Los solventes han recibido mucha atención bajo el mandato de la química verde . Esto se puede atribuir al gran volumen de disolvente que se usa típicamente en una reacción (especialmente en la etapa de purificación) o en una formulación . A pesar de esto, el disolvente no es directamente responsable de la composición de un producto de reacción, ni es el componente activo de una formulación. Por lo tanto, el uso de disolventes tóxicos, inflamables o perjudiciales para el medio ambiente parecería innecesario porque estas características no tienen ningún impacto en la función o el progreso del sistema en el que se aplica el disolvente. Sin embargo, estas consecuencias desafortunadas del uso de solventes a menudo están vinculadas a los atributos beneficiosos del solvente necesario para la aplicación. La volatilidad de los disolventes permite la recuperación y purificación del disolvente por destilación, pero también crea emisiones atmosféricas no deseadas y el riesgo de exposición de los trabajadores. Los disolventes de amida tienen la alta polaridad necesaria para disolver una amplia gama de sustratos y acelerar las reacciones , pero esta funcionalidad a menudo implica toxicidad reproductiva . En el otro extremo de la escala de polaridad , los disolventes de hidrocarburos proporcionan la capacidad de disolver aceites en extracciones y realizar separaciones, pero al mismo tiempo son altamente combustibles, y su baja solubilidad en agua (alto LogP) está vinculada a la bioacumulación y la toxicidad acuática .
En los intentos de eliminar disolventes indeseables, las estrategias de sustitución suelen buscar compuestos estructuralmente relacionados que aún no están cubiertos por las medidas legislativas y reglamentarias que normalmente se requieren para forzar la acción a este respecto. Por lo tanto, el benceno, desde su reconocimiento formal como carcinógeno a mediados del siglo XX, generalmente es reemplazado por tolueno . Del mismo modo, el protocolo de Montreal ha restringido el uso del tetracloruro de carbono desde 1989 debido a su papel en el agotamiento de la capa de ozono . Normalmente los disolventes halogenados cloroformo y diclorometano (DCM) se utiliza ahora en su lugar. Es importante destacar que estas medidas han demostrado ser miopes con respecto a los controles químicos cada vez más estrictos en todo el mundo. De hecho, se sospecha que el tolueno daña al feto y daña órganos por exposición prolongada . Es probable que el cloroformo y el DCM sean cancerígenos para los seres humanos, según las evaluaciones de la Organización Mundial de la Salud IARC . Además, se ha demostrado que el DCM, incluso como sustancia halogenada de corta duración, también agota la capa de ozono .
El Reglamento europeo relativo al «Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Productos Químicos» (REACH) ha introducido restricciones al tolueno, el cloroformo y el DCM con condiciones específicas (Cuadro 1) . REACH está afectando ahora a la importación y el uso de una amplia gama de productos químicos en Europa. Los productos que no cumplan las condiciones establecidas en REACH se retiran del mercado a través del sistema de información RAPEX (sistema de alerta rápida para productos no alimentarios peligrosos). Para tomar solo una pequeña muestra, en 2015 los productos prohibidos incluyeron colas que contenían tolueno , cloroformo o benceno , y a veces en proporciones alarmantemente significativas .
De cara a las futuras prohibiciones europeas de disolventes, los productos químicos propuestos se incluyen en una lista de «sustancias muy preocupantes» (SEP) previa para llegar a las restricciones que se imponen . En particular, para los usuarios de disolventes, las amidas N, N-dimetilformamida (DMF), N,N-dimetilacetamida (DMAc) y N-metilpirrolidinona (NMP), así como ciertos hidroxiéteres y disolventes clorados, han sido objeto de escrutinio (cuadro 2). Los solventes que son similares estructuralmente pueden obtenerse fácilmente como sustitutos directos, pero es probable que presenten muchos de los mismos problemas ambientales, de salud y seguridad (EHS) que se ven en ejemplos históricos de sustitución de solventes. Las agencias ambientales de otras regiones tienen sus propios enfoques para regular los productos químicos peligrosos, con solventes fuertemente impactados debido a su estado de COV y, por lo tanto, alto riesgo de exposición .
En un intento de categorizar los disolventes con respecto a sus perfiles EHS, se han elaborado guías de selección de disolventes para proporcionar más información que las conclusiones en blanco y negro de evaluaciones regulatorias. El alcance de esta revisión aborda la sustitución de solventes orgánicos convencionales por solventes orgánicos más ecológicos, idealmente de base biológica, con la ayuda de herramientas de selección de solventes. También se aludirá a la elaboración de enfoques más sofisticados para la sustitución de disolventes que incorporen también el rendimiento del disolvente, o el diseño de disolventes hechos a la medida para una aplicación, pero no constituyen la base de un debate significativo en el presente trabajo.
La pregunta planteada por Fischer y sus compañeros de trabajo en ETH Zurich (también conocido como el Instituto Federal Suizo de Tecnología) en el título de su artículo de 2007 es fundamental: «¿qué es un disolvente verde?» Su respuesta es una ahora influyente evaluación en dos niveles de demanda de energía, salud y seguridad (EHS) y medio ambiente (que puede considerarse un cálculo rápido del tipo ACV). Al comprender la energía necesaria para producir un solvente y las opciones disponibles al final de su vida útil para recuperar parte de esa energía, se puede calcular la demanda acumulada neta de energía (CED) de la producción de solventes. La recuperación de energía puede lograrse mediante incineración o compensando la demanda de recursos reciclando el disolvente. La purificación del disolvente usado por destilación consume menos energía que la producción de un volumen equivalente de disolvente nuevo. La incineración produce energía directamente, pero requiere que se produzca más disolvente en su lugar.
El enfoque que ofrece la mayor reducción de DCE depende del tipo de disolvente (Fig. 1). En la Fig. 1 la energía necesaria para la producción de 1 kg de disolvente se muestra en barras con un sombreado azul sólido. La energía para destilar un solvente en lugar de producir más se muestra como las barras rayadas rojas. La energía ahorrada (crédito de destilación) se muestra debajo. El crédito de incineración es la recuperación de energía de la incineración, dejando un DCE reducido como se muestra con barras de puntos verdes. La mayoría (pero no todos) de los hidrocarburos se incineran mejor de acuerdo con este enfoque simplificado de ACV (p. ej., n-hexano, pero no tolueno). Lo mismo se aplica al éter dietílico. Los disolventes funcionalizados con rutas de producción más largas se reciclan mejor para retener la energía y el valor invertidos en la molécula durante su síntesis original (por ejemplo, DMF). Para el etanol, los beneficios están bastante equilibrados. Los mismos autores han publicado una evaluación aún más detallada de la demanda de energía en la producción de disolventes .