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Química para un mundo más sostenible

• Institución: Facultad de Química, Universitat Rovira i Virgili
• Área: Química

El sistema económico basado en la máxima producción, el consumo, la explotación ilimitada de recursos y el beneficio como único criterio de la buena marcha económica es insostenible. Un planeta limitado no puede suministrar indefinidamente los recursos que esta explotación exigiría. Por esto en los últimos años se ha impuesto la idea de que hay que ir a un desarrollo real, que permita la mejora de las condiciones de vida, pero compatible con una explotación racional del planeta que cuide el ambiente. Es el llamado "desarrollo sostenible".

La más conocida definición de desarrollo sostenible es la de la Comisión Mundial sobre Ambiente y Desarrollo (Comisión Brundtland) que en 1987 definió desarrollo sostenible como "el desarrollo que asegura las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para enfrentarse a sus propias necesidades".

El único camino para alcanzar un futuro sostenible debe involucrar necesariamente a la química, puesto que todos los aspectos de nuestra sociedad tienen algo que ver con esta disciplina: la calidad de vida, los materiales, las medicinas, las nuevas tecnologías, el control medioambiental, etc.

La aplicación de los criterios de sostenibilidad a la química da lugar a lo que se conoce como química sostenible o química verde, que consiste en una filosofía química dirigida hacia el diseño e implementación de productos y procesos químicos más seguros y con un menor impacto medioambiental.

Los principios básicos de la química verde ligan el diseño de productos y procesos químicos con sus impactos en la salud humana y el medio ambiente. Mediante el diseño y la innovación a nivel molecular, la química verde se ha constituido como una poderosa herramienta que contribuye a:

• reducir el riesgo químico asociado al uso y manufactura de los productos y procesos químicos;
• incrementar la economía de átomos de los procesos sintéticos;
• reducir el uso intensivo del agua y la energía;
• minimizar el flujo de materia desde los recursos naturales hasta los procesos productivos.

El objetivo principal de este proyecto es acercar al alumnado a áreas punta de la tecnología química, mediante la realización de experimentos innovadores y sugerentes en el campo de la sostenibilidad y la química verde. Esto implica comprender las contribuciones de la química al desarrollo y al estado de bienestar actual y aprender como los nuevos avances contribuyen de manera decisiva a un crecimiento más sostenible y respetuoso con el medio ambiente.

1ª sesión. Se trabajará la preparación de superconductores y su empleo en el ahorro energético.

Se realizaran dos experimentos de superconductividad con la participación activa de los alumnos asistentes. El primero de los experimentos demostrará que un superconductor no presenta resistencia al paso de la corriente eléctrica y el segundo experimento mostrará el establecimiento de la levitación entre un imán y un superconductor. Los alumnos experimentaran la gran estabilidad mecánica de este tipo de levitación.

2ª sesión. El taller consta de tres partes:

• Preconceptos: la primera parte se dedicará a juzgar y discutir algunos preconceptos que los alumnos puedan tener sobre conceptos como átomo, electrón, orbital, molécula, espectro, enlace, materia, etc.
• Planteamiento del taller: se mostrarán las moléculas sobre las que se va a trabajar (H₂O, CO₂, CO, CH₄, O₃, SO₂, N₂O) y los alumnos las identificarán y las dibujarán sobre papel mediante estructuras de Lewis. Ellos valorarán algunas de las propiedades de las mismas y por qué son más relevantes.
• Realización de los cálculos: se identificarán los datos que se utilizan para describir la molécula y las características del cálculo. Se pedirá a cada alumno que lance su cálculo (que lo ejecute), mostrándole el comando necesario.

3ª sesión. En esta práctica se trabajará la minimización de energía mediante el uso de las microondas. Se prepararán hidrotalcitas haciendo reaccionar disoluciones de nitratos de níquel, de magnesio y de aluminio con una solución de hidróxido de. Se utilizará un pHmetro para ajustar el valor del pH.

El envejecimiento de los geles preparados se realizará mediante dos procedimientos:

• Mediante tratamiento térmico en una estufa a 120 °C durante 45 minutos.
• Mediante tratamiento con microondas a 120 °C durante solo 15 minutos.

Las hidrotalcitas obtenidas se filtrarán y secarán para ser caracterizadas mediante Difracción de Rayos X para así comparar la eficacia de los dos métodos.

4ª sesión. La sesión estará constituida por dos prácticas de aproximadamente una hora cada una.

• Uso de materias renovables en la producción de materiales así como la mejora de la seguridad de los mismos en sus aplicaciones finales. Para ello se presentaran las diferentes materias primas de origen renovable y se destacaran las ventajas de los aceites vegetales para la obtención de materiales polímeros.
• Ventajas tecnológicas del uso de materiales poliméricos y como estos materiales pueden contribuir a la sostenibilidad. Se pretende destacar la gran diversidad de polímeros existentes y la gran variedad de aplicaciones que poseen destacando las ventajas que presentan sobre otros materiales convencionales.

5ª sesión. Los alumnos presentarán las diferentes experiencias realizadas haciendo especial hincapié en los resultados obtenidos y su relación con los principios de la química verde. La sesión será pública y las exposiciones serán seguidas por un comité donde estarán los profesores tutores y los profesores responsables de las experiencias.