Quimica en el medio ambiente

química verde

Tecnología

La tecnología es un producto de la actividad humana, coincidiendo en su origen con el del hombre mismo y acompañándolo en su evolución. Así tenemos como a lo largo de la historia la tecnología ha ido facilitando los medios para el trabajo del hombre: la aplicación del fuego, las herramientas de piedra y la invención de la rueda, son algunas de las primeras aplicaciones tecnológicas desarrolladas en los tres primeros milenios antes de Cristo. Posteriormente aparece la máquina de vapor que dio paso a la revolución industrial, que en el siglo XVIII cambió radicalmente el modo de vida de los individuos y el orden económico de la sociedad. Ya en 1770, el alemán Johan Beckmann, define a la tecnología como "la forma de realizar los trabajos, sus consecuencias económicas y sus fundamentos científicos".

Existen dos enfoques acerca de la visión de la tecnología:

La tecnología ha traído enormes beneficios a la humanidad no sólo en su actividad familiar, social y laboral, sino también en campos especializados tales como: educación, medicina, industria, producción de alimentos, ingeniería genética, comunicaciones satelitales, etc. Sin embargo, también se debe señalar, que otro campo en donde se ha desarrollado la tecnología es en la producción de armas sofisticadas (nucleares, químicas y biológicas) que producen efectos de destrucción desbastadores y cambian el estilo de hacer las guerras.

Aportaciones de la ciencia al cuidado y la conservación de la salud

La ciencia nos puede aportar muchos beneficios para mejorar la calidad de vida que llevan las personas. Algunas Aportaciones de la ciencia a la salud

EL PROBLEMA DE LOS JABONES

El jabón es un producto que sirve para la higiene personal y para lavar determinados objetos. Se puede encontrar en pastilla, en polvo, en crema o en líquido.
Tradicionalmente es un material sólido. En realidad la forma sólida es el compuesto "seco" o sin el agua que está involucrada durante la reacción mediante la cual se obtiene el jabón, y la forma líquida es el jabón "disuelto" en agua, en este caso su consistencia puede ser muy viscosa o muy fluida.
Pero todo ese desarrollo de productos químicos despertó también la preocupación por sus efectos en el medio ambiente. Aparecieron las primeras plantas de tratamiento de aguas y una mayor conciencia medioambiental puso en entredicho la inclusión de algunos compuestos químicos dañinos de los detergentes, como los fosfatos, y animó el desarrollo de los ingredientes biodegradables, que se eliminan con facilidad y pueden ser asimilados por algunas bacterias.

Por su parte, los jabones presentan la desventaja de que, si se usan en aguas duras, tienden a formar sales con los cationes de los metales dando lugar a “natas” que neutralizan su acción. Esas sales, también pueden ser insolubles, acumulándose como precipitados. El exceso de jabón utilizado precipita en forma de sales cálcicas de los ácidos grasos, arrastrando consigo la parte de la suciedad no soluble y formando emulsiones.

Otro aspecto contaminante de los jabones está basado en la lenta biodegradación de algunos de los compuestos que los constituyen, como los alquilbencenosulfonatos de cadena ramificada

Los problemas ambientales que causan los detergentes radican, fundamentalmente, en los aditivos que contienen como los blanqueadores, abrillantadores ópticos, perfumes, bactericidas y agentes espumantes. Los aditivos que contienen en mayor proporción son los “sulfatos” (tripolifosfato de sodio).

Efectos de los detergentes en el agua

Forman espumas: son más abundante en presencia de sales de calcio y también de proteínas en el medio. Pueden contener bacterias y virus. Dificultan el tratamiento de las aguas por problemas de operación en las plantas depuradoras.

Inhiben la oxidación.

Alteran de la transferencia y disolución del oxígeno entre la superficie y el aire, dificultando la autodepuración de las corrientes de agua.

Perturban la sedimentación.

Impiden el desarrollo de las algas.

Alteran el olor y sabor de las aguas potables

Efectos tóxicos que dependen del tipo de detergente, sensibilidad de los microorganismos y condiciones del medio acuático.

Efectos de los detergentes en el suelo

Alteran la permeabilidad del suelo facilitando la penetración de microorganismos en las aguas subterráneas.

Efectos tóxicos en los cultivos debido a la presencia de detergentes en las aguas de regadío.

Detergentes con fosfatos: Eutrofización

Cuando se ha desechado un detergente fosfatado, los fosfatos son arrastrados por el drenaje; la mayor parte de las plantas de tratamiento de aguas no están diseñadas para eliminar fosfatos, por tanto, éstos pasan al agua a través del efluente.

Los fosfatos actúan como nutriente para las algas y plantas acuáticas, provocando la degradación de las aguas naturales.

En los lagos, al aumentar la cantidad de flora acuática, se dificulta o impide el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono. Se acumula, pues, gran cantidad de material vegetal en descomposición en el fondo que da lugar a hacer menos profundo el lago aumentando así su temperatura y cantidad de nutrientes. Puesto que la descomposición se da en ausencia de oxígeno, se obtienen productos secundarios como metano, amoníaco y sulfuro de hidrógeno que dan mal olor al agua. Los peces también requieren oxígeno disuelto para sobrevivir y, como se ha consumido, mueren. A largo plazo el lago se convierte en un pantano y más a largo plazo, en un prado o en un bosque. Este proceso natural se ve acelerado por la presencia de fosfatos.

A todo el proceso anterior se le denomina como eutrofización del agua. Este problema no es tan importante en las aguas corrientes, aunque también se da en embalses, ríos y mares litorales.

Detergentes sin fosfatos: Toxicidad

El nitrilo del ácido triacético (NTA) posee biodegradación cambiante que requiere oxígeno para ello. Se liberan productos con alto contenido en nitrógeno que, además de facilitar la eutrofización del agua por ser nutrientes para las plantas, resultan tóxicos debido a la formación de compuestos con iones metálicos venenosos.

El NTA no se degrada en condiciones anaerobias como las existentes en las fosas sépticas.

Descontaminación de Aguas

En las zonas montañosas con desniveles adecuados, se usan canalizaciones en anillo en las que se recolectan los desagües de las poblaciones del entorno y se llevan fuera de los lagos. A la salida de los mismos se purifica el agua mecánica y biológicamente.

Donde no es posible la canalización en anillo se purifican las aguas de desagüe. Durante la etapa de limpieza biológica, para eliminar los nitratos y fosfatos, se utilizan sales de hierro y aluminio en lechada de cal que precipitan los compuestos anteriores, siendo más fácil su eliminación. Así se evita la eutrofización

¿Que es la Química Ambiental?

¿Que es la Química Ambiental?

La Química Ambiental se originó de la química clásica y es hoy una ciencia interdisciplinaria por tratar no solo las áreas básicas de la química, sino también la biología, geología, ecología y la ingeniería sanitaria, por ejemplo.

La química ambiental, denominada también química medioambiental es la aplicación de la química al estudio de los problemas y la conservación del ambiente. Estudia los procesos químicos que tienen lugar en el medio ambiente global, o en alguna de sus partes: el suelo, los ríos y lagos, los océanos, la atmósfera, así como el impacto de las actividades humanas sobre nuestro entorno y la problemática que ello ocasiona.

El desarrollo de esta disciplina mostró las graves consecuencias que tuvo para la capa de ozono el uso generalizado de los clorofluorocarbonos. Tras las experiencias con la lluvia ácida, la combinación de química medioambiental e ingeniería química resultó en el desarrollo de los tratamientos para limitar las emisiones de las fábricas.

También la química medioambiental se ocupa de los procesos, reacciones, evolución e interacciones que tienen lugar en las masas de agua continental y marina por el vertido de contaminantes antropológicos. Asimismo, estudia los tratamientos de dichos vertidos para reducir su carga dañina.

También hay interacción entre la llamada Química sostenible o Química verde y la preservación del ambiente, pues aquella estudia optimizar los procesos productivos químicos, eliminando productos secundarios, empleando condiciones menos agresivas (de presión y temperatura, de tipo de disolvente).

La química ambiental,categorias y analizis

La química ambiental y las cinco esferas

Tradicionalmente, las ciencias ambientales han estudiado los procesos e interacciones en la mesosfera, la exosfera, la geosfera y la biosfera. La química ambiental no sólo se encarga del estudio de la vida, transporte y evolución de las sustancias en los ámbitos antes señalados, sino que debe añadir quinta esfera, la antroposfera, que involucra las actividades y sustancias realizadas por los humanos.

Divisiones

Dentro de la Química ambiental, podríamos encontrar las siguientes divisiones, aunque es una materia en la que es difícil hacer separaciones rotundas, pues la mayoría de los ciclos biogeoquímicos afectan a algunas, o a todas, las partes:

Química de la atmósfera.

Química de la hidrosfera. Predomina, por su importancia, la química de los océanos.

Química edáfica o química del suelo.

Química de la biosfera.

Química verde

ACTUALIDAD

 En la actualidad el medio ambiente se ve afectado por diferentes procesos contra los que todos debemos luchar: la lluvia ácida, el efecto invernadero, la destrucción de la capa de ozono, la contaminación de aguas y tierras y las emisiones radiactivas

La química y el medio ambiente: ¿una ayuda o un obstáculo?

Los cambios medioambientales son debidos, en ocasiones, a actividades humanas como incendios, industrias, utilización de vehículos, etc; y otras veces a actividades naturales como erupciones volcánicas, tormentas y otros fenómenos meteorológicos. la Química analiza los cambios para tratar de determinar la causa y, si es posible, corregirla.

Las cuestiones medioambientales como el cambio climático, la contaminación del agua y las energías renovables ocupan la portada de los periódicos y están cobrando mucha importancia en nuestra vida cotidiana. Mucha gente considera que las industrias químicas y la química en sí son muy perjudiciales para el medioambiente. No obstante, son numerosos los avances y las investigaciones científicas en el campo de la química que están permitiendo desarrollar unos materiales y unas aplicaciones que protegen el medioambiente y conservan la calidad y el estilo de vida que deseamos.

A lo largo de los años, la industria y la sociedad han ido concienciándose de los efectos nocivos de algunas de las prácticas del pasado y de la necesidad de proteger el medioambiente. En el pasado, muy pocos conocían el efecto pernicioso de la vida moderna sobre el entorno, teniendo en cuenta únicamente el potencial positivo de la creación de nuevos materiales y productos.

La investigación en ciencias de la biología y de la química ha revelado que los procesos industriales en química y petroquímica desempeñan un papel fundamental en la resolución de problemas medioambientales, como son el cambio climático, las basuras o la eficiencia energética por nombrar sólo unos cuantos. Sin los químicos quizás nunca hubiéramos llegado a comprender esta problemática. Se han producido - y siguen produciéndose -cambios muy profundos para encontrar soluciones alternativas.

La industria ha desarrollado asimismo bastantes iniciativas voluntarias, como el Programa 'Responsible Care’, para elevar los niveles en la gestión sanitaria y medioambiental y establecer unos sistemas de transporte seguro y sostenible totalmente conformes con la regulación.

El programa Responsible Care es una iniciativa global y voluntaria de la industria química cuyo objetivo es lograr que las empresas adheridas a este Programa, en el desarrollo de sus actividades, mejoren continuamente la Seguridad, la Protección de la Salud y el Medio Ambiente de acuerdo a los principios del Desarrollo Sostenible.

Responsible Care se aplica en 55 países de todo el mundo y en España está coordinado por Feique. Actualmente, más del 60% del sector químico español está ya adherido al programa Responsible Care, y desde su implantación en nuestro país, en 1993, las compañías que lo aplican han experimentado importantes avances en la gestión de la Seguridad, la Protección de la Salud y el Medio Ambiente.

Paralelamente, los químicos y petroquímicos están investigando nuevos métodos más sostenibles y respetuosos con el medioambiente, manteniendo a la vez el desarrollo de la economía y la industria actual. Por ejemplo:

Biocarburantes: el carburante derivado de la biomasa. Una gran variedad de productos de biomasa, como el azúcar de caña, las semillas de colza, el maiz, la paja, la madera y los residuos y desechos animales y agrícolas pueden transformarse en carburantes para el transporte;

Bioplásticos: la producción de materiales plásticos biodegradables a partir de recursos naturales como las plantas;

Aislamiento: la mejora de los materiales aislantes para conseguir viviendas y edificios con más eficiencia energética;

Compuestos plásticos de bajo peso que contribuyen a reducir el consumo de carburante de los coches y los aviones;

Pilas de combustible: cuando se utilizan para hacer funcionar los coches y las motos, las pilas de combustible de hidrógeno producen vapor de agua en lugar de gases de escape;

Nuevas tecnologías de alumbrado, como los diodos de emisión de luz orgánica (OLEDS), que producen más luz con menos electricidad;

Turbinas de viento y paneles solares, que están construidas con materiales producidos por la industria química. Las aspas de metal de las turbinas de viento han sido sustituidas por aspas de poliéster reforzado con fibra de vidrio para resistir las peores inclemencias meteorológicas.

La sociedad suele considerar que todos los productos químicos fabricados por el hombre son malos, mientras que los naturales son buenos. Sólo por ser naturales no significa que sean buenos para la salud o el medioambiente; ni al contrario, que los productos químicos sean malos por estar fabricados por el hombre. Por ejemplo ¿qué hay de más natural que la madera ardiendo en un incendio? Lo cierto es que el humo de un incendio es tan perjudicial para la salud y el medioambiente como cualquier otro proceso de combustión.

Además, hay que tener en cuenta todo el ciclo de vida de un producto (desde su creación hasta su destrucción) a la hora de considerar su impacto. ¿Alguna vez se ha planteado que el impacto del cultivo del algodón en el medioambiente puede ser mayor que la fabricación de fibras sintéticas como el poliéster? La razón está en que el algodón necesita cantidades ingentes de agua, fertilizantes y pesticidas.

Es fundamental potenciar las ciencias químicas a través de la investigación y el desarrollo para que podamos conservar un buen nivel de vida en armonía con el medioambiente y la naturaleza. Se trata del mayor desafío de todas las ramas de la ciencia moderna, en especial las que se dedican al medioambiente: la integración de la tecnología con la naturaleza y el ser humano.

Elementos químicos que nos danan y nos benefician

ELEMENTOS CONTAMINANTES

Antimonio.

El antimonio se emplea en aleaciones, metal de imprenta, baterías, cerámica y textiles.

El envenenamiento se produce por ingestión, inhalación de vapores y principalmente por un gas llamado estibina.

 Arsénico.

Se emplea en venenos para hormigas, insecticidas, pinturas, medicamentos y vidrio.

Es uno de los elementos más venenosos que hay, así como sus compuestos, todos sin excepción.

   Azufre.

Principalmente sus óxidos SO2 Y SO3 contaminan el aire y con agua producen la lluvia ácida. Substancias tales como derivados clorados de azufre, sulfatos, ácidos, son corrosivos. El gas H2S es sumamente tóxico y contaminan el aire. El azufre es empleado en algunos medicamentos para la piel.

 Bromo.

Sus vapores contaminan el aire, además sus compuestos derivados son lacrimógenos y venenosos.

 Cadmio.

Metal tóxico que se origina en la refinación del zinc; también proviene de operaciones de electrodeposición y por tanto contamina agua y aire. Contenido en algunos fertilizantes y contamina el suelo.

 Cloro.

Sus vapores contaminan el aire y son corrosivos. Se le emplea en forma de cloratos para blanquear la ropa, para lavados bucales, para cerillos. Los cloratos son solubles en agua y la contaminan además de formar mezclas explosivas con compuestos orgánicos.

 Cromo.

El cromo y sus compuestos son perjudiciales al organismo, pues destruyen todas las células. Se le emplea en síntesis orgánicas y en la industria del acero. Un cromato soluble contamina el agua.

 Fósforo. El fósforo blanco o amarillo es muy venenoso.

El fósforo rojo no lo es, pero se encuentra contaminado por el blanco. Se emplea fósforo en síntesis, pinturas, fertilizantes, plaguicidas, ocasionando contaminación de aire, suelo y agua.

El gas PH3 es muy venenoso y los vapores de compuestos orgánicos fosforados contaminan el aire.

 Manganeso. Se emplea en la manufactura del acero y de pilas secas. La inhalación de polvos y humos conteniendo manganeso causa envenenamiento. También contamina el agua y atrofia el cerebro.

Mercurio. Metal de gran utilidad por ser líquido, pero contamina el agua, aire y causa envenenamiento. Las algas lo absorben, luego los peces y finalmente el hombre. Los granos lo retienen y finalmente el hombre los come.

 Plomo. El plomo se acumula en el cuerpo conforme se inhala del aire o se ingiere con los alimentos y el agua. La mayor parte del plomo que contamina el aire proviene de las gasolinas para automóviles, pues se requiere para proporcionarle propiedades antidetonantes. También se le emplea en pinturas, como metal de imprenta, soldaduras y acumuladores. Por su uso el organismo se ve afectado de saturnismo. Sus sales son venenosas como el acetato

Conclusión 

Más allá de todos los avances en el área de la ciencia, aún vemos grandes poblaciones privadas de algunas tecnologías básicas.La gran reflexión que los químicos debemos hacer, es cuanto hemos contribuido para la intensificación de esas desigualdades y que es lo que podemos hacer para revertir esta situación. Y allí talvez, consigamos ver a través de los vidrios de nuestros laboratorios una población y ambiente que precisa cada vez más de nosotros. La importancia de la química es cada vez más creciente para el medio ambiente. Encontrar soluciones para el paradigma entre la necesidad del consumo de recursos naturales y su preservación es uno de los papeles importantes de la química hoy.