Química sostenible: la vía para lograr el cumplimiento de los ODS

Por Daniel Arturo Quiroga Vargas / Ingeniero Químico / Especialista en Gerencia en Salud Ocupacional / Estudiante Maestría en Salud y Seguridad en el Trabajo/ Líder Técnico del Consejo Colombiano de Seguridad (CCS) / Enero 2020.

Introducción

En el año 1987, la Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo, creada en 1983 por la Organización de las Naciones Unidas, presentó ante la Asamblea General de dicha entidad el informe denominado «Nuestro Futuro Común», que también es conocido como «Informe Brundtland»,
debido a que la política y ex primera ministra noruega, Gro Harlem Brundtland, presidió tal Comisión (Bermejo, 2014). El informe conceptualizó que: “está en manos de la humanidad hacer que el desarrollo sea sostenible, duradero, o sea, asegurar que satisfaga las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer las propias” (Organización de las Naciones Unidas [ONU], 1987, p.23).

El desarrollo duradero o sostenible, como se visualizó en el Informe Brundtland: «No es un estado de armonía fijo, sino un proceso de cambio por el que la explotación de los recursos, la dirección de las inversiones, la orientación de los progresos tecnológicos y la modificación de las instituciones
se vuelven acordes con las necesidades presentes tan bien como con las futuras. No pretendemos afirmar que este proceso sea fácil o sencillo (ONU, 1987, p.24).»

En los años 80, cuando el medio ambiente empezaba a captar la atención mundial, la pobreza era catalogada como la causa y efecto de los problemas ambientales (degradación ambiental, extinción de especies de fauna y flora). En las dos primeras décadas del Siglo XXI, además de la pobreza hay otras problemáticas globales de inequidad que enfrenta la humanidad, relacionadas con los derechos humanos, la migración y los refugiados y la igualdad de género (Gunawan, Permatasari & Tilt, 2019).

Es por esto que, el día 25 de septiembre de 2015, en el marco de la Asamblea General de la Organización de las Naciones Unidas, los líderes mundiales adoptaron un conjunto de 17 «Objetivos de Desarrollo Sostenible – ODS», con 169 metas asociadas, a alcanzar durante un periodo de 15 años, entre el 2016 y el 2030; para erradicar la pobreza, proteger el planeta y asegurar la prosperidad para todos como parte de una nueva agenda global (ONU, 2015).

La agenda es ambiciosa, lo cual se patentiza en las necesidades globales de inversión para el cumplimiento de los ODS, que de acuerdo con estimaciones de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Comercio y Desarrollo UNCTAD, están por el orden de USD $ 5-7 billones anuales
(aproximadamente 7-9% del PIB Mundial) hasta el año 2030.

Este paradigma de cumplimiento de los ODS, asegurar el futuro de la humanidad y potenciar la satisfacción presente de las necesidades y deseos humanos esenciales dentro de los límites ecológicos y de recursos del planeta, es muy relevante para la industria química global (Blum et al., 2017), un negocio de USD $ 4 billones que se extiende a todos los sectores de la economía y emplea directamente a más de siete millones de personas e, indirectamente a más de 20 millones (International Council of Chemical Associations [ICCA], 2017). Dado que la química se halla en el nivel molecular, es necesariamente relevante en una amplia gama de temáticas, que incluyen la salud, el bienestar, el agua limpia, la producción de alimentos, y la preservación de ecosistemas, entre otros (Anastas & Zimmerman, 2018).

En concordancia con lo anterior, Anastas (2003) plantea que la sostenibilidad de la humanidad puede alcanzarse si la química fundamental, como base energética de nuestra sociedad y de nuestra economía, sufre transformaciones que le permitan proveer soluciones saludables en lugar de productos tóxicos, partiendo de materias primas renovables y no de fuentes agotables, y restaurando el ambiente antes que coadyuvando a su degradación.

La química verde

El primer enfoque sistemático de química alineada con la sostenibilidad fue introducido en el año 1991 por Anastas y Warner y se denominó «química verde». La definición acuñada por estos investigadores es la siguiente: “la química verde es el diseño de productos químicos y procesos que reduzcan o eliminen el uso y la generación de sustancias peligrosas” (Anastas & Warner, 1998).

Los principios de la química verde constituyen un marco de lo que haría que un producto o proceso químico sea más ecológico (American Chemical Society [ACS], 2020), y son presentados a continuación de acuerdo con el trabajo publicado por Anastas y Warner (1998):

1. Prevención: Es mejor prevenir el residuo que tratar o limpiar el residuo después de que se haya creado.
2. Economía del átomo: Los métodos sintéticos deben diseñarse para maximizar la incorporación en el producto final de todos los materiales utilizados en el proceso.
3. Síntesis de productos químicos menos peligrosos: Siempre que sea posible, los métodos sintéticos deben diseñarse para usar y generar sustancias que posean poca o ninguna toxicidad para la salud humana y el medio ambiente.
4. Diseño de productos químicos más seguros: Los productos químicos deben diseñarse para preservar la eficacia de su función, mientras se reduce su toxicidad.
5. Solventes y auxiliares más seguros: El uso de sustancias auxiliares (solventes, agentes de separación, etc.) debe evitarse siempre que sea posible, y sus efectos deben ser inocuos cuando se usan.
6. Diseño con eficiencia energética: Los requisitos de energía deben ser reconocidos de acuerdo con sus impactos ambientales y económicos y deben minimizarse. Los métodos sintéticos deben desarrollarse a temperatura y presión ambiente.
7. Uso de materias primas renovables: Una materia prima debe ser renovable en lugar de tratarse de una fuente agotable, siempre que sea técnica y económicamente posible.
8. Reducción de derivados: La derivación innecesaria (uso de grupos de bloqueo, protección / desprotección, modificación temporal de procesos físicos / químicos) debe minimizarse o evitarse si es posible, porque tales pasos requieren reactivos adicionales y pueden generar residuos.
9. Catálisis: Los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son superiores a los reactivos estequiométricos.
10. Diseño para la degradación: Los productos químicos deben diseñarse de modo que al final de su función se descompongan en productos de degradación inocuos que no persistan en el medio ambiente.
11. Análisis en tiempo real para la prevención de la contaminación: Las metodologías analíticas deben desarrollarse aún más para permitir el monitoreo y control en tiempo real durante el proceso, antes de la formación de sustancias peligrosas.
12. Química inherente más segura para la prevención de accidentes: Las sustancias y el estado de una sustancia analizada en un proceso químico deben elegirse para minimizar el potencial de accidentes químicos, incluyendo emisiones, explosiones e incendios.

Los 12 principios de la química verde han proporcionado un enfoque poderoso para ayudar a los químicos a buscar alternativas a las materias primas, composiciones de productos y componentes renovables en el diseño del producto, mientras se consideran los riesgos para la seguridad y la salud (Axon & James, 2018).

En el año 2002, en la Cumbre de las Naciones Unidas sobre Desarrollo Sostenible adelantada en Johannesburgo, Sudáfrica, se estableció el Enfoque Estratégico para la Gestión de Productos Químicos a Nivel Internacional -SAICM por su sigla en inglés-. En el año 2006, en su primera reunión celebrada en Dubái, Emiratos Árabes Unidos, se aprobó la denominada «Declaración de Dubái», que adopta el objetivo del Plan de Aplicación de Johannesburgo: “A más tardar en 2020, los productos químicos se produzcan y utilicen de modo que se reduzcan al mínimo los efectos adversos de importancia que puedan tener en la salud humana y el medio ambiente”. En dicho objetivo se reconoce la contribución fundamental que realizan los productos químicos a las sociedades y economías modernas, así como la amenaza que representa para el desarrollo sostenible la gestión inadecuada de dichos productos (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible [MADS], 2020). Hoy en día, en muchas aplicaciones aún son requeridos productos químicos
con propiedades intrínsecas que les hacen peligrosos. En estos casos, se requiere de una adecuada gestión del riesgo asociado a lo largo de su ciclo de vida, teniendo presentes las diversas etapas que lo conforman y los actores involucrados, así como las implicaciones sobre la salud de las personas y el medio ambiente, mientras la investigación y la innovación permiten encontrar sustitutos menos peligrosos que cumplan con las mismas funciones.

En este marco, la química verde -centrada en una perspectiva de diseño y producción por si misma, no importa cuán fundamental, amplia en alcance e impacto sea, no es suficiente para el logro de una civilización sostenible (Anastas & Zimmerman, 2018), por lo cual requiere de elementos adicionales para ser reconocida como una ciencia básica de la sostenibilidad, un impulsor clave de prácticas sostenibles y éticas que brinda soluciones a muchos de los desafíos globales más grandes en el Siglo XXI (Matlin, Mehta, Hopf & Krief, 2015).

Química sostenible

A partir de las anteriores consideraciones, surge el concepto de «química sostenible», como un enfoque holístico con esfuerzos continuos en investigación y desarrollo, en el cual se aplica el principio de precaución para brindar soluciones innovadoras frente a los graves problemas sociales del mundo actual, a través de la transformación de la cadena de valor, preservando y generando empleos, así como accediendo a nuevos mercados
de negocios, mediante la oferta de productos y/o servicios sostenibles (benéficos para la sociedad, comercialmente exitosos, no dañinos para los seres humanos ni para el medio ambiente) (Blum et al., 2017).

«La química sostenible es un concepto científico que busca mejorar la eficiencia con la que se utilizan los recursos naturales para satisfacer las necesidades humanas de productos y servicios químicos. La química sostenible abarca el diseño, la fabricación y el uso de productos químicos eficientes, efectivos, seguros y más benignos para el medio ambiente y procesos».

La química sostenible también es un proceso que estimula la innovación en todos los sectores para diseñar y descubrir nuevos productos químicos, procesos de producción y prácticas de administración de productos que proporcionarán un mayor rendimiento y un mayor valor al tiempo que cumplen los objetivos de proteger y mejorar la salud humana y el medio ambiente (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico [OCDE], 2019).

El avance de la química sostenible depende más de modelos de negocio y marketing exitosos, que de una mayor regulación relacionada con sustancias químicas, debido a que por su conceptualización la química sostenible ahorra dinero a largo plazo y ofrece oportunidades no solo para la propia industria química, sino también para otros fabricantes a lo largo de la cadena de valor (Friege, 2017). Blum et al. (2017), plantean los siguientes siete principios en el estado del arte de la química sostenible:

1. Diseño y uso de productos químicos benignos.
2. Desarrollo y uso de soluciones alternativas para aplicaciones problemáticas.
3. Reducción de impactos.
4. Conservación de los recursos naturales.
5. Promoción de la reutilización y del reciclaje.
6. Aumento de oportunidades de mercado.
7. Aplicación de la responsabilidad social corporativa.

Tanto la química verde, como la química sostenible, han empezado a cambiar actitudes y comportamientos en la industria química, con esfuerzos que se centran en la invención y el desarrollo de procesos químicos más limpios, con un impacto ambiental reducido.

Métodos de análisis del ciclo de vida, aplicados al diseño de productos y procesos químicos han ayudado a los científicos para observar los impactos ambientales en todo el ciclo de vida de los productos, desde el suministro de materias primas hasta su fabricación, uso y fin de su vida útil (World Business Council for Sustainable Development [WBCSD], 2014).

Como campos de acción de la química sostenible, se tienen los siguientes:

Chemical leasing: uso sostenible de los productos químicos

El modelo de negocio predominante durante muchos años ha apuntado a maximizar la cantidad de productos químicos que se venden a los usuarios, ignorando que la mayoría de estos están más interesados en el efecto de tales sustancias que en la cantidad consumida (Poliakoff, Licence & George, 2018).

Como respuesta a tal situación, desde el año 2004 la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial [ONUDI], ha liderado la iniciativa «Chemical leasing», un modelo de negocios orientado a un tipo de servicio único para promover la gestión sostenible de químicos.

Esta iniciativa no se centra en el incremento de las ventas de químicos, sino que aporta un enfoque de valor agregado, en el que los proveedores
venden las funciones desempeñadas por las unidades químicas y funcionales (número de piezas limpiadas, cantidad de área cubierta, etc.), que se convierten en la principal base para el pago. Por ejemplo, un productor de partes de metal necesita detergentes para limpiarlas.

En vez de ser pagado por la cantidad de detergente provisto, el proveedor del químico vende las funciones del detergente, dando como resultado las partes metálicas limpias. Con el fin de incrementar márgenes de ganancia, el proveedor capacita a los empleados que usan el producto para optimizar el uso del detergente y reducir la cantidad de detergente consumido. Mediante la separación entre el pago y el consumo de químicos, el chemical leasing alinea incentivos, proporcionando una situación beneficiosa tanto para el proveedor de químicos como para el usuario, así como para el medio ambiente (ONUDI, 2013, p. 1).

Poliakoff et al. (2018), propusieron la llamada «Ley de Moore para la Química » -MLFC por sus siglas en inglés-, como una medida de la sostenibilidad
de la industria química.

La MLFC propone que los químicos se esfuercen por reducir la cantidad de productos necesarios para producir un determinado efecto por un factor de dos cada cinco años. Así, después de 15 años, una cantidad dada de producto químico debería ser capaz de proporcionar 8 veces (por ejemplo, 23) el efecto y, por lo tanto, satisfacer las necesidades de 8 veces el número de personas. Por supuesto, lograr reducciones dramáticas a veces implicaría cambiar el producto químico particular utilizado para lograr un efecto dado pero el principio general se mantendría, las necesidades de más personas podrían satisfacerse utilizando la misma cantidad de productos químicos (Poliakoff et al., 2018, p. 3).

Economía circular

El planeta se enfrenta a un rápido crecimiento de la población, asociado a un aumento en la demanda de bienes de consumo, incluidos los productos químicos. Las fuentes naturales de algunos elementos empleados en la fabricación de sustancias químicas se están agotando a un ritmo preocupante, lo que trae consigo el concepto de “elementos en peligro de extinción”. Estas preocupaciones, han llevado a que los actores de las cadenas de valor se centren en la llamada «economía circular », que fomenta el diseño de productos que promuevan específicamente el reciclaje (Poliakoff et al., 2018).

“Lo que la economía circular nos dice es que es necesario cambiar la forma en la que actualmente producimos y consumimos, que está basada en una economía lineal de extracción-producción-consumo-desperdicio. Lo que queremos es pasar a una economía circular en la que tenemos que cerrar los ciclos de producción y mantener un flujo constante de recursos naturales” (Zacarías, 2018).

En la práctica, la economía circular se consigue mediante la reparación, el reciclaje, la reutilización y la refabricación de los productos. De acuerdo con Zacarías (2018), un ejemplo de economía circular es del aceite automotor, otrora altamente contaminante de las fuentes hídricas y que ahora es empleado -cerrando su ciclo- como un insumo en el proceso productivo de la industria del cemento.

Cumplimiento de los ODS a través de la química sostenible

Los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la Organización de las Naciones Unidas proporcionan un marco de referencia como punto de partida, para permitir que la industria química describa como impacta al planeta y cómo puede lograr una contribución global positiva (Axon & James, 2018).

Los avances en la química sostenible, según los principios planteados por Blum et al. (2017), permiten que la industria química proporcione soluciones a desafíos globales tales como:

◥ Protección del medio ambiente: Mediante la prevención de la contaminación y el desarrollo de tecnologías de reducción de gases de efecto invernadero.
◥ Cuidado de la salud y bienestar humano: Con el suministro de dispositivos médicos, componentes y productos farmacéuticos.
◥ Uso eficiente de recursos naturales: Con el empleo de materias primas renovables, la aplicación de la catálisis y la reutilización, reciclaje y refinación de metales valiosos.
◥ De acuerdo con la ICCA (2017), la industria química puede contribuir globalmente al cumplimiento de la agenda 2030 para el desarrollo sostenible a través de seis ejes principales:

◥ Eje 1 – Salud y bienestar (ODS 2 – Hambre cero, ODS 3 – Salud y bienestar, y ODS 6 –Agua limpia y saneamiento): Los avances en química son fundamentales para aumentar la producción agrícola que cumpla con las necesidades nutricionales de una población mundial en crecimiento. Los productos químicos protegen a las plantas de las plagas, aumentan la producción de cultivos mediante el uso de semillas y fertilizantes de alto rendimiento, y ralentizan la erosión del suelo. La química también es esencial para la potabilización del agua y el saneamiento.

Los avances con química sostenible para lograr el cumplimiento de los ODS 2, 3 y 6, incluyen:

◥ Desinfectantes que matan gérmenes y previenen enfermedades
◥ Filtros de membrana de polímero que eliminan impurezas en el agua
◥ Materiales para la desalinización, convirtiendo el agua salada en agua dulce apta para consumo de los seres humanos
◥ Materiales para tuberías que protegen el agua desde su fuente hasta el grifo
◥ Comprensión más profunda de las causas y mejores tratamientos médicos, enfermedades y dolencias, permitiendo a las personas vivir vidas más largas y saludables

◥ Eje 2 – Consumo sostenible y producción (ODS 12 – Producción y consumo responsables): La industria química global tiene un papel único en innovar y producir una amplia gama de productos, artículos y servicios que son esenciales para la vida cotidiana y que promueven el desarrollo sostenible y resultados ambientalmente racionales.

Las tecnologías desarrolladas para lograr el cumplimiento del ODS 12 permiten:

◥ Eficiencia en el uso de los recursos energéticos
◥ Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI)
◥ Reutilización de residuos
◥ Desarrollo de materiales sostenibles y prácticas comerciales transparentes, en cuanto a su desempeño ambiental y en salud y seguridad en el trabajo

◥ Eje 3 – Energía, medio ambiente y ciudades sostenibles (ODS 7 – Energía asequible y no contaminante, ODS 9 – Industria, innovación e infraestructura, ODS 11 – Ciudades y comunidades sostenibles, ODS 12 – Producción y consumo responsables, y ODS 13 – Acción por el clima): El crecimiento sostenible está sustentado en un futuro energético inteligente, haciendo un mejor uso de los recursos y materias primas finitas, extendiendo la perspectiva del ciclo de vida del producto a la producción y a los patrones de consumo y uso, y desarrollando tecnologías de punta que mejoran la eficiencia energética a nivel global.

Como ejemplos de aplicación de la química sostenible para el cumplimiento de los ODS 7, 9, 11, 12 y 13, se tienen los siguientes:

◥ Materiales ligeros utilizados en los sectores de la construcción y automotor, que transforman la forma en la que se usa, se consume y se ahorra la energía a diario
◥ Casi todas las fuentes y tecnologías de energía renovable: eólica, solar, gas natural y nuevas tecnologías de baterías, dependen de las innovaciones en química para lograr ser eficientes, asequibles y escalables
◥ Tecnologías innovadoras en generación de energía, almacenamiento, recuperación y combustibles alternativos, proporcionando productos dirigidos hacia el usuario final que permitan lograr una sociedad baja en carbono

◥ Eje 4 – Economías sostenibles (ODS 1 – Fin de la pobreza, y ODS 8 – Trabajo decente y crecimiento económico): Más del 95 por ciento de los productos manufacturados en el mundo están relacionados con la química, por lo cual la producción segura y la gestión racional de los productos químicos son claves para el crecimiento económico y la mejora de la calidad de vida de las personas.

La industria química apalanca el cumplimiento de los ODS 1 y 8, a través de:

◥ Innovación continua, que brinda oportunidades de negocios y una base sostenible para nuevo crecimiento en regiones en desarrollo
◥ Mejora en las actividades de administración de productos alrededor del mundo

◥ Eje 5 – Aprendizaje y educación (ODS 4 – Educación de calidad, ODS 5 – Igualdad de género, y ODS 10 – Reducción de las desigualdades): En las comunidades una educación de calidad promueve un mayor crecimiento económico, mejora la salud pública y apoya la consecución de sociedades más estables.

Para el logro de los ODS 4, 5 y 6, la industria química:

◥ Apoya la educación de calidad y equitativa para el desarrollo sostenible
◥ Promueve las oportunidades de aprendizaje de las personas a lo largo de toda su vida, para su empoderamiento social, cultural y económico

◥ Eje 6 – Asociaciones público-privadas (ODS 17 – Alianzas para lograr los objetivos): Los programas de gestión responsable de los productos químicos requieren de alianzas entre el sector público y el sector privado, que promuevan el desarrollo de capacidades conjuntas que permitan el avance significativo y la reducción o eliminación de los impactos sobre la salud humana y el medio ambiente.

Conclusiones

En el concepto de desarrollo sostenible, cabe preguntarse acerca de las necesidades de la civilización. ¿Una necesidad es la simple subsistencia acaso, o el logro de un estilo de vida particular? ¿Las necesidades de todos son las mismas? ¿Cómo se pueden predecir las necesidades de las generaciones futuras? (Anastas & Zimmerman, 2018).

Hace 50 años, nadie se imaginaba la dependencia de esta “generación futura”, con respecto al poco abundante elemento químico Indio y la necesidad de lograr una eficiencia en su producción y reciclaje. El óxido de Indio y Estaño -ITO, por sus siglas en inglés-, es un material semiconductor empleado
en las pantallas de cristal líquido sensibles al tacto (LCD, OLED, electroluminiscentes o electrocromáticas), por lo que su oferta limitada constituye un riesgo para el funcionamiento de los teléfonos inteligentes, una parte integral de la vida de las personas en la actualidad y por tanto una «necesidad
» de esta generación (Welton, 2018).

Como se observa en los ejemplos de buenas prácticas ejecutadas en la industria química para el cumplimiento de los ODS de la Organización de las Naciones Unidas, éstas las han utilizado como un marco de referencia para racionalizar y definir lo que actualmente hacen. Sin embargo, es necesario continuar impulsando la innovación a través de la química sostenible, que proporcione soluciones tecnológicas para el horizonte de la última década
de cumplimiento de la agenda 2030 para el desarrollo sostenible, y que satisfagan por tanto las necesidades de las generaciones futuras (Axon & James, 2018).

Referencias

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Artículo técnico tomado de la Revista del Consejo Colombiano de Seguridad, Protección & Seguridad No. 369 Enero – Febrero de 2020.