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La realidad de las "pinturas verdes" (I)

La tendencia "verde" en las pinturas es una realidad. Plantearemos una discusión sobre los retos que debe enfrentar esta propuesta en el futuro.

por M.Sc. Ph.D. Julián A. Restrepo R.*

Lo “Verde” se pone de moda: Podemos afirmar que, hoy en día, los conceptos de verde, ecológico y eco-diseño dominan el mercado, y esto debido a que gran parte de los consumidores han basado sus decisiones de compra en una etiqueta que contenga las palabras green, environmental o sustainable [1]. 

Y es así, como cada vez, y con más fuerza, aparecen en el mercado productos que se hacen llamar “verdes”: Vemos cómo, con diversas estrategias de diseño, los fabricantes le apuestan al desarrollo de productos eco-amigables. Con esto se insinúa que son amigables con el ambiente y que han sido producidos de forma sostenible. Esta nueva tendencia, que es más que una moda, denota la importancia que las consideraciones ambientales han adquirido en el ámbito de la manufactura, el comercio y los consumidores [2].

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Esta tendencia se debe a que desde hace varios años existe una creciente preocupación por parte de organizaciones medioambientales de diversos países (principalmente en aquellos más aventajados tecnológicamente), por promulgar legislaciones para la regulación y el control del impacto que ejercen los diferentes procesos industriales y en especial los productos asociados a la industria química [3]. 

La industria de pinturas y recubrimientos no es ajena a esta problemática, ya que por haber sido las pinturas base disolvente su principal producto durante varias décadas, ocasionaron (y aún lo hacen) un desequilibrio importante en el medioambiente. Este tipo de recubrimientos se caracteriza por tener un contenido importante de disolventes orgánicos (en muchos casos, entre 500-750 gr/L) [3]. Como consecuencia, han surgido diversas legislaciones tendientes a reducir las emisiones de este tipo de compuestos. Desafortunadamente, la situación del mercado latinoamericano de pinturas, aún hoy, se caracteriza por una alta presencia de productos base disolvente [4].

El presente documento constituye una revisión de diversas publicaciones sobre el tema, buscando plantear una discusión y reflexión acerca de los retos futuros que enfrenta la industria para el desarrollo de pinturas y recubrimientos que involucren cada vez, un menor impacto en el medioambiente.

Parte de la discusión planteada se traza en torno a los COVs Compuestos Orgánicos Volátiles), por considerarse el tipo de sustancias que emplea la industria de pinturas que más daño ambiental han ocasionado, debido a su importante papel en la contaminación atmosférica.

El papel de la “Química Verde”

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A decir verdad, es claro que no se ha prestado la debida atención a los problemas ambientales, debido al hecho de que los ecosistemas (y esto es una importante lección de la ciencia de la Ecología), son tolerantes a ciertos niveles de estrés [5]. Esto es posible porque la mayoría de los materiales que consideramos como contaminantes en altas concentraciones, tienen bajos niveles en la naturaleza [3].

Es entonces debido a un aumento del entendimiento del papel de las diferentes sustancias contaminantes en el medioambiente que el concepto de sostenibilidad ha ganado importancia en los últimos años, motivando una necesidad de cambio en los esquemas de fabricación y formulación de productos actuales. En este punto, debemos indicar que el “desarrollo sostenible” se define como [6]: “El desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades”.

La “Química Verde”, también conocida como Química Limpia, Benigna, Ecológica o Sostenible, es una rama de la química que pretende dar respuesta a esta necesidad de cambio. Se considera que la “Química Verde” surgió en 1962 con el libro “Primavera silenciosa”, de la escritora estadounidense Rachel Carson, el cual contribuyó a la puesta en marcha de la moderna conciencia ambiental de nuestra sociedad. Su libro tuvo una enorme influencia en el público, dando un gran impulso a lo que hasta entonces era una conciencia incipiente y dispersa, ayudando a que se cristalizara el movimiento ecologista [7].

La “Química Verde” se define en doce principios que se resumen a continuación:

1. Prevenir los residuos, usando conscientemente los productos

2. Diseñar productos químicos y productos más seguros

3. Diseñar síntesis químicas menos peligrosas

4. Utilizar materias primas renovables

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5. Utilizar catalizadores y reactivos seguros

6. Evitar los derivados químicos

7. Maximizar la economía atómica

8. Utilizar disolventes más seguros y controlar las condiciones de reacción

9. Aumentar el rendimiento energético

10. Diseñar los productos químicos para que sean biodegradables

11. Analizar los procesos en tiempo real, para prevenir la contaminación

12. Reducir al mínimo el potencial de accidentes

Se ve pues que la mayor parte de estos principios están orientados a que nuestros productos sean menos malos, pero se requiere ser más ambiciosos, debemos lograr desarrollar, sino productos ecológicos, productos ambientalmente amigables.


Aunque si bien las nuevas tecnologías asociadas a la implementación de la “Química Verde” están inicialmente enfocadas a las reacciones químicas y catálisis en procesos industriales, un análisis cuidadoso de dichos principios muestra que el disolvente está presente, de un modo más o menos directo, en la mayoría de sus principios. Su presencia en el octavo punto: “Disolventes y auxiliares más seguros” es evidente. Sin embargo, también aparecen en principios tales como la prevención de vertidos, síntesis menos peligrosas y con un menor costo energético; uso de fuentes renovables de materias primas y procesos químicos más seguros, por ejemplo [8].

Sustancias contaminantes y sostenibilidad

Desafortunadamente, la percepción de la sociedad es cada vez más negativa con relación al papel de la química [9], y esto se debe a los contaminantes asociados a los procesos y productos químicos. De hecho, hoy en día existe una opinión bastante generalizada de que la producción y el uso de sustancias químicas no pueden mantenerse dentro de los esquemas actuales [8].

De entre las diferentes sustancias químicas contaminantes vale la pena mencionar algunas de las más notables en la industria de pinturas [9]:

Los COVs, se generan por la emisión de vapores al emplear disolventes orgánicos o productos que los empleen: Los COVs poseen una toxicidad inherente y un adverso efecto en la salud de los seres vivos y en el medioambiente, debido a su papel en la formación del denominado “ozono troposférico” (“ozono malo”) y el “smog fotoquímico” [3]. Pero además, son inflamables y tienen riesgo de explosión, por lo que poseen riesgo de incendio tanto en su transporte, almacenamiento, como en la fabricación de pinturas y su utilización. Por ende, cada vez existe una presión más fuerte tendiente a disminuir la utilización de este tipo de compuestos [4] [10].

Sustancias tóxicas y peligrosas y otras reportadas en la denominada “lista sucia” (ó “lista negra” de sustancias químicas [11]), entre las que se encuentran sustancias cancerígenas y mutagénicas, neurotóxicas y sensibilizantes, tóxicas para la reproducción, disruptores endocrinos, los COPs (contaminantes orgánicos persistentes) y sustancias dañinas para el medioambiente, tipo TPB (tóxicas, persistentes y bioacumulativas), así como los denominados “metales pesados” (ó “metales tóxicos”, tales como el mercurio, plomo, cobalto, etc.) [12].

Los CFCs (cloro-fluoro carbonados) y los COHs (compuestos orgánicos halogenados), por su demostrado efecto en la destrucción de la capa de ozono (ozono estratosférico u “ozono bueno”). Así como los denominados HAPs (ó Contaminantes Peligrosos del Aire, CPAs, por sus siglas en español), de los cuales se tiene una lista por parte de la EPA de EE.UU. de unos 189 compuestos. Los CPAs son compuestos cancerígenos y no cancerígenos, los cuales pueden causar efectos serios e irreversibles en la salud humana. La mayoría de ellos son COVs [13].

Pero debemos decir que de entre los diferentes contaminantes mencionados, el factor más significativo por el que las pinturas convencionales contribuyen a la contaminación ambiental es la emisión de COVs [14]. Aunque en este punto, es importante comentar que se tiene una relativa gran confusión alrededor del impacto ambiental asociado a los COVs, ya que problemas ambientales como el “Calentamiento Global”, el “Cambio Climático” y el “agotamiento por la capa de ozono”, no están, en realidad, directamente relacionados con el efecto ocasionado por los COVs [15].

Adicionalmente, el hecho de que se presente un variado número de definiciones para los COVs en diferentes partes del mundo, refleja que no se tiene una clara legislación ambiental de utilidad global para este tipo de compuestos, lo que puede generar conflictos entre mercados internacionales. Aunque si es claro que, en la definición de COVs sólo es posible excluir el agua y los compuestos no volátiles. 

En la siguiente tabla, tomada de la literatura [15], se resumen los problemas ambientales en los que participa principalmente la industria de pinturas relacionados con los COVs:

Problema ambiental

Calentamiento Global

Cambio Climático

Agotamiento de la capa de ozono

Esmog fotoquímico

Contribución de la industria de Pinturas y recubrimientos

Baja

Baja

Baja 1

Alta

En consecuencia, es claro el hecho de que los disolventes empleados en la formulación de las pinturas sólo tienen un efecto importante en el problema ambiental de la generación de “esmog fotoquímico”, mientras que su participación en fenómenos como el “Calentamiento Global”, el “Cambio Climático” o el “Agotamiento de la capa de ozono” es mucho más moderada [15].

En detalle: Los COVs y el problema ambiental de las pinturas: Una pintura base disolvente está compuesta por un vehículo (resinas + disolventes orgánicos), pigmentos y aditivos. De estos componentes de la formulación, el disolvente es el que se convierte en COV durante el proceso de secado de la pintura, y es precisamente éste componente el que ha llevado al desarrollo de tecnologías alternativas, las cuales buscan reducir su contenido en los recubrimientos convencionales [16]. 

Entre las principales tecnologías alternativas se tienen: las pinturas base agua, pinturas de altos sólidos, pinturas de curado UV, pinturas en polvo y el empleo de disolventes menos nocivos con el medio ambiente (“green solvents” ó “disolventes neotéricos”). Incluso se tienen casos del uso de disolventes reactivos: Diluyentes reactivos en sistemas base disolvente epóxicos y coalescentes reactivos en pinturas base agua [3] [4], por mencionar algunos ejemplos. Pero, debe decirse que, a la hora de pensar en nuevos sistemas para reemplazar a los base disolvente convencionales, la principal duda continúa siendo el desempeño de los productos [1].

Así, aún a pesar de la existencia de diversas tecnologías alternativas desde hace algunos años, aún hoy en día la industria de pinturas y recubrimientos formula productos con disolventes y contenidos de COVs superiores a los recomendados por las normas internacionales2. Las razones son múltiples: desde la falta de regulación en el mercado latinoamericano con relación a los COVs, desconociendo las bondades de otros sistemas alternativos (base agua y altos sólidos, por ejemplo), hasta la falta de investigación y desarrollos propios, entre otros. El segmento arquitectónico (de pinturas base agua), que presenta mayor informalidad entre los aplicadores, curiosamente es el que menor participación de disolventes tiene dentro del total de productos disponibles en el mercado [1].

En el caso de las pinturas base disolvente, tenemos que las formulaciones actuales involucran la pérdida de un componente durante la formación de película. Éste es necesario para disolver la resina y otros componentes de la formulación, y facilitar el proceso de fabricación y aplicación de ésta, y tiene, generalmente, el costo más bajo de los diferentes componentes usados. Así tenemos que, luego de la evaporación del disolvente (generación de COVs), la pintura sufre una “disminución de volumen” y la pérdida de un componente de bajo costo. Pero el problema principal radica en que el componente que “se pierde de la pintura”, se convierte en un contaminante del aire, es tóxico y además inflamable [16].

Para el caso del sector de pinturas industriales, marinas y aeroespacial, el crecimiento de los sistemas altos sólidos ha tenido excelentes resultados, en donde actualmente se tienen en el mercado productos de reconocida calidad y desempeño [17]. Por su parte, para este mismo sector, pero en el caso de los nuevos sistemas acuosos, el cambio ha sido gradual y más lento, debido a que se requieren desempeños superiores, en ciertos aspectos, a los sistemas base disolvente, como la resistencia a los ataques químicos u ocasionados por el medioambiente, la durabilidad, adherencia y capacidad anticorrosiva. 

En este sentido, técnicamente podemos afirmar que “el empleo de disolventes distingue a una sociedad tecnológica”, ya que en el caso de las pinturas, los disolventes orgánicos no hacen parte del recubrimiento formado, y por tanto van a parar a la atmósfera ocasionando un problema ambiental: No sólo se pierde dinero por el vertido deliberado por un material por el que está pagando el consumidor y que no hará parte de la pintura que aplique, sino que es un material que tiene asociados diversos riesgos de toxicidad, inflamabilidad y para el medioambiente. Es así como, desde el punto de vista de la denominada “Química Verde”, el mejor disolvente es el que no existe! [8] [15]. Una buena alternativa es que en caso de requerirse un disolvente, este sea agua, la cual es atóxica y aún es económica [18].

Nota al pie:

1. Debido a que la gran parte de la industria de pinturas ya ha sustituido en gran parte el uso de los CFCs.

2. 250 g/b es el contenido de color recomendado internacionalmente.

Nota: En la próxima edición continuamos con la segunda parte de este artículo desarrollando el papel que juega la industria de pinturas verdes en este tema.

Referencias

[1] Restrepo, V., “Aún no desaparecen los solventes”, Inpralatina, Vol. 15, No. 5, sept/oct de 2010, págs. 9-11.

[2] http://www.elespectador.com/tomalapalabra/pacific-rubiales/que-tan-verdes-son-los-productos-verdes-205-articulo 

[3] Restrepo, J.A., “Ecología y VOC: Desarrollo de productos  ambientalmente amigables”. Inpralatina, Vol. 11, No. 4, julio/agosto de 2006, págs. 34-36

[4] Restrepo, J.A., “Un análisis de algunas definiciones de estas sustancias: Compuestos orgánicos volátiles (COVs)”. Vol. 12, No. 6, nov./dic. de 2007, págs. 24-26

[5] a) Hazel, N. J. “Using LCA to select coatings for optimum environmental and cost performance”. JCT, Vol. 68, No. 861. Oct, 1996; b) Hofland, A. “¿Ecología a cualquier precio?: Balance ecológico de algunas pinturas en base acuosa”. Conferencia presentada en el congreso EUROCOAT 94 en Sitges, Barcelona.

[6] Informe de la Comisión Mundial sobre el medioambiente y el Desarrollo (Comisión Brundtland): Nuestro futuro común, ONU, 1987.

[7] a) http://www.thomasnet.com/articles/chemicals/green-chemistry-history; b) https://es.wikipedia.org/wiki/Rachel_Carson 

[8] Mayoral, J.A., “Empleo de disolventes alternativos”, publicación en Internet: www.unia.es/nuevo_inf_academica/visualizar_file_adjunto.asp?ID=1606 

[9] Restrepo, J.A., “Química verde en las pinturas”. Inpralatina, Vol. 13, No. 4, julio/agosto de 2008, págs. 28-31

[10] - Restrepo, J.A., “Disolventes renovables”, Inpralatina, Vol. 13, No. 6, nov/dic. de 2008, págs. 16-20

[11] http://www.istas.net/web/index.asp?idpagina=3447 

[12] http://www.lineaysalud.com/que-es/metales-pesados-o-metales-toxicos 

[13] http://www.inecc.gob.mx/calaire-informacion-basica/524-calaire-cont-peligrosos-aire 

[14] Pulgarín, D.F. y Restrepo, J.A. “Reducción de compuestos orgánicos volátiles (COVs) a través de tecnología base agua en recubrimientos para madera”. Tesis Universidad Nacional, Sede Medellín, 2002.

[15] a) Restrepo, J.A., “El petróleo y su adaptación a las pinturas, parte I”. Inpralatina, Vol. 18, No. 2, marzo/abril de 2013, págs. 16-20; b) Restrepo, J.A., “El petróleo y su adaptación a las pinturas, parte II”. Inpralatina, Vol. 18, No. 3, mayo/junio de 2013, págs. 14-17

[16] http://es.ppgrefinish.com/es/acerca-de-ppg/ppg-industries/

[17] Puede visitar, además, la página corporativa de PPG Industries: www.ppg.com, “Bringing innovation to the surface”.

[18] Restrepo, J.A., “Disolventes Alternativos”. Inpralatina, Vol. 13, No. 5, sept./oct. de 2008, págs. 16-19.

* M.Sc. Ph.D. Julián A. Restrepo R. PMC Technical Manager de PPG Industries Colombia. julian.restrepo@ppg.com

Duván Chaverra Agudelo
Author: Duván Chaverra Agudelo
Jefe Editorial en Latin Press, Inc,.
Comunicador Social y Periodista con experiencia de más de 16 años en medios de comunicación. Apasionado por la tecnología y por esta industria. dchaverra@latinpressinc.com

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