Renovable en Lugar de Agotarse
Los insumos de materiales y energía deben ser renovables en lugar de agotarse
Contribuido por el Dr. David Shonnard, Presidente de Robbins y Profesor, Departamento de Ingeniería Química, Director del Instituto de Futuros Sostenibles, Universidad Tecnológica de Michigan, Houghton, MI EE. UU.
La Tierra contiene recursos finitos para apoyar el desarrollo sostenible en el futuro (a menos que la humanidad invente métodos para importar enormes cantidades de materias primas del planeta, no es probable en el corto plazo). A medida que la población humana en la Tierra aumente a un pico proyectado de 9-10 mil millones desde su nivel actual de 7 mil millones para 2100 y a medida que aumente el nivel de vida para muchos en los países en desarrollo, se ejercerá una presión cada vez mayor sobre los recursos finitos. A medida que la mayor demanda se encuentra con un suministro de recursos cada vez más reducido, los precios de los materiales básicos y la energía aumentarán. La evidencia de esto ya está sucediendo para el petróleo cuyo precio actual de aproximadamente $ 100 / barril es aproximadamente 2.5 veces mayor que el promedio de 1987-2000 de $ 40 / barril (expresado en dólares estadounidenses constantes). También existen costos ambientales para la dependencia continua de materias primas no renovables, por ejemplo, degradación ambiental como minas a cielo abierto, pilas de desechos y calentamiento climático por la liberación de CO2 de la combustión de combustibles fósiles (combustibles de petróleo, gas natural y carbón).
Desarrollando una economía de base biológica
Los materiales y la energía renovables pueden ayudar a abordar algunos de estos efectos negativos. Como se señaló en la discusión del Principio de Química Verde # 7 por el Dr. Richard Wool, la producción fotosintética de biomasa de la base terrestre de la Tierra es muchas veces la cantidad requerida para satisfacer todas las necesidades de material y energía humana a través de una economía basada en bio. Para utilizar estas materias primas renovables, se necesitan innovaciones en Química Verde e Ingeniería. La investigación en la academia, el gobierno y el sector privado está avanzando hacia la producción comercial de biocombustibles avanzados y otros productos, como lo demuestran los siguientes ejemplos. La pirólisis y el hidrotratamiento catalítico pueden producir combustibles de hidrocarburos a partir de biomasa o desechos sólidos municipales en cuestión de segundos en lugar de millones de años requeridos por la naturaleza para lograr el mismo resultado. El uso de madera en los edificios conduce a la eliminación de CO2 de la atmósfera y al almacenamiento de carbono en formas estables durante muchas décadas, lo que ayuda a mitigar los efectos del calentamiento climático. Los productos químicos de alto volumen de producción como el etileno se producen comercialmente utilizando etanol de caña de azúcar como materia prima. La tela de celulosa regenerada se obtiene de las materias primas de madera dura mediante un proceso de hilatura con solvente orgánico para usar en ropa y otras telas. Las fuentes de electricidad solar, eólica, hidroeléctrica y geotérmica son bajas emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y su uso en la fabricación de productos químicos puede reducir la intensidad de GEI de la industria química.
Agua: Un recurso renovable en riesgo de extinción
Si bien la investigación está conduciendo a nuevos procesos y productos innovadores basados en materias primas renovables, los productos químicos y los combustibles obtenidos de ellos pueden no siempre ser más sostenibles que productos idénticos derivados de recursos fósiles, y por lo tanto, se debe tener precaución cuando se emplean materias primas renovables. Por ejemplo, el índigo extraído de materiales vegetales consume mucha más energía que cuando se obtiene a través de una ruta de química orgánica sintética (Shonnard et al. 2003). Los biocombustibles derivados de cultivos energéticos cultivados en tierras agrícolas que pueden desplazar la producción de alimentos tienen el potencial (si no se gestiona adecuadamente) de emitir más CO2 que los ahorros en relación con los combustibles derivados del petróleo (Searchinger et al., 2008). Estas lecciones demuestran que antes de introducir productos químicos, plásticos u otros productos derivados de materias primas renovables en el mercado a gran escala, se debe realizar una evaluación integral de sostenibilidad ambiental "desde la cuna hasta la tumba". Esto asegurará que los nuevos productos tengan ventajas ambientales y socioeconómicas en comparación con los productos convencionales.
- Searchinger T, Heimlich R, Houghton RA, Dong F, Elobeid A, Fabiosa J, Tokgoz S, Hayes D, Yu TH (2008) Use of U.S. croplands for biofuels increases greenhouse gases through emissions from land-use change. Science. DOI: 10.1126/science.1151861; 10.1126/science.1151861
- Shonnard, D.R., Kicherer, A., and Saling, P., 2003, Industrial Applications Using BASF Eco-Efficiency Analysis: Perspectives on Green Engineering Principles, Environmental Science and Technology, 37(23), 5340-5348.
- *Anastas, P.T., and Zimmerman, J.B., "Design through the Twelve Principles of Green Engineering", Env. Sci. and Tech., 37, 5, 94A-101A, 200