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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.
QUIMICA ANALITICA VERDE COMO HERRAMIENTA PARA MEJORAR LA SALUD Y LA CALIDAD DEL MEDIO AMBIENTE
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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Darwin Andrés Rincón Castro1; Jonatán Darío Charry Herrera2.
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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Darwin Andrés Rincón Castro1; Jonatán Darío Charry Herrera2.
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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Darwin Andrés Rincón Castro1; Jonatán Darío Charry Herrera2.
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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Darwin Andrés Rincón Castro1; Jonatán Darío Charry Herrera2.
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