Las ciencias nos ayudan a enfrentar los grandes desafíos que amenazan el futuro de la humanidad, como el cambio climático, la contaminación del agua, suelo, aire y la pérdida de los ecosistemas que es el hábitat de todos los seres vivos.
La química como parte de las ciencias, nos ofrece soluciones para estos desafíos generando nuevos conocimientos y estrategias para mejorar la educación logrando un desarrollo cultural, social, ambiental y económico sustentable para nuestra vida moderna.
Los profesores del área de Química UPAEP estamos interesados en la enseñanza sostenible de nuestras asignaturas
La química sostenible requiere de proporcionar recursos de aprendizaje sin sacrificar la calidad del medio ambiente. Con este objetivo surge la química verde y las técnicas de microescala. La química en microescala promueve tanto en la educación como en la investigación una metodología que permite que la parte experimental de la química sea de una manera más responsable con el medio ambiente, además de contribuir a la reducción de costos de materiales y reactivos.
Es importante señalar que "Micro escala en el laboratorio" no significa que los experimentos tengan menos validez o exactitud en los resultados obtenidos que los que normalmente surgen en el laboratorio en donde se utilizan refrigerantes de tamaño normal, vasos grandes, soportes grandes, etc. sino por el contrario, el uso de cantidades pequeñas de reactivos y material de tamaño pequeño se utilizan muy comúnmente en escala industrial y aún con más frecuencia durante las investigaciones de nivel bachillerato, licenciatura, maestría o doctorado.
El término de química verde surge en la EPA (Enviromental Protection Agency) en los años 1990 con el propósito de la vigilancia para protección del medio ambiente originado por los procesos industriales. La química verde se define como “El diseño de productos y procesos químicos que reducen o eliminan el uso o generación de residuos peligrosos”.
En 1993 el programa de la Química Verde comienza sus actividades y en 1998 se publican los “Doce principios de la Química Verde” originalmente definidos pos Anastas y Warner.
Doce principios de la Química Verde
- Prevención
Es preferible evitar la generación de un residuo que reciclarlo, tratarlo o disponer de el una vez que se haya formado.
- Economía atómica
Los métodos de síntesis deberán diseñarse de manera que se incorporen al máximo los reactivos en el producto final, minimizando la formación de subproductos, lo que favorece también al principio 1.
- Uso de metodologías que generen productos con toxicidad reducida
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.
- Generar productos eficaces, pero no tóxicos
Los productos químicos deberán ser diseñados de manera que mantengan la eficacia a la vez que reduzcan su toxicidad.
- Reducir el uso de sustancias auxiliares
Se evitará, en lo posible, el uso de sustancias que no sean imprescindibles (solventes, reactivos para llevar a cabo separaciones, etc.) y en el caso de que se utilicen, que sean lo más inocuos posible.
- Disminuir el consumo energético
Los requerimientos energéticos serán catalogados por su impacto medioambiental y económico, reduciéndose todo lo posible.
- Utilización de materias primas renovables
Las materias primas han de ser preferiblemente renovables en vez de agotables, siempre que sean técnica y económicamente viables.
- Evitar la derivación innecesaria
Se evitará en lo posible la formación de derivados (grupos de bloqueo, de protección/desprotección, modificación temporal de procesos físicos/químicos).
- Potenciación de la catálisis
Se emplearán catalizadores (lo más selectivos), reutilizables en lo posible, en lugar de reactivos estequiométricos.
- Generar productos biodegradables
Los productos químicos se diseñarán de tal manera que al finalizar su función no persistan en el medio ambiente, sino que se transformen en productos de degradación inocuos.
- Desarrollar metodologías analíticas para la monitorización en tiempo real.
Las metodologías analíticas serán desarrolladas para permitir el monitoreo y control en tiempo real de los procesos, previo a la formación de productos secundarios.
- Minimizar el potencial de accidentes químicos
Se elegirán las sustancias empleadas en los procesos químicos de forma que se minimice el riesgo de accidentes químicos, incluidas las emisiones, explosiones e incendios.
Estos principios se enfocan en los diferentes procesos y síntesis de sustancias químicas y que tiene que ver con el uso de solventes, energía y disminución de residuos.
Es una valiosa estrategia para lograr un equilibrio entre el desarrollo de la química industrial el desarrollo económico, la prevención de la contaminación y con ello la protección del medio ambiente.
El concepto de química verde se está implementando a nivel pedagógico (Kirchhoff, 2001) y el interés por materiales educativos va en gran aumento para lograr que los “experimentos en el laboratorio”, sean “experimentos verdes”
Un profesor de química que desarrolle esta metodología tendrá un impacto significativo en la reducción de contaminantes al realizar una práctica de laboratorio logrando que la enseñanza práctica de la química sea sostenible.
Una de las técnicas innovadoras en este sentido es la Microescala.
La microescala se basa en la prevención de la contaminación reduciendo los residuos generados en el laboratorio utilizando material de vidrio pequeño y cantidades mínimas de reactivos.
La microescala ha tenido un amplio crecimiento en el mundo, en países como Estados unidos, Inglaterra, Finlandia, Asia, Sudáfrica y muchos más.
En 1990 se estableció el Centro internacional de Microescala en el Merrimack College con el Doctor Zvi Szafran iniciando las primeras metodologías a microescala para las asignaturas de química inorgánica y química general.
El Doctor Szafran dictó un taller de técnicas a microescala en la Universidad Iberoamericana Santa Fe y en 1990 con iniciativa del Dr. Jorge Ibáñez junto con otros académicos, se funda el Centro Mexicano de Química Verde y Microescala (CMVM).
Desde entonces este Centro ha contribuido a la capacitación de más de 2000 profesores en 560 instituciones en 51 países; y en México en la formación de más de 8,500 estudiantes y profesores en 30 estados de nuestra república mexicana.
Desde el año 2010 el área de Química del decanato de Ciencias Biológicas inició la capacitación en esta innovadora técnica de enseñanza de la química participando en congresos y simposios Internacionales de Microescala.
Y a lo largo de estos 11 años se han dado aquí en UPAEP conferencias y cursos a profesores y alumnos, con ponentes expertos en microescala como el Dr. Jorge Ibáñez Cornejo y la Dra. Carmen Doria Serrano (Universidad Iberoamericana Santa Fe), el Dr. Fortunato Sevilla (Universidad Pontificia de Santo Tomas Filipinas), Dr. John Bradley Director del Centro Radmaste (Centre for Research and Development in Mathematics, Science and Technology Education), Dra. Ángela Koehler- Kruetzfeldt (University of Dortmund, Germany), Dra. Alejandra Suárez y Dr. Rolando Spanevello (de la Universidad del Rosario Argentina); todos ellos profesores reconocidos internacionalmente en técnicas de microescala.
En noviembre del 2020 este centro celebró el 30 aniversario de su fundación a la cual fuimos invitados algunos profesores del área de Química UPAEP junto con profesores de la universidad de Witwatersrand Sudáfrica (John Bradley), del Centro de microescala de la Universidad de Creighton (Bruce Mattson), Universidad de Nebraska-Lincoln (David Brooks), Chinese Microescale Center Hangzou Teachers College ( Minh-Huai Zhou), Hong Kong Baptist University (Winghong Chan), Japanese Microescale Chemistry Center (Kazuko Ogino), Universidad de Valencia ,España (Teresa Climent) y muchos más.
Dentro de nuestra universidad tenemos una gran diversidad de programas académicos que incluyen temas relacionados con química. Al utilizar la microescala en la parte experimental en todas estas áreas nos dará un mayor aprovechamiento de los recursos, instalaciones y sobre todo la disminución de los residuos generados.
Esta innovadora técnica es aplicable a carreras de Ingenierías como Química Industrial, Civil, Industrial, Aeroespacial, Biotecno-ambientales, Agronomía, Biología, Medicina veterinaria, Médico cirujano, Odontología, Nutrición; en proyectos de Investigación, y en todo programa que en su plan de estudios incluyan asignaturas teórico- prácticas como la química general, inorgánica, orgánica, analítica, bioquímica, biología, farmacología, fisiología, microbiología, etc., y en toda asignatura donde sea necesario el uso de sustancias químicas.
En el 2013 la UNESCO presentó el programa Life Proyect que tiene como objetivo promover la investigación con proyectos innovadores que respeten los 12 principios básicos de la química verde y el uso de la microescala para lograr una producción industrial y una enseñanza de la química sostenible.
En conclusión, el desarrollo de la química sostenible con apoyo de la microescala es una medida alternativa para que el uso de sustancias químicas sea económica y más amigable con nuestro medioambiente; es una nueva filosofía con validez y estándares de calidad para llevar a cabo la investigación, la síntesis de sustancias, nuevos procesos químicos y por supuesto la docencia, poniendo en práctica la creatividad en las ciencias experimentales.
Referencias:
http://medicina.usac.edu.gt/quimica/quimgen.htm
Mainero, R.M. (1997) ¿Por qué microescala? Educación Química.8 (3):166
www.uia.mx/ibero/ocademica/posgrado/ciencias/cienquim/microescala
