BIOTECNOLOGÍA Y QUÍMICA VERDE
INTRODUCCIÓN
La revolución industrial fue una época muy importante para el desarrollo de
la humanidad; sin duda, la vida como la conocemos ahora no fuera posible sin
todos los avances científicos y tecnológicos que surgieron a partir de esa
época, pero si seguimos consumiendo los recursos naturales al mismo ritmo que
desde ese tiempo, la vida como la conocemos hoy en doscientos años ya no va a ser
posible. En el origen de la revolución industrial
las consecuencias negativas nunca estuvieron en la lista de intenciones de
inventores, ingenieros e industriales, la revolución industrial nunca fue
diseñada; se conformó gradualmente, a medida que industriales, ingenieros e
inventores intentaban resolver problemas y obtener ventaja inmediata de lo que
veían como oportunidades, en un periodo de cambios rápidos y generalizados sin
precedentes. (Braungart et al., 2005)
La preocupación por los efectos sobre la salud y el medio ambiente tienen
algunos hitos importantes; en primer lugar está la publicación del libro Primavera
Silenciosa escrito por Rachel Carson en 1962, la fundación de la
Agencia de Protección Ambiental (EPA) en 1970, la iniciativa P2 (Pollution
Prevention) en 1982, el Informe “Nuestro futuro común” de la Comisión Bruntland
en 1987, y la promoción de conductas responsables con el medio ambiente. (Tate,
2015)
Entre las propuestas más recientes en cuanto al tema del
desarrollo sostenible están los doce principios de la Química Verde
(Anastas y Warner, 1998). Además de la Química Verde, el desarrollo de la
Biotecnología a contribuido a nuevos avances en el tema de la sostenibilidad
principalmente en la Biotecnología blanca o industrial; con la cual se
logra que los procesos de fabricación tengan un impacto ambiental menor, sin
sacrificar su eficacia, prestaciones o rentabilidad.
METODOLOGÍA
1.- Delimitación del tema
Objetivos generales: Hacer
una investigación completa acerca de los principios de la Química Verde y de la
relación que tiene con la biotecnología y los bioprocesos.
Objetivos específicos
·
Investigar en revistas electrónicas, libros y otras
fuentes confiables la información actualizada acerca de la Química
Verde y sus principios.
·
Investigar acerca de las aplicaciones que tiene la
Biotecnología a los principios de la Química Verde.
·
Analizar la información recopilada y presentar una
guía completa sobre el tema.
2.- Elaborar un plan de trabajo
Plan de trabajo, anexo 1
3.- Investigación: Selección de información
Principales buscadores y recursos
de Investigación: Google Académico y Revista Virtual Pro. Anexo 1
4.- Recopilación de información
Los principales buscadores y recursos están en el anexo 1
5.- Análisis y abstracción de información
Se establecen los antecedentes de la Química Verde y la Biotecnología,
acerca de cómo surgió la problemática que estas ciencias tratan de solucionar a
través del desarrollo sostenible.
6.-Hacer una Bitácora de Investigación
·
Para hacer el Diario de campo se hace una
investigación acerca de la Actividad educativa sobre Química Verde en México.
·
Se hace una entrevista a un profesional y a un
docente para saber cómo está la educación en cuanto a procesos sostenibles en
México.
7.- Aplicación de encuesta
·
Se hace una encuesta para saber que tanto se
sabe del tema de desarrollo sostenible.
·
Se analizan los resultados con ayuda de las
gráficas resultantes
RESULTADOS
ANTECEDENTES
Existen muchos avances tecnológicos y científicos relacionados con la protección
del medio ambiente, cada día surgen más investigaciones acerca de la
sostenibilidad en los procesos. Es necesario que las nuevas generaciones de
investigadores, químicos e ingenieros se formen en los principios de la Química
e Ingeniería sustentable. La enseñanza Química tradicional debe abrir sus
fronteras educativas hacia los nuevos conceptos de Química Verde. Para que
la química verde se incorpore a las actividades de la química tradicional,
tanto en el sector industrial como en el entorno académico es necesario
contemplar esta disciplina en los programas de estudio de las licenciaturas
relacionadas con la Química. (López, 2009)
Por estas razones es necesario que las instituciones educativas realicen un
esfuerzo para preparar a los profesionales en la Química Verde, denominada la
Química del siglo XXI. En América Latina, específicamente en México, los
programas académicos que incluyen enseñanzas de Química e Ingeniería sostenible
son escasos, la mayoría se centra en la enseñanza de la química tradicional.
BASES TEÓRICAS
Conceptos de sostenibilidad y
sustentabilidad: Sustentabilidad se refiere a sostener, o asegurar la
continuidad en términos sociales y ambientales únicamente, se refiere a la
acción del hombre, en relación con su entorno. En cambio, la sostenibilidad se
refiere a asegurar la continuidad en términos sociales, ambientales, pero
también económicos; la sostenibilidad está ligada al concepto del desarrollo
integral de la humanidad.(Gómez, 2010)
Desarrollo sostenible:
Significa asegurar que se satisfagan las necesidades del presente sin
comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer las
propias”. (Gómez, 2010)
Procesos Industriales Sostenibles:
Los procesos industriales sostenibles, están constituidos por etapas que
potencian el aprovechamiento de los materiales y la energía para la producción
de bienes y minimizan o eliminan la presencia de residuos y desechos. Un
proceso industrial sostenible es un proceso eficiente, limpio,
seguro y que contribuye al desarrollo sostenible. (Loayza et al., 2013)
Química Verde: La química verde
es el diseño de productos y procesos químicos que reducen o eliminan el uso y
generación de sustancias peligrosas. La Química Verde se aplica a través de
doce principios:
1. Prevención.
2. Economía atómica.
3. Síntesis químicas menos peligrosas.
4. Diseñar sustancias químicas más seguras.
5. Disolventes y otros productos auxiliares más seguros.
6. La disminución en el consumo energético.
7. La utilización de materias primas renovables.
8. La reducción del número de etapas de los procesos de síntesis.
9. Catálisis mas selectiva.
10. La generación de productos biodegradables.
11. El desarrollo de metodologías analíticas para la prevención de la
contaminación.
12. La minimización del riesgo de accidentes químicos.(Tate, 2015)
Biotecnología blanca o industrial: Es una tecnología clave para el desarrollo de la
denominada bioeconomía que esencialmente pretende entre sus objetivos
básicos la transformación del conocimiento que aportan las ciencias de la vida
en productos nuevos, sostenibles, ecoeficientes y competitivos. (López,
2009)
Biocatalizadores: La Biocatálisis
es el empleo de un biocatalizador (enzimas o células, libres o inmovilizadas)
para lograr una biotransformación bajo condiciones adecuadas, con el objetivo
de obtener un producto de una utilidad aplicada concreta. (Sinisterra,
2012)
Biosolventes: Una de las áreas
más importantes de la química verde es la eliminación o reemplazo por
disolventes no peligrosos que tengan un impacto ambiental limitado, se han
desarrollado reacciones que se llevan a cabo sin disolventes, y también
disolventes alternativos como disolventes biodegradables, biosolventes entre
otros (Mestres, 2013)
BITÁCORA DE INVESTIGACIÓN
Diario de Campo: Actividad educativa sobre química verde en México
Indagar
lo siguiente:
·
Planes de
Estudio que incluyen Química sostenible en México: Revisar planes de estudio de
las Universidades, posgrados y especializaciones relacionadas con el tema.
·
Profesionales
químicos que conocen el concepto: Hacer una entrevista a un profesional.
·
Profesionales
de la educación que manejan el concepto: Hacer una entrevista a un catedrático
1.- Revisar los planes de estudio
que incluyen química sostenible en México
Al Indagar en los planes de estudio de cada una de las Universidades, se
puede observar que:
·
Algunas universidades ofrecen posgrados donde
incluyen tópicos relacionados con la ingeniería sustentable.
·
En otras se ofrece el tema en forma de optativas o
especializaciones en la licenciatura.
·
En un muy bajo porcentaje a simple vista se puede
observar que se incluya como base.
Con esta información genero una tabla comparativa de una muestra de 20
Universidades, ésta tabla se encuentra en el anexo 2. De la tabla generada en la
investigación encontré las siguientes observaciones:
·
El 30% de
las licenciaturas relacionadas incluyen el tema en su mapa
curricular, ya sea como materia optativa o especialización.
·
El 45% de
los posgrados relacionados incluyen los procesos sostenibles en su mapa
curricular
2.- Hacer una
entrevista a un profesional químico para saber en qué grado conoce el tema
Para esto necesito buscar un lugar donde pueda encontrar un profesional
químico, que trabaje en investigación o preste sus servicios en alguna empresa.
Posteriormente hago una cita para hacerle la entrevista
Datos
Nombre: IQ. Jesús Lara Tirado
Carrera: Ingeniería Química
Puesto: Analista de procesos
Fecha de la entrevista: 24 de mayo de 2018 a las 4:00 pm
3.- Hacer una entrevista a un catedrático para saber como incluye los
temas de sustentabilidad en las materias que imparte.
Necesito ir a una Universidad a buscar una persona que esté dispuesta a
ser entrevistada. Concerto una cita para hacerle la entrevista
DATOS
NOMBRE: MC. Guadalupe Pinette Medina
CARRERA: Licenciatura en Ingeniería Química, Maestría en Gestión de la
Calidad, Maestría en Procesos.
PUESTO: Catedrática de la Facultad de Ciencias Químicas en la
Universidad Veracruzana
Fecha de entrevista: 25 de mayo de 2018 a las 10:00 am
ENTREVISTA
a) A
UN PROFESIONAL QUÍMICO
1.- ¿Por cuánto tiempo se ha
desempeñado como profesional químico?
R.- Cinco años
2.- ¿Qué medidas ha tomado su
empresa en cuanto al tema de sustentabilidad?
R.-Clariant tiene implementado el sistema de protección ambiental ISO
14001, que fue aplicado junto con las normas de gestión de la calidad (ISO
9001) y de seguridad y salud ocupacional (OHSAS), además que se esta empezando
a aplicar la norma de gestión de energía (ISO 5001).
3.- ¿En qué medida se aplican
realmente las normas ambientales implementadas en la empresa donde labora?
R.-Los apartados de los manuales de protección ambiental, solo se cumplen
hasta cierto punto, ya sea por la irresponsabilidad de los trabajadores, o
porque solo están para cumplir una norma y tener la certificación.
4.- ¿Conoce algún principio de
sustentabilidad en los procesos?
R.-He escuchado algo acerca de la Producción Mas Limpia
5.- ¿Ha escuchado acerca de la
Química Verde o Sustentable?
R.-No había escuchado ese término
6.- ¿Cuál es su opinión acerca de la
sustentabilidad en la industria?
R.-Mi opinión al respecto es que primero deberían aplicarse correctamente
las medidas especificadas en los manuales, es decir que todos los miembros de
la organización sean responsables de su parte del proceso.
7.- ¿Cuáles cree que sean las
desventajas que tiene la transformación en la industria en México?
R.-Precisamente el desinterés de las personas por hacer las cosas
correctamente.
8.- ¿Cuánto tiempo cree que tomaría
una transformación integral de la industria en el mundo?
R.-Yo creo que le tomaría por lo menos 20 años.
9.- ¿Cómo contribuye usted
personalmente con el desarrollo sostenible?
R.-Tratando de gastar menos energía eléctrica, ahorrando el agua, y ocupar
el transporte público.
10.- ¿Estaría usted dispuesto a
contribuir con el ambiente en alguna oportunidad que se le presentara en su
empresa?
R.- Si, de hecho, en la industria existen algunas oportunidades para
generar energía eléctrica a partir de vapor producido en los procesos esto se
llama cogeneración. La energía se ocuparía para cubrir un porcentaje de la
demanda de electricidad de la planta.
11.- ¿Cree usted que en su formación
académica el tema de la sustentabilidad industrial fue suficiente?
R.- La única materia en la que se incluían términos de protección ambiental
era Desarrollo Sostenible, y solo durante un semestre, probablemente falto un
poco más de formación en cuanto al tema.
a)
A UN CATEDRÁTICO DE UNIVERSIDAD
1.- ¿Por cuánto tiempo se ha desempeñado como catedrática universitaria?
R.- 22 años
2.- ¿En qué medida está comprometida la Universidad donde trabaja con el
tema de la sustentabilidad?
R.- Se han hecho algunos proyectos acerca de reforestación, reciclaje y
compostaje.
3.- ¿Conoce algún principio de sustentabilidad en los procesos?
R.- El tema que yo conozco y aplico es el de las 3R: Reducir, reutilizar y
reciclar.
4.- ¿Ha escuchado acerca de la Química Verde o Sustentable?
R.- No conozco el término
5.- ¿Cuál es su opinión acerca de la sustentabilidad en la industria?
R.- Pienso que tiene mucho potencial, ya que existen muchas maneras de
implementar cambios positivos en los procesos industriales, he visto muchos
proyectos de tesis de mis alumnos relacionados con el tema, y son realmente muy
interesantes.
6.- ¿Cuáles cree que sean las desventajas que tiene la transformación en la
industria en México?
R.- Un problema es la parte económica, ya que hacer un cambio requiere
inversiones muy altas.
7.- ¿Cuánto tiempo cree que tomaría una transformación integral de la
industria en el mundo?
R.- Tardaría por lo menos 15 años
8.- ¿Cómo contribuye usted personalmente con el desarrollo sostenible?
R.- Contribuyo reutilizando materiales como el papel, ahorrando energía
eléctrica.
9.- ¿Cree usted que los planes de estudio de la Universidad donde trabaja
incluyen suficiente acerca la sostenibilidad en los procesos?
R.- Con el desarrollo científico y tecnológico que ha tenido lugar en los
últimos años, han surgido nuevos temas en cuanto al desarrollo sostenible, creo
que hace falta incluir algunas experiencias educativas sobre el tema.
10.- ¿Como inculca usted en sus alumnos los temas acerca de desarrollo
sostenible?
R.- Exhorto a mis alumnos a no entregar trabajos impresos, sino a
enviarlos, o en su defecto reutilizar el papel que ya tiene algún uso.
ENCUESTA ANÁLISIS ACERCA DE PROCESOS SOSTENIBLES
De una encuesta a 20 personas salieron los siguientes resultados: Anexo 2
1.-¿Cuál es su edad?
- 65% tiene entre 15 y 30
- 20% tiene entre 30 y 45
- 15% es mayor de 45
2.-¿Cuál fue su último grado de estudios?
- 15% secundaria
- 10% preparatoria
- 65% licenciatura
- 10% posgrado
3.-¿Ha escuchado el término sustentabilidad?
- 95% si
- 5% no
4.-¿Le parece vital que el gobierno y las organizaciones mundiales tomen
decisiones inmediatas en cuanto a sustentabilidad?
- 95% si
- 5% le es indiferente
5.- Si usted tiene oportunidad de contribuir con el desarrollo sostenible
¿lo hace?
- 95% si
- 5% no
6.- Si tuviera la oportunidad de comprar un producto que contribuye al
desarrollo sostenible. ¿Lo preferiría, aunque tuviera un costo ligeramente
mayor?
- 100% si
7.- ¿Ha escuchado el término cambio climático?
- 100% si
8.-¿Considera que el cambio climático le ha llegado a afectar en su vida
cotidiana?
- 100% si
9.-¿Cree que con ayuda de la ciencia y la tecnología, la humanidad pueda
lograr un sistema totalmente sostenible?
- 90% si
- 10% no
10.- Si cree que la humanidad pueda llegar a un sistema totalmente
sostenible. ¿Cuánto cree que nos tomaría?
·
50% de 10 a 20 años
·
35% más de 20 años
·
5% menos de 10 años
·
10% nunca
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- Las personas están generalmente preocupadas por el medio ambiente, que esperan que las organizaciones nacionales y mundiales tomen decisiones contundentes acerca del medio ambiente. Además, la mayoría estaría dispuesta a contribuir con el desarrollo sostenible, entonces sería bueno proporcionar asesoría y herramientas, además de incentivos para que todos podamos contribuir con la sostenibilidad ambiental.
- La ciencia y la tecnología son la esperanza para lograr un sistema totalmente sostenible, por eso más que nunca es importante que más personas estén interesadas en la investigación y el desarrollo relacionados con el medio ambiente, para poner la ciencia y la tecnología al servicio del desarrollo sostenible.
- En el ámbito académico en México, la Ingeniería Sustentable comienza a introducirse en los programas educativos de las Universidades. Podemos pensar que la transformación de la Industria en nuestro país esta comenzando.
- Las medidas ambientales tomadas por las empresas, no se aplican como debiera ser. La Ingeniería Sustentable, es una mejor opción, ya que va directo a la raíz del problema, los procesos sustentables tienen diseños inherentemente benignos.
- Loaiza J., S. V. (2013). Los procesos industriales sostenibles y su contribución en la prevención de problemas ambientales. Revista de la Facultad de Ingeniería Industrial, 107-117.
- López, J. L. (2009). Biotecnología para una química verde. Laboratorio de alternativas, 5.
- Segovia, L. (2003). EVOLUCIÓN DIRIGIDA DE PROTEÍNAS. Departamento de Ingeniería Celular y Biocatálisis UNAM, 11.
- Tate, B. (2015). Una breve visión general de la química verde. Vitual Pro, 20-24.
- Michael Braungart, W. M. (2005). Cradle to Cradle: Remaking the way to do things. España: Mc Graw Hill.
- Gomez Gutierrez, C. (2010). El desarrollo sostenible: Conceptos básicos, alcance y criterios para su evaluación. Desarrollo sostenible, 90-111.
- Mestres, R. (2013). Química sostenible: Naturaleza, fines y Ámbito. Virtual pro, 103-112.
- Poliakoff, M. (2007). Green Chemistry. Nature, 810-812
ANEXO 1 Imágenes
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