QUIMICA ANALITICA VERDE COMO HERRAMIENTA PARA MEJORAR LA SALUD Y LA CALIDAD DEL MEDIO AMBIENTE

Darwin Andrés Rincón Castro1; Jonatán Darío Charry Herrera2.

QUIMICA ANALITICA VERDE COMO HERRAMIENTA PARA MEJORAR LA SALUD Y LA CALIDAD DEL MEDIO AMBIENTE

Darwin Andrés Rincón Castro1; Jonatán Darío Charry Herrera2.

Programa de Licenciatura en Educación Básica con Énfasis en Ciencias Naturales y Educación ambiental

Facultad Ciencias de la Educación. Universidad del Tolima

A.A 546. Barrió Santa Elena Parte Alta. Ibagué Tolima Colombia

E-mail: darincon22@gmail.com; jhonto09@hotmail.com

RESUMEN

A lo largo de la historia a raíz de un problema nacen una o más soluciones, es así

como al problema de contaminación e impacto ambiental, generado por el hombre

y específicamente el campo de la investigación científica. se produce una

alternativa inteligente para mitigar y corregir dicho fenómeno. “La Química Verde”

“La Química Verde es el uso de técnicas de química y metodologías que reducen

o eliminan el uso o la generación de materias primas, productos, subproductos,

disolventes, reactivos, etc. Que son peligrosos para la salud humana o la salud del

medio ambiente. Esta revisión busca de una manera educativa centrarse en

contenidos referentes a química analítica verde desde sus orígenes pasando por

métodos convencionales hasta llegar a lo que se hace hoy y como se proyecta a

futuro buscando alternativas ecológicas que no afecten el ambiente y además

genere mayores ingresos económicos para los investigadores y los laboratorios ya

que el consumo de materiales y reactivos se verá reducido drásticamente. Como

ejemplo de aplicación tomaremos la cromatografía liquida de alta resolución

(HPLC) que es una técnica ampliamente utilizada en química analítica por su gran

sensibilidad además sus determinaciones cuantitativas son exactas. Basados en

tres principios de QAV como son tres R (Reducir, Reemplazar, Reciclar) que se

extrapolarán a mas procedimientos de laboratorio por su eficacia en los resultados

y su por aporte ecológico.

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Darwin Andrés Rincón Castro1; Jonatán Darío Charry Herrera2.

Palabras clave: química verde, cromatografía (HPLC), Principios de química

INTRODUCCION

Se discuten los orígenes y los fundamentos de la Química Analítica Verde (QAV),

basado en la literatura publicada sobre la limpieza del medio ambiente QAV y sus

métodos. Prestamos especial atención a las estrategias y las herramientas

disponibles para hacer la muestra, tratamiento previo y los métodos analíticos más

ecológicos. Consideramos que los principios más importantes son para

reemplazar los reactivos tóxicos, a minimizar y automatizar los métodos, por lo

que es posible reducir drásticamente las cantidades de reactivos consumidos y los

residuos generados y evitar los efectos secundarios de los métodos analíticos.

También consideramos en línea la descontaminación de los desechos a ser de

especial interés en la toma de analítica química sostenible.

S. Armenta, S. Garrigues, M. de la Guardia (2008, p. 497)

Para las metodologías de análisis, el desarrollo y validación se incluyen la

optimización de algunos parámetros de análisis (Por ejemplo, la precisión,

sensibilidad, reproducibilidad, simplicidad, la rentabilidad, flexibilidad y velocidad).

Sin embargo, otros aspectos relacionados con seguridad del operador y el impacto

ambiental de los métodos analíticos no son comúnmente considerados. Por eso,

surgió una situación paradoja durante la década de 1990, debido a los efectos

secundarios de metodologías analíticas desarrolladas para analizar los diferentes

tipos de la muestras, incluyendo el medio ambiente, muestras que generan una

gran cantidad de residuos químicos, lo que resulta en un gran impacto del

ambiente. En algunas circunstancias, los productos químicos empleados para

análisis fueron aún más tóxicos que los las especies que se ha determinado.

Teniendo en cuenta preocupación actual en materia de medio ambiente, los

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estudios analíticos y el consiguiente uso de reactivos tóxicos y solventes han

aumentado a un punto en el que se hizo insostenible para continuar sin una

perspectiva de medio ambiente. La necesidad de una revisión cuidadosa de la

efectos secundarios de la química en general y química analítica en particular, se

trasladó a los laboratorios de control de residuos y para recoger los residuos y así

evitar la contaminación del agua y de descarga con desechos urbanos. Sin

embargo, hay evidencia de un verdadero problema la gran cantidad de residuos

tóxicos lo que crea dificultades en su gestión.

Con este telón de fondo, la Química Analítica Verde (QAV) que comenzó como

una búsqueda de alternativas prácticas para el tratamiento de los desechos y

residuos con el fin de reemplazar a los contaminantes con metodologías más

limpias.

METODOLOGIA

Para ver el aporte que se está desarrollando en química analítica verde hacia la

mejora ambiental a partir de técnicas convencionales de laboratorio es

estrictamente necesario conocer como es el desarrollo de estas prácticas en

condiciones tradicionales con todos sus parámetros y tipos existentes. Luego

revisar la bibliografía sobre la química analítica verde. Seleccionar información

oportuna y acertada garantiza tener una idea clara de lo investigado para así

comunicarlo, haciendo una transposición didáctica ya que los resultados de esta

revisión van a ser expuestos a un público que no tiene mayor vínculo con la

química y mucho menos con la química analítica verde (QAV) se debe tener en

cuenta que lo que busca el principio de las tres R es básicamente el Remplazo de

disolventes, Reducción de tamaños de capsulas, Reciclar disolventes, aumento de

presión. Entre otros factores que funcionaran eficazmente como alternativas de

mitigación y obviamente generación de menor cantidad de residuos

contaminantes.

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CROMATOGRAFÍA DE LÍQUIDOS DE ALTA EFICACIA (HPLC)

La Cromatografía líquida de alta eficacia o High performance liquid

chromatography (HPLC) es un tipo de cromatografía en columna utilizada

frecuentemente en bioquímica y química analítica El HPLC es una técnica que se

usa para separar los componentes de una mezcla basándose en diferentes tipos

de interacciones químicas entre las sustancias.

Es una técnica ampliamente utilizada por su gran sensibilidad ya que permite

determinaciones cuantitativas exactas. Generalmente se estudian aminoácidos,

proteínas, ácidos nucleicos, hidrocarburos, carbohidratos, fármacos, terpenoides,

plaguicidas, antibióticos, esteroides, etc. Tiene una aplicabilidad a sustancias de

interés general (industria, salud, medioambiente).

Tipos de HPLC

Parámetros

Cromatografía de fase normal

Cromatografía de fase reversa

Cromatografía de exclusión molecular

Cromatografía de intercambio iónico

Cromatografía

Diámetro interno

Medida de las partículas

Tamaño de poro

Presión de la bombaFuente: Bussi (2007)

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Solventes como Fase Móvil

Interacciones químicas entre la muestra, la fase móvil y el relleno de la columna,

determina el grado de migración y separación de componentes contenidos en la

muestra.

Compuestos con interacciones más fuertes con la fase móvil que con la fase

estacionaria eluirán más rápidamente de la columna (tiempos de retención

menores)

La fase móvil puede ser alterada en el transcurso del análisis para manipular las

interacciones de los componentes de la muestra con la fase estacionaria.

Elución Isocrática: composición constante de la fase móvil

Elución por gradiente: los distintos analitos son eluídos con incremento de la

composición de la fase móvil en la fase orgánica.

Elución politíptica: se combinan varios tipos de técnicas.

El objeto de la QAV es disminuir drásticamente los compustos generados por los

estudios en el laboratorio desde sus solventes bien sea remplazándolos por otros

que cumplan el mismo trabajo en relación con el analito o reducir su cantidad por

estudio hasta la reducción al tamaño de la placa conde se ubica la muestra

también para el caso de HPLC sujiere un aumento en las presiones de la bomba

para reducir el material gastado y el tiempo de la reacción para el caso de

cromatografías isocraticas.

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Resultados

para este trabajo tomaremos como referencia la HPLC isocrática el compuesto

pasa por la columna cromatográfica a través de la fase estacionaria (normalmente,

un cilindro con pequeñas partículas redondeadas con ciertas características

químicas en su superficie) mediante el bombeo de líquido (fase móvil) a alta

presión a través de la columna. La muestra a analizar es introducida en pequeñas

cantidades y sus componentes se retrasan diferencialmente dependiendo de las

interacciones químicas o físicas con la fase estacionaria a medida que adelantan

por la columna. El grado de retención de los componentes de la muestra depende

de la naturaleza del compuesto, de la composición de la fase estacionaria y de la

fase móvil. El tiempo que tarda un compuesto a ser eluido de la columna se

denomina tiempo de retención y se considera una propiedad identificativa

característica de un compuesto en una determinada fase móvil y estacionaria. La

utilización de presión en este tipo de cromatografías incrementa la velocidad lineal

de los compuestos dentro la columna y reduce así su difusión dentro de la

columna mejorando la resolución de la cromatografía. Los disolventes más

utilizados son el agua, el metanol y el acetonitrilo. El agua puede contener

tampones, sales, que ayudan a la separación de los compuestos.

A continuación se muestran los resultados de la cromatografía isocratica cuando

se trabajan en condiciones normales y cuando seutilizan métodos de química

analítica verde.

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CROMATOGRAFIA ISOCRATICA TRADICIONAL

CROMATOGRAFIA ISOCRATICA (QAV)

En la grafica anterior se evidencia claramente que la quimica analitica verde

pueder ser la mejor eleccion a la hora de implementar los ensayos de laboratorio

en aras de mejorar la salud y la calidad del medio ambiente puesto que es notorio

como se reducen a mas del cincuenta porciento los gastos de tiempo como los

productos de desecho.

60 ml de desechos por análisis

23 ml de desechos por análisis

TIEMPO DE RETENCIÓN (min)

TIEMPO DE RETENCIÓN (min)

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Conclucion

Esta  revisión, nos demuestra que la cantidad de residuos generados por las

determinaciones analíticas se pueden disminuir eficientemente por una serie de

alternativas tecnológicas de química analítica verde, como las tecnologías

ecológicas de separación analíticas que están teniendo un impacto beneficioso en

el lugar de trabajo ya que se realiza mas trabajo con menos reactivos y reduce en

gran medida la cantidad de residuos generados asociados con la colección de

alto valor de datos análisis por HPLC.

Referencias bibliograficas

Christopher J. Welch, Naijun Wu, Mirlinda Biba, Robert Hartman, Tanja

Brkovic, Xiaoyi Gong, Roy Helmy, Wes Schafer, James Cuff,, Zainab

Pirzada, Lili Zhou, Trends in Analytical Chemistry, Vol. 29, No. 7, 2010.

Greening analytical chromatography

S. Armenta, S. Garrigues, M. de la Guardia , Trends in Analytical Chemistry,

Vol. 27, No. 6, 2008. Green Analytical Chemistry

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