1. CATÁLISIS
LOS DOCE PRINCIPIOS DE LA QUÍMICA VERDE (Anastas & Warner)
1. Prevención: es preferible evitar la producción de un residuo que tratar de limpiarlo una vez que se haya
formado.
2. Integración de materias: los métodos de síntesis deberán diseñarse de manera que incorporen al máximo, en
el producto final, todos los materiales usados durante el proceso.
3. Síntesis menos peligrosa: siempre que sea posible, los métodos de síntesis deberán diseñarse para utilizar y
generar sustancias que tengan poca o ninguna toxicidad, tanto para el hombre como para el medio ambiente.
4. Diseño seguro: los productos químicos deberán ser diseñados de manera que mantengan su eficacia a la vez
que reduzcan su toxicidad.
5. Disolventes seguros: se evitará, en lo posible, el uso de sustancias auxiliares (disolventes, reactivos de
separación, etc.) y en el caso de que se utilicen que sean lo más inocuo posible.
6. Eficiencia energética: los requerimientos energéticos serán catalogados por su impacto medioambiental y
económico, reduciéndose todo lo posible. Se intentará llevar a cabo los métodos de síntesis a temperatura y
presión ambientes.
7. Uso de materias primas renovables: la materia prima ha de ser preferiblemente renovable en vez de
agotable, siempre que sea técnica y económicamente viable.
8. Reducción de derivados: se evitará en lo posible la formación de derivados (grupos de bloqueo, de
protección/desprotección, modificación temporal de procesos físicos/químicos).
9. Catálisis: se emplearán catalizadores (lo más selectivos posible) en vez de reactivos estequiométricos.
10. Degradación limpia: los productos químicos se diseñarán de tal manera que al finalizar su función no
persistan en el medio ambiento sino que se transformen en productos de degradación inocuos.
11. Análisis continuo de contaminación: las metodologías analíticas serán desarrolladas posteriormente para
permitir una monitorización y control en tiempo real del proceso, previo a la formación de sustancias peligrosas.
12. Seguridad intrínseca y prevención de accidentes: se elegirán las sustancias empleadas en los procesos
químicos de forma que se minimice el potencial de accidentes químicos, incluidas las emanaciones, explosiones e
incendios.
Anastas, P. T.; Warner, J. C. Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press: New York, 1998, p.30
2. CATÁLISIS
Catálisis homogénea
Catálisis heterogénea
HOM:
•Conocimiento del mecanismo
•Efectividad
•versatilidad
HET:
• fácil separación
•Recuperación
•toxicidad
HOM:
•Separación del medio
•recuperación
•residuos
HET:
• desactivación
•Problemas de difusión
•Conocimiento del mecanismo
CATÁLISIS
Catálisis homogénea
Catálisis heterogénea
Desde el punto de la QUÍMICA SOSTENIBLE
Catálisis ASIMÉTRICA
Catálisis ENZIMÁTICA (o BIOCATÁLISIS)
Catálisis de TRANSFERENCIA DE FASE
FOTOCATÁLISIS
3. Catálisis homogénea
La combinación de la catálisis con el uso de disolventes verdes son el camino
para la sostenibilidad de muchos procesos.
Ejemplo: uso de triflatos de lantánidos compatibles con medios acuosos
Catálisis heterogénea
Cracking catalítico: 150.000Tm al día 350 planta en el mundo
R-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-R’ R-CH2-CH+-CH2-CH2-CH2-R’
R-CH2-CH+-CH2-CH2-CH2-R’ R-CH2-CH-CH2-CH2-R’
CH3
R-CH=CH-CH2-CH2-R’
4. Catálisis heterogénea ácida
Los catalizadores heterogéneos ácidos no sólo se emplean para la producción
de “bulk” chemicals sino también en procesos de química fina
Catálisis heterogénea ácida
Algunos ejemplos más:
5. Catálisis heterogénea básica
Catalizadores como hidrotalcitas, óxidos metálicos, aminas soportadas se han
empleado como catalizadores heterogéneos básicos en numerosos procesos
Catálisis heterogénea
6. Catálisis heterogénea
La catálisis heterogénea en procesos de oxidación es la solución a procesos
tradicionales poco sostenibles.
Catálisis enantioselectiva
La síntesis enatioselectiva mejorará el factor E del proceso si lo que interesa
es la obtención de sólo uno de los enantiómeros.
7. Catálisis enantioselectiva
El diseño de ligandos apropiados es la clave para la catálisis enantioselectiva
Catálisis de transferencia de fase
Los catalizadores de transferencia de fase (PTC)
ventajas:
mayor productividad
Mayor selectividad al trabajar a Tª menores
Fácil separación del producto
Evita el uso de disolventes peligrosos
Desventajas:
El medio acuoso se contamina con los subproductos
8. Catálisis de transferencia de fase
Ejemplos
Biocatálisis
Ventajas:
•Alta estereoespecificidad(posibilidad de síntesis asimétrica)
•Alta especificidad de sustrato (alta quimioselectividad)
•Solubles en agua
•Naturales (no tóxicos y poco riesgo)
•Operaran en condiciones del cuerpo humano (condiciones suaves de pH, Tª…)
•Posibilidad de reacciones tandem con agua
Células enteras:
ventajas: bajo coste, presencia de enzima y coenzima
desventajas: sistema multienzimatico reacciones laterales permeabilidad
del sustrato
Enzimas aisladas:
ventajas: mejor selectividad, menor pérdida de actividad
desventajas: mayor coste
9. Biocatálisis
Clasificación:
Oxoreductasas: deshidrogenasas, oxidasas y peroxidasas
Hidrolasas
Transferasas
Isomerasas: isomerización cis/trans, o de D-glucosa a D-fructosa
Li…: que catalizan la eliminación de grupos como la descarboxilacion
Ligasas: formación de enlaces tales como las condensaciones
Ejemplo:
•Produccion de bioetanol
•Reducción asimétrica de grupos
carbonilo
Biocatálisis
Ejemplos:
10. SÍNTESIS DEL ÁCIDO ADÍPICO
fotocatálisis
Se trata de la activación de semicondutores por la luz, que actúa como una
fuente de energía para activar el catalizador.
11. OBJETIVOS:
Mejorar la seguridad de la planta
Reducir la inversión en equipo
Mejorar el aprovechamiento de recursos
INTENSIFICACIÓN DE
PROCESOS
INTENSIFICACIÓN DE PROCESOS
13. BIBLIOGRAFÍA
Aplicaciones industriales de Química Sostenible. Curso de doctorado
Interuniversitaro de Química Sostenible. Carles Estevez. IUCT
Desenvolvimento Sustentàvel e Quimica verde. F. Martins, P. Bergo de Lacerda,
J. Jones. Quim. Nova, 2005, 28 (1), 103-110.
Cann, M.C.; and Connelly, M.E. Real World Cases in Green Chemistry, American
Chemical Society: Washington, DC, 2000
P.T.Anastas, J.C.Warner, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford
University Press, Oxford, 1998
P.T.Anastas, T.C.Williams, Green Chemistry: Frontiers in Benign Chemical
Syntheses and Processes, Oxford University Press, 1998
J.Clark, D.Macquarrie, Handbook of Green Chemistry and Technology,
Blackwell Publishing, Oxford, 2002
M. Lancaster, Green Chemistry. An Introductory Text, Royal Society of
Chemistry, Cambridge, 2002
P.Tundo, P.T.Anastas, Green Chemistry, Challenging Perspectives, Oxford
University Press, Oxford, 2000
