¿Por qué algunos solventes son más seguros que otros?

A medida que los productos químicos han pasado del laboratorio sintético a la producción en masa, muchos disolventes clásicos han permanecido arraigados en el status quo industrial. ¿Un caso de 'por qué arreglar lo que no está roto'?

Sin embargo, a medida que nos hemos vuelto más conscientes de los impactos en la salud de la exposición química, así como del efecto en los sistemas ambientales, se ha vuelto más evidente que es imperativo identificar y cambiar a solventes menos dañinos cuando sea posible. Entonces, ¿qué hace que un solvente sea mejor que otro?

Principios de la química verde

La química verde y sostenible es un esfuerzo colectivo destinado a proporcionar una revisión crítica de cómo y por qué se utilizan diferentes productos químicos y procesos; uno de sus principios fundamentales es facilitar el diseño de productos químicos más seguros. El campo tiene como objetivo producir solventes, catalizadores y otros productos químicos auxiliares alternativos que sean reactivos menos volátiles, menos agresivos y más seguros para las personas y el medio ambiente que las opciones más tradicionales. 

Los solventes son vitales en muchos procesos industriales, especialmente en la síntesis química y la fabricación, y encontrar el solvente adecuado para el trabajo a menudo puede ser una tarea en sí misma, ya que se deben tener en cuenta muchas variables, incluido el impacto en la salud humana, la seguridad ambiental, la calidad de la síntesis. , restricciones industriales y costo. Sin embargo, a medida que aprendemos más sobre los efectos de por vida de los productos químicos, elegir los disolventes más seguros para su lugar de trabajo se vuelve más importante que nunca.

Clasificación de seguridad

Un análisis de 2015 del proyecto CHEM21 (Chemical Manufacturing Methods for the 21st Century Pharmaceutical Industries) clasificó 50 de los solventes químicos más utilizados en cuatro clasificaciones: recomendado, problemático, peligroso y altamente peligroso. Las clasificaciones se basaron en los siguientes criterios:

Puntuación de seguridad

El puntaje de seguridad mide la capacidad de un solvente para causar daño físico a una persona, determinado por el punto de inflamación, la temperatura a la cual un compuesto orgánico produce suficiente vapor para encenderse, y los códigos de peligro GHS (códigos H), así como algunas consideraciones adicionales. .

Los disolventes más nocivos tendrán un punto de inflamación inferior a -20 °C y códigos de riesgo H224 (líquido y vapor extremadamente inflamables), H225 (líquido y vapor altamente inflamable) o H226 (líquido y vapor inflamables). El potencial adicional de daño se cuantifica por una temperatura de autoignición de menos de 200°C, una capacidad de acumular carga eléctrica (resistividad de más de 10⁸ Ω m), o la capacidad de formar peróxidos explosivos (EUH019).

Los solventes menos dañinos tendrán un punto de inflamación superior a 60 °C, sin códigos H relacionados con la inflamabilidad, baja resistividad y alta temperatura de autoignición.

Puntuación de salud

El puntaje de salud mide la capacidad de un solvente para causar daño fisiológico a una persona. Esto tiene en cuenta si un solvente es corrosivo, altamente tóxico, cancerígeno, mutagénico o reprotóxico. Cuando no se dispone de datos toxicológicos, las sustancias reciben una puntuación de cinco sobre diez de forma predeterminada. Los disolventes sin códigos H3XX generalmente se consideran más seguros, pero esto solo es aplicable si hay suficientes datos disponibles para confirmarlo. 

Algunos solventes pueden causar irritación leve en la piel, los ojos o el sistema respiratorio. Sin embargo, los solventes más peligrosos no solo irritarán sino que también pueden ser corrosivos y altamente dañinos para estos órganos. Los disolventes cancerígenos volátiles se consideran algunos de los más peligrosos, como el benceno y el 1,2-dicloroetano, que reciben una puntuación máxima de diez. Los disolventes menos nocivos son aquellos que tienen un punto de ebullición superior a 85 °C y no tienen declaraciones de peligro para la salud H3XX.

Puntaje ambiental

Esta evaluación tiene en cuenta el potencial de daño ambiental. Idealmente, esto incluiría análisis del ciclo de vida de los orígenes de los solventes, uso y reutilización, y eliminación al final de su vida útil, pero la imagen completa de los 50 solventes aún es limitada. Cuantificación de la toxicidad aguda para la vida acuática, la bioacumulación, la capacidad de generar compuestos orgánicos volátiles (COV) y CO₂ El impacto de las emisiones puede ayudar a evaluar los impactos ambientales de los productos químicos.

El proyecto CHEM21 clasifica los disolventes más peligrosos según tengan una BP inferior a 50 °C (lo que generará VOC) o superior a 200 °C (lo que dificulta el reciclaje). Disolventes identificados como H400 (muy tóxico para la vida acuática), H410 (muy tóxico para la vida acuática con efectos duraderos), H411 (tóxico para la vida acuática con efectos duraderos) o H420 (daña la salud pública y el medio ambiente al destruir el ozono en la atmósfera superior) se encuentran entre los más peligrosos, con una puntuación de entre siete y diez sobre diez. Cualquier cosa con datos limitados o un registro REACH faltante o incompleto recibe una puntuación automática de cinco sobre diez.

Ganadores y perdedores

El agua es, con diferencia, el disolvente más fiable y seguro de la industria. Si bien puede ser difícil de descontaminar y reciclar, sigue siendo, en general, la opción menos dañina para las personas y el medio ambiente. La disponibilidad de agua varía mucho según el grado de pureza requerido, desde la muy abundante agua de mar hasta el agua ultrapura más cara y limitada, que también puede limitar su potencial como disolvente.

El etanol, el isopropanol, el n-butanol, el acetato de etilo, el acetato de isopropilo, el acetato de butilo, el anisol y el sulfolano son todos recomendados por CHEM21 como solventes menos peligrosos donde el agua no es posible.

Los solventes evaluados como altamente peligrosos representan peligros significativos para las personas, el medio ambiente o ambos. El éter dietílico, el benceno, el cloroformo, el tetracloruro de carbono, el dicloroetano, el nitrometano, el disulfuro de carbono y el HMPA están todos incluidos en esta categoría.

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Fuentes:

• https://www.imi.europa.eu/projects-results/project-factsheets/chem21 
• https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html 
• https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/GC/C5GC01008J
• https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/GC/C4GC01149J