ENZIMAS Y QUÍMICA VERDE por el Prof. Dr. D. José Luis Iborra Pastor, académico honorario

La Química Verde es una opción relativamente nueva de la Química, consistente en el diseño de productos químicos y procesos para reducir o eliminar el uso o la generación de sustancias peligrosas para el medio ambiente. Una de las áreas más activas es la utilización de los disolventes “verdes”. En algunos procesos industriales, los químicos están reemplazando los disolventes contaminantes, tales como el benceno, por otros que no lo son, como el dióxido de carbono supercrítico. Éste es un fluido con las propiedades de los líquidos y de los gases, que se obtiene colocando el dióxido de carbono bajo moderadas altas presiones y a la temperatura equivalente de un baño caliente. Cuando vuelve a la temperatura y la presión ambiental adquiere el estado de gas. El dióxido de carbono supercrítico disuelve muchos compuestos orgánicos utilizados en la síntesis química. Otros disolventes “verdes” son los líquidos iónicos, sales que están fundidas a temperatura ambiente, capaces también de disolver muchos compuestos orgánicos y que principalmente no desprenden vapores peligrosos.

En la naturaleza, las enzimas actúan como catalizadores -aceleran las reacciones químicas- en los organismos vivos, y están diseñadas para funcionar en disoluciones acuosas dentro de un rango estricto de condiciones ambientales, pHs próximos a la neutralidad, temperaturas entorno a la corporal y presiones atmosféricas. Son catalizadores naturales. Sin embargo, el agua, siendo el disolvente más “verde”, no disuelve muchos de los compuestos orgánicos que se usan en la química farmaceútica. Tampoco, en general, las enzimas son activas en los disolventes orgánicos. Los procesos químicos que utilizan enzimas en estos disolventes, necesitan que sean activas y estables, que se puedan reutilizar de forma continua, a fin de conseguir que los procesos sean no contaminantes y económicamente rentables.

El grupo de Biotecnología del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular “B” e Inmunología de la Universidad de Murcia ha construido un reactor -dispositivo para realizar reacciones de manera continua- en el que se ha introducido una enzima “acomodada” en un ambiente adecuado -líquido iónico-, en el que muestra una alta actividad y estabilidad, y se le ha puesto a convertir rápidamente los reactivos en los productos deseados, ambos disueltos en dióxido de carbono supercrítico. Es decir, la reacción transcurre en la interfase entre dos disolventes que no son miscibles. Al término de la reacción se obtienen los productos ya exentos de los disolventes “verdes”, sin necesidad de realizar un proceso posterior de separación y sin haber producido contaminación alguna. Además, la enzima es y sigue siendo activa y estable en el líquido iónico bajo una condiciones muy extremas (10 veces la presión atmosférica y más de tres veces la temperatura normal de actuación), por lo que se puede reutilizar mientras siga siendo activa. Variando la naturaleza de los líquidos iónicos y del catalizador biológico se puede realizar un diseño adecuado para el desarrollo de un proceso de interés industrial.