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Evaluador cuantitativo de química sostenible DOZN™

La herramienta DOZN™ es una herramienta cuantitativa pionera que utiliza los Doce principios de la química sostenible para comparar la sostenibilidad relativa de sustancias químicas, rutas sintéticas y procesos químicos similares.

Simplificamos estos Doce principios de la química sostenible en tres categorías principales: la mejora del uso de los recursos, un uso más eficiente de la energía y la reducción al mínimo de los peligros para el ser humano y el medio ambiente. De momento no incorporamos los impactos sobre el ciclo vital de las materias primas, es decir, la extracción, el preprocesamiento y la fabricación de materias primas, sino que consideramos los peligros y el uso eficiente de dichas materias. Compartimos nuestros resultados sobre el rendimiento del producto con nuestros clientes, demostrando cómo nuestros productos se alinean con cada uno de los Doce principios, así como dentro de las tres categorías principales.

La herramienta DOZN™ utiliza los datos para ayudar a que nuestro negocio y nuestros clientes tomen decisiones informadas para reducir su huella medioambiental, aumentar la eficiencia química y promover la sostenibilidad.

Explicación de los algoritmos de los Doce principios de la química sostenible

1. Prevención

El Principio 1 impulsa un enfoque global hacia la eficacia de los recursos considerando la relación entre todos los materiales de entrada a un proceso (reactivos y auxiliares) y el producto deseado producido. Otros principios, como el 2, 5, 8, 9, etc., impulsan elementos o enfoques específicos para la eficiencia de los recursos. Estamos explorando los enfoques que nos permitan valorar las tácticas de gestión de residuos más y menos deseables.

Si bien el Principio 1 se centra en todos los materiales de entrada, para el Principio 2 hemos centrado nuestro enfoque en encontrar oportunidades para reducir la cantidad de reactivo utilizado en la producción del producto deseado.

En los Principios 3, 4 y 5 evaluamos tanto la cantidad como la toxicidad de los diversos componentes de la síntesis química, en concreto, de las materias primas, los productos y los disolventes, tal como se detalla aquí.

Nuestro enfoque para el Principio 3 consiste en reducir la cantidad promedio y la toxicidad de las materias primas utilizadas por cada kilo de producto. Reconocemos las diferentes formas de toxicidad y hemos alineado nuestro enfoque con nuestro SGA. Al hacer esto, optimizamos la eficiencia y la relevancia global de nuestro proceso de recopilación de datos.

En el Principio 3 nos centramos en el uso de materiales de entrada menos tóxicos y para el Principio 4 utilizamos el mismo enfoque basado en el SGA para centrarnos en la toxicidad del producto producido. Con la premisa de que un proceso químico puede producir múltiples productos o coproductos, evaluamos con cuidado la toxicidad de los productos y los coproductos cuando abordamos este Principio.

Aprovechamos el enfoque utilizado en los Principios 3 y 4, que consiste en la reducción de la cantidad y la toxicidad de las materias primas utilizadas por cada kilo de producto.

Estamos desarrollando una estimación del impacto energético considerando la cantidad de tiempo en que las etapas de síntesis se desvían de la presión y la temperatura ambiente.

Priorizamos el uso de materias primas renovables cuando sea factible. Para este Principio, catalogamos como mínimo si se utilizan materias primas biológicas.

Somos conscientes de que cada etapa de derivatización requiere reactivos adicionales y puede generar residuos. Para este Principio queremos desarrollar un proceso para catalogar las reducciones en los residuos de la derivatización bien directas o indirectas.

Para este Principio queremos desarrollar un proceso para catalogar cuándo el uso de un catalizador reduce los residuos bien directa o indirectamente. El Principio 9 ejerce de complemento para el Principio 2, que impulsa mejoras en la economía atómica mediante el uso de catalizadores.

Nuestro enfoque para el Principio 10 es el reconocimiento de que debemos tener en cuenta si un producto es fácilmente biodegradable, así como los peligros de los productos de la biodegradación. De forma predeterminada, cumplimos los criterios de riesgo medioambiental del SGA para los productos matriz y de degradación.

Para el Principio 11 estamos incorporando un enfoque para reconocer el valor de aquellas etapas del proceso que incorporan la química analítica del proceso, por ejemplo el análisis en tiempo real para la detección de cambios en la temperatura del proceso o en el pH durante el proceso. Reconocemos que cuanto antes se corrijan las desviaciones del plan, es menos probable que un proceso genere residuos adicionales o cause peligros adicionales.

La importancia del Principio 12 consiste en la reducción de los peligros físicos promedio de las materias primas utilizadas por cada kilo de producto. Aplicamos los criterios de peligro físico del SGA a toda la gama de tipos de peligro, como la explosividad, la inflamabilidad, las capacidades oxidantes y la corrosividad.

Caso práctico: la β-amilasa

La β-amilasa es una enzima que se encuentra comúnmente en las batatas y que hidroliza el almidón en azúcar. La herramienta DOZN™ permitió rediseñar el proceso de fabricación de la β-amilasa en un proceso no peligroso y de bajo consumo energético con una mayor eficiencia y rendimiento. ¡De este modo la puntuación DOZN™ se redujo de 57 a 1!

Vea la herramienta DOZN™ en acción y explore la tabla de puntuación calculada de un proceso mejorado para la β-amilasa.