Evaluación ecotoxicológica y toxicológica de disolventes derivados de la biomasa

Abstract

En los últimos años, se ha producido un notable aumento en el uso de productos químicos, cuyas propiedades toxicológicas no han sido estudiadas, que pueden resultar dañinos para el medio ambiente y los seres humanos. Dentro de estos productos se incluyen los disolventes, fundamentales en la industria química por las numerosas ventajas que presentan. Por tanto, una buena opción es el uso del denominado "disolvente verde", el cual se basa en el cumplimiento de los principios de la Green Chemistry. Un disolvente verde ideal debe tener una baja presión de vapor, un punto de ebullición alto, debe ser no tóxico y reciclable, ser biodegradable, ser capaz de disolver tantos compuestos químicos como sea posible, barato y proceder de recursos renovables. Por tanto, este tipo de disolventes trata de sustituir a los disolventes tradicionales. En el presente trabajo se seleccionaron once disolventes derivados de la biomasa, divididos en tres familias de compuestos relacionados estructuralmente: familia de los levulinatos (ácido levulínico, levulinato de metilo, levulinato de etilo y levulinato de butilo), familia de los lactatos (lactato de metilo, lactato de etilo y lactato de butilo) y familia de los furfurales (furfural, 5-metilfurfural, alcohol furfurílico y alcohol tetrahidrofurfurílico). Todos ellos han sido considerados como verdes por su procedencia y sus propiedades fisicoquímicas, por lo que su uso se ha extendido en los últimos años. Sin embargo, no existen estudios completos sobre el efecto que estos disolventes pueden tener en el medio ambiente y en la salud humana. Por ello, se realizó una evaluación de ecotoxicidad y toxicidad de los mismos con el fin de disponer de información suficiente para poder clasificar estos disolventes como verdes. Se evaluó la ecotoxicidad en tres organismos acuáticos (Daphnia magna, Vibrio fischeri y Danio rerio) en diferentes niveles de la cadena trófica para conocer el impacto de estas sustancias en el medio ambiente. A fin de conocer el efecto en la salud humana, se estudió el posible potencial neurotóxico, genotóxico y el efecto sobre líneas celulares sanas (Cos-7 y HaCaT) y tumorales (A375) de los compuestos a través de diferentes pruebas experimentales. Los resultados se relacionaron con propiedades fisicoquímicas para conocer cómo pueden describir el comportamiento tóxico de los disolventes. El ácido levulínico, los lactatos de metilo y etilo y los alcoholes furfurílico y tetrahidrofurfurílico fueron los disolventes que resultaron más inofensivos para los tres organismos acuáticos estudiados. Sin embargo, todos los disolventes produjeron efectos teratogénicos en embriones de D. rerio dependientes de la concentración testada. Estos efectos fueron menos acusados en la familia de los lactatos y para el alcohol tetrahidrofurfurílico. Todos los disolventes mostraron un bajo perfil neurotóxico y sólo el levulinato de etilo presentó indicios de genotoxicidad a 24 horas de ensayo. Los disolventes de la familia de los levulinatos, de los lactatos y el alcohol tetrahidrofurfurílico no presentaron toxicidad celular en las líneas utilizadas aunque el efecto de citotoxicidad fue claramente dependiente de concentración. Sin embargo, el contacto con los disolventes mostró efectos negativos en los cultivos celulares, tales como disminución en la densidad celular, alteraciones de morfología o efectos de estrés celular, menos acusados para los disolventes de la familia lactatos y alcohol tetrahidrofurfurílico. En la mayor parte de los ensayos se obtuvo una relación entre la estructura química del disolvente y el efecto tóxico generado, de modo que éste fue mayor cuando los disolventes tenían sustituyentes alquílicos de mayor longitud. Además, se comprobó que la solubilidad, la agregación y la hidrofobicidad son las propiedades que mejor describieron el comportamiento tóxico para la mayor parte de los disolventes. Este trabajo ha sido el primer estudio en realizar una evaluación completa de la toxicidad de los once disolventes derivados de la biomasa y ha permitido disponer de información para poder clasificar estos disolventes por su bondad medioambiental y para la salud humana con garantías y rigor científico.