Una lejía más verde

Deshacerse de una mancha en la ropa puede ser una tarea muy difícil. Deshacerse de la mancha no es una cuestión de eliminar las moléculas como los detergentes. Las moléculas manchadas se cambian químicamente para que ya no reflejen la luz de la misma manera que antes. Este proceso se llama decoloración o blanqueo. Las manchas naturales, así como algunos tintes producidos a partir de la hierba, provienen de compuestos químicos llamados cromóforos. Los cromóforos pueden absorber la luz en longitudes de onda específicas y, por lo tanto, causar colores.1

La lejía doméstica ordinaria, el hipoclorito de sodio (NaClO), actúa sobre una mancha a través del proceso químico llamado oxidación reducción, o reacción redox. La oxidación se define generalmente como la pérdida de electrones y la reducción como la ganancia de elecciones. Los dos procesos de oxidación y reducción ocurren juntos; así, un compuesto se reduce en el proceso de oxidación de otro. Los blanqueadores de cloro son agentes oxidantes; cuando el cloro reacciona con el agua, produce ácido clorhídrico y oxígeno atómico. El oxígeno reacciona fácilmente con los cromóforos para eliminar los electrones de la molécula, cambiando químicamente la estructura de la molécula y las propiedades físicas que causan el color se modifican.1

Los blanqueadores de cloro funcionan de forma eficiente y económica. Sin embargo, a veces la oxidación con blanqueadores de cloro implica la adición de átomos de cloro a las moléculas de la mancha de color en lugar de la simple eliminación de electrones. La adición de cloro al flujo de residuos puede conducir a la formación de subproductos peligrosos, como las dioxinas. Las dioxinas son un grupo de cientos de compuestos de estructura similar que tienen la capacidad de bioacumularse. Las principales fuentes de dioxinas proceden de la quema de residuos y de los incendios forestales, pero las dioxinas también pueden ser añadidas al medio ambiente por procesos industriales que utilizan cloro, como la fabricación de textiles y papel. La exposición a grandes cantidades de dioxinas puede provocar una enfermedad conocida como cloracné. El cloracné es una enfermedad grave de la piel que provoca la aparición de lesiones en la cara y la parte superior del cuerpo. La exposición a las dioxinas también se ha relacionado con el aumento del riesgo de cáncer. Su tendencia a permanecer en el medio ambiente ha llevado a la Agencia de Protección Medioambiental de Estados Unidos a trabajar con la industria para encontrar formas de limitar su uso.2

El cloro a gran escala es mortal para el medio ambiente. Existen otras alternativas o blanqueadores sin cloro. Los blanqueadores sin cloro contienen peróxido de hidrógeno o sólidos como el perborato o el percarbonato que reaccionan con el agua para liberar peróxido de hidrógeno. El peróxido de hidrógeno se descompone en oxígeno gaseoso y agua, como se muestra en la Ecuación 1.1

\Nde la descomposición, el H2O2 libera radicales libres, intermediarios altamente reactivos que oxidan otras moléculas quitándoles electrones. Si estas otras moléculas son manchas de color o pigmentos, los cambios químicos que se producen por su oxidación pueden cambiar sus propiedades físicas, haciéndolas incoloras.1

El peróxido de hidrógeno es una alternativa más ecológica y respetuosa con el medio ambiente que los reactivos de blanqueo con cloro. Sin embargo, el reto de sustituir los blanqueadores de cloro por el peróxido de hidrógeno conlleva dos problemas. El proceso de oxidación del peróxido puede ser indiscriminado; cualquier molécula puede reaccionar con los radicales libres. El segundo problema con el uso del peróxido de hidrógeno es la necesidad de temperaturas y presiones más altas con tiempos de reacción más largos para obtener los mismos resultados que con el blanqueo con cloro. En la fabricación, esto conlleva mayores costes de energía, equipos y mano de obra.1

Estos problemas llevaron a los investigadores de la Universidad Carnegie Mellon a desarrollar unas moléculas llamadas ligandos macrocíclicos tetraamido (TAML) para que funcionaran como catalizadores en la reacción de blanqueo con peróxido de hidrógeno. Su adición permite que la reacción se produzca a temperaturas y presiones mucho más bajas y que se obtenga una mayor selectividad de la reacción.3 El H2O2 activado por TAML es un ejemplo ideal de química verde en funcionamiento. Se fabrica a partir de productos bioquímicos naturales, reduce los costes energéticos y la contaminación por cloro.

De ChemPRIME: 11.17: Agentes oxidantes comunes