Etapa 2: Conectando moléculas... de las perlas al collar

Tabla No. 5. Reacciones de síntesis de los polímeros en estudio y su tipo de mecanismo

Nombre del Polímero en estudio	Etilvinilacetato	Celulosa
Reacción de síntesis	[44] (C2H4)n(C4H6O2)m Temp. de Reacción: De 150° a 280 °C [45] Presión: De 1000 a 2000 bar [45] Catalizador: Azobisisobutironitrilo [46] *Nota: En la imagen se observa la reacción final para visualizar el compuesto copolímero EVA. Para ver los pasos anteriores, ilustrarse con el siguiente link: https://drive.google.com/file/d/12gn8-dJIBXvDQrlVLkPTyEHl_Qvp5c5I/view?usp=sharing (En la patente se puede detallar más específicamente el proceso de polimerización con iniciadores) [3]	[47] (C6H10O5)n Temp. de Reacción: 25-30 °C [48] Presión: 1-10 atm [48] pH: 3- 7 [48] Catalizador: ácido fosfórico [48]
Tipo de mecanismo y tipo de ruptura: homolítico o heterolítico	Ruptura: Homolítica. Con el proceso de polimerización de los monómeros de etileno y acetato de vinilo se hace con radicales libres como también iniciadores para este proceso. Mecanismo: No concertado La formación del copolímero EVA se lleva a cabo con más de un paso, por lo que se tienen intermediarios para posteriormente al final proceder a obtener este compuesto villano.	Ruptura: Homolítica. Esto se debe a que los enlaces de oxígeno forman el enlace para unir las moléculas de glucosa, y de la misma manera conlleva carga neutra y obteniendo radicales libres (4 electrones o 2 pares de electrones).   Mecanismo: Concertado La reacción se lleva a cabo sin intermediarios, terminando en un único paso en la adición de glucosas.

Tabla No. 6.  Patentes de síntesis industriales de los polímeros en estudio

Nombre del polímero	Nombre de la Patente	Resumen (100 palabras)	Inventor (es)	País de origen	Año
Etilvinilacetato o EVA (Villano)	Facile synthesis of norbornene ethylene vinyl Acetate/vinyl alcohol multiblock copolymers by the olefin cross-metathesis of polynorbornene with poly(5-acetoxy-1-octyne)  [3]	Se sintetizan nuevos copolímeros multibloque funcionales basados ​​en norborneno que contienen secuencias de etileno-acetato de vinilo/alcohol vinílico mediante la reacción de metátesis cruzada de olefinas de polinorborneno con poli(5-acetoxi-1-octenileno) seguida de hidrogenación del enlace C-C y desprotección del grupo acetoxi. Las reacciones análogas a los polímeros de hidrogenación y desacetilación transforman las unidades de octámero en segmentos de etileno-acetato de vinilo/alcohol vinílico y abren posibilidades para ajustar las propiedades térmicas, de barrera de gases e hidrofóbicas/hidrofílicas de los copolímeros multibloque basados ​​en norborneno sintetizados. [3]	Yulia I Denisova Alexey V. Roenko Olga A. Adzhieva María L. Gringolts Georgy A. Shandryuk Alexander S. Peregudov Eugene Sh. Finkelshtein Yaroslav V. Kudryavtsev	Moscú, Rusia	2020
Celulosa (Héroe)	Method for producing bacterial cellulose in the presence of a chemical crosslinking agent [4]	Es un procedimiento que consta de dos etapas, en la primera se busca crear una adaptación entre un microorganismo productor de celulosa y un agente químico de entrecruzamiento a través de exposiciones graduales, y en la segunda etapa cuando el microorganismo ya se adaptó al agente químico se coloca en un nuevo medio de cultivo que contiene al primer agente químico y un catalizador, así al realizar el cultivo se obtiene la celulosa. [4]	Cristina Isabel Castro Gloria Caro Muñoz Piedad Felisinda Gañan Rojo Robin Zuluaga Gallego	Medellín, Colombia	2015

Tabla  No. 7.  Principios de la Química Verde presentes o no presentes en las síntesis industriales de polímeros

12 Principios de la Química Verde	Síntesis de polímero villano (etilvinilacetato)		Síntesis de polímero héroe (celulosa)
	Cumple	No cumple	Cumple	No cumple
Prevenir los desechos. Los desechos deben prevenirse en lugar de tratarse o limpiarse después de que se han generado.		No se cumple. De acuerdo con Meurer et al. (1989) en comentando acerca del proceso de fabricación del copolímero del etilvinilacetato, establece respecto a que sus copolímeros conteniendo del acetato de vinilo un 40% o más de este, no obstante, solo se utiliza de 50-75% de su peso bajo presión para conllevar a cabo que el granulado se aglomere durante el almacenamiento. [45] Así como también de acuerdo a que se tienen 75 fracciones de eluato ante la realización de una investigación cromatográfica en gel, donde únicamente de 20 a 30 contienen la muestra separada. [45] De igual forma, aunque no se menciona en la patente acerca de qué procede con lo sobrante tras la polimerización de los monómeros y con los solventes añadidos como terbutanol, por lo que se infiere no se hace un uso “verde” de todos los compuestos al proceso del copolímero del etilvinilacetato.	Cumplen con este requerimiento dado que en la patente propuesta se indica los componentes de la reacción y que su tratamiento son de bajo impacto residual, en primer lugar, la celulosa se describe como un biopolímero de gran abundancia mundial que puede ser perfectamente aprovechado como materia prima, además de que se obtiene de formas naturales a través de plantas, hongos, animales y en este caso microorganismos por lo que toda la celulosa es aprovechada.[48]	El agente químico de entrecruzamiento es el glioxal que es un sustituto del formaldehído, que se sabe es un aldehído altamente carcinógeno, el glioxal en el experimento es utilizada en solo la cantidad necesaria ya que solo se ocupa al 0.01% o el 0.05%  %p/p y no sobrepasa el 2% del %p/p, al finalizar sí hay desperdicio, se dispone como un residuo peligroso y existen normas para regular su eliminación a diferencia del formaldehído que tiene que ser incinerado.  Por último, el catalizador ocupado es ácido fosfórico y también se desecha conforme a la Ley Nacional N° 24.051. Aun así estos compuestos tienen una forma más simple de tratarse que muchos otros compuestos similares utilizados para la síntesis de polímeros.[48]
Maximizar la economía atómica. Los métodos sintéticos deben maximizar la incorporación de todos los materiales utilizados en un proceso, en el producto final, de tal manera que se reduzcan al mínimo los residuos.		No cumple. En correlación a lo del análisis acerca del proceso del copolímero de EVA y de acuerdo a los autores mencionados previamente, donde no se está cumpliendo este principio, ya que en la mezcla de reacción y con el factor de añadir el etileno hacia una cantidad de 10 - 200% de su peso, sin embargo se preferiría un porcentaje del 50-150% en sí, y continuando con la polimerización. Esto también ocurre con los copolímeros de etileno o ya sea acetato de vinilo donde su contenido abarca desde un 40 hasta un 98% de su peso. [45] Dado así el caso de utilizar una gran cantidad del peso en vez de reducir gran parte del peso de cada uno de estos monómeros para la producción del copolímero, hace ver que no se hace cumplir el principio.	Cumple El experimento menciona que se ocupa una concentración de glioxal que va de 0.01% o el 0.05%  %p/p hasta el 0.5% al 2% de %p/p y una cantidad de catalizador del 1 al 15% por cada cultivo de microorganismos productores de celulosa (Gluconacetobacter medellinensis), al utilizar solo lo requerido se maximiza el uso de todos los componentes participantes de la reacción generando menos residuos.[48]
Utilizar menos procesos peligrosos. Los métodos sintéticos deben utilizar reactivos y generar desechos con una toxicidad mínima para la salud y el ambiente.		No cumple. Al utilizar disolventes orgánicos como terbutanol y/o mezclas de este, metanol, etc., siendo compuestos que en su ficha técnica indican señales de peligro siendo inflamables como también dan ejemplo a daños al sistema respiratorio o causar la muerte. Así también con los iniciadores de polimerización formadores de radicales adecuados para el proceso del copolímero EVA. [45, 49, 50 y 51]	En la patente se menciona que el glioxal que es un sustituto del formaldehído (los aldehídos son muy buenos agentes de entrecruzamiento), un aldehído altamente carcinógeno, sin embargo, en su hoja de seguridad menciona que puede provocar irritación cutánea. Aun así, considerando esta comparativa se puede considerar un agente químico menos agresivo al glioxal. El catalizador de acuerdo a su ficha de seguridad puede provocar disnea, diarrea, irritación, quemaduras, entre otras si no se utiliza el equipo de protección personal al momento de manipularlos. [48]	El catalizador de acuerdo a su ficha de seguridad puede provocar disnea, diarrea, irritación, quemaduras, entre otras, si no se utiliza el equipo de protección personal al momento de manipularlos.[57]
Diseñar sustancias químicas más seguras. Los productos químicos deben diseñarse para tener una toxicidad mínima.		No cumple. Ante la producción de polimerización de los monómeros de etileno como también del acetato de vinilo, se puede asegurar que en la ficha técnica de estos monómeros [52,53] indican hacia un peligro perjudicial, por lo que el manejo de la misma forma con compuestos orgánicos de disolventes (terbutanol, metanol, etc.), incrementan las posibilidades de ser más peligroso al crear sustancias o compuestos derivados con estos, un ejemplo es el que muestra la ficha de datos técnicos del monómero de acetato de vinilo, visualizando hacia uno de los símbolos de problemas respiratorios o que se sospeche de causar cáncer.	Cumple Esta característica se cumplió cuando los inventores de la patente decidieron buscar un sustituto del aldehído implementado como agente químico de entrecruzamiento normalmente (el formaldehído), ya que era un precursor de cáncer, en este caso el sustituto encontrado fue el glioxal, un agente químico menos agresivo.[48]
Utilizar disolvente más seguros. Se debe hacer uso mínimo de disolventes, de agentes de separación y de otras sustancias auxiliares en una reacción.		No cumple. Este principio no se cumple porque así como se mencionaba anteriormente al usar disolventes como terbutanol o metanol, y donde estos mismos su cantidad dentro del proceso ronda desde un 10 hasta un 300% en peso; provocando tanto que se tengan solventes peligrosos al ser también tóxicos para la salud humana y ambiental, de la misma manera excediendo en gran cantidad para la producción de polimerización a presiones moderadas. [45]	Cumple No se requiere, solo un agente de entrecruzamiento, la cepa bacteriana y un catalizador. [48]
Diseñar para la eficiencia energética. Deben minimizarse los requerimientos energéticos para los procesos químicos, si es posible con reacciones realizadas a temperatura ambiente.		No cumple. Mientras que algunos procesos se encuentran a temperatura ambiente o a 20°C, no todo el proceso para la realización del copolímero EVA hace que se tenga menor uso de recursos energéticos, dando ejemplo a que se emplean en una cascada de 3 hasta 10 reactores para la función de polimerización, e igualmente con terbutanol, con temperaturas de 50-130°C y presiones de 50-700 bar. [45] Asimismo con la cantidad de copolímeros a producirse, donde únicamente se puede determinar a través de porcentaje del componente insoluble mediante extracción de 25 horas con tolueno en un accesorio Soxhlet. [45] Se concluye que no podría abarcar en cumplir este principio verde a pesar de que en ciertas partes del procedimiento llegue a estar cubriendo este “aspecto verde” para la disminución de fuentes energéticas.	Cumple El proceso de síntesis se realiza a temperaturas de entre 25 y 30 °C, como también a condiciones de pH de 3.0 y 7.0, por lo que son fácilmente implementadas sin necesidad de algún requerimiento energético en específico- La reacción se lleva a cabo a temperatura ambiente, convirtiéndola en eficiente en términos de energía. [48]
Utilizar materias primas renovables. Las materias primas deben provenir de fuentes renovables cuando sea factible.		No cumple. Debido a que el proceso de síntesis del polímero villano (etilvinilacetato), no utiliza materias primas que provengan realmente de fuentes renovables como: energía eólica, solar, geotérmica, mareomotriz, de biomasa o ya sea por hidráulica). Utiliza para su producción la polimerización de etileno con radicales libres sometidos a una temperatura y presión elevadas. [45]	Cumple Las materias primas utilizadas en este experimento son un cultivo de microorganismos productores de celulosa conocido como Gluconacetobacter medellinensis. [48]	No cumple Se utiliza ácido fosfórico y glioxal que no son considerados materias primas renovables. [48]
Minimizar derivados. La síntesis debe diseñarse con el uso mínimo de grupos protectores para evitar pasos extras y reducir los desechos.		No cumple. En la manera que esto se ve ejemplificado en el proceso de polimerización con la cantidad de iniciador, donde esto mismo se subdivide e igualmente genera más pasos para el compuesto del etileno; de la misma forma es como decíamos anteriormente: “75 fracciones de eluato ante la realización de una investigación cromatográfica en gel, donde únicamente de 20 a 30 contienen la muestra separada”. [45] Dado que el proceso del copolímero EVA no se hace responsable en cumplir este principio verde, mostrando que tanto deja residuos al no tomar la cantidad total de cada disolvente o compuesto a proceder en la realización de este mismo, haría visualizar que se necesita mejorar para eficientizar y/o no dejar sobrantes durante la polimerización o con el añadir mezcolanzas de disolventes orgánicos.	Sí cumple La síntesis de la celulosa, únicamente requiere de la presencia de glucosa como reactivo y se obtiene como único producto la celulosa, por lo que cumple con este principio, ya que no genera residuos o desechos, siendo el catalizador el único involucrado. [48]
Utilizar catalizadores. Las reacciones deben ser catalíticas en lugar de estequiométricas.	Sí cumple. Este villano, sí utiliza catalizadores. Esto se debe a la producción por la oxidación de etileno y ácido acético, por lo que los catalizadores para la oxidación en fase gaseosa están hechos de paladio sobre un soporte poroso. [45] Los catalizadores de uso común son 2,2'-azobisisobutyronitrile, o peróxidos orgánicos. El catalizador más preferido es: 2,2'-Azobis (4-metoxi-2,4-dimetil valeronitrilo). [45]		Sí cumple Se requiere de un catalizador de la reacción de entrecruzamiento, el ácido fosfórico es una de las mejores opciones para esta síntesis. [48]
Diseñar para la degradación. Los productos deben diseñarse para ser biodegradables al final de su tiempo de vida útil.	Sí cumple . Con ciertos métodos de mezclas, como, por ejemplo: las mezclas de copoli (éster alifático-aromático) con polímeros de EVA que tienen una mayor resistencia de fusión que la copoli (éster alifático-aromático) y exhiben una mayor resistencia de fusión y mejor procesabilidad. Además, estas mezclas muestran biodegradación y biodegradabilidad en un entorno de compostaje. Los aditivos biodegradables incluyen: almidón  termoplástico Celulosa microcristalina Poli (ácido láctico) Poli (3-hidroxibutirato) Poli (alcohol vinílico) [45]	No cumple. El método de reticulación química. Es la reticulación, unida a la inherente naturaleza gomosa del polímero, que hace que el copolímero EVA sea adecuado para la producción de productos como también espumas resistentes a la abrasión, especialmente adecuadas para aplicaciones de calzado. [45] Mediante este método la viscosidad del EVA a altas temperaturas aumenta, y las células individuales se mantienen en una condición estable sin rotura ni aglomeración, de este modo se obtiene espuma microcelular de baja densidad, por lo que la espuma EVA es flexible y altamente resistente con coloración fácil y adherencia a otros materiales. [45]	Sí cumple En la síntesis de la celulosa tiene como único producto a la celulosa, misma que está completamente formada por glucosa, lo que la convierte en un producto biodegradable y amigable con el ambiente. [48]	No cumple Aunque el proceso de síntesis, por sí solo es bastante amigable con el ambiente, cuenta con un catalizador que ayuda a eficientar el proceso, sin embargo, este no es biodegradable. [48]
Monitorear la contaminación en tiempo real. Los procesos deben monitorearse en tiempo real por la formación de sustancias peligrosas.		No cumple. Esto es por los disolventes como también de los iniciadores de polimerización que usa, estos son de alto peligro, con los cuales hay que tener gran precaución; por ejemplo, peroxidicarbonato de di(4-terc-butilciclohexilo), ya que en su ficha técnica enseña acerca de los símbolos de peligro y que asimismo afecta al ecosistema causando fuego o lastimando en vida acuática. [54] Igualmente en una planta o fábrica ante la producción de la goma EVA, pese a que los trabajadores usen guantes, y dentro de las máquinas hagan la función de polimerizar los compuestos y posteriormente la formación de nuestro copolímero villano, no hace ejemplo de ver el efecto adverso de errores humanos en este proceso, por lo que un accidente humano provocaría grandes consecuencias tras la formulación de compuestos perjudiciales para la salud y contaminar hacia otros ambientes. [55] El mejor disolvente para el poli (etileno-co-acetato de vinilo (EVA)) para diluir el copolímero EVA en su forma sólida y que se aplica normalmente en la industria del petróleo con el fin de inhibir la cera, es el ciclohexano. [45]	Sí cumple Ninguno de los componentes involucrados en la reacción de síntesis, presenta riesgo de formar una sustancia peligrosa.  No obstante, el ácido fosfórico, utilizado como catalizador, se considera una sustancia química corrosiva, esto podría representar un peligro si no se maneja con las medidas necesarias para evitar accidentes. De la misma manera que podría considerarse riesgosa, ya que es propensa a formar gases tóxicos. [48]
Prevenir accidentes. Las sustancias y los procesos químicos deben minimizar el potencial de incendios, explosiones y otros accidentes.		No cumple. Sus sustancias, tanto como el proceso químico que lleva a cabo, no minimiza y tampoco previene el daño al que están expuestos los trabajadores de la planta de procesamiento. [55] Presenta una amenaza, ya que si el material se procesa a altas temperaturas (200°C y superiores), puede emitir humos que podrían actuar como irritantes. Esta situación,no obstante, solo debe ser una preocupación en el proceso de fabricación, no durante el uso residencial. [55] Por lo que en uso residencial, el compuesto villano EVA no es peligroso por ingestión, a menos que coma un objeto hecho de EVA que sea lo suficientemente grande como para causar asfixia u otros problemas, en cuyo caso supondría los mismos peligros que cualquier otro objeto de plástico.	Sí cumple. El proceso de producción de la celulosa no presenta ningún riesgo de incendios, explosiones ni incidentes, además de que es bastante amigable con el ambiente. Siempre y cuando se sigan las normas de seguridad, ya que en el proceso de producción hay etapas en las que se requiere de una temperatura superior a los 1700°C, que podría causar accidentes si no se desarrolla eficientemente. En el proceso, todos los compuestos volátiles son colectados y quemados con aire caliente, por lo que no significan un riesgo, de igual manera los gases oxidados son atrapados en lavadoras de gases y las partículas o cenizas son atrapados en precipitadores electrostáticos y los líquidos sobrantes son tratados. [56]