En la asignatura de Operaciones de Separación, asignatura obligatoria del tercer año del Programa Curricular de Ingeniería Química de la Universidad Complutense de Madrid (España), dentro del capítulo de extracción, se ha introducido un seminario sobre disolventes más seguros. Está dedicado a la selección de disolventes utilizando los criterios: mayor rendimiento/selectividad de extracción y menor impacto ambiental. Este último aspecto se basa en los criterios adoptados por las mejores guías publicadas principalmente en el sector farmacéutico, como GSK o ACS. También se utiliza el concepto de Evaluación del Ciclo de Vida (LCA, por sus siglas en inglés). En el contexto de los solventes, el LCA de la cuna a la tumba debe incluir los requisitos de materia prima y energía para la fabricación, las emisiones y los desechos generados, el transporte y la eliminación final. Además, se presenta el concepto de biodisolventes frente a los derivados petroquímicos; y de solventes neotéricos (líquidos iónicos, solventes eutécticos profundos y fluidos supercríticos) como alternativas a los diluyentes orgánicos comunes.
Para la selección de un solvente, la clase usa el concepto de Lo similar disuelve lo similar, con varios ejemplos. Esto implica que el solvente debe reducir los coeficientes de actividad del soluto. Una forma de evaluar esto se basa en criterios de interacción grupal. Alternativamente, los parámetros de solubilidad de Hansen, HSP, son una forma práctica de comprender los problemas de solubilidad. Un buen solvente para un compuesto específico puede estar bien caracterizado por tres parámetros: δD para Dispersión (van der Waals), δP para Polaridad (relacionado con el momento dipolar) y δH para enlace de hidrógeno.
Sobre un ejemplo concreto de extracción tradicional, en la clase se proponen varios disolventes. Los estudiantes deben elegir los dos o tres mejores de acuerdo con las constantes de partición y la selectividad, para maximizar el rendimiento, minimizar el consumo de solventes y reducir el procesamiento posterior del extracto. Luego deben aplicar criterios de salud, seguridad (consultando la ficha de datos de seguridad, SDS) e impacto ambiental (con la ayuda de las guías mencionadas anteriormente) para elegir el mejor. Un aspecto muy relevante es su recuperación, ya que normalmente se realiza por destilación. Esta operación es costosa y consume mucha energía, por lo que los estudiantes deben consultar el punto de ebullición de los solventes en relación al punto de ebullición del extracto. Por último, deberán consultar precio de mercado y disponibilidad para la discusión final.
De esta forma, los alumnos toman conciencia de la complejidad de elegir un buen disolvente, lo más ecológico posible, para hacer económicamente viable un proceso químico. Es difícil, pero es su obligación como futuros ingenieros químicos. El seminario forma parte de un plan de trabajo de nuestro grupo de investigación en la UCM (https://www.ucm.es/leffs/) para promover la Química Sostenible y la Ingeniería Química en formación. Nuestro objetivo es introducir conceptos verdes en varias materias y en talleres de formación para estudiantes de pregrado, maestría y doctorado. |