Agroindustria, Laboratorio y Sustentabilidad

EL LABORATORIO VERDE
El avance tecnológico sistemático que caracteriza cualquier estructura productiva moderna requiere que el laboratorio también se actualice no solamente en equipamiento (que es la forma más usual) sino también en sus estrategias de trabajo. Pero para poder cumplir en tiempo y forma con sus clientes (internos o externos) el laboratorio debe “funcionar como un violín” y es este mismo funcionamiento, en un sistema que usualmente trabaja en el límite de su capacidad técnica y humana, lo que atenta contra la introducción de mejoras especialmente cuando nos referimos a conceptos todavía no incorporados a la forma de pensar el trabajo diario como sucede con la sustentabilidad.

El concepto de cuidado ambiental integral asociado al laboratorio fue descuidado durante mucho tiempo ya que la química analítica fue tradicionalmente considerada como una actividad de bajo impacto ambiental. Sin embargo el aumento en la cantidad y el tipo de análisis impulsado por los avances en las estrategias de control y aseguramiento de la calidad y ambiental llevaron a cambiar este enfoque. Si se tienen en cuenta la cantidad y diversidad de laboratorios (tanto en tamaño como en métodos analíticos) con los consiguientes consumos (reactivos, solventes, agua, energía, horas hombre, etc.), la totalidad de análisis realizados en todos los laboratorios (industriales, agropecuarios, bioquímicos, ambientales, etc.) y la gran variedad de moléculas en juego, queda claro que se trata de una rama de la química cuyo impacto ambiental no puede ni debe ser desatendido.

A principios de la década de los 90 del siglo pasado nació lo que actualmente se reconoce como una nueva filosofía de la química: la química verde o sustentable. Su objetivo es reducir el impacto ambiental de la actividad diseñando productos y procesos amigables con el medio ambiente.

La incorporación de este objetivo al trabajo diario del laboratorio con un producto (el informe) intangible y con una gran cantidad y variedad de procesos dio origen al concepto de química analítica verde o sustentable. Se puede considerar que un análisis es verde o sustentable cuando además de cumplir con las exigencias que hacen a su calidad (exactitud, trazabilidad, sensibilidad, selectividad, precisión) optimiza los procesos para que sean seguros, no tóxicos, con el menor consumo posible de materiales y energía y minimizando la generación de residuos y efluentes. Hace a la comprensión de esta filosofía diferenciar un método desarrollado teniendo en cuenta criterios preventivos (“verdes”) de uno en el que se descontaminan los residuos y efluentes generados ya que el objetivo último del análisis verde es que no se generen.

El primer trabajo que impulsó un cambio en la forma de pensar de los químicos analíticos fue publicado en 1995. Su planteo fue muy concreto y práctico. Si bien es cierto que la situación ideal es aquella en la que disminuyen en forma global la cantidad, toxicidad y peligrosidad de los reactivos utilizados (y por ende las de los residuos y efluentes generados), la mayoría de los métodos exigidos por la normativa vigente o recomendados por distintas organizaciones y asociaciones (muchos de los cuales siguen en vigencia) requieren el uso de reactivos tóxicos o corrosivos, no habiendo en muchos casos alternativas para sustituirlos.

Propusieron entonces como una primera aproximación trabajar sobre la disminución en la generación de residuos y efluentes recurriendo principalmente a la reducción en el tamaño de las muestras.
Las mediciones realizadas demostraron que esta reducción tiene un impacto positivo tanto en la economía del laboratorio como en el medio ambiente. Esta aproximación, que puede ser un primer paso cuando se busca enverdecer un método analítico, sigue siendo válida.

La incorporación del cuidado ambiental y la seguridad del operador en el desarrollo de los métodos analíticos así como en la actividad global del laboratorio requiere tanto por parte del químico analítico como de todos aquellos directamente o indirectamente relacionados un importante cambio en la forma de pensar un análisis. Como sucede con todas las estrategias sustentables este cambio cultural es el principal obstáculo para su generalización. Aspectos hasta ahora claramente definidos como qué solicitar, cuándo, cuánto, cómo, donde y porqué  deben ser nuevamente evaluados teniendo en cuenta las consecuencias ambientales.

Ya en el laboratorio los problemas a resolver están condicionados por las complejidades específicas de cada proceso analítico, que dependen de las características propias cada método, de cada analito y del hecho que sigue siendo frecuente que los requerimientos que hacen a la calidad de un análisis vayan en dirección contraria a las exigencias de la sustentabilidad.
Un problema aún no resuelto es la necesidad de contar con una metodología que permita evaluar y comparar distintos procedimientos desde el punto de vista de la sustentabilidad. Uno de los principales problemas es que el producto de un laboratorio (el informe) no tiene masa ni volumen por lo cual muchos de los métodos que han sido exitosos en otras actividades no son aplicables. Se trata de un campo de investigación y desarrollo en permanente evolución.

SUSTENTABILIDAD Y MÉTODOS DE REFERENCIA
Hasta ahora en ninguna rama de la química analítica se ha evaluado en forma sistemática la sustentabilidad de los métodos utilizados. Es interesante ver qué pasó cuando se intentó realizar este análisis con los laboratorios ambientales. Para ello se trabajó sobre más de mil métodos publicados en una base de datos específica del sector. Se descartaron aquellos en los que la información publicada fue insuficiente o inaccesible quedando solamente 560 sobre los cuales se evaluaron cuatro variables: persistencia-bioacumulación- toxicidad (PBT), peligrosidad, corrosividad y cantidad de residuos generados. Las dos terceras partes de los 560 métodos generaban más residuos que el máximo fijado (50 g por muestra).

El uso de ácidos minerales corrosivos fue un problema detectado en alrededor del 20 % de los métodos y en alrededor de la mitad se utilizaron productos definidos como peligrosos (siendo mercurio y plomo los más frecuentes). Una mirada rápida a los métodos utilizados en los laboratorios agropecuarios estaría indicando que la situación no sería muy diferente.

La conversión de cualquiera de los métodos macro estandarizados por AOAC y/o por muchas empresas líderes que fijan lineamientos (y que siguen siendo ampliamente utilizados) a micro o semi micro significa importantes ahorros en reactivos, tiempo de operador, gestión de residuos y efluentes e incluso tiempo de lavado de material de vidrio o cantidad de material descartado, que rara vez son cuantificados. Sirve como ejemplo uno de los “caballitos de batalla” en los análisis solicitados por los nutricionistas: el nitrógeno total.

Dependiendo de las características de los distintos laboratorios el espectro de técnicas utilizadas es amplio yendo desde los más clásicos (con grandes cantidades de muestras y largos tiempos de destilación) hasta los instrumentales (infrarrojo cercano). En el medio están los micro-métodos, muy usados en análisis de suelos pero aún no generalizados en el análisis de alimentos balanceados. El espectro en la eficiencia ambiental (y también los costos y tiempos por análisis) es igualmente amplio.

Dada la variedad de analitos y métodos (incluso para un mismo analito) queda claro que cada situación debe ser evaluada individualmente pero independientemente del caso cuando se introducen modificaciones que hacen que un método sea más sustentable respetando las exigencias que hacen a la calidad de un análisis y se las valida adecuadamente, las ventajas económicas son importantes.

Como ya se mencionó y tal como ocurre en otras disciplinas, los cambios requeridos implican modificar la forma de pensar un análisis no solamente por parte de profesionales y productores que lo solicitan y del personal de laboratorio, sino también por los organismos (gubernamentales o no) que fijan tolerancias, redactan normas y/o desarrollan métodos.

Es cierto que incluso organismos que son de referencia indiscutida como el AOAC y pese a estar permanentemente actualizando y/o desarrollando métodos nuevos, aún no han incorporado sistemáticamente los criterios de sustentabilidad a sus desarrollos, más allá de algunos trabajos de investigación publicados en el Journal of AOAC International.

Se trata de una falencia importante dada la posición de liderazgo que ocupa a nivel mundial en el sector. Cabría preguntarse porqué pensar en métodos más sustentables o verdes cuando los máximos referentes aún no lo hacen. La respuesta es práctica y económica.

EL LABORATORIO SUSTENTABLE Y LA ECONOMÍA
Una estructura productiva más sustentable (es decir basada en la prevención) necesariamente se traduce en beneficios en la relación costo:beneficio. Y el laboratorio no es la excepción. Cuando los desarrollos asociados a la química analítica verde se abordan en forma integral se reflejan en importantes reducciones en los costos ya que todas estas estrategias conllevan menos pasos en la preparación de las muestras y en el análisis mismo, menos muestras analizadas en laboratorio (al recurrir siempre que sea posible a métodos “in situ”, semi-cuantitativos, entre otros), reducciones en el tamaño de la muestra pudiendo llegar en algunos casos a la miniaturización, etc. Todo ello se traduce en ahorros en insumos, gestión de residuos y efluentes y horas hombre.

La disminución en los costos sin afectar la calidad del análisis es posiblemente el argumento de mayor peso al momento de decidir un cambio ya que el beneficio ambiental existirá aunque no sea el objetivo primario. Independientemente de cuál sea éste, lo importante es comenzar a recorrer un camino que tiene una ventaja adicional: una empresa que puede demostrar que en todos los niveles se ocupa de cuidar al medio ambiente tiene en los distintos públicos una mejor imagen que se refleja tanto en la actitud hacia la empresa como hacia su producto. Cuenta además con sólidos argumentos de defensa frente a los cada vez más crecientes reclamos ambientales y es un argumento de apoyo fuerte al momento de buscar ayuda financiera. Como sucede con otras actividades, muchos laboratorios con el objetivo de hacer más eficiente su trabajo diario han introducido mejoras ambientales sin habérselo propuesto, muchas veces sin saberlo y por supuesto sin cuantificarlas.

Las estrategias (parciales) son múltiples pero no hay normativa, especificaciones o entidades (cualquiera fuera su modalidad) que fijen lineamientos. No se trabaja en el desarrollo y modernización de especificaciones que le permitan al laboratorio y a quienes soliciten los análisis contar con una guía para seleccionar métodos, definir criterios de muestreo y realizar controles interlaboratorios centrando la atención en el resultado final (calidad, eficiencia, utilidad de los resultados y rendimiento ambiental) y no tanto en detalles de cada metodología analítica (lo que le daría ciertas libertades al laboratorio pera modificar sus métodos siempre que los valide adecuadamente). Hasta que no se impulsen estos desarrollos todo avance que se quiera realizar limita su alcance a emprendimientos individuales.

EL PROBLEMA CULTURAL: TOMA DE CONCIENCIA Y CAPACITACIÓN
Siempre que se habla de sustentabilidad surgen claras ventajas, dificultades específicas del sector de complejidad variable y aproximaciones relativamente simples de implementar asociadas a ventajas operativas o menores costos que permiten incorporar la sustentabilidad dentro de un programa de mejora continua. Menor impacto ambiental, menor consumo de energía, reactivos y agua, menos residuos y efluentes para tratar y/o disponer, uso y/o generación en el análisis de sustancias menos tóxicas, mayor seguridad para el operador, menor riesgo asociado al uso de solventes, menos costos asociados.

Las ventajas son contundentes. Cabe preguntarse entonces porqué la introducción de los conceptos verdes a la práctica diaria del laboratorio sigue siendo lenta.

Un aspecto no menor es que debido a su relativa novedad y a la falta de un fuerte empuje o interés por parte de los distintos integrantes del sistema, hay una gran disparidad de información en los ambientes especializados. Pero aún entre quienes están bien informados surge otro problema que es transversal a la introducción de cualquier estrategia sustentable: los aspectos culturales. El trabajo en el laboratorio está condicionado por la necesidad de seguir procedimientos que muchas veces son fijados por ley y otras por tradiciones o costumbres, que frecuentemente no son desarrollados ni seleccionados por el especialista del sector, es decir el químico analítico. El personal del laboratorio debe ocupar un lugar central al momento de decidir cuáles son las mejoras más adecuadas para su ámbito específico.
Esto requiere una capacitación en todos los niveles en cuanto a criterios sustentables se refiere. Pero si este trabajo no es acompañado por un fuerte conocimiento por parte de todos los involucrados en el análisis (desde quien toma la muestra hasta quien emite el informe) de la necesidad de incorporar criterios de sustentabilidad a su sistema de trabajo, los logros serán limitados.
Por sus características técnicas (y también culturales) las diferencias entre los distintos laboratorios agropecuarios son amplias.

Distintos objetivos primarios (análisis de suelos, aguas, alimentos, control de calidad en planta, vitaminas, minerales, contaminantes, etc.), gran multiplicidad de métodos para un mismo parámetro (desde los más clásicos hasta los instrumentales más modernos), una formación heterogénea entre quienes solicitan un análisis (productores, veterinarios, ingenieros, jefes de planta, proveedores, etc.) son el origen de algunos de los obstáculos a remontar.
Para hacer un poco más complejo el sistema no podemos olvidar la fuerte falencia en nuestro país en especificaciones y normas propias para el sector y en referentes a quienes consultar. Introducir criterios de sustentabilidad en este complejo sistema requiere un trabajo integral que comienza por una toma de conciencia y capacitación. Todos saben qué necesitan de un análisis pero no siempre cuentan o tienen conocimiento de las herramientas necesarias para introducir criterios de sustentabilidad. El químico analítico suele no estar capacitado para diseñar, poner a punto y validar posibles modificaciones que incluyan criterios ambientales en los métodos solicitados y cuando lo está rara vez tiene el tiempo necesario para hacerlo y/o no tiene el estímulo adecuado. A esto hay que agregarle que siendo ya pocos los sistemas establecidos de controles interlaboratorio, son menos aún que los tienen implícitamente incluidos criterios de sustentabilidad perdiéndose así una una importante posibilidad de marcar líneas de acción.

COMENZANDO A ENVERDECER NUESTRO LABORATORIO
En los laboratorios que ofrecen servicios a la agroindustria, la tarea de “enverdecer” los métodos propuestos o recomendados y la de evaluar las ventajas económicas y operativas asociadas (que va de la mano del desarrollo de normas y especificaciones propias) aún es incipiente. Una vez aceptada la necesidad de incorporar criterios de sustentabilidad al trabajo diario, la pregunta que cabe formularse es cómo encarar la transición preservando la calidad del servicio y sin sobrecargar el ya exigido personal.

Puertas adentro en el laboratorio, un primer paso es evaluar las ventajas ambientales, metodológicas pero también económicas y operativas de desarrollar métodos totalmente nuevos frente a las posibles modificaciones en los ya existentes. Las opciones dependen muy fuertemente de cada analito, de las posibilidades de cada laboratorio y de la normativa en vigencia o prácticas consideradas de referencia por los usos y costumbre, abarcando desde modificaciones relativamente fáciles de implementar (como la ya mencionada reducción en el tamaño de la muestra) hasta la incorporación de métodos instrumentales, mediciones “in situ”. etc.

Una correcta evaluación requiere identificar y cuantificar el impacto ambiental en cada etapa del análisis pero también el impacto del método en forma integral. Y esto es importante ya que abundan en la bibliografía trabajos que clasifican un método como más verde por el simple hecho de reemplazar un solvente por otro menos contaminante o menos peligroso sin evaluar cambios en otras variables que lo pueden convertir globalmente en más contaminante. Pero también se deben evaluar cuidadosamente todos los procedimientos asociados a la toma y envío de muestra al laboratorio lo que, en el caso particular de los análisis agropecuarios tiene una gran importancia. Dentro de este contexto debemos incluir el conocimiento por parte del personal ajeno al laboratorio (técnicos, profesionales productores, proveedores, etc.) sobre opciones más sustentables que aporten información de la misma calidad para el objetivo previsto y contaminen menos.

Hay importantes avances en métodos “in situ”, métodos semi-cuantitativos, formas de tomar y procesar las muestras, etc. que permiten reducir la cantidad de muestras que llegan al laboratorio que aún no se han generalizado en el sector productivo. Sin embargo en algunas situaciones puntuales ya son práctica habitual y exitosa aunque no se hayan evaluado los beneficios ambientales. Quizás uno de los más conocidos, estudiados y discutidos pero no evaluados desde el punto de vista de las ventajas ambientales sea la determinación de índice de actividad ureásica en planta con un método semi cuantitativo (colorimétrico). Con todas las limitaciones que claramente tiene, aporta información confiable y en forma suficientemente rápida como para poder tomar decisiones durante el proceso productivo.

Que no se hayan cuantificado las ventajas ambientales directas (asociadas a la disminución en el consumo de reactivos y otros insumos, tiempo de uso de equipos de medición y tiempo de operador por realizar menos determinaciones en el laboratorio) e indirectas no significa que estas ventajas no existan. Esta estrategia permite que los métodos de laboratorio más complejos y más contaminantes (desde la medición del índice de actividad ureásica hasta la determinación de solubilidad de proteínas o actividad de factor antitríptico) queden limitados a aquellos casos en los que se requiere información más específica.

En otro contexto (e igualmente discutido en cuanto a sus ventajas técnicas pero no a las ambientales) podemos mencionar la evaluación del coeficiente de variación en mezclas donde parecería haber un contrapunto entre los métodos “in situ” ya desarrollados, los que están en la etapa de evaluación en laboratorio y las determinaciones de laboratorio propiamente dichas.

Adecuadamente combinadas pueden ser potentes estrategias ambientalmente más verdes. Como último ejemplo podemos mencionar el análisis de lupa para minerales (poco desarrollado en nuestro medio) que, adecuadamente validado permite celeridad en la operatoria y minimiza la cantidad de análisis a realizar en laboratorio con las consecuentes ventajas ambientales.

Se deben evaluar cuidadosamente los ya mencionados “usos y costumbres” que en el laboratorio agropecuario ocupan el lugar de la normativa en vigencia en otros casos (por ejemplo el laboratorio ambiental). La presión de lo tradicionalmente aceptado no siempre permite pensar en modificaciones que beneficiarían no solamente la medio ambiente sino que también simplificarían el trabajo diario y aumentarían la seguridad del operador.

Tampoco se trabaja en la adaptación de métodos rápidos desarrollados para otras disciplinas (análisis ambientales o de aguas “in situ”, análisis rápidos en alimentos e incluso algunos kits para análisis clínicos) que podrían convertirse en una herramienta importante tanto para quien trabaja a campo como para bajar la presión sobre el laboratorio. Independientemente de la estrategia seleccionada, el punto de partida es la identificación del aspecto más fuertemente contaminante en cada caso y la selección de las alternativas dependerá del laboratorio y del analito. A modo de ejemplo, en el caso de análisis de metales pesados, no son aplicables los mismos métodos o estrategias en un laboratorio ambiental que en el de una planta elaboradora de minerales.

Los métodos instrumentales (de los cuales el infrarrojo cercano y la absorción atómica en todas sus variantes son los más conocidos y utilizados en nuestro medio) son importantes pero dependen fuertemente del tipo de laboratorio y si bien presentan a mediano plazo ventajas operativas, ambientales y económicas importantes por razones técnicas no son aplicables en todos los casos y requieren una inversión inicial cuyas ventajas y posibilidades deben ser evaluadas por cada laboratorio.

El camino hacia un análisis más verde no necesariamente implica comprar equipamientos costosos. Requiere en cambio un profundo conocimiento de las muestras y los procedimientos, un importante cambio en la forma en que se considera el proceso analítico (es decir la forma de resolver un problema analítico) y obviamente un riguroso método de validación para cada modificación.

Es importante tener en cuenta que no siempre será posible optimizar todas las variables. Es por ello que en la tarea de hacer más verde un análisis el laboratorio o el organismo que desarrolle el método deben llegar a un compromiso entre los criterios de calidad y los requerimientos ambientales siempre dentro de un esquema de mejora continua.

Al no existir métodos de referencia acepados/ consensuados localmente o especificaciones propias para el país, el laboratorio que quiera encarar este tipo de reformas no cuenta con el apoyo institucional que debería tener. En este momento del país esperar un apoyo por parte de organismos oficiales es prácticamente impensable pero no debería serlo contar con el apoyo de las instituciones/ cámaras/asociaciones de referencia del sector. Queda acá un importante camino para recorrer.