remocion de ceras de los lubricantes utilizando
disolventes representa la primera mejora significativa y de enfoque ecologico de esta
tecnologia en los ultimos 40 anos. El proceso de remocion convencional de ceras de los
lubricantes genera una mezcla de aceite lubricante y disolvente. El disolvente se separa de la
mezcla por destilacion para aislar el producto lubricante. Posteriormente, los disolventes se
enfrian y se refrigeran hasta alcanzar la temperatura de procesamiento deseada para ser
reciclados. Este proceso mejorado emplea una membrana de polimero desarrollada por y
propiedad de WR. Grace, capaz de separar hasta el 50% de los disolventes para remocion de
ceras de la mezcla de aceite lubricante y disolvente. La membrana enrollada en espiral reduce
apreciablemente el consume energetico, pues minimiza el uso de las operaciones de
destilacion, enfriado y refrigeracion, todas ellas de alto consume energetico.
El resultado es que una planta comercial puede reducir el consume de combustible en
36,000 barriles/ano. Esto equivale a una reduccion de alrededor de 20,000 toneladas/ano en
las emisiones de gases del efecto de invernadero, en cada planta equipada con esta tecnologia.
Asimismo, cada planta reducira el empleo de agua para enfriado en alrededor de 4 millones
de galones/dia o, aproximadamente, 1.5 billones de galones/ano. El empleo de membranas
permite que se recicle una mayor cantidad de disolventes en la operacion de remocion de
ceras, lo que conduce a un mayor rendimiento de los lubricantes y a reducciones en la
cantidad de subproductos indeseables generados por el proceso. A su vez, el mayor
rendimiento del proceso reduce el volumen de petroleo crudo necesario para producir una
cantidad determinada de lubricantes, en alrededor del 5%. Para una planta a escala mundial,
esto equivale a un ahorro aproximado de 2 millones de barriles de petroleo crudo por ano.
Finalmente, los disolventes usados en la remocion de ceras son compuestos organicos
volatiles, cuya fuga al medio ambiente puede disminuirse entre 50 y 200 toneladas/ano por
planta, dependiendo de la edad y las condiciones mecanicas del equipo para remocion de
ceras. Esta es una consecuencia directa de la reduccion del numero de piezas de equipo
necesarias para refinar un volumen determinado de petroleo.
Esta tecnologia fue usada por primera vez a escala comercial en una refmeria de Mobil, en
Beaumont, Texas. En general, se puede adaptar facilmente a plantas existentes, o se puede
incorporar al diseno de nuevas plantas. Hoy en dia ya se ofrecen licencias comerciales de esta
tecnologia.
Modification Metabolica de Cultivos para la
Production Comercial de Pldsticos Biodegradables
Los polihidroxialcanoatos (poly[hydroxyalkanoates], PHAs) son una clase de polimeros
que numerosas especies de bacterias almacenan como reservas de carbono y energia. Estos
polimeros tienen propiedades termoplasticas que los hacen atractivos como alternativas
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biodegradables a los plasticos derivados de la petroquimica. Un polimero de esta clase, el
poli(S-hidroxibutirato-co-S-hidroxivalerato) (poly[S-hydroxybutyrate-co-S-hydroxyvaler-
ate], PHBV) actualmente se produce por fermentacion de la bacteria Ralstonia eutropha. Sin
embargo, el proceso no es economicamente competitivo con la produccion de polimeros
derivados de la petroquimica. La produccion de PHA en las plantas verdes ofrece la
posibilidad de costos de produccion muy inferiores, pero la obtencion de dicho polimero con
una composicion adecuada de monomeros resulta problematica.
El objetivo de Monsanto es producir PHBV transfiriendo la ruta biosintetica de la R.
eutropha a las plantas y modificando el metabolismo intermedio de la planta para generar los
precursores metabolicos apropiados para la sintesis del copolimero. La modificacion
metabolica de Arabidopsis y Brassica permitio reorientar las fuentes intracelulares de acidos
grasos de cadena corta y aminoacidos, lo que culmino con la produccion de PHBV. Este
proceso requiere la transformacion de plantas con cuatro transgenes diferentes, asi como una
novedosa aplicacion de una enzima vegetal endogena.
Esta tecnologia brinda una ruta biosintetica original para producir plasticos, la cual
emplea el CC>2 atmosferico como fuente de carbono y la luz solar como fuente energetica. El
objetivo del proyecto es aplicar tecnologia verde en todo el proceso, de principio a fin. La
energia para la extraccion y procesamiento del polimero sera suministrada, en ultima
instancia, por la biomasa residual del cultivo productor del polimero. Entre sus beneficios
ambientales fundamentales se encuentran: la utilizacion del CCh atmosferico (en lugar del
petroleo) como materia prima quimica; el consume reducido de combustibles fosiles para la
produccion de polimeros y el consume reducido de espacio en los rellenos sanitarios, dado
que el polimero es biodegradable (se transforma en abono). Ademas, el sector agricola se
beneficiara con la produccion de un cultivo nuevo o modificado.
Este proyecto es uno de los primeros y mas complejos esfuerzos por disenar plantas verdes
con un metabolismo capaz de producir compuestos quimicos novedosos. La agricultura ya
proporciona numerosas materias primas para la industria quimica, tales como azucares,
aceites, fibras y varias moleculas pequenas. El potencial de esta nueva tecnologia radica en su
capacidad para manipular el metabolismo de una planta y, en consecuencia, abrir nuevos
caminos que llevan a nuevos productos. De manera particular, este proyecto alcanzo el
objetivo de producir PHBV con plantas. De manera general, tambien abrio la posibilidad de
usar plantas verdes como fabricas comerciales y ecologicamente sustentables de plasticos
biodegradables.
Minimization de las Emisiones al Media Ambiente
Mediante el Empleo de Diferentes Disolventes en
Procesos de Fabrication
La seleccion del disolvente es un aspecto crucial en el desarrollo de un proceso quimico.
Dos efectos reconocidos de un disolvente son su influencia en la cinetica de la reaccion y su
potencial para minimizar los efectos de reacciones indeseables, esto ultimo mediante la
dilucion y la absorcion del calor que su propia evaporacion ocasiona.
Pruebas recientes con compuestos quimicos energeticos han demostrado que los
disolventes alteran apreciablemente la quimica y la cinetica de las reacciones de
descomposicion indeseables. Eastman Kodak ha aplicado exitosamente estos conocimientos
al factor de seguridad en el desarrollo de los procesos. Esto se consiguio mediante la
evaluacion sistematica de la capacidad del disolvente para minimizar los posibles impactos
ambientales de eventuales perturbaciones accidentales de un proceso dado. Por ejemplo, el
Eastman Kodak
Company
67
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Nalco Chemical
Company
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tamano de la carga de un proceso intermitente (batch) debe restringirse, dada la severidad que
tendria una reaccion termica galopante (autoaceleracion incontrolada). La investigacion con
base en datos precisos de la quimica y la descomposicion del disolvente fue usada para
seleccionar disolventes como candidates de reemplazo, de modo tal que minimizaran los
riesgos ambientales. Un esfuerzo cooperative entre ingenieros en seguridad y quimicos de
desarrollo produjo un proceso final que elimino completamente la posibilidad de perdida de
contencion por una reaccion galopante. El resultado final de este trabajo fue la creacion de
una herramienta nueva, la cual esta disponible para auxiliar a los quimicos e ingenieros
quimicos en el desarrollo de procesos quimicos intrinsecamente mas seguros.
Historicamente, los cambios en un proceso para mitigar peligros potenciales se han
producido mediante cambios drasticos en las condiciones del proceso, en la quimica del
proceso o a traves de modificaciones del equipo, todo lo cual ha requerido de cantidades
considerables de capital y de recursos. Con este ejemplo, ha quedado demostrado que la
aplicacion de investigaciones recientes sobre el efecto de los disolventes en la cinetica de la
descomposicion de compuestos quimicos energeticos, puede orientarse a la disminucion
sustancial del potencial impacto ambiental de reacciones galopantes en equipos de escala
industrial. La aplicacion de esta tecnologia a procesos quimicos de produccion que elaboran
o usan materiales termicamente inestables es muy promisoria.
El proceso NOxOUT® de Nalco Fuel Tech
Nalco Fuel Tech desarrolla y comercializa tecnologias para el control de la contaminacion
del aire en todo el mundo. Su tecnologia insignia, NOxOUT®, reduce las emisiones daninas
de oxido m'trico provenientes de las fuentes estacionarias de combustion y produce nitrogeno
gaseoso y agua sin desechos solidos. El oxido de nitrogeno (NOx), el contaminante objeto de
la tecnologia NOxOUT®, es un contaminante "primario" cuya reduccion disminuye la
lluvia acida, las particulas de diametro menor a 2.5 micrones y los gases del efecto de
invernadero, ademas de mitigar la eutrofizacion por nitrogeno de cuencas hidrologicas
ambientalmente sensibles. El NOx es tambien un precursor en la formacion del ozono a nivel
del terreno que, junto con el NOx, constituye uno de los seis parametros de contaminacion
de la EPA. Asi como muchos otros habitantes alrededor del mundo, mas de 100 millones de
ciudadanos de los EEUU viven en areas que estan clasificadas como "no aptas por el ozono"
(los niveles del ozono en el aire exceden las 120 ppb o partes por billon). Los niveles altos de
ozono estan ligados a diversos problemas respiratorios, lo que condujo a la EPA a promulgar
el nuevo Estandar Nacional de la Calidad Ambiental del Aire de 0.080 ppm por un periodo
de 8 horas, con la finalidad de proteger la salud y el bienestar humanos. El proceso
NOxOUT® satisface las normas ambientales vigentes usando una quimica menos toxica,
reduciendo o eliminando las emisiones toxicas, convirtiendo los desechos en descargas mas
compatible con el medio ambiente y reduciendo el consume de energia. El proceso
NOxOUT® proporciona una solucion economica para acatar las estrictas reglamentaciones
sobre la reduccion de emisiones del NOx de fuentes de combustion. El NOxOUT® puede
reducir estas emisiones de NOx en un 75%, en comparacion con las reducciones de 20 a 50%
que ofrecen otros tratamientos disponibles.
En la actualidad, el proceso NOxOUT® se usa a nivel comercial. Puede ser empleado en
nuevas unidades de combustion para pequenas plantas industriales o para grandes
instalaciones de servicio, pero tambien puede ser adaptado a unidades de combustion
preexistentes. Los beneficios que aporta al medio ambiente son: la reduccion significativa del
NOx; la supresion tanto de la generacion como de la eliminacion de subproductos; la supre-
sion del uso de compuestos quimicos toxicos comprendidos en la ley SARA Title III
(Superfund Amendments and Reauthorization Act) y un incremento de la eficiencia
energetica.
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Tecnologia LAZON de Nalco
La industria del papel de los EEUU sufre mas de $ 1 billon de dolares en perdidas anuales
debido a problemas de contaminacion biologica. La tecnologia LAZON de Nalco le brinda
a esta industria un nuevo enfoque integral para el control de microorganismos tal que, en
comparacion con las tecnicas tradicionales, posibilita un impacto ambiental
considerablemente menor. Esta tecnologia es un conjunto unico de innovaciones que
comprende una combinacion sinergica de biocidas, dos nuevas tecnologias de control y un
equipo de alimentacion especializado. El componente primario de la tecnologia LAZON es
quimico: Una combinacion del acido peracetico oxidante no halogenado con un agente
organico estandar de control biologico. En forma conjunta, estos compuestos proporcionan
una actividad antimicrobiana mucho mayor que la esperada a partir de los componentes
individuales. El control microbiano mejorado se demuestra con el control optico de
descomposici6n BIOWATCH™ de Nalco. El sistema BIOWATCH TRA-CIDE® de Nalco
mide inmediatamente la toxicidad del biocida y el ATP microbiano, in situ, lo que garantiza
un nulo o mi'nimo impacto ambiental. Finalmente, un sistema de alimentacion de
compuestos quimicos de diseno especial y el recipiente retornable PORTA-FEED® de Nalco
completan el programa. Esta red concatenada de tecnologias novedosas disminuye el empleo
de biocidas, mide el desempeno del producto y su toxicidad residual, ademas de minimizar
las oportunidades de escapes accidentales del biocida durante su transporte o durante su
aplicacion. Esta tecnologia de Nalco representa un programa integral que mejora la seguridad,
incrementa la conservacion de la energia, reduce los costos operatives y minimiza las
emisiones en la fuente de produccion.
Nalco Chemical
Company
Tecnologia para la Remocion de Metales Pesados
NALMET® de Nalco
Los estrictos limites para efluentes metalicos del Sistema Nacional de Eliminacion del
Desecho de Contaminantes (National Pollutant Discharge Elimination System, NPDES)
afectan tanto a la industria metalurgica como a la no metalurgica. Los limites en partes por
billon (ppb) de la remocion de metales pesados no se pueden alcanzar con procedimientos
tradicionales de precipitacion de metales. Historicamente, los procesos con membranas—el
intercambio ionico, la ultrafiltracion y la osmosis inversa—suelen ser recomendados para la
remocion de metales. Sin embargo, estos metodos imponen considerables inversiones de
capital y aun asi, es necesario el pretratamiento de las corrientes de desechos. Cualquier
proceso quimico de remocion que reduzca los metales a niveles compatibles con la NPDES
representa una tecnologia innovadora para el tratamiento de los desechos industriales. Nalco
desarrollo NALMET®, un programa patentado para la remocion de metales. Esta tecnologia
de baja toxicidad consiste de un polimero liquido que contiene un grupo funcional quelante
que causa la precipitacion de los metales y, al mismo tiempo, aclara la corriente de desechos.
Todas estas funciones las realiza un mismo producto. NALMET® tambien incluye un
sistema automatico de alimentacion de compuestos quimicos equipado con una tecnologia
patentada de sensores que garantiza un tratamiento uniforme. El programa permite que los
barros generados por los usuarios de NALMET® sean recolectados y procesados por nuestra
compania asociada. Los beneficios del programa NALMET® comprenden la reduccion en
el volumen de barros de un 25 a 90%, la disminucion de las sobredosis del compuesto, la
reduccion de la liberacion al medio ambiente de los compuestos quimicos del tratamiento, la
menor toxicidad del tratamiento quimico empleado y el cumplimiento consistente de las
normas de descargas en ppb. Nuestros clientes logran prevenir la contaminacion ambiental
con el tratamiento integral e innovador de Nalco y, junto con una reduccion de la toxicidad
Nalco Chemical
Company
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Nalco Chemical
Company
ambiental, se consigue aplicar la gerencia ambiental que abarca todo el proceso, de principio
a fin.
PORTA-FEED® de Nalco
Durante la decada de los 80, la eliminacion de los residues quimicos y sus recipientes
represento un riesgo potencial para la salud humana, para el medio ambiente de los usuarios
de productos quimicos, asi como para la sociedad en su conjunto. En 1985, Nalco desarrollo
PORTA-FEED®, un sistema avanzado de manejo de compuestos quimicos para la industria
quimica de todo el mundo. Es la flota privada de contenedores retornables mas voluminosa
del mundo; representa un capital de $240 millones de dolares. Esta flota de 105,000 unidades
es propiedad de Nalco, quien se hace cargo de controlarlas, mantenerlas y limpiarlas por
medio de un programa de manejo de riesgos que abarca todo el proceso, de principio a fin.
Tal programa esta compuesto por las unidades, un sistema rastreador computarizado, un
sistema de distribucion con cero defectos y un programa sistematico de mantenimiento y
limpieza. Este programa de prevencion de contaminacion ha evitado el manejo y desechado
de mas de 3 millones de tambores y 30 millones de libras de residues quimicos. En 1985, el
33% de nuestras ventas anuales ($659 millones) eran enviadas en 500,000 tambores no
retornables. En el ano 2000, esperamos suprimir los problemas de desechado de 10 millones
de tambores y 100 millones de libras de desechos quimicos alrededor del mundo. Los
beneficios de este sistema consisten en la reduccion de los riesgos para el ser humane y el
medio ambiente, durante el transporte y la eliminacion de compuestos quimicos, la
reduccion de los inventarios de compuestos quimicos, asi como el uso de recursos renovables.
Nalco Chemical
Company
Tecnologia TRASAR® de Nalco
La Cia. Nalco influye en la forma en que el mundo administra el agua: Desde la
marcacion, hasta el rastreo y el control del desempeno. Usando los sistemas de control de
aguas de Nalco, nuestros clientes tienen a su disposicion herramientas para la deteccion y el
control de derrames de productos quimicos, la reduccion de la contaminacion en sus fuentes
de produccion, la conservacion de la energia y la prevencion de derrames accidentales al
medio ambiente. El primer paso consiste en agregar un trazador fluorescente inerte a los
productos con que se trata el agua. Este trazador permite una aplicacion de compuestos
quimicos controlada al instante y de manera automatica. Este proceso dio origen a
reducciones en el empleo de estos productos que van del 20 al 30%. El segundo paso consiste
en la deteccion directa y automatica del compuesto quimico marcado con el trazador
fluorescente. La presencia del producto quimico puede ser detectada incluso en sistemas en
los cuales previamente la medicion de muy bajos niveles no era posible, permitiendo asi
correlacionar las variaciones en el tratamiento con las de la operacion del sistema de agua. El
paso final rastrea tanto el desempeno del producto resultante, como la proteccion contra la
corrosion o la eliminacion de la espuma, lo que permite un mayor refmamiento en la
administracion del compuesto quimico. Estas tecnologias proporcionan extensos beneficios:
un menor y mas eficiente uso del agua industrial; una disminucion del uso de compuestos
quimicos; un ahorro de energia; un mejor manejo del riesgo en el control del destine de los
aditivos quimicos, en la deteccion de tratamientos industrials y con biocidas; una
minimizacion de emisiones al medio ambiente. Estas aplicaciones brindan un sistema
complete para el manejo del agua, de principio a fin del proceso.
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Un Nuevo Inhibidor de la Corrosion para Sistemas de
Refrigeration Compatible con el Medio Ambiente
El mercado de los EEUU para inhibidores de la corrosion en sistemas industrials de
tratamiento de agua representa un volumen de 50 millones de libras al ano que, ademas, crece
a un ritmo del 5 a 7% anual. Hay mas de 500,000 usuarios en esta categoria industrial. La
exposicion a los inhibidores de la corrosion es un problema preocupante. Los inhibidores de
la corrosion convencionales empleados en los sistemas de refrigeracion industrials, o son
peligrosos para el medio ambiente, o tienen otras desventajas, como su inestabilidad en
presencia de biocidas oxidantes, con la consecuente limitacion de su aplicabilidad. Un nuevo
inhibidor de la corrosion que es completamente organico ha sido descubierto y patentado. Se
trata de Bricorr® 288 y esta compuesto de una mezcla de fosfonocarboxilatos. Bricorr® 288
es un inhibidor de la corrosion muy efectivo en una gran variedad de sistemas de refrigeracion
industrial. Dado que Bricorr® 288 es compatible con el medio ambiente, en muchas
situaciones, el agua tratada puede ser descargada directamente a las vfas naturales, sin efectos
adversos. En muchos casos, el nivel de tratamiento recomendado corresponde, cuando
menos, a un orden de magnitud por debajo del que seria toxico para los peces. Ademas,
Bricorr® 288 es muy soluble en agua y, por ende, no se acumula en los sistemas biologicos.
Esto acarrea una reduccion pronunciada de los riesgos de dano a las formas superiores de vida.
Ademas, la fabricacion de Bricorr® 288 se realiza mediante una novedosa y patentada ruta
acuosa que no emplea solventes toxicos. El proceso es intrinsecamente "limpio" en tanto que
no produce descargas ni al agua ni al aire, como tampoco genera subproductos. Bricorr® 288
tambien tiene excelentes caracteristicas de manejo debido a su baja toxicidad para los
mamiferos. Esto ayuda a mejorar la seguridad de su manejo, particularmente cuando es usado
por operadores con poca experiencia en la manipulacion de compuestos quimicos
industriales.
Nuevos Inhibidores Orgdnicos de la Corrosion Ayudan a
Reemplazar a los Metales Pesados Toxicos y a Reducir
las Emisiones de Disolventes
La industria de los revestimientos en los Estados Unidos ha tenido que enfocar sus
esfuerzos hacia el desarrollo de productos que cumplan con el conjunto de reglamentos
federales, estatales y locales. Estos reglamentos se multiplican constantemente con la
intencion de reducir o eliminar las sustancias que son una amenaza, ya sea para la salud y la
seguridad publicas o, en un sentido mas amplio, para la seguridad del medio ambiente. Dado
que la composicion de los pigmentos anticorrosivos estandares se basa en la presencia de
metales pesados—tales como el plomo, cromo, zinc, estroncio y bario—la familia Irgacor de
inhibidores organicos de la corrosion fue especialmente disenada y desarrollada para
reemplazarlos. Los metales pesados estan clasificados como daninos pare el genero humane
y/o el medio ambiente. Ademas de dicha toxicidad, los pigmentos anticorrosivos con sustrato
de metales pesados no son particularmente efectivos en revestimientos a base de agua y con
bajo contenido volatil (Volatile Organic Content, VOC), debido a problemas de
incompatibilidad.
Los inhibidores organicos de corrosion Irgacor no contienen metales pesados, son
sustitutos eficaces de los productos a base de metales pesados y pueden producir
revestimientos comercialmente viables, en formulaciones acuosas y con base en disolventes
con una alta concentracion de solidos. Si estos inhibidores organicos de la corrosion llegasen
a reemplazar por completo a los inhibidores convencionales, entonces la reduccion anual de
Albright & Wilson
Americas Inc.
Ciba Specialty
Chemicals Corporation
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Dow Corning
Corporation
Akzo Nobel
la fuente contaminante podria ser de aproximadamente 11.0 millones de libras (4.2, 3-9 y 3.0
millones de libras de materiales con base en cromo, en zinc/no cromo y en boratos de bario
y silicates, respectivamente). Los inhibidores de la corrosion Irgacor se emplean usualmente
a niveles de 0.5 a 4% (sobre una base de solidos totales), a diferencia del 10 a 20% o aun mas
de los pigmentos anticorrosivos. For lo tanto, el volumen de Irgacor necesario para reemplazar
11.0 millones de libras de inhibidores convencionales es tan solo 2.0 millones de libras.
Ademas, si Irgacor pudiese lograr un 20% de reemplazo adicional de los revestimientos a base
de solvente con contrapartes acuosas en los ambitos del mantenimiento, del acabado
automotriz y del mercado marine, entonces el volumen anual de VOCs liberados a la
atmosfera se reduciria en un monto de 6.7 millones de libras (de 8.0 a 1.3 millones de libras).
Los inhibidores organicos de la corrosion Irgacor proporcionan proteccion anticorrosiva
tanto a largo plazo como de manera instantanea. Estos materiales brindan a la industria de
los revestimientos opciones eficaces para avanzar en el desarrollo de los revestimientos con
base acuosa, asi como para reemplazar a los productos con base en solvente que contienen
mayor cantidad de VOCs.
Una Nueva Tecnologia para Transformar Desechos en
Productos Intermedios Valiosos
Los silanos clorometilicos son productos intermedios en el mercado creciente de la
industria de la silicona. Se producen mediante la reaccion del silicic atomico con el cloruro
de metilo en un reactor de cama fluidificada. Al igual que en la mayoria de los procesos
quimicos, la conversion de reactivos en productos no es 100% eficiente. Si bien es cierto que
el porcentaje de desechos de este proceso es relativamente pequeno, la importancia de los
flujos de desecho aumenta a medida que el volumen de produccion de esta industria continua
creciendo.
Una fraccion considerable de los desechos que se producen en la reaccion quimica de este
"proceso directo" son disilanos clorometilicos de alto punto de ebullicion. Tradicionalmente,
estos disilanos se han desechado a traves de un enfriamiento brusco que los transforma en
material no contaminante de rellenos sanitarios. Con el objeto de reducir la produccion de
desechos y de recuperar el valor del insumo de materias primas, Dow Corning desarrollo un
proceso que posibilita la conversion de estos materiales en monosilanos valiosos, a traves de
la reaccion de los disilanos clorometilicos con hidrogeno gaseoso para formar silanos
hidroclorometilicos. De esta manera, no solo se reduce la generacion de los desechos
relacionados con la produccion de silanos dorados, sino que tambien se recupera el valor de
las materias primas en forma de productos intermedios, los cuales son importantes para la
creacion de una amplia variedad de productos de siloxano.
Una vez que esta nueva tecnologia se ponga en ejecucion en las plantas basicas de silicona
de Dow Corning, el monto total del ahorro equivaldra a $3 millones de dolares al ano. Es de
esperarse que esta cantidad aumente de manera considerable a medida que crezca la capaci-
dad de las plantas.
Una Nueva Generacion de Fluidos Resistentes al Fuego
Los esteres de fosfato triarilico integran una categoria de productos industriales de suma
importancia en las aplicaciones de fluidos resistentes al fuego y de lubricacion. Una clase mas
particular dentro de esta categoria, los esteres de fosfato t-butilfenilico (tertiary butylphenyl
phosphate, TBPP), acaparan una fraccion cada vez mayor de estos mercados gracias a su
mayor estabilidad y menor toxicidad, en comparacion con los esteres de fosfatos derivados del
72
-------
cresol y xilenol de origen natural. Los metodos actuales de fabricacion producen esteres TBPP
con 10 a 45% de contenido de fosfato trifemlico, el cual es un compuesto menos estable y
un conocido inhibidor de las enzimas esterasas. El fosfato trifem'lico tambien se ha
identificado como causante de la degradacion de la estabilidad hidrolitica, la cual es crucial
para la utilidad de los fluidos hidraulicos y los de lubricacion.
Se desarrollaron dos rutas sinteticas para la produccion de esteres TBPP con altos
rendimientos y un contenido menor del 5% de fosfato trifemlico. Ambos procesos utilizan
tecnologia de produccion y materias primas comercialmente disponibles. Dichos procesos no
afectan de manera desfavorable las emisiones ambientales, ni la produccion de efluentes.
Estos nuevos esteres TBPP se podran producir de manera economicamente viable, hecho que
resulta aun mas relevante dadas las ventajas que su desempeno brinda al mercado.
Esta nueva generacion de esteres TBPP posee mayor estabilidad y es menos peligrosa en
muchas de sus aplicaciones, de tal manera que atenua la problematica ambiental relacionada
con los factores de reciclado y manejo de deshechos. Simultaneamente, gracias a su reducida
capacidad de inhibicion de esterasas, el peligro potencial de la exposicion de los trabajadores
a los esteres TBPP resulta menor. Se ha iniciado el tramite de la patente de los esteres TBPP
y de sus metodos de produccion. Existen proyectos para poner en marcha la produccion de
estos materiales en 1999-
Un Proceso Nuevo y Eficiente para la Produccion de
Cytovene®, un Poderoso Ggente Antiviral
Uno de los aspectos mas problematicos en la operacion de empresas de la industria far-
maceutica es la compatibilidad ambiental de los procesos de elaboracion de productos
farmaceuticos a gran escala; tanto por su diseno, como por su desarrollo, asi como por su
puesta en ejecucion. Desde el descubrimiento de Cytovene® en 1980, se han hecho esfuerzos
considerables para desarrollar nuevos y mas eficientes procesos de produccion. Cytovene® es
un agente antiviral poderoso para el tratamiento de las infecciones de cytomegalovirus
(CMV) retinitis en pacientes inmunocomprometidos. Entre la poblacion con alto riesgo de
contraer el CMV se incluyen los pacientes con SIDA y los receptores de trasplantes de
organos. A principio de los anos 90s, Roche Colorado Corporation desarrollo el primer
proceso economicamente viable para la produccion de Cytovene®. En 1993, en el Centre de
Tecnologia Boulder de la Cia. Roche, los quimicos desarrollaron un original proceso
comercial para la produccion de Cytovene® que, en aquel entonces, tenia una demanda
comercial de aproximadamente 50 toneladas metricas por ano.
El proceso triester de guanina (Guanine TriEster Process, GTE)—registrado en la FDA
como el proceso vigente para el suministro mundial de Cytovene®—logro varies objetivos
ambientales y economicos a traves de soluciones tecnologicas para la prevencion de la
contaminacion. Entre estos logros se encuentran: la reduccion del numero de etapas de
procesamiento quimico y aislamiento, de seis a dos; la reduccion del numero de reactivos y
compuestos intermedios, de 22 a 11; la recuperacion y reutilizacion de tres de cada cuatro
reactivos de importancia; la reduccion en el numero y cantidad de productos secundarios y
residues producidos; la duplicacion de la capacidad de procesamiento; y el aumento
simultaneo del rendimiento productive en mas de un 25%.
El nuevo proceso GTE para la produccion comercial de Cytovene® constituye una
muestra clara de la aplicacion de los principles generales de quimica verde. En general, el
desarrollo de opciones de sintesis compatibles con el medio ambiente involucra el uso de
sustancias (materias primas, reactivos y disolventes) no nocivas y atoxicas, la eliminacion de
residues en la fuente de produccion y la eliminacion de la generacion de productos
Roche Colorado
Corporation
73
-------
secundarios y residues toxicos. En particular, este proceso deja firmemente establecido un
metodo tecnologico nuevo y original para la produccion eficiente de Cytovene® y de otros
agentes antivirales poderosos, todos ellos necesarios para el tratamiento del CMV retinitis y
de otras enfermedades relacionadas con el SIDA.
Dynacs Engineering
Co., Inc., Centro
Espacial Kennedy
Proyecto de Coxidantes de Lav ado de Gases
La NASA, en combinacion con I-NET, el contratista anterior de conformidad con el
contrato titulado "Engineering Support Contract", y su contratista actual, Dynacs
Engineering Co. Inc., ha desarrollado un proceso innovador que transforma el residue
oxidante hipergolico en un fertilizante usado por el Centro Espacial Kennedy (Kennedy
Space Center, KSC). El laboratorio de Deteccion de Vapores Toxicos (The Toxic Vapor
Detection, TVD) del KSC ha demostrado que es posible aumentar la eficiencia de las
columnas oxidantes de lavado, evitar la formacion de un flujo toxico de desecho, disminuir
el costo de operacion del proceso y reducir el monto de compras de fertilizante.
Los materiales propulsores hipergolicos se usan en naves espaciales como el transbordador
espacial, los vehiculos Titan IV, los Delta II,asi como otros vehiculos que son lanzados desde
el KSC y la estacion Aerea de Cabo Canaveral (Cape Canaveral Air Station, CCAS). Las
operaciones de abastecimiento de combustible y de retire de servicio de naves espaciales
comprenden el grueso de las operaciones en las que se liberan emisiones de NOx al medio
ambiente. Los principales materiales propulsores en cuestion son la hidracina monoetilica, el
tetroxido de nitrogeno y la hidracina. El licor de desecho generado por las columnas
oxidantes de lavado (aproximadamente 311,000 libras por ano) es, por su cuantia, el segundo
flujo de desecho en KSC. El costo del manejo de este desecho es de aproximadamente $0.227
dolares por libra o $70,600 por ano.
Por medio del nuevo proceso, el flujo de desecho de la columna de lavado en KSC y
CCAS sera convertido en fertilizante de alto desempeno y sera utilizado en plantios de arboles
citricos. El proceso hace reaccionar el tetroxido de nitrogeno con 1% de peroxide de
hidrogeno e hidroxido de potasio para producir nitrato de potasio, un ingrediente principal
de los fertilizantes comerciales. Este proceso evita la produccion de desechos peligrosos que
ocurre cuando se usa hidroxido de sodio como el licor de la columna de lavado. Ademas, en
comparacion con el uso del hidroxido de sodio, el nuevo licor de la columna de lavado posee
mayor eficiencia en la captacion de tetroxido de nitrogeno. Con fines comparatives, se usaron
ambos licores de lavado bajo las mismas condiciones de prueba. Con el nuevo licor, la
eficiencia del sistema aumento de 72.6 a 98.7% y de 98.3 a 99-99%. Por consiguiente, al
emplear el nuevo licor las emisiones de la columna de lavado fueron de 10 a 200 veces
menores que cuando se utilize el licor de hidroxido de sodio. Esta modificacion quimica
introdujo un nuevo licor de columna de lavado y evito la formacion del segundo flujo
peligroso de desecho en KSC. Ademas se autorizo su uso como fertilizante de cespedes y
plantios de arboles citricos en KSC. El uso de este nuevo sistema produjo un ahorro
aproximado de $80,000 por ano.
National Risk
Management Research
Laboratory, Agencia de
Protection Ambiental
de los EEUU
74
Oxigenacion de Hidrocarburos con Fotocatdlisis: Una
Alternativa Verde
La industria quimica constituye una parte importante de la economia domestica de los
Estados Unidos, ya que ha generado un monto superior a los $250 billones de dolares por
concepto de ventas y ha producido un superavit mercantil superior a los $15 billones de
dolares en cada uno de los ultimos cinco anos. Pero esta industria tambien es una fuente
importante de desechos industriales y es la principal generadora de desechos peligrosos en los
Estados Unidos. En los Estados Unidos, el costo anual del manejo, el tratamiento y
-------
eliminacion de estos desechos ha alcanzado el equivalente al 2.2% del producto interne bruto
y continua creciendo.
Anualmente, la industria de la fabricacion quimica produce mas de 1.5 billones de
toneladas de materiales de desecho peligroso y 9 billones de toneladas de materiales de
desecho no peligroso. La actividad quimica industrial es responsable de cerca de la mitad de
las liberaciones y descargas de sustancias quimicas declaradas en el Inventario de Descargas
Toxicas (Toxics Release Inventory). Asimismo, es responsable del 80 al 90% de la produccion
de desechos peligrosos que se declaran en conformidad con la Ley de Conservacion y
Recuperacion de Recursos (Resource Conservation and Recovery Act). Las sustancias
quimicas organicas representan la fuente mas importante de descargas toxicas al medio
ambiente. Muchas de estas descargas se pueden minimizar mejorando las practicas
convencionales de manejo y almacenamiento de materiales, asi como mejorando las medidas
de prevencion de la contaminacion. Entre estos metodos se encuentran un mejor
aprovechamiento y administracion de materiales y energia, una mejora en el control de
procesos, una optimizacion de las condiciones de los procesos, asi como el reciclado y la
reutilizacion de desechos y productos secundarios. Sin embargo, se pueden lograr metodos
mas limpios de produccion mediante la adopcion de metodos de "sintesis verde."
En anos recientes, se ha dedicado mucho trabajo a la utilizacion de fotocatalizadores
semiconductores en una variedad de aplicaciones. Se ha logrado la sintesis exitosa de
compuestos oxigenados de alto valor partiendo de hidrocarburos lineales y ciclicos, a traves
de una oxidacion fotocatalitica de baja temperatura que usa el material semiconductor
dioxido de titanic (TiC^). Se logro la oxidacion parcial de una serie de hidrocarburos en
reactores de fase acuosa y de fase gas, utilizando la luz ultravioleta y el dioxido de titanic bajo
condiciones de reaccion moderadas. Las conversiones y selectividades que se obtuvieron en la
oxidacion parcial de los hidrocarburos son equiparables a las que se obtienen usando el
metodo convencional.
Usando un reactor continue a 160 °C e irradiado con 27 mW/cm2, la oxidacion foto-
catalitica en fase de vapor del tolueno con aire dio por resultado aldehido benzoico y acido
benzoico con 12% de conversion por paso y 95% de selectividad de aldehido benzoico. La
oxidacion del cicohexano en fase gas alcanzo hasta el 6% de conversion por paso. Los
principales productos que se obtuvieron fueron el ciclohexanol y la ciclohexanona, sin que se
detectara formacion alguna de CC>2. Los reactores fotocataliticos en fase de gas eliminaron la
etapa de separacion—que involucra mezclas de disolventes liquidos y lodos cataliticos—y se
minimize la adsorcion de productos en el catalizador.
Estudios preliminares de los analisis de ciclo de vida han demostrado que esta tecnologia
tiene el potencial para reducir la contaminacion del agua y evitar el uso de catalizadores
metalicos y disolventes, ambos toxicos. La aplicacion de la catalisis fotoinducida amplfa las
posibilidades de uso del oxigeno molecular en reacciones de oxidacion parcial, las cuales ahora
se llevan a cabo con oxidantes contaminantes y a un costo mucho mas elevado. Esta
tecnologia tambien ofrece el potencial de aplicacion en la quimica de fotoinduccion con luz
visible para sintesis comerciales importantes. Aun mas, el alto grado de selectividad y las
condiciones moderadas de reaccion logrados con las rutas fotoquimicas representan un
atractivo especial en la elaboracion de productos de especialidad.
75
-------
National Risk
Management Research
Laboratory, Agencia de
Protection Ambiental
de los EEUU
Progmma de Compute PARIS IIpara el Diseno de
Disolventes
Existe una gran necesidad de reemplazar los disolventes industrials, pues su uso tiene
consecuencias ambientales nocivas como los problemas de salud para los trabajadores, el
adelgazamiento de la capa de ozono y la toxicidad ambiental. Con el afan de abocarse a este
problema, se estructuro una investigacion para crear un programa de compute para el diseno
y reemplazo de disolventes industrials, PARIS II (Program for Assisting the Replacement of
Industrial Solvents, version 2). En PARIS II, el diseno de disolventes se efectua
correlacionando las propiedades fisicas y el comportamiento de los disolventes indeseables
con las propiedades y el comportamiento correspondientes a posibles sustitutos de mayor
compatibilidad ambiental. La teoria asumida en PARIS II se sustenta en dos observaciones:
Las expresiones matematicas que controlan el comportamiento de los disolventes poseen
caracter universal y la identidad del solvente se representa por medio de una serie de
coeficientes (v.gr. viscosidad, difusividad, actividad quimica). Por lo tanto, es posible
seleccionar disolventes de reemplazo totalmente nuevos a traves de un esquema que coteja la
evaluacion de sus coeficientes con los del solvente inicial. El disolvente que resulta del analisis
imitara el comportamiento del disolvente inicial, sin importar cuales hayan sido las
aplicaciones originales. PARIS II incorpora un algoritmo sofisticado que usa la prediccion de
las propiedades y los calculos de equilibrio de fases para disenar mezclas que posean
propiedades y comportamiento especificos. Entre estas se incluyen propiedades generales,
propiedades dinamicas y de equilibrio, requisites ambientales (v.gr. un indice de VOCs y un
indice ambiental), asi como requisites de desempeno y seguridad. El resultado que se obtiene
es un programa de computacion para diseno de uso general, potente y confiable.
Cabe hacer notar que PARIS II tiene la capacidad no solo de disenar solventes que imiten
el comportamiento de otro disolvente, sino que tambien puede disenar disolventes que
posean propiedades tecnicas y ambientales superiores a los disolventes existentes. Lo anterior
es el resultado de un algoritmo que permite al usuario, por ejemplo, solicitar un disolvente
con viscosidad 10% menor, densidad 20% mayor, o presion de vapor 50% menor. Esto
resulta extremadamente util cuando el disolvente de reemplazo es una mezcla, pues posibilita
la adicion de diferentes componentes mientras que el programa se encarga de ajustar su
composicion. Dado que PARIS II contiene un algoritmo que busca disolventes con indices
ambientales tan cercanos a cero como sea posible, el mejoramiento del desempeno ambiental
del nuevo disolvente se convierte en un proceso automatizado. No obstante, elevar el
desempeno tecnico de dicho disolvente es responsabilidad del usuario.
Chemecol, L.L.C., Forbo
International, and
McDonough Braungart
Design Chemistry,
L.L.C.
Tecnologia para Reemplazar al PVC
Los ecologistas aducen que dos componentes de los productos de PVC, los ftalatos y el
cloro, se encuentran entre las sustancias quimicas sinteticas que interfieren en los sistemas
hormonales de animales y seres humanos. Ademas, la produccion o combustion del PVC
origina productos secundarios que contienen dioxinas. Muchos paises, entre los cuales se
encuentran Alemania, Australia, Dinamarca y Suecia, estan imponiendo medidas para
restringir el uso y la fabricacion del PVC. Hoy en dia existen nuevas clases de catalizadores de
polimeros cuya intervencion en el proceso de polimerizacion posibilita la elaboracion de
polimeros con caracteristicas muy singulares. Tales caracteristicas han hecho posible que, por
primera vez, las poliolefmas compitan en mercados que les estaban vedados. A estos
catalizadores se les conoce como metalocenos (metallocenes) y, en esencia, permiten un
diseno ad hoc de las propiedades del polimero durante el proceso de polimerizacion.
En el programa de reemplazo de materiales de vinilo para pisos, el problema radicaba en
76
-------
desarrollar un sistema que combinara las excelentes propiedades fisicas de las poliolefinas de
metaloceno con las cualidades unicas de procesamiento del PVC. For ejemplo, se desarrollo y
patento un material sin cloro para cubrir pisos y se demostro que, con una poliolefina de
metaloceno producida con monomeros no volatiles cuidadosamente seleccionados, se puede
superar el proceso convencional de procesado de polimero fundido usando equipo convencional
de fabricacion de PVC. A diferencia del plastisol, en el cual "el curado" se debe a la solubilizacion
de los plastificantes, el producto poliolefinico final no contiene liquido disuelto y da por
resultado un sistema de polimero multifasico. Este mismo sistema se puede utilizar en una amplia
gama de aplicaciones y procesos de fabricacion, brindando mejores caracteristicas ambientales,
aunadas a un mejor desempeno.
La importancia del uso de poliolefinas de metaloceno radica en dos factores sobresalientes. El
primero y mas obvio es la superioridad intrinseca de sus propiedades fisicas, en comparacion con
las de las poliolefinas convencionales. El segundo esta vinculado directamente a su estructura
quimica. Este proceso ingenioso de polimerizacion hace que cada cadena del polimero posea
terminaciones de dobles enlaces. El doble enlace puede participar en la polimerizacion a radical
lib re de los monomeros liquidos (metacrilato y acrilato). De este modo, los copolimeros
resultantes acaban teniendo segmentos olefinicos y acrilicos. Estos polimeros hibridos actuan
como elementos de compatibilizacion entre las dos fases polimericas. Sin duda, dicha
compatibilizacion sera muy relevante para las funciones caracteristicas de diversas aplicaciones.
Reduction de Emisiones de VOCs Mediante la
Elimination de las Operaciones de Pintado y Etiquetado, a
Traves del uso de un Nuevo Sistema Laser de Marcado a
Color para Componentes de Pldstico
El decorado, marcado o codificacion de las botellas de plastico puede ser una tarea
problematica. Muchos plasticos requieren de tratamientos previos de superficie para que se les
adhiera la pintura. En ciertas situaciones, las marcas impresas carecen de durabilidad y pueden
llegar a requerir de un revestimiento protector. Las etiquetas de auto adhesion son otra opcion
pero, ademas de altos porcentajes de desecho, presentan problemas similares de durabilidad.
M.A. Hanna Color ha desarrollado una nueva tecnologia de rayos laser para marcar
componentes de plastico con color. Esta tecnologia ofrece avances dramaticos en la capacidad de
los procesadores de plasticos y usuarios finales, permite hacer el marcado permanente de una
extensa variedad de componentes de plastico utilizando una amplia paleta de colores. Se espera
que, en la mayorfa de los segmentos del mercado, esta tecnologia reemplace una porcion
importante de las operaciones tradicionales de imprenta del plastico, asi como de
decoracion/codificacion de etiquetas adhesivas. El resultado sera una reduccion considerable de
emisiones de VOCs (gracias a la eliminacion de los disolventes usados en la produccion, uso y
limpiado de tintas), una mayor reciclabilidad de los componentes de plastico desechado (a
diferencia de las etiquetas, la tecnica con laser no tiene efecto alguno sobre la reprocesabilidad del
material fundido) y menores riesgos legales en partes criticas, en las cuales las etiquetas suelen
rasgarse o desprenderse.
Comparada con la primera generacion de marcado de plasticos con laser, la nueva tecnologia
brinda las siguientes caracteristicas: un mayor contraste entre la marca y el sustrato; una
aplicabilidad mas amplia a las clases mas importantes de resinas termoplasticas, asi como de
algunas termoestables (gracias a las formulaciones de aditivos ad hoc y a la manipulacion de la
energia laser, en lugar de la reformulacion de la resina base); la capacidad de superar lo que era
basicamente una paleta monocromatica; y, la reduccion del dano termico potencial a las laminas
M.A. Hanna Color—
Technical Center
77
-------
DuPont Company
de material del componente, dado que la nueva tecnologia no emplea la pirolizacion. La
velocidad, la flexibilidad y la economia concomitantes cuentan como ventajas adicionales.
Con base en cifras proporcionadas por el Departamento de Comercio de los EEUU y por la
Gufa Rauche sobre la industria de la tinta en EEUU, el monto total de disolvente vinculado
al uso de tintas en la industria del plastico asciende a 22.4 millones de libras (11,200
toneladas) por ano. Asumiendo de manera conservadora que el contenido promedio de dis-
olvente es del 30%, M.A. Hanna Color estima que, en los primeros dos anos de uso, la nueva
tecnologia laser de marcado a color podria reemplazar cerca del 10% de los procesos de
decorado de componentes de plastico que involucran el uso de tintas. En los primeros diez
anos, esta cifra bien podria alcanzar 50%. De cumplirse la proyeccion de 10%, en los EEUU,
anualmente, se eliminarfan cerca de 1,120 toneladas (2.24 millones de libras) de emisiones
de VOCs ligadas a la produccion de componentes de plastico.
Reduction de Emisiones de Tetmcloruro de Carbono en
la Fuente Productora Mediante el Desarrollo de un
Nuevo Catalizador
El fosgeno es un intermediario importante en la sintesis de plasticos de policarbonato, de
polimeros de alto desempeno, de compuestos intermedios agricolas y de espumas de uretano.
La produccion mundial se aproxima a los 10 billones de libras anuales. Aunque la quimica
del proceso es selectiva, el tetracloruro de carbono (CCU) se obtiene como producto
secundario a razon de 300 a 500 partes por millon, o sea 5 millones de libras anuales a escala
mundial. El tetracloruro de carbono es un producto indeseable, por lo que es necesario
reducir o evitar por completo su uso. No solo se trata de un reconocido agente cancerigeno,
sino tambien de una sustancia que contribuye al adelgazamiento de la capa de ozono y al
aumento de la temperatura global.
Un grupo de trabajo de la Cia. DuPont descubrio un novedoso catalizador que se
producia en Siberia, Rusia. Despues de una evaluacion exhaustiva a nivel de laboratorio, se
tomo la decision de efectuar una prueba a nivel industrial y se escalo el proceso por un factor
superior a 250,000. En menos de un ano desde el inicio del programa se llevaron a cabo la
compra del catalizador, su envio desde Siberia y la puesta en marcha del proyecto. Despues
de ano y medio de produccion comercial, el nuevo catalizador ha mostrado tasas de
produccion de fosgeno consistentemente altas, asi como un 90% de reduccion en el nivel de
tetracloruro de carbono (menos de 50 ppm, aparentemente un record mundial). Gracias a la
conceptualizacion del nuevo catalizador para la produccion del fosgeno, su identificacion, la
realizacion de pruebas, la garantia de su abastecimiento desde Rusia y, ulteriormente, su
utilizacion (cumpliendo holgadamente con la fecha li'mite de 18 meses), el equipo de traba-
jo rindio ahorros de $2 millones de dolares, equivalentes al costo de instalacion del nuevo
homo de reduccion, el cual hubiera sido la unica otra alternativa disponible. Ademas, la
disminucion en la frecuencia de cambios de catalizador en el reactor y la supresion de los
costos de mantenimiento que el homo de reduccion hubiera requerido, ambos factores
ahorran cerca de $400,000 dolares adicionales por ano. Es posible obtener licencias
comerciales de utilizacion de esta tecnologia de catalisis a nivel mundial, lo que podria reducir
la emision de CCU en hasta 5 millones de libras por ano.
78
-------
Elimination de Oxidos de Nitrogeno (NOx) Mediante
la Adicion in situ de Peroxido de Hidrogeno a un
Proceso de Disolucion de Metales
La Cia. Mallinckrodt Inc. desarrollo el concepto de eliminacion de oxidos de nitrogeno
(NOx), mediante la adicion in situ de peroxide de hidrogeno a un proceso de disolucion de
metales. La disolucion de metales en acido nitrico produce sales y acarrea la generacion de
cerca de 30 toneladas anuales de emisiones de NOx. Se llevo a cabo un estudio para encontrar
el metodo mas efectivo para reducir las emisiones de NOx del proceso de disolucion. La
literatura cientifica estipula que la presencia de NOx es indispensable para catalizar la
reaccion de disolucion. Mallinckrodt Inc. afronto las implicaciones de esta premisa y propuso
reconvertir el NOx en acido nitrico por oxidacion mediante la adicion directa de peroxide de
hidrogeno. De esta manera se podria lograr la eliminacion completa de las emisiones de NOx.
Este concepto fue demostrado en el laboratorio y posteriormente se efectuaron dos pruebas
experimentales. En ambos casos, la formacion de NOx fue eliminada por complete. Con base
en la informacion generada en dichas pruebas y con la ayuda del personal de investigacion y
desarrollo, el departamento de produccion diseno un proceso de adicion de peroxide de
hidrogeno, mismo que fue puesto en marcha exitosamente. El nuevo proceso ha evitado la
generacion de 30 toneladas anuales de NOx y, simultaneamente, ha reducido la utilizacion
de 109 toneladas por ano de acido nitrico. Asimismo, al volverse innecesario el lavador se
eliminaron los 13 millones de galones de aguas residuales que desechaba cada ano.
Reemplazo delAsbesto en el Proceso de Celdas de
Diafragmas para La Fabrication de Clow y Sosa
Cdustica
La Cia. PPG desarrollo Tephram®, un diafragma sin asbesto para las celdas electroliticas
que se usan en la produccion de cloro y sosa caustica (NaOH). Cerca del 75% del cloro y de
la sosa caustica producida en los Estados Unidos se fabrica por electrolisis de salmueras en
celdas electroliticas con diafragmas. La sal en solucion acuosa se alimenta en forma de analito
a una celda electrolitica que consiste de un anodo, un catodo y un diafragma. En lugar de
asbesto, el diafragma Tephram® utiliza materiales no nocivos. De este modo se reduce el
grado de dificultad, tanto en el manejo de las materias primas, como en la eliminacion de los
materiales de desecho del diafragma al termino de su vida util. El diafragma Tephram® no
solo posee mayor compatibilidad con el medio ambiente y es mas facil de manejar con
seguridad, sino que tambien posee mayor durabilidad que los diafragmas con asbesto y
desempena su funcion con una eficiencia energetica superior. Ademas de disminuir el
consume de materiales y energia, la mayor durabilidad y eficiencia energetica reducen los
gastos asociados con la mano de obra requerida durante la reposicion de celulas.
Proyecto Ambiental de Reduction de Desechos de
Soldadura
En el proceso de fabricacion de circuitos electricos impresos (Printed Wiring Boards,
PWB) se realiza una operacion conocida como nivelacion de soldadura con aire caliente (Hot
Air Solder Leveling, HASL). Esta operacion consiste en la aplicacion de soldadura a los
circuitos de cobre del PWB, creando una capa protectora para las operaciones subsecuentes
de ensamblaje de componentes, en las plantas correspondientes. A medida que el PWB pasa
por la soldadura fundida en el proceso HASL, parte del cobre del PWB se disuelve y se
Mallinckrodt Inc.
PPG Industries, Inc.
Viasystems Technology
Corporation
79
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Dow Polymers LLC,
Cargill Dow Polymers
LLC
incorpora al bano de soldadura. En aplicaciones de PWB, el nivel maximo permisible de
contaminacion por cobre en la soldadura es de 0.30%. Con el objeto de mantener la
contaminacion de cobre por debajo de dicho nivel, usualmente se retira una parte (1/3) del
bano de soldadura del proceso para reemplazarlo con soldadura virgen. Debido a su
contenido de plomo (Pb), la soldadura usada se clasifica como residue peligroso.
En 1991, el proceso de las instalaciones de Viasystems Corp. en Pvichmond genero
372,800 libras de residues peligrosos de soldadura que tuvieron que ser desechados. Esta
cantidad se redujo a 261,720 libras en 1992 con la optimizacion de los parametros del
proceso para minimizar la tasa de disolucion de cobre. A pesar de que la reduccion del flujo
residual fue considerable, desde el punto de vista ambiental y economico, el nivel de
produccion de residues resultante todavia se consideraba inadmisible. Ademas, la
problematica relacionada con el manejo del flujo de soldadura usada tuvo consecuencias
negativas para la productividad del proceso quimico y para el control del mismo.
Para mitigar aun mas la produccion del flujo residual de soldadura en el proceso HASL,
en 1993 se llevo a cabo un proyecto de minimizacion de residues. Se ideo un aparato
desnatador en linea para lograr la eliminacion preferente del cobre en la soldadura. El aparato
recircula una fraccion pequena del contenido del recipiente de soldadura HASL (480 °F), lo
dirige a traves del desnatador que se mantiene a una temperatura 100 grades menor (380 °F),
para despues regresarlo al recipiente. Tambien se diseno un recipiente portatil de soldadura
que funciona en combinacion con el desnatador, para evitar la generacion de residue de
soldadura mientras se llevan a cabo labores de mantenimiento. En 1996, como resultado de
este proyecto de minimizacion, la cantidad bruta de envios peligrosos de soldadura residual
se redujo a 29,920 libras, en comparacion con las 261,720 libras de 1992. Por cada 1,000
placas procesadas, la generacion de soldadura residual se redujo de 199 libras en 1993, a 31
libras en 1996. Se alcanzo el 80% de reduccion global de residues. Asimismo, la reduccion
del residue de soldadura rindio ahorros anuales superiores a los $250,000 dolares, debido al
menor consume de soldadura virgen. En la actualidad hay mas de 50 aparatos desnatadores
de soldadura empleados en procesos HASL, en todo el mundo.
Proceso Sin Disolvente para la Produccion de Polimeros
Biodegradables de Acido Ldctico
El acido polilactico (Polylactic Acid, PLA) es un versatil poliester biodegradable que se
deriva de recursos 100% renovables y ofrece un gran potencial para reemplazar plasticos
derivados de la petroquimica, en una amplia variedad de aplicaciones finales. Hace ya mucho
tiempo que se han reconocido las ventajas ambientales del PLA. Sin embargo, la viabilidad
comercial del PLA ha estado muy limitada por el alto costo de su produccion, el cual esta en
un rango superior a $2 dolares por libra de resina. No obstante, en el campo de los polimeros
biodegradables y de la fuentes renovables, es probable que el PLA sea "el gigante durmiente".
La Cia. Cargill Dow Polymers, en combinacion con sus companias matrices, ha
desarrollado un original proceso sin disolvente para la produccion de lactida y acido
polilactico. Dicho proceso logra la produccion de un polimero compatible con el medio
ambiente y biodegradable, tal que puede competir favorablemente con plasticos de consume
masivo derivados de la petroquimica. Tomando como base el acido lactico, un producto de
fermentacion derivado de fuentes 100% renovables, el PLA se produce en un proceso de
varias etapas. Para empezar, el acido lactico en medio acuoso se polimeriza por condensacion
y produce un prepolimero de PLA de bajo peso molecular. Acto seguido, dicho prepolimero
se despolimeriza para producir una mezcla isomerica de los monomeros L-y meso-lactida,
acido lactico y agua. Despues, a traves de un proceso patentado de purificacion al vacio se
80
-------
generan isomeros de lactida con una aha pureza. Finalmente, mediante la polimerizacion en
masa fundida, siguiendo un mecanismo de apertura de anillos y usando estano como
catalizador, se produce el polimero de alto peso molecular.
La ventaja de este nuevo proceso sintetico radica en evitar que la purificacion de la lactida
y el PLA se haga con disolventes costosos y ambientalmente nocivos. Otra ventaja ambiental
del PLA radica en la posibilidad de ser 100% readable, una vez que su volumen comercial
justifique un sistema propio de recoleccion. Los articulos producidos con PLA pueden ser
hidrolizados con agua para producir acido lactico con igualdad cuantitativa, el cual puede ser
reciclado en el proceso de produccion de PLA Ademas, una de las caracteristicas singulares
del PLA es su rapida capacidad de biodegradacion. Asimismo, el PLA es un polimero de bajo
impacto para el efecto de invernadero, ya que el CC>2 generado por su biodegradacion
equivale exactamente al CC>2 atmosferico absorbido por la fuente de recursos renovables que
lo produjo. Los polimeros derivados de la petroquimica son incinerados, contribuyen a la
emision de VOCs y al problematico aumento de la temperatura global. Por cada tonelada de
polimero derivado de la petroquimica que se incinera, se liberan mas de 3-7 toneladas de CC>2
a la atmosfera.
Este proceso ya ha estado funcionando mas de un ano a escala semi-industrial, en Savage,
Minnesota. Esta es la planta de PLA mas grande del mundo y tiene capacidad para producir
8 millones Ib/ano. Se proyecta construir una planta comercial de PLA con capacidad anual
de 250 millones de libras, con un precio meta de $0.50/lb de PLA. Esta planta tendra el
potencial para eliminar hasta un billon de libras de CC>2 por ano, asumiendo que el PLA logra
reemplazar una cantidad equiparable de productos desechables de hidrocarburos que se
destruyen por incineracion. La combinacion de una capacidad versatil de produccion con
viabilidad economica, tal combinacion lleva a la practica principios solidos de quimica verde
y, al mismo tiempo, coloca a los polimeros de marca EcoPLA™ en una posicion competitiva
con los plasticos derivados de la petroquimica, en una amplia gama de aplicaciones de
consume.
Proceso Sin Disolventes para la Produccion de
Semiconductores
La industria de los semiconductores en EEUU utiliza anualmente mas de 300 millones de
libras de disolventes y otras sustancias quimicas en la fabricacion de microcircuitos
integrados. Ademas del costo inicial de compra, la industria tiene que absorber los costos de
manejo y tratado de los residues ligados a estos materiales quimicos peligrosos y
contaminantes. En ultima instancia, el consumidor se encarga de cubrir estos costos al
comprar una computadora nueva o cualquier otro producto (v.gr., telefono celular) que
utiliza microcircuitos integrados.
En esta industria, los usos mas importantes de limpieza con disolvente son el grabado post
metalico (Post Metal Etch, la aplicacion tratada aqui) y el grabado post via (Post Via Etch).
A estos procesos se les conoce en la industria como procesos "de etapa final" y cada uno
consume aproximadamente la misma cantidad de disolvente. En el grabado metalico se
utilizan 125 millones de libras por ano. En el territorio de los EEUU, esto equivale a un
consume anual de 18 millones de galones de disolvente. Se estima que las instalaciones de
Conexant Systems, Inc. utilizan aproximadamente 20,000 galones de disolventes
relacionados con aplicaciones de lavado post metalico, cada ano. Si el precio del disolvente es
de $40 dolares por galon, esto equivale a un costo anual de $800,000 dolares (sin tomar en
cuenta el costo del manejo de deshechos).
Conexant Systems,
Incorporated, ULVAC
Technologies, Inc.
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-------
Union Carbide
Corporation
Sequa Chemicals, Inc.
ULVAC Technologies, Inc. desarrollo un nuevo proceso generico de lavado post metalico
que no emplea disolventes. El concepto desarrollado incorpora un proceso quimico de
plasma, el cual reemplaza los disolventes humedos peligrosos, costosos y contaminantes en la
fabricacion de patrones metalizados sobre laminas de silicic. El proceso se puede adaptar a la
quimica particular del proceso de manufactura de cada fabricante. Los experimentos iniciales
determinaron los ajustes de proceso que eran necesarios para obtener un desempeno
satisfactorio con el producto metalico de Conexant Systems, Inc. con 0.25u. Tales
experimentos incluyeron: pruebas de desempeno electrico; inspeccion de limpieza y
estabilidad en todas las etapas del proceso; confirmacion de que la corrosion no presentara
problemas y, en general, verificacion del desempeno global satisfactorio de los dispositivos. El
resultado ha sido una nueva linea de fabricacion de niveles multiples que no requiere de
disolventes.
Agentes Tensioactivos Fragmentables
La Cia. Union Carbide desarrollo una nueva clase de agentes tensioactivos (surfactantes).
Estos agentes posibilitan una reduccion considerable de la cantidad de materia organica
emulsificada que se descarga en los flujos de aguas residuales generados por la industria. Estos
agentes tensioactivos fragmentables muestran un desempeno superior en usos de consume
final, en particular si se les compara con agentes de uso comun en el tratamientos de aguas,
asi como otros que se han propuesto pero que todavia no han ganado aceptacion generalizada
debido a las limitaciones de su desempeno. Los flujos residuales que contienen agentes
tensioactivos fragmentables se dividen en fragmentos y se desactivan rapida, facil, completa e
irreversiblemente, mediante la accion de una "Have" quimica. Una vez desactivados, se
convierten en componentes no tensioactivos, lo que permite la rapida separacion del desecho
aceitoso y el agua. Se genera un desecho aceitoso de mayor concentracion, lo que abre tres
opciones;!) la recuperacion de su valor como combustible por medio de la incineracion
(aplicaciones de lavanderia industrial); 2) su aislamiento para ser reciclado (fluidos de labores
con metales) o 3) el uso directo (aislamiento de la lanolina en el desgrase de la lana). Antes
de ser fragmentados y desactivados, los agentes tensioactivos fragmentables poseen un perfil
ambiental similar al de agentes no ionicos convencionales. Una vez desactivados, tanto los
componentes hidrofilicos como los hidrofobicos sufren biodegradacion rapida y el
componente hidrofilico que permanece en el flujo residual de agua no presenta propiedades
toxicas para la vida acuatica. La tecnologia de agentes tensioactivos fragmentables constituye
la primera alianza industrial en el contexto de la iniciativa "Tecnologica Ambiental para
Sustancias Quimicas" (Environmental Technology Initiative for Chemicals) de la EPA. La
propia agencia reconocio a estos productos como "innovaciones importantes en la quimica
tensioactiva que reducen considerablemente el peligro al ambiente acuatico" y les otorgo el
Reconocimiento al Merito en la Prevencion de la Contaminacion.
Polimeros Injertados con Almidon como Extendedores de
Resinas Fenolicas
Los polimeros injertados con almidon se derivan del almidon modificado, de los
monomeros vinilicos y de los monomeros acrilicos convencionales. Si bien los polimeros
injertados con almidon se conocen desde hace tiempo, la tecnologia desarrollada por Sequa
Chemicals resolvio los problemas reologicos relacionados con los productos anteriores y
obtuvo una presentacion fluida benefica, con caracteristicas semejantes al latex. Utilizando
conceptos de la tecnologia de recubrimiento de papel con glioxal, estos nuevos polimeros
injertados con almidon tambien utilizaron un sistema singular de entrecruzamientos sin
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-------
formaldehido. Inicialmente, esta tecnologia novedosa fue usada para reemplazar los polimeros
convencionales de latex preparados con el sistema de entrecruzamiento de acrilamida de
metilo (que es una fuente de emisiones de formaldehido). El material se uso en aplicaciones
de aglomerantes de fibra de vidrio y de mantas de poliester sin tejer. De este modo se dispuso
de un sistema aglomerante que evito las emisiones de formaldehido, al mismo tiempo que se
mantuvo un buen desempeno a un costo aceptable.
Los polimeros injertados con almidon en emulsion son acuosos, atoxicos y no irritantes.
Trabajos mas recientes han estudiado el uso de dichos polimeros como extendedores de
resinas de fenol—formaldehido (phenol-formaldehyde, PF). En general, una resina PF
acuosa contiene cerca de 2% de formaldehido libre. En los Estados Unidos se venden
aproximadamente un billon de libras de resina PF acuosa por ano, las cuales corresponden a
un monto aproximado de 20 millones de libras de formaldehido libre que es transferido a los
espacios de trabajo y al medio ambiente, cada ano. Se ha descubierto que los productos de
polimeros injertados con almidon no solo disminuyen considerablemente las emisiones de
formaldehido, sino que tambien existe una sinergia funcional con las resinas PF. El
desempeno optimo se encuentra cerca del punto medio de composicion. Tal desempeno
sinergistico nunca se habia observado con polimeros convencionales latex de emulsion.
Propiedades tecnicas como la resistencia a la tension, el reventado y la rigidez presentan un
desempeno superior a las resinas PF o a los polimeros de almidon, cuando se les prueba por
separado. La extension proporcional de las resinas PF disminuye la concentracion de fenol
residual al no reaccionar en el producto final. Se han medido reducciones proporcionales en
las emisiones de formaldehido y se ha observado un efecto de barrido durante las pruebas
disenadas para evaluar la exposicion del personal que maneja el sustrato tratado con el
material. El producto de esta tecnologia se encuentra a la venta en niveles de camiones tanque
y sus ventajas se estan promoviendo en diversas industrias.
Poliol "PA Lites" de Step an Company
El producto poliester poliol de la Cia. Stepan Company se fabrica usando la fraccion ligera
del proceso de anhidrido ftalico (Phthalic Anhydride Process Light Ends, PA Lites). La
utilizacion de este material, previamente considerado un desecho, evita la necesidad de
eliminarlo por incineracion. Por su parte, el poliester poliol es la materia prima basica para la
preparacion de varies tipos de tablas de aislamiento, de uso en el sector de la construccion de
casas y plantas industrials. A traves de la sustitucion de materias primas tradicionales con PA
Lites, la Cia. Stepan aporta a la industria de la construccion y a los consumidores finales una
alternativa economicamente eficiente, en comparacion con otros productos comunes de
construccion.
Las ventajas derivadas de dicha sustitucion de productos van mas alia de la supresion de
un residue que es necesario eliminar. Al usarse las PA Lites como materia prima se redujo la
necesidad del anhidrido ftalico—que es la materia prima tradicional en la preparacion del
poliol—y se disminuyeron las emisiones a la atmosfera vinculadas con su fabricacion.
Asimismo, como parte del desarrollo de este proceso, tambien se lograron mejoras en la
operacion de destilacion de la planta de anhidrido ftalico. Se estima que, gracias al desarrollo
y puesta en ejecucion de esta tecnologia, se evito la formacion de 350 toneladas por ano de
materias organicas de desecho. Ello representa no solo una disminucion considerable de los
desechos que requieren incineracion, sino tambien de las emisiones a la atmosfera. Dado que
un material previamente considerado como desecho ahora se usa como insumo en la planta
productora de poliester poliol, tambien se logro evitar tanto el transporte de PA Lites a una
planta de incineracion, como la concomitante exposicion potencial de la poblacion.
Stepan Company
83
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Stepan Company
Antelman Technologies,
Ltd.
Como resultado de este proyecto se obtuvieron dos beneficios economicos. El primero
corresponde a un ahorro anual de $200,000 dolares derivado de costos menores de transporte
y de manejo de desechos, gracias al uso en mezclas de combustible para la recuperacion de
energia. El segundo beneficio economico rinde ahorros adicionales de $20,000 dolares por
ano y se deriva del reemplazo, libra por libra, de PA puro con PA Lites.
Espuma Rigida de Poliuretano Stepanfoam® Esponjada
con Agua, Libre de HCFCs y Compatible con el Medio
Ambiente
En la espuma de poliuretano STEPANFOAM® esponjada con agua de la Cia. Stepan,
los CFCs y los HCFCs han sido reemplazados por el agua como agente espumante de la
espuma rigida. Historicamente, las espumas de poliuretano empleadas como materiales de
aislamiento termico se producen con agentes espumantes como el triclorofluoroetano (CFC-
11) o, mas recientemente, el 1,1-dicloro-l-fluoroetano (HCFC-l4lb). Sin embargo, los
CFCs y HCFCs han sido identificados como parcialmente responsables del adelgazamiento
de la capa atmosferica de ozono, asi como del aumento de la temperatura mundial. Las
espumas rigidas de poliuretano poseen el potencial para liberar CFCs y HCFCs al medio
ambiente durante su formulacion, su fabricacion, su uso y su manejo como desechos. La
sustitucion de estos agentes espumantes con el agua, un material totalmente inerte, evita
tanto la necesidad de usar estos compuestos ambientalmente nocivos, como las emisiones al
medio ambiente que se derivan de su uso. A lo largo de los anos 90, la Cia. Stepan se aboco
al desarrollo de espumas de poliuretano de bajo costo, con tecnologia de punta para sustituir
los agentes espumantes ambientalmente nocivos y potencialmente peligrosos con agua. Para
promover el uso de la espuma de poliuretano STEPANFOAM® como una alternativa viable
a los CFCs y HCFCs, el departamento de investigacion y desarrollo, en colaboracion con
grupos de trabajo del departamento de negocios de la Cia. Stepan, se asocio con sus clientes
a todo lo largo del proceso de desarrollo y aplicacion.
Excelente Sustituto del Clow en el Tmtamiento de Aguas
Hoy en dia, el cloro es el producto de uso mas comun en el tratamiento de aguas
industriales y de recreacion. Sin embargo, su empleo ha venido acompanado de toda una serie
de quejas personales y de riesgos ambientales. Las aguas cloradas a menudo terminan en las
vfas fluviales, causando la destruccion de organismos que sustentan la cadena alimenticia de
la vida acuatica. Asimismo, se ha constatado que ciertas interacciones de tipo ambiental
posibilitan la derivacion de cloraminas, sustancias altamente cancerigenas que a la postre se
incorporan en las cadenas alimenticias de los animales superiores y de los seres humanos.
Sildate® proporciona una solucion practica a un dilema ambiental: ^Como lograr el
saneamiento del agua sin usar cloro u otros halogenos como el bromo?
Sildate® es un sistema de tratamiento de aguas totalmente nuevo e integral, atoxico y
ambientalmente compatible, con caracten'sticas viricidas, bactericidas y algicidas en
concentraciones de partes por millon. Cada molecula de Sildate® es un cristal molecular
individual, diamagnetico y semiconductor, que mata a los germenes peligrosos por
electrocucion directa y quelacion, en lugar de recurrir al envenenamiento convencional. Dada
la naturaleza de su accion biocida, Sildate® es totalmente atoxico para los organismos
superiores de vida. Su dispositive monomolecular constituye un producto singular,
economico, patentado y disponible en el mercado que satisface una muy importante
necesidad de salud publica, sin acarrear los series problemas ambientales relacionados con
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-------
otros productos de uso actual. Su uso es seguro para la especie humana, la vida silvestre, los
animales domesticos, los seres acuaticos y el medio ambiente a nivel mundial.
Revestimientos Acuosos de Poliuretano de dos
Componentes
Desde hace mucho tiempo, los sistemas de poliuretanos de dos componentes en
disolvente se han considerado el estandar de rendimiento superior en numerosas aplicaciones
de revestimiento. El gran atractivo de estos sistemas radica en sus caracteristicas de curado
rapido en condiciones ambientales o de horneado, brillo superior, acabado de espejo, dureza
o flexibilidad a la medida, resistencia a las sustancias quimicas y los disolventes y, excelente
resistencia al envejecimiento a la intemperie cuando se usan poliisocianatos alifaticos. Sin
embargo, sus vehiculos tradicionales han sido disolventes organicos, los cuales, una vez curada
la resina, se liberan al medio ambiente en forma de VOCs y de contaminantes peligrosos del
aire (Hazardous Air Pollutants, HAPs). El uso de sistemas con alto contenido solido reduce
la magnitud del problema pero no lo resuelve del todo.
Las dispersiones acuosas de poliuretano (Aqueous Polyurethane Dispersions, PUDs)
pueden brindar las propiedades tipicas de los revestimientos de poliuretano, usando un
sistema acuoso con menor contenido de disolvente organico. Para permitir su dispersibilidad
en agua, las formulaciones mas comunes de dichos materiales contienen poliuretanos
totalmente reaccionados, de alto peso molecular, e ionicamente modificados. Sin embargo,
debido al bajo nivel de entrecruzamiento, su resistencia a las sustancias quimicas y los
disolventes no suele ser equivalente a las peliculas de poliuretano de dos componentes con
disolvente como sustrato. Ademas, la preparacion de las dispersiones de poliuretano
frecuentemente requiere la adicion de un disolvente latente (codisolvente).
En 1992, la Cia. Bayer introdujo revestimientos de poliuretano de alta calidad, usando
dos componentes (2K) y agua como vehiculo. La industria de los revestimientos se asombro,
porque hasta entonces se consideraba que los poliuretanos 2K requerian de proteccion
absoluta del agua. El desarrollo de formulaciones acuosas que produjeran peliculas
equivalentes a las contrapartes con disolvente no era un asunto trivial. Fue necesaria la
invencion de los poliisocianatos dispersables en agua y una gran cantidad de trabajo dedicado
al desarrollo de adecuaciones practicas para una variedad de segmentos del mercado. Tambien
se desarrollo un nuevo equipo rociador que posibilita la aplicacion sencilla y economica de
este revestimiento ambientalmente compatible. El trabajo realizado durante los ultimos anos
en los poliuretanos acuosos ha dado por resultado una tecnologia que proporciona beneficios
ambientales y para la salud. Los VOCs se redujeron de 50 a 90% y los HAPs de 50 a 99%.
Tambien se redujo la cantidad de productos quimicos secundarios que emanan de la
aplicacion de peliculas en interiores. En los Estados Unidos, los revestimientos acuosos 2Kya
se encuentran a la venta en segmentos del mercado como el acabado industrial, el acabado de
la madera, los revestimientos de pisos, los recubrimientos de uso militar y las aplicaciones en
interiores automotrices.
Bayer Corporation,
Bayer AG (Alemania)
85
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Centre de
Investigation,
Desarrollo e Ingenieria
de Armamentos del
Ejercito de los EEUU
Centro Nacional de
Investigation de
Productos Derivados de
la Agricultura,
Departamento de
Agricultura de los EEUU
Uso de atalizadores Solidos para la Prevention de la
Contamination en la Nitration de Compuestos
Aromdticos
Las reacciones de nitracion de sustratos aromaticos son relevantes para la produccion
industrial de una amplia variedad de sustancias quimicas basicas, sustancias quimicas y
farmaceuticas intermedias, asi como explosives. Los agentes de nitracion de uso mas practice
y generalizado son las mezclas de acidos nitrico y sulfurico concentrados. Estos sistemas
homogeneos son sumamente corrosives y presentan series problemas ambientales
relacionados con la descarga de los acidos consumidos. Este proceso tradicional de nitracion
carece notoriamente de selectividad reactiva y origina una distribucion estadistica de
productos isomericos nitrados con sustituciones orto, meta y para. Asimismo, el proceso
necesita una etapa de lavado acuoso para retirar los productos secundarios de oxidacion, lo
que genera un flujo residual de baja compatibilidad ambiental que requiere un procesamiento
muy costoso.
For lo tanto, existe una gran necesidad de encontrar un metodo nuevo que resuelva los
problemas relacionados con el proceso tradicional de nitracion por mezcla acida, de uso
generalizado en la industria. Por ello se desarrollo un proceso de nitracion que produce un
isomero para-nitrado de alta selectividad posicional (regioselectivity) en bencenos alquilados
y halogenados, bajo condiciones moderadas, utilizando acido nitrico concentrado y un
catalizador solido. Con el fin de producir un isomero comercial para-nitrado con buen
rendimiento, se nitraron varies sustratos aromaticos usando acido nitrico de grado
industrial—como agente de nitracion—y zeolita de facil disponibilidad y bajo costo—como
catalizador de acido solido. El aumento en la selectividad posicional del para-isomero, de
mayor aceptacion comercial se debe a las caracteristicas selectivas conferidas por el catalizador
solido.
El proceso posee varias ventajas practicas: 1) selectividad posicional considerablemente
superior que favorece una formacion del isomero de para-sustitucion aromatica con buen
rendimiento; 2) facilidad de separacion y de recuperacion de productos y 3) bajo costo. El
catalizador solido es facil de regenerar y reutilizar por recalcinacion. Este proceso representa
una opcion atractiva en la sintesis limpia de toda una serie de compuestos nitroaromaticos.
Por ejemplo, evita la formacion del isomero indeseable meta-nitrotolueno y de otros
productos secundarios en la produccion del 2,4,6-trinitrotolueno (TNT). Por consiguiente,
tambien evita el fenomeno de contaminacion de "aguas rojas." La formacion selectiva
posicional del isomero p-nitrado tiene un mayor atractivo comercial y abre posibilidades
singulares de aplicacion en las industrias del poliuretano y del tinte. En consecuencia, la
division de poliuretanos de Bayer Corporation se encuentra evaluando esta tecnologia para
utilizarla en las fabricas de dichos productos.
Tintas de Imprenta a Base de Aceites Vegetales con
Benefitios Ambientales
En la actualidad, el mercado estadounidense de tintas de diarios es superior a los 500
millones de libras, de los cuales por lo menos 100 millones de libras corresponden a tintas de
alimentacion de hojas (sheetfed inks) y otros 400 millones de libras a tintas de curado con
calor (heatset inks). Las tintas convencionales de imprenta que se usan en estas aplicaciones
son sistemas multicomponentes con hidrocarburos y/o resinas alquidicas, un disolvente de
hidrocarburo, un pigmento y algunos aditivos opcionales. La gran cantidad de resinas y
disolventes petroquimicos que se usan en las formulaciones de estas tintas estan causando
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-------
problemas ambientales y de contaminacion, tanto durante su produccion como durante su
manejo como desechos. En anos recientes, la industria ha podido utilizar aceite de soya (soja)
para sustituir una parte del petroleo empleado. Sin embargo esta sustitucion con aceite vegetal
se ha dado en proporciones relativamente bajas, es decir, con base en el total de la formula en
peso, la tinta de diarios contiene 40% de aceite vegetal (incluyendo el aceite de soya), la tinta
de alimentacion de hojas 20% y la tinta de curado con calor 7%.
En contraste con estas cifras, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos
(USDA) desarrollo tintas litograficas para impresion de diarios, de alimentacion de hojas y de
curado con calor, utilizando en todas ellas vehiculos compuestos con 100% de aceite de soya
u otros vegetales, eliminando asi todo derivado del petroleo de sus formulaciones. Los
vehiculos de tintas se prepararon a traves de la polimerizacion de los aceites vegetales.
Mediante el control de las condiciones de polimerizacion, se pudieron obtener las
propiedades deseadas de viscosidad, color y peso molecular, en una variedad de aceites
vegetales con amplio rango de valores de iodo y composicion de acidos grasos. Estos vehiculos
se usaron para formular tintas de diarios en cuatro colores primaries (negro, azul turquesa,
magenta y amarillo).
En el caso de los vehiculos de tintas de alimentacion de hojas y de curado con calor, el
aceite vegetal polimerizado termicamente se combine con un monoester o una mezcla de
monoesteres de acidos grasos insaturados. En la formulacion de tales vehiculos, se utilize un
aceite vegetal no modificado como tercer ingrediente. Los esteres se agregaron a niveles
relativamente bajos—un rango de 0.5 a 3-0% en peso del vehiculo. El principal componente
del vehiculo es aceite, ya sea polimerizado o sin modificar y, por lo tanto, es el responsable
primario de las propiedades reologicas de la tinta formulada.
Las propiedades fisicas de estas tintas (v.gr. viscosidad, pegajosidad, tiempo de secado,
aptitud para la impresion), al igual que su desempeno, alcanzan o superan los estandares de
la industria. Las pruebas de biodegradacion y de contenido de sustancias organicas que se
aplicaron mostraron, de nueva cuenta, la superioridad de nuestras tintas comparadas con las
tintas comerciales.
Siloxanos de Metilo Voldtiles: Sistemas de Disolventes
Compatibles con el Medio Ambiente
Los siloxanos de metilo lineales volatiles (Linear Volatile Methyl Siloxanes, VMS) son una
clase de disolventes moderados que poseen una combinacion poco usual de caracteristicas
ambientales benignas. Su toxicidad es baja, su contribucion al aumento de la temperatura
mundial es pequena, no contribuyen a la contaminacion urbana por ozono, ni atacan la capa
estratosferica de ozono. En lugar de acumularse en la atmosfera, estos materiales se
transforman rapidamente en sustancias cuya presencia es natural y recibieron la autorizacion
del Programa de Estrategias Normativas para Alternativas Novedosas y Significativas
(Significant New Alternatives Policy Program, SNAP) y la exencion VOC de la EPA.
La solvencia de los VMS puede ser ajustada a las condiciones especificas de cada aplicacion
mediante el uso de solventes inertes y agentes tensioactivos (surfactantes). Con base en estos
materiales se han generado once patentes estadounidenses, 26 azeotropos nuevos, 5
disolventes comerciales y varies productos formulados. Se han estudiado extensamente los
fenomenos funcionales relacionados con su uso en la sustitucion de disolventes menos
benignos, tanto en la formulacion de recubrimientos, como en la remocion de materia
particulada, de aceites, de agentes fluidificantes y de contaminantes acuosos. Estos materiales
son ampliamente recomendables para muchos usos debido a su solvencia moderada pero
graduable, a su alto grado de compatibilidad ambiental y a su caracter inodoro. En su
Dow Corning
Corporation
87
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Supratech Systems Inc.
E.I. duPont de Nemours
& Co., Inc.
presentacion de aha pureza—indispensable en numerosas aplicaciones—no dejan residue
superficial. Estos materiales tambien poseen una utilidad potencial en el secado por
desplazamiento de agua (Water Displacement Drying) de alta precision, en el transcurso de
las muchas etapas de procesamiento acuoso de las pantallas de perfil piano y en la produccion
de semiconductores.
Placa "Flexceed" de Fotopolimero Flexo Lavable con
Agua y Su Propio Sistema de Lavado
La flexografia (Flexo) es un metodo de imprenta rotativa directa que utiliza placas elasticas
de imagen en relieve. Se trata del proceso de imprenta de mas rapido crecimiento en el
mundo. Para crear imagenes en relieve, las placas convencionales de fotopolimero Flexo solo
se pueden lavar con disolventes organicos. Los problemas asociados con el uso de disolventes
incluyen la emision de VOCs, la flamabilidad debida a los bajos puntos de inflamacion, los
residues peligrosos y sus repercusiones para la salud humana. Por estas razones, la placa
"Flexceed"de fotopolimero Flexo se diseno para ser lavada con agua y evitar el uso de
disolventes organicos. Tanto la placa "Flexceed" como su procedimiento de lavado se
disenaron como un sistema integral para asegurar que el tratamiento de la solucion de lavado
cumpla con los reglamentos del manejo de desechos, a un costo razonable y con una
conceptualizacion facil de llevar a la practica. El sistema de lavado de reciente creacion habra
de permitir una mayor libertad de accion para el desarrollo de nuevos tipos de placas
"Flexceed", de tal modo que se satisfagan los requisites de "Flexceed" para los nuevos
segmentos del mercado de Flexo, al mismo tiempo que se preserva su perfil ambiental
benefico. Ha quedado plenamente demostrado que el sistema integral "Flexceed" es aceptable
para cada segmento del mercado de la industria de la imprenta Flexo. Ello se debe no solo a
su desempeno, sino tambien a las ventajas economicas que aporta, en comparacion con los
sistemas de placas de fotopolimero Flexo que usan el lavado convencional de disolventes.
Procesamiento Fotogrdfico Sin Efluentes para la
Industria de la Impresion
En sus operaciones de preimprenta, la industria de la impresion consume anualmente
alrededor de 1.5 billones de pies cuadrados de pelicula fotografica de haluro de plata. El
procesamiento de la pelicula consume cantidades enormes de agua y de sustancias quimicas,
ademas de que produce una cantidad igualmente enorme de residues liquidos, los cuales son
mayormente descargados en plantas publicas de tratamiento de aguas (Publicly Owned
Treatment Works, POTWs). El proceso tambien genera millones de envases de plastico de
desperdicio. Practicamente ninguno de estos materiales se reciclan y la presion sobre el medio
ambiente resulta muy grande. Cada ano se consumen cerca de 400 millones de galones de
agua potable y, despues de descargar en ella los contaminantes de la pelicula procesada, se le
envia a las POTWs locales. Ademas de eso, en las POTWs se descargan 15 millones de
galones de revelador fotografico, con miles de toneladas de sustancias quimicas nocivas—
como la hidroquinona. Aun mas, 15 millones de galones de fijador fotografico que contienen
altos niveles de amoniaco y plata tambien se mandan a las POTWs. Si bien es cierto que con
la ayuda de varies procesos se recupera una fraccion de esta plata, estos procesos no son muy
eficientes y la recuperacion del metal precioso es solo de alrededor del 50%. Los pocos
esfuerzos que se han realizado para proteger al medio ambiente se han enfocado
principalmente a la recuperacion de la plata, dado su valor intrinseco, o en la reduccion del
uso del agua, en lugares donde su precio es muy alto.
88
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Los residues que se producer! en la fase de preimprenta de esta industria crean una
situacion compleja que requiere de un esfuerzo coordinado para lograr su manejo. El sistema
de procesado de pelicula fotoquimica DuCare de Dupont es precisamente un esfuerzo de tal
naturaleza. Dicho sistema confronta el componente mas voluminoso del problema—el agua
de lavado—mediante el desarrollo de una tecnologia nueva que reduce el requerimiento de
agua en 99% y que ademas, evita por complete el flujo de desecho de agua de lavado al
reincorporarlo en el fijador. El sistema DuCare tambien incluye un novedoso revelador
readable derivado del acido eritorbico (isoascorbico) para reemplazar a la hidroquinona. El
proceso permite reciclar cerca del 75% del revelador usado para reutilizarlo en la preparacion
de nuevo revelador. Ademas, el sistema DuCare tambien incluye un fijador reciclado. Esta
ultima tecnica no es nueva, pero se ha redisenado de manera mucho mas efectiva y eficiente
que en ocasiones anteriores. El fijador y el revelador se regresan a un centre de reciclado,
donde se recupera la plata con una eficiencia de 99% y, dada la capacidad analitica y de
control de dicho centre, se hace posible que 90% del fijador sea reciclado en la preparacion
del nuevo. El resultado neto de este enfoque coordinado practicamente evitaria la generacion
de residues liquidos si se aplicase de manera Integra en toda la industria. Los ahorros anuales
en agua potable serian superiores de 395 millones de galones y se dejarian de enviar residues
liquidos a las POTWs. Todos los liquidos se reciclarian. Los que no pudiesen ser reciclados,
se mandan'an a plantas comerciales autorizadas de tratamiento, almacenamiento o
eliminacion (Treatment Storage or Disposal Facilities, TSDFs). Los envases de desechos se
reducirian considerablemente. Asimismo, el reciclado eficiente y la reutilizacion de los fiujos
de sustancias quimicas agotadas evitarian la necesidad de adquirir miles de toneladas de
materias primas.
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Indice
Los ganadores de premios se indican con un *.
3M Center
Hidrofluoroeteres (HFEs)—El Balance Correcto de Propiedades 62
ABB Power T&D Company Inc.
Fluido de Aislamiento Electrico Completamente Biodegradable a Base de Aceite
Vegetal (BIOTEMP™) 59
Akzo Nobel
Un Catalizador de Hidrodecloracion Durable Para la Conversion Selectiva
del CC14 en CHC13 53
Una Nueva Generation de Fluidos Resistentes al Fuego 72
Albright & Wilson Americas, Inc.
Un Nuevo Inhibidor de la Corrosion para Sistemas de Refrigeration
Compatible con el Media Ambiente 71
Allied Signal Inc.
Un Proceso Innovador para la Fabrication de Caprolactama a Partir de Alfombras de
Nylon 6 Recicladas y de Otros Articulos de Nylon 6 de Desecho 64
Almaden Research Center, IBM Corporation
'
-------
Beckman, Eric J., Facultad de Ingenieria Qui'mica,
University of Pittsburgh
Formation de Peroxido de Hidrogeno en Dioxido de Carbono 17
Extraction y Recuperation de Metales Usando Dioxido de Carbono 19
Bergbreiter, David E., Facultad de Qui'mica, Universidad A&M de Texas
El mo de Polimeros Solubles para Recuperar Catalizadores y Controlar Reacciones
Aataliticas 28
BetzDearborn, Inc.
Diseno de un Inhibidor de la Corrosion del Cobre, Compatible con el Media
Ambiente, para Sistemas de Refrigeration 50
BIOCORP, Inc.
Material Termopldstico Biodegradable 33
Biofine, Incorporated
transformation de Desechos de Biomasa de Bajo Costo a Acido Levulinico y sus
Derivados 4
Bose, Ajay K., Stevens Institute of Technology
Uso de Microondas para Realzar el Desempeno de Reacciones Orgdnicas (MORE)
Empleadas en la Sintesis Quimica con Compatibilidad Ecologica 20
Burch Company
ElAparato y Metodo de Burch para Tratar Selectivamente la Vegetation a Fin de
Redutir el Uso de Pesticidas y Fertilizantes, Eliminar la Emision de Ciertas Toxinas al
Media Ambiente, Redutir el Escurrimiento de Pesticidas y la Exposition Potential del
Trabajador a las Sustantias Toxicas 33
Burlington Chemical Company
Desarrollo de un Modelo y Proceso Prdcticos para Redutir Sistemdticamente el
Impacto Ambiental de Sustantias Quimicas Empleadas en la Industria Textily en
Otras Industrias Conexas 35
Centra Edgewood de Investigacion, Desarrollo e Ingenieria del
Ejercito de los EEUU
Prueba de Fugas en Filtros Mediante el Empleo de Compuestos Inertes
para el Ozono 58
Centra de Investigacion de Albany, Departamento de Energfa de los
EEUU
Procesamiento Sin Cloro de Chatarra de Aluminio 48
Centra de Investigacion, Desarrollo e Ingenieria de Armamentos del
Ejercito de los EEUU
Uso de Catalizadores Solidos para la Prevention de la Contamination en la Nitration
de Compuestos Aromdticos 86
Centra Nacional de Investigacion de Productos Derivados de la
Agricultura, Departamento de Agricultura de los EEUU
Sintesis Ambientalmente Benigna de Mezcla de Monogliceridos Acoplada al
Enriquecimiento por Fraccionamiento Supercritico de Fluidos 57
Tintas de Imprenta a Base de Aceites Vegetales con Beneficios Ambientales 86
Centra de Investigacion Regional del Sur, Departamento de Agricultura
de los EEUU
Agentes Antibacterianos Benignos para el Media Ambiente 55
91
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Centra de Investigacion T.J. Watson, IBM Corporation
Tarjeta Verde: Una Tecnologia para Placas de Circuitos Electricos Impresos a Base de
un Biopolimero Compatible con el Media Ambiente 60
CerOx Corporation
Tecnologia de Proceso CerOx para la Destruction no Termica de Desechos Orgdnicos
Peligrosos 34
Chemecol, L.L.C., Forbo International, and McDonough Braungart Design
Chemistry, L.L.C.
Tecnologia para Reemplazar elPVC 76
Ciba Specialty Chemicals Corporation
Modificador de Friccion/antioxidante Sin Cenizas para Lubricantes 46
Nuevos Inhibidores Orgdnicos de la Corrosion Ayudan a Reemplazar a los Metales
Pesados Toxicos y a Redutir Las Emisiones de Disolventes 71
Collins, Terry, Facultad de Quimica, Carnegie Mellon University
*Activadores de oxidantes TAML: Activation General del Peroxido de
Hidrogeno para Su uso en Quimica Verde 3
Conexant Systems, Incorporated, ULVAC Technologies, Inc.
Proceso Sin Disolventes para la Production de Semiconductores 81
Cussler, E.L., University of Minnesota
Tintas Litogrdficas Que Previenen la Contamination 25
Departamento de Ecologfa del Estado de Washington
La Iniciativa de Salud, Seguridady Prevention de la Contamination del Estado de
Washington Aplicada en los Laboratorios Academicos de Quimica 29
Dow AgroSciences LLC
*Spinosad, Un Nuevo Producto Natural para el Control de Insectos 7
Dow Corning Corporation
Una Nueva Tecnologia para Transformar Desechos en Productos
Intermedios Valiosos 72
Siloxanos de Metilo Voldtiles: Sistemas de Disolventes Compatibles con el Media
Ambiente 87
Dow Polymers LLC, Cargill Dow Polymers LLC
Proceso Sin Disolvente para la Production de Polimeros Biodegradables de
Acido Idctico 80
DuPont Company
Reduction de Emisiones de Tetracloruro de Carbono en la Fuente Productora
Mediante el Desarrollo de un Nuevo Catalizador 78
Dynacs Engineering Co., Inc., Centro Espacial Kennedy
Proyecto de Columnas Oxidantes de Lavado de Gases 74
Eastman Kodak Company
Minimization de las Emisiones al Media Ambiente Mediante el Empleo de Diferentes
Disolventes en Procesos de Fabrication 67
E.I. duPont de Nemours & Co., Inc.
Procesamiento Fotogrdfico Sin Efluentes para la Industria de la Impresion 88
92
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Environmental Technology and Education Center, Inc. (ETEC)
Refrigerantes de Bajo Impacto Ambientaly alta Eficiencia Energetica 36
Fish, Richard H., Lawrence Berkeley National Laboratory,
University of California
Catdlisis de dos Fases con Fluor: Un Nuevo Modelo para la Separation de
Catalizadores Homogeneos de sus Sustratosy Productos de Reaction, como ha
Quedado Demos trado en la Oxidation Quimica de Alcanas y Alquenos 17
Freeman, Harold S., Profesor Ciba-Geigy de Quimica de los Tintes,
North Carolina State University
Tintes Sinteticos Sustentados por Consideraciones Toxicologicas 27
The Geon Company
Aumento de la Utilization de Materias Primas en la Production del Monomero
Cloruro de Vinilo 63
Govind, Rakesh and Singh, Rajit, Facultad de Ingenieria Quimica,
University of Cincinnati
Conversion Biologica del Dioxido de Carbono en Materias Primas Orgdnicas . . . 10
Hauser, Inc.
Mejoras en el Proceso del Paclitaxel 39
Hill, Craig L., Facultad de Quimica, Emory University y Weinstock, Ira A.,
Servicio Forestal USDA, Laboratorio de Productos Forestales
Un Proceso Libre de Efluentes Que Utiliza Oxigeno en Lugar de Compuestos de
Clow en el Elanqueado de la Pulpa de Madera 14
Ho, Nancy W.Y., Laboratorio de Ingenieria de Recursos
Renovables.Purdue University
El Desarrollo Exitoso de Microorganismos Disenados Geneticamente, Libres de Riesgos
y Fdciles de Usar para la Production Eficaz de Compuestos Quimicos Compatibles con
el Media Ambiente, a Partir de la Eiomasa Renovable Mediante el Empleo de
Metodologias de Quimica Verde 26
Hudlicky, Tomas, Facultad de Quimica, University of Florida
Hacia una Metodologia de Sintesis "Sin Reactivos" y con Mayor "Rendimiento
Efectivo de Masa "para Aplicaciones Farmaceuticas Mediante Oxidaciones y
Reducciones Enzimdticas y Electroquimicas Secuenciales 27
Imation Corporation
Placas Sin Procesos de Imation 62
IMC-Agrico Company
AGROTAIN, Triamida N-(n-butil) Trifosforica 44
International Metalizing Corporation
Productos Atoxicos Contra la Acumulacion de la Suciedady la Incrustation 39
lonEdge Corporation
Deposition Seca de Cadmio Sin Residuos 42
Khalili, Nasrin R., Arastoopour, Hamid and Walhof, Laura, Facultad de
Quimica e Ingenieria Ambiental, Illinois Institute of Technology
Un Nuevo Enfoque Sobre la Minimization de la Production de Desechos: La
Production de Catalizadores o AdsorbenteslAbsorbentes a Base del Carbono Derivado
de Solidos Biologicos 24
93
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KM Limited Inc.
El Modulo de Computo LCAPIX: La Evaluation del Ciclo de Vida Combinado con el
Cdlculo de Costos de Actividad para Ayudar a la Preservation del Media Ambiente
Mundialy al Crecimiento Economico Sostenido 37
Knipple, Douglas C, Facultad de Entomologfa, Cornell University
Sintesis In Vivo de Precursores de Feromonas de Lepidopteros en Saccharomyces
Cereviseae: Un Proceso Economico para la Production de Productos Efectivos, Atoxicos
y Ambientalmente Seguros en el Control de Insectos 19
Laboratorio Nacional de Argonne
Descubrimiento Importante para Motores Diesel no Contaminantes: Disminucion
Simultdnea de la Emision de Particulas y de Oxidos de Nitrogeno Durante la
Combustion 49
Laboratories de Investigation de Ingenieria de la Construction del
Ejercito de los EEUU
Estabilizacion Quimica In Situ del Chorreado Abrasivo con Desechos de Pintura a
Base de Plomo 65
Ladisch, Michael R., Laboratorio de Ingenieria en Recursos Renovables y
Facultad de Ingenieria Agrfcola y Biologica, Purdue University
Adsorbentes con Base Biologica para Enjriadores Desecantes 9
Li, Chao-Jun, Facultad de Quimica, Tulane University
ElAgua como Disolvente de Sintesis Quimica y de Materiales 31
Lilly Research Laboratories
*Aplicacion Prdctica de un Biocatalizador en la Production Farmaceutica 5
Lin, Chhiu-Tsu, Facultad de Quimica y Bioqufmica, Northern Illinois
University
Recubrimientos Fosfatantes In Situ, Sin Cromo, en un Paso 12
The Lubrizol Corporation
Polimero Antineblina AMPS® de Alta Durabilidadpara Fluidos Acuosos en el
Procesamiento de Metales 52
Lynd, Lee R., Facultad de Ingenieria, Dartmouth University
La Superacion de las Dificultades de Procesamiento de la Biomasa Celulosicay la
Visualization del Papel de la Biomasa en un Mundo Sustentable 25
M.A. Hanna Color—Technical Center
Reduction de Emisiones de VOCs Mediante la Elimination de las Operaciones de
Pintado y Etiquetado, a Traves del uso de un Nuevo Sistema Ldser de Marcado a
Color para Componentes de Pldstico 77
Mallinckrodt Inc.
Elimination de Oxidos de Nitrogeno (NOx) Mediante la Adicion In Situ de Peroxido
de Hidrogeno a un Proceso de Disolucion de Metales 79
Mallinckrodt Baker, Inc.
La Elimination del Sulfuro de Hidrogeno de las Sustancias No Precipitadas par la
Prueba de H2S 62
Mathews, Alexander P., Facultad de Ingenieria Civil,
Kansas State University
Empleo de Desechos de Biomasa para la Production de un Descongelante
Biodegradable para Carreteras 30
94
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Matyjaszewski, Krzysztof, Facultad de Qui'mica,
Carnegie Mellon University
Polimerizacion de Radicates con Transferencia Atomica 9
Mobil Oil Corporation
Uso de Disolventes en la Remocion de Ceras de los Lubricantes Mediante un
Proceso de Separation con Membranas 66
Moller, Gregory, Holm Research Center, University of Idaho
Los Efectos de la Corrosion del Hierro Atomico Sobre la Contamination de
Metales Pesados Debido a la Oxidation de la Pirita 13
Monsanto Company
Modification Metabolica de Cultivos para la Production Comertial de Pldsticos
Eiodegradables 66
Morton International, Inc.
Estabilizador Orgdnico ADVAFLEX^™ 44
Nalco Chemical Company
Diseno de una Alternativa de Clow Compatible con el
Medio Ambiente (STABREX) 51
Polimeros Liquidos Ambientalmente Responsables 58
*Polimeros Liquidos de Dispersion con Ease Acuosa 6
PORTA-FEED® de Nalco 70
El Proceso NOxOUT® de Nalco Fuel Tech 68
Tecnologia LAZON de Nalco 69
Tecnologia para La Remocion de Metales Pesados NALMET® de Nalco 69
Tecnologia TRASAR® de Nalco 70
Nassaralla, Claudia Lage, Facultad de Ingenieria Metalurgica y de
Materiales, Michigan Technological University
Reduction de los Desechos y Reciclado del Refractario de Cromo-magnesita en el
Proceso de Obtencion delAcero 30
National Risk Management Research Laboratory, Agencia de Proteccion
Ambiental de los EEUU
Oxigenacion de Hidrocarburos con Fotocatdlisis: Una Alternativa Verde 74
Programa de Computo PARIS IIpara el Diseno de Disolventes 76
Nextec Applications, Inc.
Procesos Sin Disolventes para Mejorar las Propiedades de la Tela 40
Nikles, David E., Facultad de Qui'mica, Universidad de Alabama
Formulaciones con Base Acuosa para Revestimiento en la Manufactura de
Cintas de Video 32
Novon International
Reciclado Natural de Pldsticos Mediante la Degradation Quimicay Biologica . . . 38
Oficina de Grabado e Imprenta de los EEUU
ISOMET: El Desarrollo de un Disolvente Alternativo 65
95
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Pacific Northwest National Laboratory
Proceso Biocatalitico y Biomimetico para la Sintesis de Compuestos
Nitroaromdticos Intermedios y para la Destruction de Nitrocompuestos,
Inclusive los Explosivos 47
Paquette, Leo A., Facultad de Qui'mica, Ohio State University
Ventajas Ambientales Presentadas por las Reacciones de Formation de Enlaces
Carbono-Carbono en Media Acuoso Usando India Coma Promotor 15
Peretti, Steven W., Facultad de Ingenieria Qui'mica,
North Carolina State University
Avance en la Espetificidad Positional (Regiospecificity) y Minimization de la
Formation de Productos Secundarios Mediante la Preparation Biosintetica del
p-Hidroxibenzoato 11
PPG Industries, Inc.
Reemplazo delAsbesto en el Proceso de Celdas de Diajragmas para la Fabrication de
Cloro y Sosa Cdustica 79
Radiance Services Company
El Proceso Radiance: Un Avance Cudntico de la Quimica Verde 40
Raghavan, Dharmaraj, Facultad de Quimica, Howard University
Uso de Llantas Recicladas en el Diseno de Concreto Impregnado con Caucho . ... 13
Nuevas Aplicaciones de un Polimero Compuesto Derivado de
Materiales Renovables 22
Revlon Consumer Products Corporation
ENVIROGLUV™: Un Metodo para Decorar Vidrio Usando Tintas Curables con
Radiation Compatibles con el Media Ambiente 54
Robbat, Albert Jr., Facultad de Quimica, Tufts University
Cheminfomatics: Un Programa de Computo mds Rdpido, Efectivo y Economico . . 11
Roche Colorado Corporation
Un Proceso Nuevo y Eficiente para la Production de Cytovene®, un Poderoso
Agente Antiviral 73
Rogers, Robin D., Profesor, Facultad de Quimica y Director, "Center for
Green Manufacturing", The University of Alabama
Ciencia y Tecnologia Verdes de Separation: El uso de Polimeros Benignos para
Reemplazar VOCs en Las Separaciones Cromatogrdficas Liquido/Liquido a Escala
Industrial 18
Rowe, H. Alan, Facultad de Quimica/Centro de Investigation de
Materiales, Norfolk State University
Nuevo Andlisis de Aziicares Reductoras 21
SaLUT Inc.
Asfalto con Migajas de Caucho Modificado Quimicamente 34
Sequa Chemicals, Inc.
Polimeros Injertados con Almidon Coma Extendedores de Resinas Fenolicas 82
Servicio de Correos de los Estados Unidos
Un Adhesivo Sensible a la Presion y Compatible con el Medio Ambiente 56
96
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Singh, Mono M., National Microscale Chemistry Center, Merrimack
College
El Centra National de Quimica a Micro Escala: Lider en la Ejecucion de la
Tecnologia de Micro Escala 21
Solutia Inc.
Gases del Efecto de Invernadero: Del Residua al Producto 61
Solvent Kleene Inc.
Un Desengrasante Seguro que Trabaja tan Eficientemente Como el Tricloroetano y
Supera a los Productos Acuosos 38
Stepan Company
Poliol "PA Lites"de Stepan Company 83
Espuma Rigida de Poliuretano Stepanfoam® Esponjada con Agua, Libre de
HCFCs y Compatible con el Media Ambiente 84
Stewart, Jon D., Facultad de Quimica, University of Florida
Levadura de Panaderia Modificada coma Ejemplo de un Metodo de Incorporation de
la Catdlisis Biologica en las Eases Tempranas del Diseno de Procesos: Aplicacion a la
Oxidation Asimetrica Baeyer-Villiger 15
Subramaniam, Bala, Facultad de Quimica e Ingenieria Petrolera,
University of Kansas
Un Nuevo Proceso de Alquilacion del l-butenolisobutano Catalizado por Acido
Solido 23
Supratech Systems Inc.
Placa'Flexceed" de Fotopolimero Flexo Lavable con Aguay Su Propio Sistema de
Lavado 88
Synovec, Robert E., Facultad de Quimica, University of Washington
Tecnologias Novedosas de Andlisis Quimico de Aha Velotidad Utilizando Cromatografia
Liquida Acuosa, Espectroscopia Raman y Cromatografia de Gases 22
Synthon Corporation
Desarrollo y Comercializacion de Productos Quimicos Intermedios de Alto Valor a
Partir delAlmidon y la Lactosa 34
Tanko, James M., Facultad de Quimica,
Virginia Polytechnic Institute and State University
Quimica Verde por Media del Uso de Fluidos Supercriticos y Radicales Libres. . . . 18
TechMatch, Incorporated
Oxido de N-metilmorfolina-N (NMMO): Un Disolvente Novedoso y
Atoxico de la Celulosa para Reducir la Fuente Productora en la
Elaboration de Fibras Textiles 37
Tektronix, Inc.
Diseno de Compuestos Quimicos Mds Seguros: Tinta Spitfire 51
Thompson, Stephen, Centro para la Educacion en Ciencias,
Matematicas y Tecnologia, Colorado State University
Quimica de Pequena Escala: La Prevention de la Contamination en los Programas de
Instruction de Quimica Inorgdnica 25
Union Carbide Corporation
Agentes Tensioactivos Fragmentables 82
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Varma, Rajender S., Institute Regional de Estudios Ambientales de Texas,
Sam Houston State University
Sintesis Quimica Sin Disolventes 26
Viasystems Technology Corporation
Proyecto Ambiental de Reduction de Desechos de Soldadura 79
Warner, John C, Facultad de Quimica,
University of Massachusetts, Boston
Polaroid Corporation
Montajes Supramoleculares de Hidroquinonas Ambientalmente Benignos en la
Fotografia Polaroid de Revelado Imtantdneo 16
Weimer, Alan W., Facultad de Ingenieria Quimica, University of Colorado
Proceso de Nitruracion por Combustion en Cama Fluidificada Vibratoria Mediante el
Uso de Energia Solar Concentrada 28
Wong, Chi-Huey, Ernest W. Hahn Profesor de Quimica,
The Scripps Research Institute
Enzimas en Sintesis Orgdnica a Gran Escala 16
Wool, Richard P., University of Delaware
Materiales Compuestos Economicos Partiendo de Recursos Renovables (ACRES) . . . 9
Zyvax Incorporated
El "Watershield" de Zyvax como Agente de Desmolde 43
98
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