1. QUMICA, INDUSTRIA Y SOCIEDAD JOS LUIS SOTELO SANCHO Real Academia de Ciencias La qumica, una de las ciencias naturales que trata del conocimiento de las sustancias y de sus transformaciones, posee una proyeccin aplicada que se refleja en una po- derosa industria y que tiene, asimismo, una fuerte inci- dencia en la sociedad. El campo de actuacin de la qumica es inmenso: abar- ca todas las transformaciones naturales, que incluyen los fenmenos vitales (bioqumica) y tambin muchos procesos que se dan en la materia inanimada que constituyen las ro- cas y los minerales (geoqumica), as como las transfor- maciones qumicas artificiales, provocadas por el ser hu- mano. El hombre tiene en comn con animales y plantas las complejas transformaciones que de modo espontneo son responsables de la vida; pero se diferencia de ellos en su ca- rcter racional, que le faculta para tomar decisiones vo- luntarias, como inventar o idear nuevas herramientas, pro- cesos o productos que satisfagan mejor sus necesidades primarias (alimento, vestido, vivienda), y tambin para generar otras necesidades secundarias que le proporcio- nan mayor bienestar o satisfaccin (transporte, entrete- nimiento). De este modo, sintetizando muchos siglos en unos se- gundos, han surgido la agricultura, los metales, las herra- mientas, los medios de transporte y las mquinas, etapas que cristalizan a fines del siglo XVIII en la Revolucin In- dustrial y a lo largo del siglo XIX en un crecimiento de la industria, primero del carbn y del acero, para producir mquinas, herramientas y medios de transporte (ferroca- rril y barcos), y posteriormente para la obtencin de pro- ductos qumicos (colorantes artificiales) y energticos (gas del alumbrado, petrleo). El conocimiento y dominio de la naturaleza a travs de la ciencia ha servido de base para el nacimiento de todas estas tecnologas. As, Bertrand Russell afirma que, en la prctica, todo lo que distingue al mundo moderno de las pocas pretritas es atribuible a ia ciencia. El crecimiento exponencial del conocimiento en los dos ltimos siglos ha permitido un mayor dominio de las en- fermedades y un incremento sustancial de la esperanza de vida. Como consecuencia, la poblacin ha aumentado, y con ella el consumo de materias primas y energa, y la ge- neracin de residuos, lo que ha dado origen a un nuevo tipo de problemas relacionados con nuestro entorno. Curiosamente, este crecimiento afecta a una parte re- ducida de la poblacin mundial, principalmente ubicada en los pases desarrollados. Simultneamente, grandes ma- sas de dicha poblacin aspiran tan slo a resolver sus ne- cesidades primarias: como ejemplo baste sealar que en- tre el 25 y el 30% de la poblacin mundial (1 500-2 000 millones de personas) no posee una vivienda adecuada por falta de materiales, no dispone de sistemas apropiados de saneamiento o carece de electricidad, o que 25 000 ni- os mueren cada da por falta de agua potable. La industria qumica se ha desarrollado ampliamente a lo largo del siglo XX, basada sobre todo en el petrleo y el gas natural como materias primas, y ha proporcionado multitud de nuevos productos de consumo, aunque tam- bin ha sido causa de algunos accidentes y problemas me- dioambientales. Quiz por este ltimo motivo, la palabra qumica se utiliza hoy ampliamente, a veces de forma errnea, y en la mayora de los casos con carcter peyorativo; as, se dice que los vinos o los alimentos tienen mucha qumica. Slo en algn caso aislado tiene connotaciones positivas, como cuando, para manifestar una simpata entre dos personas, se afirma que hay buena qumica entre ellas. Aunque la crtica y el escepticismo deben aceptarse siem- pre, con frecuencia la ciencia y la tecnologa se juzgan de acuerdo con lo que casi se puede considerar una caracte- rstica del ser humano: tender a reconocer y recordar lo malo e ignorar lo beneficioso. Es aplicable aqu lo que Shakespeare pone en boca de Antonio en la tragedia Ju- lio Csar: El mal que hace el hombre pervive despus de l; sus buenas obras se entierran con sus huesos. Como resumen, la qumica, como ciencia aplicada de- sarrollada por el hombre, se sita en un complejo territorio en el que intervienen mltiples actores (figura 1): los des- cubrimientos cientficos, las empresas y los agentes eco- nmicos, la administracin, los recursos naturales y el me- dio ambiente, que pretenden satisfacer tanto las necesidades primarias de la sociedad como otras secundarias, no tan 183 2. JOS LUIS SOTEI.O SANCHO Fig. 1.- Interacciones entre la ciencia, la Industria y los agentesso- ciales para satisfacer necesidades primarias y secundarias, e inci- dencia sobre el medioambiente. a partir de las fracciones del petrleo) y la proximidad de la Segunda Guerra Mundial propiciaron la investigacin para obtener polmeros artificiales sustitutivos de los na- turales y no dependientes de factores climticos, agrco- las o geogrficos. As se desarrollaron el nailon 66 (descubierto por Ca- rothers en 1935) y el polister (1939), para la obtencin de fibras artificiales; el polietileno de baja densidad (Im- perial Chemical Industries, 1939), empleado para lminas, aislamientos elctricos, etc., y el caucho artificial -poli- butadieno y poli(butadieno-estireno)-, fabricado en los aos treinta en Alemania. Despus de la Segunda Guerra Mundial, la produccin de polmeros artificiales ha cre- cido sin cesar, tanto en volumen como en tipos diferentes. En la figura 2 se muestran algunos de los plsticos ms utilizados hoy da, clasificados en termoplsticos, o pls- ticos que se ablandan al elevarse la temperatura, permi- imprescindibles para la vida, y entre los que se establece una complicada red de interacciones. Utilizando como ejemplo algunos grupos de compues- tos, como los polmeros o el cloro y sus derivados (pla- guicidas, clorofluorocarburos), se tratar de mostrar las aportaciones y problemas generados por la qumica crea- da por el hombre, su relacin en el complejo sistema men- cionado, y las soluciones que pueden darse a dichos pro- blemas. LOS POLMEROS ARTIFICIALES Varios polmeros naturales, como la celulosa, la lana y el caucho, han sido ampliamente utilizados por el hom- bre con diversas finalidades, entre otras la obtencin de fi- bras para vestido (algodn, lana), la fabricacin de papel o, ya en el siglo XX, la manufactura de neumticos para los automviles. La utilizacin de estas materias naturales ha estado siempre condicionada a la disponibilidad de plan- tas y animales, y en algunos casos, como el caucho, a la ubi- cacin geogrfica de los cultivos. El desarrollo de la in- dustria petroqumica (obtencin de productos qumicos TERMOPLSTICOS TERMOESTABLES OTROS Generales "commodities" I>f>olietleno PE ^Polipropileno PP >pol(clor.wnilo) PVC VPoliestireno PS >Pol(tereftalato de etikno) PET Tcnicos I >Pol(metacrlato de metilo) CONSUMO DE PLSTICOS DE USO GENERAL EN ESPAA PE (44 %) PP (20 %) D PVC (21 %) PS(11 %) D PET (4 7.) Fig. 2.- Tipos de plsticos. Fig. 3.- Distribucin del consumo de plsticos de uso general en Espaa. tiendo as un moldeo por presin, termoestables y otros tipos. Dentro de los primeros, que son los ms consumi- dos, se distingue a su vez entre los denominados plsticos de uso general (commodities) y plsticos tcnicos, de me- nor produccin, uso ms especfico y mayor valor aa- dido. El uso de los materiales plsticos se ha extendido en el mundo desarrollado. En la figura 3 se muestra el consu- mo de plsticos per cpitaen varios pases en 1997, apre- cindose una relacin directa con el grado de desarrollo, que puede medirse por el PIB per cpita,tambin indica- do en la figura. En lafigura4 se representa el consumo por- centual de los plsticos de uso general en nuestro pas, prcticamente coincidente con la media europea, siendo el polietileno el ms consumido (44 %) seguido por el po- lipropileno y el policloruro de vinilo. En su conjunto, la fabricacin de plsticos consume un 4% del petrleo total refinado (el conjunto de productos petroqumicos supone alrededor del 7% del mismo, des- tinndose el 93% restante en su mayor parte a combus- tibles). 184 3. QUMICA, INDUSTRIA Y SOCIEDAD El uso de materiales plsticos presenta ventajas e in- convenientes. Sus ventajas, entre las que puede citarse que son materiales ligeros, fcilmente moldeables, resistentes a la degradacin y econmicos, quedan diluidas por el uso generalizado de estos materiales, que se ha converti- do ya en rutinario. As ocurre, por ejemplo, con los recu- brimientos de los conductores elctricos, que aprovechan el carcter aislante de la mayor parte de los polmeros. Por otra parte, los plsticos han sustituido ventajosamente como materiales estructurales a los metales, ms densos, en muchas de sus aplicaciones. En el caso de la industria automovilstica, se estima que la sustitucin de piezas me- tlicas por materiales plsticos ms ligeros ha supuesto en Europa un ahorro de ms de 8 Mt/ao de combustible. A causa de su estructura macromolecular, los plsticos son bastante estables e inertes desde el punto de vista qu- mico. Buena parte de sus inconvenientes derivan preci- samente de su resistencia a la degradacin, que hace que sus residuos se mantengan inalterados durante mucho tiempo despus de finalizar su vida til. Otro aspecto ne- gativo es el fuerte impacto visual de los plsticos, motivado por su baja densidad y la forma de algunos productos fi- nales (lminas, bolsas, etc.), aspecto muy valorado por la poblacin. Otros factores adversos son ms especficos de ciertos tipos de plstico, como el poli(cloruro de vinilo), PVC, que debido a su alto contenido en cloro ha sido ob- jeto de mltiples controversias, o se deben a la presencia de metales pesados utilizados como cargas. El creciente consumo de plsticos ha originado el pro- blema del tratamiento de sus residuos, al que la ciencia y la tecnologa tratan de dar solucin. Como ocurre con muchos otros residuos slidos, en pocos aos se ha pasa- do de su simple vertido en zonas ms o menos contro- ladas del entorno a la aplicacin de un sistema complejo de gestin que pretende minimizar la produccin neta de residuos a verter al ambiente mediante la aplicacin je- rrquica de varios procedimientos; stos persiguen, en pri- mer lugar, la reduccin en origen de los residuos y, a con- tinuacin, la reutilizacinde los materiales usados con la misma finalidad para la que fueron fabricados, el recicla- do de dichos materiales, bien para obtener los productos de partida para su fabricacin (los monmeros en el caso de los plsticos), bien para lograr otros productos de base para la industria petroqumica, o la recuperacin deener- ga mediante sistemas de combustin en condiciones con- troladas. De forma general, los tres ltimos mtodos cons- tituyen formas de valorizar los residuos, recuperando parte de su valor y eliminndolos como tales residuos. Los pases desarrollados favorecen por distintas vas la implantacin de estos mtodos de tratamiento, pero su aplicacin es an reducida. En 1994 se consumieron en Europa 29 Mt de plsticos que dieron lugar a 17.5 Mt de residuos. De ellos tan slo se reciclaron 1.5 Mt. En 1996, los pases de la Unin Europea sometieron a procesos de valorizacin alrededor del 25% de los residuos plsticos (10% a reciclado y 1 5% a recuperacin de energa), dis- ponindose el resto en vertederos. Varias causas son EE.UU. (27) ALEMANIA (20.7) ESPAA (14.5) HUNGRA (6.4) SUDFRICA (5) I Z ] 0 50 100 150 200 kg/habtante Entre parntesis: PIB per cpita, miles de $, paridad de poder adquisitivo (1998) Fig. 4.- Consumo de plsticos por habitante en diversos pases. responsables de ello, principalmente la diversidad de tipos de plstico que aparecen mezclados en los residuos slidos urbanos, lo que hace preciso llevar a cabo una segrega- cin antes de proceder a su reciclado o reutilizacin, as como su baja densidad y elevada dispersin, que obliga a unos costes elevados de recoleccin y transporte. Un ejemplo reciente de nuevas tecnologas basadas en los descubrimientos de la qumica: los polmeros conductores El tratamiento de los polmeros como ejemplo de las interacciones entre la ciencia, la industria y la sociedad permite aadir, por su actualidad, un comentario sobre los descubrimientos que han motivado la concesin del pre- mio Nobel de Qumica de 2000. Anteriormente se ha in- cluido entre las propiedades de los polmeros su carcter de aislantes elctricos, lo que ha permitido su uso gene- ralizado para el recubrimiento de cables conductores. El citado premio Nobel se ha concedido a tres cientficos, Heeger, MacDiarmid y Shirikawa, por el descubrimien- to de los polmeros conductores, materiales que poseen conductividades elctricas similares a las de los metales. El trabajo de los premiados se desarroll a finales de los aos setenta, y se inici de una forma accidental cuando uno de ellos, el profesor Shirikawa, estudiaba la prepara- cin de los ismeros cis y trans del poliacetileno. Un en- sayo efectuado por error con una cantidad anormalmen- te grande de yodo empleado como catalizador condujo a un material de aspecto plateado, que result tener una conductividad elctrica 109 veces superior al polmero que obtena habitualmente, conductividad similar a la de los metales. La formacin del poliacetileno conductor re- quiere, por una parte, la presencia de los dobles enlaces con- jugados que posee dicha molcula, que se muestra en la figura 5, y, por otra, la generacin de centros inicos en la cadena polimrica por eliminacin de electrones (oxida- cin) o incorporacin de ellos (reduccin). La oxidacin se puede llevar a cabo con un halgeno, como el yodo, que da lugar a un polmero conductor con centros posi- 185 4. JOS LUIS SOTEI.O SANCHO H H 1 1 H Pbridaclon con halgeno (dopado p): Jfduccin con meta! alcalino (dopa4j| C ^ 1 H [CH] H 1 C e * C / 1 H 3x/2I2-,tCH]n-*xIjsf Fig. 5.- Mecanismos de dopado del trans-poliacetileno por oxidacin o reduccin. tivos (dopado p); la reduccin con un metal alcalino ge- nera centros negativos (dopado n). La conduccin en el polmero se lleva a cabo por un mecanismo complejo en el que intervienen los electrones p de los dobles enlaces con- jugados y los centros generados en el dopado, sin que ten- ga lugar un desplazamiento de los electrones a travs de la masa del polmero, lo mismo que ocurre en un metal. En la figura 6 se muestra la conductividad elctrica de di- ferentes materiales conductores, semiconductores y ais- lantes, aprecindose la muy baja conductividad de los plsticos habituales, como el polietileno o el PVC, que es la base de su aplicacin como aislantes elctricos, y el am- plio intervalo de conductividades que abarcan los pol- meros conjugados dopados, que pueden comportarse bien como semiconductores, bien como conductores simila- res a los metales. Aunque el poliacetileno dopado no ha encontrado apli- cacin debido a su escasa resistencia a la oxidacin, su descubrimiento orient hacia el estudio de otros mate- riales polimricos conductores, como el polipirrol, la po- lianilina o el politiofeno, que han dado lugar a impor- tantes aplicaciones industriales por su bajo coste y fcil preparacin. Entre ellas destacan la fabricacin de dispo- sitivos optoelectrnicos que aprovechan sus propiedades como fotoemisores y fotodetectores. As, se han desarro- llado diodos emisores ci luz (LED), clulas fotoelectro- qumicas emisoras de luz (LEC) y otros dispositivos ba- sados en sus propiedades pticas, tales como fotodetectores, sensores de imagen y lseres, siendo previsible su aplica- cin en nuevas pantallas de televisin y en sistemas potentes de almacenamiento y procesado de informacin. EL CLORO Y LOS DERIVADOS CLORADOS El cloro es un elemento esencial para la vida y uno de los ms abundantes en la corteza terrestre. En la natura- leza existen ms de 1 500 compuestos organoclorados na- turales. El fuerte carcter oxidante del cloro y de algunos de sus derivados les confiere excelentes propiedades bac- tericidas y decolorantes, que han dado origen a muchas de sus aplicaciones actuales. A partir del cloro se fabrican ms de 1 5 000 compuestos con mltiples aplicaciones en tratamiento de aguas, agricultura, productos farmacuti- cos, polmeros y disolventes. El consumo de cloro va asociado al desarrollo de los pases. En la figura 7 se muestra cmo el cloro consumi- do por habitante y ao es proporcional al producto inte- rior bruto per cpitnde diferentes pases. Actualmente, la produccin mundial de cloro alcanza 40 Mt/ao. Algunas de las aplicaciones del cloro han resultado de- cisivas para el bienestar de la humanidad. As, la clora- cin del agua potable, generalizada en los pases desarro- llados desde principios del siglo XX, redujo sustancialmente la propagacin de enfermedades y la introduccin, en la dcada de los aos cuarenta, de insecticidas organoclora- dos como el DDT provoc la reduccin de epidemias que asolaban grandes regiones del planeta y la mejora en los rendimientos de los cultivos, proporcionando alimentos a amplios sectores de poblacin con carencias nutncio- nales crnicas. POLMEROS CONJUGADOS CONDUCTORAS trans-(CH)x dopado trans-(CH)x f' T (ermanio Silicio t Cobre. Plata Grafito 1-A cis-(CH)x Nylon PVC. Tetln t f Vidrio Diamante Cuarzo IO8 IO6 IO4 IO2 10 IO2 io6 108 1010 10l2 10u io1 6 CONDUCTORES SEMICONDUCTORES (metales) AISLANTES Materiales orgnicos Materiales inorgnicos Conductividad elctrica, S-nr1 Fig. 6.- Conductividad elctrica de varios materiales conductores, semiconductores y aislantes. 186 5. QUMICA, INDUSTRIA Y SOCIEDAD La misma produccin del cloro y sus aplicaciones en potabilizacin deaguas, yen forma dederivados, comolos plaguicidas o losclorofluorocarburos, permiten analizar as- pectos positivos y negativos asociados a losproductosqu- Produccin de cloro El cloro seobtiene porelectrlisis delcloruro sdicoen disolucin, utilizando celdas dediafragma o dectodo de mercurio. Estas ltimas presentan mejor eficacia energ- tica y porello seencuentran muy difundidas. Sinembar- go, tienen como grave inconveniente la prdida de mer- curio hacia el ambiente porvolatilizacin, mercurio que puede afectar tanto a losoperarios de lasplantas como al entorno. La legislacin medioambiental y las iniciativas dela pro- pia industria deproduccin decloro hanintroducidome- joras en lasinstalaciones, demodo quelaemisin de mer- curio se ha reducido drsticamente, pasando en Europa occidental de 56 t/ao en 1986 a 14t/ao diez aos des- pus, loquerepresenta menos del 10% de todas las emi- siones de mercurio antropognico (150 t/ao). A pesar de ello, la UE ha previsto la eliminacin total de lasceldas de ctodo de mercurio para el ao2010. Potabilizacin deagua Desde principios delsiglo XXse ha aprovechado el po- der bactericida del cloro ydealgunos derivados comolos hipocloritos para asegurar la ausencia de microorganis- mos patgenos en lasredes dedistribucin urbana. Por otra parte, su fuerte carcter oxidante se ha utilizado tambin para oxidar la materia orgnica presente en el agua a tra- tar, facilitando assu eliminacin por filtracin. De este modo, en lasplantas depotabilizacin sehaaplicado el clo- ro en la primera etapa del tratamiento y al final del mis- mo, incorporando al agua quesedistribuye una concen- tracin decloro de 1-2mg/1. En losaos setenta, la disponibilidad de tcnicasana- lticas muysensibles permiti detectar en lasaguas pota- bles la presencia de derivados halogenados del metano, como el cloroformo y el bromoformo, denominados ge- nricamente trihalometanos (THM), conunaposibleac- tividad cancergena, enconcentraciones muy reducidas,del orden de los ug/1. Estos compuestos se forman porreac- cin del cloro con compuestos como loscidos hmicos durante laprimera etapa decloracin. Como consecuencia de ello seensayaron alternativas para evitar la formacin de los THM, basadas principalmente en la sustitucin del cloro por ozono, compuesto fuertemente oxidante que puede obtenerse en laspropias plantas detratamiento a par- tir del aire con un coste razonable. Lasgrandes plantas urbanas de potabilizacin incorporan equipos de ozoni- zacin conestefin.Sinembargo, elozono, queestambin un excelente agente bactericida, no puede utilizarse enla etapa final dedesinfeccin, yaquesedescompone con fa- Consumo cloro kg/hab/a 40 20 EE. UU./Japn ) Europa occ. Europa Este Sudamrica China ( 0.8 20 40 PIB, k$/hab Fig. 7.- Consumo de cloro en funcin del PIBper cpita. cuidad, por lo queno permanece activo durante todo el tiempo de residencia del agua en la reddeconducciones, siendo posible unacontaminacin bacteriana. Porestara- zn, sigue utilizndose el cloro como agente de desinfec- cin final. Compuestos fitosanitarios El empleo de productos fitosanitarios para la preven- cin deplagas supuso unarevolucin en lastcnicas agro- nmicas. Es indudable el efecto positivo que tuvo lain- troduccin deplaguicidas orgnicos en laagricultura.Sin embargo, el descubrimiento del efecto de acumulacin del DDTen organismos vivos y la publicacin del libro Laprimavera silenciosa en losaos sesenta determinaron, por unaparte, laprohibicin delusodel DDT y, porotra, una aversin hacia elusodeestos compuestos, aversin que, a pesar de losavances realizados, subyace an.No se re- cuerda sin embargo que,segn la OMS, msde 25 mi- llones depersonas salvaron suvida gracias al DDTdesde 1939, aoen quesedescubri, hasta el final desu uso.La agricultura biolgica, sin abonos qumicos y sin pla- guicidas, es marchamo de calidad, frente a la agricultura intensiva tradicional. Sin embargo, el uso de abonos y compuestos fitosanitarios, y tambin dems eficacesm- todos deconservacin, hapermitido quelasuperficiecul- tivada en el mundo sea similar a la de 1950,alrededor de 1400millones dehectreas, alimentando mejor a una poblacin queha aumentado msdedosveces en los l- timos cincuenta aos (de2 500a 6 000millones de per- sonas). En una reciente investigacin llevada a cabo por un grupo deprofesores alemanes sehanestimado las pr- didas a nivel mundial por diversas causas en ocho de las producciones agrarias msimportantes. Segn este estu- dio, lasprdidas actuales debidas a plagas y enfermedades agrcolas suponen un42% dela produccin. Sinose uti- lizasen compuestos fitosanitarios dichas prdidas alcan- zaran el 70% de la misma. Si consideramos otros aspectos de este problema, po- demos ver,en primer lugar, cmo el avance del conoci- miento sigue frecuentemente el mtodo deensayo yerror. 187 6. JOS LUIS SOTEI.O SANCHO Cuando tiene lugar un descubrimiento o un nuevo pro- ducto (la energa nuclear, el DDT, por ejemplo), la aten- cin se centra en alguna propiedad de inters del mismo, pero con frecuencia se desconocen otros efectos perjudi- ciales que pueden ir asociados a l, que van apareciendo posteriormente durante su uso. Adems, la ciencia aporta nuevos descubrimientos que corrigen defectos anteriores o proporciona nuevas generaciones de compuestos basa- dos en principios diferentes, y de eficacia muy superior, con menores efectos secundarios. As, la investigacin fitosa- nitaria ha pasado del uso de compuestos inorgnicos como el sulfato de cobre, el azufre o las sales arsenicales (prin- cipios del siglo XX) y de plaguicidas orgnicos diseados por va emprica (ensayo de miles de sustancias y obser- vacin de su efecto) a mtodos ms sistemticos que lo- calizan molculas potencialmente activas basndose en la bioqumica y en la qumica combinatoria, o bien a com- puestos de origen natural, bioplaguicidas (microorganis- mos que originan toxinas para insectos) o, incluso, pro- cedimientos asociados a modificaciones genticas (que a su vez dan lugar a otro tipo de controversias). De este modo, cada vez se utilizan plaguicidas ms eficaces y selectivos y menos dainos para los seres vivos, y en par- ticular para el ser humano. Un dato que refleja este aumento de eficacia es el consumo de fitosanitarios en Espaa, que se redujo en ms de un 20 % durante el pe- riodo 1986-1996. La investigacin y la experiencia adquirida abren nuevas vas para mejorar an ms la eficacia de estos productos con el objetivo final de reducir su toxicidad e impacto ambiental. Entre ellas pueden mencionarse: Nuevas formulaciones y modos de envasado, tales como la microencapsulacin o el empaquetado en bolsas de poli(alcohol vinlico) hidrosolubles, que se aaden directamente al agua de pulverizacin, evi- tando el contacto durante la manipulacin y la apa- ricin de un residuo contaminado. Impedir la aparicin de resistencias en los insectos y otros organismos que constituyen las plagas, median- te el conocimiento del mecanismo por el que se generan dichas resistencias y la aplicacin de diferentes pro- ductos de modo alternativo. Aplicacin de productos semioqumicos, compuestos que constituyen las vas de comunicacin intra e in- terespecies, como las feromonas. Con ello se consi- gue confundir y alterar el comportamiento animal, facilitando la captura o impidiendo la reproduccin. Sntesis de los ismeros activos en plaguicidas quira- les. Se elimina as la parte no activa, que, sin embargo, puede ser txica, incrementando la eficacia. Obtencin de especies vegetales resistentes a las pla- gas mediante agentes inductores, como el cido sali- clico. Accin contra las enfermedades vricas, todava poco estudiadas. Fluidos refrigerantes: los clorofluorocarburos Los clorofluorocarburos o clorofluorocarbonos (CFC) constituyen un buen ejemplo del desarrollo de un pro- ducto de propiedades aparentemente excelentes, que con- tribuye a mejorar las condiciones de vida en todo el mun- do, y que al descubrirse un efecto adverso sobre el medio ambiente ha de ser sustituido por otros compuestos. Los circuitos de generacin de fro requieren un gas f- cilmente licuable por compresin que se utiliza para la extraccin de calor del sistema. En la primera mitad del siglo XXse utiliz el amoniaco, que presentaba como prin- cipal inconveniente su carcter irritante. Por esta razn, slo se aplicaba en mquinas industriales, no en el mbito do- mstico. Los derivados clorofluorados de los hidrocarbu- ros, principalmente del metano, presentaban buenas pro- piedades como fluidos refrigerantes unidas a una gran estabilidad qumica y un carcter no txico. Los CFC per- mitieron la fabricacin de refrigeradores y de equipos de acondicionamiento de aire destinados al hoear y la in- dustria, hoy da de uso generalizado. Sin embargo, en los aos setenta, Molina y Rowland estudiaron las interacciones de los CFC con la radiacin UV y el ozono de las capas altas de la atmsfera, demos- trando que por esta va podra producirse un agotamien- to de la capa protectora de ozono. En 1985 apareci el agujero de ozono en el hemisferio sur, confirmando la teora de Molina y Rowland, que recibieron por ello el premio Nobel de Qumica en 1991. La industria, inicialmente escptica, comenz la susti- tucin de los CFC a fines de los aos ochenta, al dispo- nerse como alternativa de los derivados HCFC, que ade- ms de cloro y flor contienen hidrgeno, con lo que se reduce en gran medida la accin destructora del ozono (del orden del 10% respecto al CFC 12). En 1987 se fir- m el protocolo de Montreal, que, con las enmiendas de Londres (1992) y Copenhague (1993), propuso la elimi- nacin de los CFC en 1996, la utilizacin transitoria de la HCFC hasta 2030 y la sustitucin definitiva por hidrofluorocarburos (HFC) a partir de esta fecha. UN EJEMPLO ADICIONAL: LOS ADITIVOS ANTIDETONANTES EN LAGASOLINA La ltima dcada ha contemplado la sustitucin pro- gresiva de la gasolina tradicional por la denominada ga- solina sin plomo. Una de las propiedades ms caracters- ticas y conocidas de las gasolinas de automocin es su ndice de octano, una medida del poder antidetonante de la gasolina en el motor. Elevados ndices de octano per- miten utilizar mayores razones de compresin en el mo- tor y mejorar su eficacia energtica. El ndice de octano es funcin de la naturaleza de los hidrocarburos presentes en la gasolina, pero tambin puede aumentarse con cier- tos aditivos. Durante mucho tiempo se ha venido utili- zando plomo tetraetilo como agente antidetonante, com- 188 7. QUMICA, INDUSTRIA Y SOCIEDAD incendios industriales ao 1994 1966 1973 1978 1985 lugar Cleveland (Ohio, EE. UU.) Feyzin (Francia) Staten Istand (Nueva York) Santa Cruz (Mxico) Mxico D.F. origen metano GLP GNL metano GLP muertos 136 18 40 52 650 heridos 77 90 0 0 2 500 evacuados 31 000 explosiones Industriales ao 1948 1967 1974 1975 lugar Ludwlgshafen (Alemania) Lake Charles (Los ngeles, EE.UU.) Flixborough (Reino Unido) Beek (Pases Bajos) origen ter dimetilico isobutano dclohexano propileno muertos 245 7 28 14 heridos 3 800 13 89 107 evacuados 3 000 escapes industriales ao 1950 1976 1977 1978 1984 lugar Pza. Rica (Mxico) Seveso (Italia) Cartagena (Colombia) Baltimore (Maryland, EE UU.) Bhopal (India) origen fosgeno dioxina/TCDD amoniaco dixido de azufre isocianato metilo muertos 10 0 30 0 2 000 heridos 0 0 25 100 50 000 evacuados 730 200 000 oros accidentes ao 1978 1979 1986 lugar Los Alfaques (Espaa) ThreeMile Island (EE. UU.) Chernobil (Ucrania) origen escape/incendio de propileno fallo reactor nuclear fallo reactor nuclear muertos 216 0 31 heridos 200 0 299 evacuados 200 000 135 000 puesto muy eficaz pero que incorporaba a la atmsfera cantidades significativas de plomo, metal pesado txico. Para sustituir el plomo tetraetilo se seleccionaron ciertos compuestos oxigenados de alto ndice de octano, como los teres y los alcoholes. El metil-tercbutilter (MTBE) es miscible con la gasolina y se obtiene de forma econ- mica, por ello ha sido y es todava componente esencial de las gasolinas sin plomo. Sin embargo, recientemente se ha comprobado que el MTBE, debido a su solubilidad en agua, se difunde fcilmente al suelo al producirse pr- didas durante el llenado o fugas en los depsitos, con- taminando los acuferos. Este hecho, unido a su posible carcter cancergeno, ha determinado el inicio de un movimiento para la eliminacin del MTBE como aditi- vo de las gasolinas. Ello obliga a buscar un sustituto que no presente estos inconvenientes. Una alternativa parece encontrarse en el etanol, que ya se utiliza ampliamente como combustible en algunos pases que pueden fabri- carlo por va fermentativa a partir de residuos vegetales, como Brasil. SEGURIDAD E IMPACTO AMBIENTAL DE LA INDUSTRIA QUMICA No puede negarse que la industria qumica es una ac- tividad potencialmente peligrosa, debido a la naturaleza de muchos de los productos que maneja, que poseen ca- rcter inflamable o explosivo o tienen efectos txicos so- bre el hombre, los animales o las plantas. La peligrosidad puede afectar tanto al funcionamiento interno de las plan- tas qumicas como a su entorno, a travs de sus efluentes normales o a causa de accidentes. Los accidentes en las plantas qumicas no son infre- cuentes, a pesar de que las medidas de seguridad son siem- pre muy elevadas. Algunos accidentes han sido particu- larmente graves y, lgicamente, han tenido gran repercusin, bien por causar daos personales, bien por afectar al medio ambiente. En la tabla I se muestran algunos accidentes notables de las ltimas dcadas. Varios de ellos no corresponden estrictamente a la industria qumica, sino que se deben a la distribucin de combustibles (oleoductos, gases licuados) o a centrales nucleares (Three Mile Island o Chernobil). El gran impacto de alguno de estos accidentes ha gene- rado una imagen de peligrosidad e inseguridad en la in- dustria qumica. Sin embargo, al igual que ocurre en otros campos, como los accidentes areos, los datos cuantitati- vos no coinciden con esta impresin. En el anlisis de ries- gos se utiliza el ndice FAR (FatalAccident Rate), que ex- presa la tasa de accidentes mortales en una industria tras 108 horas de actividad, equivalentes a toda la vida laboral de 1 000 empleados. Este ndice es prximo a 5 en la in- dustria qumica, mientras que en la agricultura, la minera 189 8. JOS LUIS SOTELO SANCHO y la construccin es de 10, 12 y 64, respectivamente. Ade- ms, se estima que un 80% de los accidentes en plantas qumicas son inespecficos, es decir, se deben a golpes, cadas, etc., y no directamente a los productos que se ma- nejan. La actividad humana se mueve en muchas ocasiones en situaciones de riesgo, a veces sin tener una clara percep- cin de ello. Buenos ejemplos pueden ser la navegacin area o la circulacin en automvil, ya que los pasajeros viajan junto a depsitos que contienen miles o decenas de litros de compuestos inflamables. El riesgo es la probabilidad de que pueda darse una si- tuacin de peligro para personas, medio ambiente o pro- piedades, o de que ocurra un accidente real al modificar- se las condiciones del sistema. En todas las actividades humanas existe un riesgo, pero su valor puede ser ms o menos elevado. El riesgo de una instalacin puede modi- ficarse implantando medidas de seguridad. Otro aspecto crtico en la industria qumica es su impacto medioambiental. La industria qumica, como otras mu- chas industrias (del curtido, textil, papelera, alimenta- ria...) y la propia actividad humana, sobre todo en las ciu- dades, origina corrientes residuales que se vierten a la atmsfera, a los cauces pblicos o al suelo. Durante mu- cho tiempo, estas corrientes se han eliminado prctica- mente sin tratamiento, y la dilucin en el aire o en el agua ha sido el mtodo ms comn para reducir sus efectos. Aunque pueda sorprendernos, hace cuarenta aos el tr- mino medio ambiente no era de uso comn. En los aos sesenta, la sociedad tom conciencia progresiva del problema a partir de varios hechos, tales como la conta- minacin severa en reas industriales y en las grandes con- centraciones urbanas, el efecto del DDT sobre los ani- males y el hombre, las acciones secundarias de frmacos como la talidomida, la eutrofizacin de los lagos por la presencia de fosfatos provinientes de los detergentes y, tambin, alguno de los accidentes industriales graves ya mencionados. Paralelamente surgi la necesidad de in- tervenir activamente para proteger nuestro entorno. As, en Estados Unidos se celebr por primera vez el da de la Tierra en 1970, se cre la Environmental Protection Agency (EPA) en 1972 y se promulgaron las Clean Air and Clean Water Acts, primeras legislaciones modernas con un tratamiento global del problema. La legislacin medioambiental se ha generado en mu- chos casos como consecuencia de accidentes (un buen ejemplo son las directivas europeas Seveso I y II para el ma- nejo de compuestos txicos o peligrosos), pero tambin va unida al progreso cientfico y tecnolgico. As, la mejora de las tcnicas instrumentales analticas ha permitido de- tectar a niveles asombrosamente bajos contaminantes muy txicos como son las dioxinas y furanos, los trihalometanos o los metales pesados. Asimismo, en este periodo ha surgido una extensa tec- nologa del medio ambiente, encaminada tanto a la deteccin y diagnstico de problemas como a su correccin, siguiendo siempre la jerarqua que se muestra en la figura. CRECIMIENTO SOSTENIBLE. COMPROMISO DE PROGRESO El movimiento por un desarrollo o crecimiento soste- nible surge a finales de los aos ochenta corno una con- secuencia de la inquietud social por el deterioro medio- ambiental y por el consumo acelerado de los recursos naturales. En principio se trata ms de un diagnstico que conduce a una propuesta: la integracin de los factores econmicos con los ambientales y sociales para la toma de decisiones, de modo que sean realmente beneficiosas para la humanidad a medio plazo. En 1987, la Comisin Mundial de Medio Ambiente y Desarrollo de la ONU enunci que el desarrollo soste- nible debe satisfacer los requerimientos actuales sin com- prometer a las generaciones futuras, es decir, debe tender a la conservacin racional de los recursos fsicos, natura- les y humanos disponibles. En la ltima dcada, las grandes empresas han tratado de introducir este concepto en su estrategia. As, DuPont establece que, desde el punto de vista de la empresa, el desarrollo sostenible debe crear nuevo accionariado y va- lor societario a la vez que se reducen las huellas de la com- paa en la cadena de produccin. Estas huellas afectan a todo el proceso productivo, desde las materias primas (consumo de recursos) hasta las emisiones finales, inclu- yendo posibles daos a los empleados o a la sociedad y al medio ambiente circundante. Estos criterios que se tratan de incorporar a la poltica de decisin empresarial son muy diferentes a los seguidos hasta hace pocas dcadas, donde crecimiento era sinni- mo nicamente de mayor produccin y mayor beneficio econmico. Algunas razones que apoyan la inclusin de estos crite- rios son: El beneficio medioambiental asociado con la reduccin de las emisiones a la atmsfera y a las aguas y de los residuos a eliminar. La disminucin del consumo de agua, principalmen- te en su aplicacin como medio refrigerante. La contencin del consumo de materias primas no re- novables escasas, como el petrleo o los minerales. Las actuaciones de carcter general que van dirigidas hacia el desarrollo sostenible son: Anlisis de la situacin medioambiental, particular- mente la deteccin de medios contaminados, y el se- guimiento de los posibles efectos. Reparacin de daos medioambientales. Desarrollo de tecnologas limpias, que reduzcan las emisiones y la generacin de subproductos. Aumento de la eficiencia energtica e incorporacin progresiva de nuevas formas de energa, principal- mente renovables. 190 9. QUMICA, INDUSTRIA Y SOCIEDAD Sin embargo, el grado de sostenibilidad no puede me- dirse fcilmente a causa del carcter holstico de este con- cepto. En la actualidad, las grandes empresas qumicas y asociaciones profesionales estn definiendo parmetros cuantitativos que permitan medir el efecto sobre la soste- nibilidad de un determinado proyecto, que incluyen tr- minos econmicos y de impacto ambiental, concepto que en conjunto equivale a la denominada ecoeficiencia. Aun- que todava no se dispone de modelos completos con- trastados que permitan medir el grado de sostenibilidad o ecoeficiencia de un proceso dado en conjunto, en la ta- bla II se muestran algunos factores que se incluyen en el anlisis. Como ejemplo, el consumo o intensidad de ener- ga y el impacto de un producto o efluente sobre la salud humana se calculan del siguiente modo: Consumo di" energa = Energa rotal consumida Valor del producto . . . (Vida m e d i a p r o d u c t o ) (Factor b i o a c u m u l . ) . . . . . . . Impacto sobre salud = ^:-, r--, ^- (Masa emitida) (Limite de exposicin permitido) de un proyecto Consumo de materia Consumo de energa Consumo de agua Impacto de productos sobre la salud humana Generacin fotoqumica de ozono Generacin de gases invernadero Acidificacin Eutrofizacin Ecotoxicidad Reciclabilidad del producto Estos criterios se fijan por aproximaciones, ya que no se conoce apriori el peso que cada factor debe tener en el con- junto. La determinacin de estos parmetros seguir sin duda un mtodo de ensayo y error en el que subyacen fuerzas contrapuestas: por una parte, los intereses econ- micos de las empresas, que siempre estarn presentes, y por otra, la necesidad de seguir efectuando correcciones para impedir un deterioro irrecuperable del entorno y de los re- cursos naturales. En cualquier caso, el conocimiento cientfico puede contribuir al avance en la direccin adecuada. La qumi- ca actual permite cada vez en mayor grado trabajar como una ciencia exacta, fabricando compuestos a medida. Dos buenas muestras de ello pueden ser el diseo de molcu- las que posean una actividad determinada, por ejemplo como frmacos o como plaguicidas, y la preparacin de ca- talizadores que conduzcan selectivamente a un producto dado. En este ltimo campo puede destacarse la catlisis quital, desarrollada en los ltimos aos. Un catalizador con forma y centros activos adecuados puede conducir a uno solo de los ismeros pticos de un compuesto quiral. Este hecho tiene gran relevancia, ya que muchos com- puestos de inters farmacolgico son quirales y slo uno de los ismeros es activo. Por esta va se evita la obten- cin de una cantidad equivalente del ismero inactivo (o incluso txico), a la que conducen otros mtodos de sn- tesis. A pesar de todo ello, conviene retomar el significado de las dos palabras que componen el trmino desarrollo sostenible, que tienen un carcter contrapuesto: desa- rrollo implica crecimiento, crecimiento que debera cen- trarse no en los pases desarrollados, con alto nivel de vida, sino en aquellos otros que carecen de lo ms esencial. Por el contrario, sostenible da idea de contencin, tenden- cia que debera afectar esencialmente a los pases ms avan- zados. Aunar ambos parmetros para lograr simultneamente un crecimiento ordenado y un uso armnico de materias primas y energa presenta dificultades, a pesar de las ac- ciones emprendidas. Baste recordar que en los prximos treinta aos se prev un aumento de la poblacin cerca- no a los 3 000 millones de personas, aumento que se pro- ducir, adems, en las zonas menos favorecidas. Las compaas qumicas ms importantes han suscrito un Compromiso de Progreso mediante el que tratan de transmitir a la sociedad su voluntad de operar en la di- reccin del desarrollo sostenible. Dicho compromiso se refleja en las siguientes acciones: Concienciacin Social. Prevencin de emergencias. Transmitir a la sociedad los objetivos de la industria qumica y prever situaciones de emergencia que pue- dan afectarla. Salud y seguridad de los trabajadores de la empresa. Cumplimiento de normas de calidad como ISO 9000. Disminucin de los accidentes. En Espaa, de 1993 a 1999 los accidentes con baja laboral disminuyeron de 16 a 13 por milln de horas trabajadas. Seguridad de los procesos. Reducir el riesgo de acci- dentes. Aplicacin de normas de calidad. Prevencin de la contaminacin. Minimizar el con- sumo de materias primas, agua y energa. Implanta- cin de procesos ms selectivos, con menos subpro- ductos. Cumplimiento de las Normas ISO 14000. Como ejemplo, la industria qumica espaola redujo el consumo de agua en un 35% por unidad produci- da entre los aos 1993 y 1999. Mejora de la seguridad en el transporte. Seguimiento del producto durante su vida til. Ase- soramiento a los usuarios. Por una parte se trata realmente de un compromiso con la sociedad y el medio ambiente para una operacin ms eficaz y segura. Pero tambin se trata con l de dar una me- jor imagen de la qumica y de la industria qumica a la sociedad. En los doce aos de funcionamiento del Com- promiso de Progreso en los pases desarrollados, las en- cuestas indican una leve mejora de dicha imagen, si bien todava casi un 50% de la poblacin mantiene una ima- 191 10. JOS LUIS SOTKLO SANCHO EMPRESAS : Mayor produccin : Menores medidas Demando creciente MEDIO AMBIENTE RECURSOS INVESTI- GACIN '-Nuevos procesos ^Soluciones medioambientales Fig. 8.- Acciones de la sociedad, la investigacin y la industria sobre el medio ambiente y los recursos. CONCLUSIN La qumica, como ciencia desarrollada por el hombre, y sus aplicaciones a travs de los procesos industriales han efectuado aportaciones relevantes al bienestar humano, como se ha puesto de manifiesto a travs de algunos ejem- plos. Sin embargo, se detecta una falta de percepcin p- blica de su sentido de utilidad, posiblemente a causa de que los productos qumicos rara vez llegan como tales al consumidor, sino que se incorporan como componentes de los productos de consumo o intervienen solamente en etapas intermedias de su fabricacin (as ocurre con productos textiles, automviles, material fotogrfico, chips, etc.). Muy al contrario, la incidencia medioam- biental de los efluentes industriales o la intensidad de algunos accidentes ha generado una mala imagen de la qumica. Einstein valora al cientfico ideal como un ente aisla- do, centrado en el descubrimiento de la verdad, en decir, en la comprensin de la realidad por medio del pensa- miento. Sin embargo, al analizar la posicin del cientfi- co en la sociedad, seala, por una parte, el orgullo de con- tribuir a la transformacin de la vida de la humanidad mediante el descubrimiento de recursos y, por otra, su an- gustia al saber que estos descubrimientos pueden constituir una amenaza para ella por el mal uso de otros miembros de la sociedad (poderes polticos o econmicos, utiliza- cin con fines militares, comercializacin abusiva), fuera ya de su control. La qumica y la industria qumica forman parte de un complejo sistema en el que intervienen la sociedad, como beneficiara de los productos surgidos de la investigacin y el desarrollo industrial y como sujeto paciente y tambin artfice de las alteraciones medioambientales, la investiga- cin, promotora de nuevos conocimientos, productos y procesos, as como de nuevos mtodos para luchar contra el deterioro del entorno, y la economa, a travs de la in- dustria, para la generacin de riqueza. Este sistema est sometido a acciones de efectos con- trarios provocadas por cada uno de los agentes (figura 8), cuya resultante conduce al agotamiento ms o menos ace- lerado de los recursos naturales y a los efectos consiguientes sobre el medio ambiente. La bsqueda de un equilibrio razonable en todo el sis- tema es el reto de la sociedad en su conjunto, no de nin- guna de sus partes aisladamente, reto que presenta gran- des incgnitas en un sistema de economa liberal y globalizada como el actual. BIBLIOGRAFA AGENCIA EUROPEA DE MEDIO AMBIENTE, Medio am- biente en Europa:Segunda evaluacin(trad. espaola), Ministerio de Medio Ambiente, Madrid, 2001. AI.ECHEME (Alianza para la Ciencia yTecnologa Qu- mica en Europa), Qumica. Europay elfuturo, 1999. FEIQUE (Federacin Empresarial de la Industria Qu- mica Espaola), La industriaqumicaenelsiglo XXI. De- sarrollo sostenibley compromiso deprogreso, Madrid, 1999. MARTIN LEN, N., Premio Nobel de Qumica 2000, An. Qum. 96, n. 4, 2000, pgs. 27-30. 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