DOI:10.22201/fq.18708404e.2020.1.70414

El enfoque de química verde en la investigación en didáctica de las ciencias experimentales. Su abordaje en revistas iberoamericanas: 2002-2018

Ricardo Andrés Franco Moreno[a] y Leydi Yurani Ordoñez Carlosama[b]

Introducción

La química verde es un área que ha venido incorporándose en el ámbito de la educación química, poco a poco se ha potenciado y es un hecho que trascenderá aún más en las décadas venideras, pues hace parte de la perspectiva de educación científica para la sustentabilidad ambiental hacia una sociedad más responsable con el cuidado y preservación de la vida en general y la supervivencia de la especie humana en particular (Reyes, 2012). En tal sentido, las perspectivas desde la educación para la sustentabilidad ambiental han tenido gran acogida en comunidades académicas latinoamericanas puesto que son los principales sectores en los cuales se vincula y se tiene en cuenta los procesos sociales propios que generan identidad nacional y regional, así como también las arraigadas prácticas culturales las cuales se busca favorecer en pro de la sustentabilidad desde la educación y con miras a una cultura científica más responsable con la sociedad y el ambiente (De Souza Santos, 2009).

Por ende, se pretende determinar las contribuciones sobre el enfoque de química verde en la investigación en educación química, a partir de un análisis documental de publicaciones en revistas del ámbito iberoamericano, durante el periodo 2002 – 2018, identificando así las producciones sobre el enfoque de química verde que circulan en revistas especializadas en didáctica de las ciencias experimentales del ámbito iberoamericano, a partir del análisis de los contenidos de las publicaciones sobre química verde halladas en las revistas, en cuanto a: temáticas, metodologías, proyectos de innovación y demás aspectos de interés.

Marco de referencia

Química verde

El enfoque de la química verde como bien se conoce, ha surgido a partir de las postulaciones hechas por Anastas y Warner (1998), entre otros científicos, las cuales son orientadas al uso de un conjunto de principios que apuntan a la reducción o eliminación del impacto ambiental de sustancias peligrosas usadas en la manufactura, en la industria y aplicación de productos químicos. Estos autores postularon los 12 principios de la química verde, los cuales presentan opciones que se pueden implementar a nivel macro y micro, cuando se lleve a cabo un proceso que implique el uso o generación de residuos peligrosos, principios estos que de acuerdo con Pájaro y Olivero (2011) son:

1. Prevención

2. Economía atómica

3. Síntesis química menos peligrosa

4. Diseñar productos químicos más seguros

5. Solventes y sustancias más seguras

6. Eficiencia energética

7. Uso de materias primas renovables

8. Reducir derivados

9. Catálisis

10. Productos fácilmente degradables

11. Análisis en tiempo real para la prevención de la contaminación

12. Prevenir accidentes

A partir de los principios anteriormente mencionados es que la química verde ha venido posicionándose y vinculándose con diferentes campos del conocimiento, puesto que este enfoque se ocupa de aportar en mitigar las diferentes acciones del ser humano especialmente a nivel industrial, lo cual es una realidad en una sociedad que cada vez más complejiza sus conocimientos e innovaciones en ciencia y tecnología y en donde las prácticas de industrialización y de usos sociales del conocimiento químico, ligados al consumismo excesivo, son algunas de las causas principales de los impactos graves que se generan a diario sobre el ambiente.

Química verde y sustentabilidad ambiental

La química verde en vinculación con la sustentabilidad, es un campo que se ha venido abordando en los últimos años y ha convocado la atención de amplios sectores de la comunidad científica. Esta perspectiva surgió a partir de diversas cumbres y reuniones realizadas en diferentes partes del mundo desde finales de la década de 1960, inicialmente por la preocupación que se estaba dando frente a los vertiginosos conflictos sociales e impactos ambientales que se estaban presentando en la época. En dicho contexto deviene el concepto de desarrollo sostenible y su distinción teórica en relación con el de sustentabilidad ha sido afianzada por Reyes, (2012), quien postula que la química ha de aportar en la construcción de una ciencia con mayor responsabilidad social, atribuyéndole al enfoque de química verde un papel protagónico en procura de la sostenibilidad ambiental.

De acuerdo a estas aproximaciones conceptuales, a partir de una reconstrucción histórica se evidencian diversos significados de sustentabilidad y sostenibilidad. Sin embargo, en el ámbito de la educación en ciencias se ha venido desarrollando más el concepto de sustentabilidad pues esta aborda el bienestar en común de todas las formas de vida en el planeta. Debido a que en la educación se encuentran los diferentes actores que han de conformar las comunidades científicas y académicas, para así continuar conservando y desarrollando el legado que se ha de dejar a las futuras generaciones, desde la educación para la sustentabilidad ambiental han de construirse nuevas alternativas que potencien la conservación del ambiente y generen cambios positivos en la sociedad.

En dicho marco, las diferentes preocupaciones frente a las acciones químicas sobre el ambiente son fundamentales en el contexto social, puesto que, a partir del vínculo y la interrelación del ser humano con el ambiente, se permite que estos últimos se asuman como actores responsables de las diferentes dinámicas y procesos que ocurren en la sociedad actual, en donde la sustentabilidad ambiental aportará al logro de un bienestar común en el contexto de las ecociudadanías.

Química verde en la investigación en didáctica de las ciencias experimentales

Se asume aquí que la didáctica de las ciencias experimentales en general, y de la química en particular, es una disciplina que ha adquirido un estatuto de cientificidad, consolidado este por criterios de orden conceptual y metodológico (Franco, Gallego y Pérez, 2015). Así, a nivel educativo se ha venido implementando el enfoque de química verde en diversos cursos, estudios de postgrado, vínculos educativos en secundaria y pregrado, lo que hace evidente cómo este enfoque ha ido abarcando algunos espacios desde los cuales los cambios y significaciones son realmente importantes ya que se pretende que los estudiantes adquieran los conocimientos básicos de los principios de la química verde y que a su vez propongan ideas que fortalezcan este cambio en el marco de un proceso de desarrollo constructivo y colectivo (Mascarell & Vilches, 2016).

De igual manera, con la incorporación del enfoque se busca que los estudiantes como actores principales e inmersos en campos de las ciencias experimentales logren proponer soluciones o estrategias desde los espacios en los que se encuentren, para la solución de las problemáticas que actualmente se presentan en los diferentes contextos (Franco, Ordoñez & Rozo, 2016). Desde dichos aportes en la educación, específicamente en ciencias experimentales se logran vínculos hacia una investigación amplia en los contextos reales de la sustentabilidad y la química verde, que son propios del entorno en que se encuentran los estudiantes, pues estas aproximaciones permiten una apropiación tanto de las problemáticas como de la investigación en pro de mitigar dichos impactos y se beneficie la comunidad en particular.

Otra perspectiva en la enseñanza de la química verde se da desde lo que Machado (2011), denomina la génesis de la calidad de vida, la cual vincula los procesos históricos que llevó el surgimiento de la química verde para mejorar la calidad de vida y los cambios ambientales y sociales ocurridos con el transcurrir del tiempo en la era de la industrialización. En tal sentido, los procesos de enseñanza de la química verde han de visualizarse desde el ámbito interdisciplinar en conjunto con el pensamiento sistémico y crítico, logrando así la comprensión de los sistemas que involucra la química, así como el análisis y la explicación de fenómenos químicos que se evidencian continuamente.

Habida cuenta de estas realidades y retos, para el desarrollo se esta investigación documental nos preguntamos: ¿Cuáles son las contribuciones que el enfoque de química verde ofrece a la investigación en didáctica de las ciencias experimentales, a partir del criterio de las publicaciones en revistas especializadas en el área, del ámbito iberoamericano en el periodo 2002 - 2018?

Metodología

Teniendo como punto de partida el análisis de propuestas de enseñanza de la química verde aportado por Marques y Machado (2018), en el que uno de sus criterios es el de las publicaciones en revistas científicas como Journal of Chemical Education, Green Chemistry y Educación Química, en donde se documentan contribuciones en el área, se consideró necesario para el presente análisis ampliar la cobertura a otras publicaciones reconocidas por la comunidad de investigación en didáctica de las ciencias experimentales para dar cuenta de los aportes de autores iberoamericanos. De hecho, una revisión de los países de procedencia de autores de los artículos publicados en las dos primeras revistas, muestra una predominancia de científicos de Norteamérica, Europa, Asia, entre otras procedencias, frente a una reducida presencia de publicaciones cuyos autores son de países iberoamericanos, como la de Verdía, Santamarta y Tojo (2017), provenientes de España.

En esta dirección, con base en un análisis bibliométrico previo de publicaciones científicas sobre los Trabajos Prácticos de Laboratorio – TPL en la enseñanza de las ciencias, que permitió un acercamiento bastante amplio a las revistas aquí seleccionadas, se retomó la perspectiva metodológica de la investigación documental con enfoque cienciométrico (Franco, Gallego y Pérez, 2009; Franco, Velasco y Riveros, 2017). Teniendo en cuenta criterios como la indexación en bases de datos de reconocido prestigio nacional e internacional, el cuartil y el factor de impacto de las publicaciones científicas, además de la publicación periódica de investigaciones en la didáctica específica de la química, se seleccionaron las siguientes revistas especializadas en didáctica de las ciencias experimentales en general y de la química en particular.

Tabla 1. Revistas Iberoamericanas en Educación en Ciencias.

Anótese que las revistas Ciência & Educação de Brasil, y Revista Eureka sobre enseñanza y divulgación de las ciencias de España hicieron parte de la selección inicial, sin embargo, en estas revistas no se encontraron contribuciones relacionadas con el enfoque de Química Verde.

En estas revistas se indagaron los artículos relacionados con las temáticas a tratar, definiendo como parámetro de filtro el título y las palabras clave específicamente: química verde, química sostenible, química sustentable y química ambiental.

Para la clasificación de los artículos encontrados se determinaron dos criterios. El primero: tipo de contribución (artículos de revisión y/o reflexión - Rev/Ref e investigación -Inv) y el segundo: tendencias temáticas (Diseños experimentales y aplicación de prototipos en Química Verde - DEXP; Química Verde, Ambiente y Sociedad - QVSA y Química Verde en la educación científica - QVEC).

Resultados y discusión

A partir de dicha clasificación se realizó el análisis documental interpretativo. En la siguiente tabla se presenta la información:

Tabla 2. Relación y clasificación de artículos seleccionados en revistas especializadas.

*Estas palabras clave se dedujeron de acuerdo con el contenido del artículo

La información presentada en la tabla anterior se muestra de manera gráfica como sigue:

Gráfica 1. Contribuciones por cada revista.

Gráfica 2. Tipo de contribución por revista.

De acuerdo con el país de procedencia declarado por los autores en las contribuciones, se construyó la siguiente tabla y su respectiva gráfica:

Tabla 3. Contribuciones según país de procedencia de autores.

Argentina-AR, Brasil-BR, Colombia-CO, Cuba-CU, España-ES, Estados Unidos-USA, Inglaterra-UK, México- MX, Portugal-PO, Uruguay-UR.

Gráfica 3. Contribuciones de artículos por país.

Gráfica 4. Tendencia temática por revista.

Para realizar la discusión de los resultados, se parte tanto del tipo de contribución como de las tendencias temáticas definidas, realizando el respectivo análisis de contenido de los artículos.

Tipo de contribución

Como se aprecia en la tabla 2, de los 39 artículos que versan sobre el enfoque de química verde, hallados en las seis revistas estudiadas, 9 corresponden a revisiones y/o reflexiones, y en 30 se reportan resultados de investigaciones en diferentes tendencias temáticas. Las revisiones-reflexiones se caracterizan por presentar información acerca de perspectivas y tendencias que los autores llevan a cabo en sus investigaciones las cuales permiten a los lectores tener una visión más profunda de una temática en especial y que contribuyen a que se pueda delimitar y relacionar con otros conceptos abordados. Así como lo muestran Carrascosa, Climent, Domínguez y Payá (2007), donde se realiza una revisión de las sustancias químicas que se encuentran en laboratorios escolares, los residuos que estas generan, así como el manejo y almacenamiento en los laboratorios escolares de las mismas.

Aunque también hay revisiones como las propuestas por Doria (2009), donde se realiza un estudio en el que se muestran diversas opciones aplicadas en producción en el marco del cumplimiento de los principios de la química verde, al igual que Morales, Martínez, Reyes, Hernández, Arroyo, Obaya y Miranda (2011), quienes exponen los criterios para evaluar qué tan verde es un proceso realizado en un laboratorio a nivel experimental. Puesto que estas reflexiones presentan posibles recomendaciones y sugerencias respecto al empleo de la química verde, específicas del campo productivo, pues este último fue el que dio origen a la química verde y desde allí se requiere trabajar en los fundamentos base que propone este enfoque.

En cuanto a los 29 artículos clasificados como de investigación, en estos se identifican diversas temáticas, tales como: Enseñanza de la química, metodologías y técnicas experimentales, formación inicial de profesores, Ciencia, Tecnología, Sociedad y Ambiente CTSA, laboratorios escolares, contextos curriculares y Sostenibilidad. En este marco, las temáticas que más se trabajan están enfocadas en el campo del trabajo experiencial en el laboratorio en cumplimiento y desarrollo de los principios de la química verde, aplicados a procesos industriales desde los cuales se puede lograr que estos procesos cumplan en su mayoría con los principios propuestos (Hernández y Juaristi, 2013).

Asimismo, la enseñanza de la química juega un papel fundamental en el campo de la química verde desde el cual, como lo mencionan Doria y Miranda (2013), el papel de la educación para la sostenibilidad no será posible si no se lleva a cabo un cambio educativo. Por tanto, la educación es un campo esencial para conseguir cambios significativos en la sociedad, en el presente y a futuro, puesto que la educación abarca todas las generaciones que son las que han de responder a ello. Sin embargo, en estos contextos educativos se deben llevar a cabo cambios curriculares donde se vincule el campo de la química verde, ejemplo de ello sería la ambientalización curricular: la ambientación curricular puede ser definida como un proceso complejo de formación de profesionales que se comprometan continuamente con el establecimiento de las mejores relaciones posibles entre la sociedad y la naturaleza, contemplando valores y principios éticos universalmente reconocido (Gomes y Lopes, 2013).

Si bien lo catalogan como una cuestión no tan simple, se deben empezar a realizar estos procesos a nivel curricular tanto en formación escolar como en formación inicial y continua de profesores puesto que se constituye en un ámbito de formación de los saberes, ya que evalúa y permite ir más allá de una simple identificación, comprendiendo cómo se constituyen esas problemáticas (Lopes y Marques, 2008).

En relación con el tipo de contribución por revista, como se mostró tanto en la tabla 2 y en las gráficas 1 y 2, se presenta la cantidad de artículos con los que contribuyó cada revista, encontrando que la revista Educación Química contiene 28 artículos debido a que esta ha prestado especial atención al enfoque de la química verde, así como también dedicó un número extraordinario en 2009 titulado “De aniversario: Química verde”. Asimismo, en la siguiente gráfica se evidencia el tipo de contribución por revista mostrando que el de investigación es el de mayor número de artículos, seguido por el de revisiones y/o reflexiones, donde en cada una de las revistas se presenta esta misma tendencia.

Con respecto a la contribución por países de procedencia de los respectivos autores, como se ilustra en la tabla 3, los tres primeros países son, en su orden: México (46 autores), Brasil (24 autores) y España (15 autores), de lo cual vale la pena destacar que una de las revistas: Educación Química es pionera en el enfoque de química verde, tres son españolas y una es de Brasil. De acuerdo a las gráficas 3 y 4, se presenta respectivamente la cantidad de artículos procedentes de cada país, mostrando así que la mayor contribución proviene de México (28 Artículos), seguida de España (6 Artículos), Brasil (3 Artículos), y Colombia (2 Artículos). Respecto a las tendencias, en su orden, la Química Verde en la educación científica (19 Artículos) presenta la mayor proporción en todos los artículos presentados por cada revista a excepción de la revista Alambique, Diseños experimentales y aplicación de prototipos en Química Verde (11 Artículos) y finalmente, Química Verde, Ambiente y Sociedad (9 Artículos).

Tendencias temáticas

Diseños experimentales y aplicación de prototipos en Química Verde – DEXP

En esta tendencia temática se presentan diversas metodologías enfocadas a procesos químicos realizados en el laboratorio o a nivel productivo, donde el fundamento es buscar que las sustancias generadas experimentalmente sean más verdes y contribuyan así al cumplimiento de los principios de la química verde, tal y como lo presentan Pereira, Pineiro, Dias y Paixäo (2017), quienes desarrollan una propuesta convencional y otra basada en los fundamentos de la química verde para la síntesis de la aspirina, lo cual permite generar procesos más sustentables, lo que a su modo, Méndez (2005) denomina “alternativas verdes”.

Si bien en dichos procesos el cumplimiento de los 12 principios de la química verde no se logra en su totalidad debido a que estos presentan algunas limitaciones, estas condiciones representan una opción que permite generar propuestas responsables con el ambiente, así como también se promueve la innovación en tecnologías limpias que han de ser aplicadas a las diferentes problemáticas que se presenten. Algunas de dichas apuestas son: síntesis de fármacos, activación de reacciones, síntesis microquímicas, organocatálisis, reacciones multicomponentes, las cuales representan una alternativa para eliminar el impacto en la salud y en el ambiente (Ávila, Cano y Gavilán, 2010).

Química Verde, Ambiente y Sociedad – QVSA

La química verde desde la sociedad y ambiente se ve permeada por el enfoque CTSA, desde el cual se desarrolla el sentido crítico, pues se trata de que a partir de diversos factores se propongan soluciones a corto, mediano y largo plazo, a problemáticas a nivel local, regional, nacional e internacional, en tanto que todos somos socialmente responsables de los cambios que se generan, como lo plantean Gomes y Lopes (2012). Así, para responder a esos cambios y consecuencias de las problemáticas, se debe realizar un pacto donde se logre esa relación entre sociedad y naturaleza, que posibilite contemplar valores y principios éticos que permitan tener un compromiso con el ambiente y consigo mismos.

Además de la toma de decisiones nos vemos en el deber de responder en conjunto, debido a que las problemáticas actuales son cada vez mayores y por tanto es necesario aumentar el interés de los jóvenes pues son las generaciones futuras las que heredarán un planeta que se encuentra en emergencia, y es allí donde la química y la educación en química juegan un papel fundamental. (Goncalves, Yunes, Guaita, Marques, Pires, Pinto y Machado; 2016). Por consiguiente, estas dan respuesta a los diferentes desafíos que se presentan hoy en día y que son producto de la actividad humana, por lo cual debemos responsabilizarnos realizando llamados que permitan contrarrestar los cambios negativos que sufre nuestro planeta Vilches y Gil (2011).

Química Verde en la educación científica - QVEC

En esta categoría también se evidencia la vinculación de la educación, a partir de los postulados de Cortés, Reyes y Bustos (2016), los cuales implementan una secuencia didáctica basada en la incorporación de la química verde en la escuela. En esa propuesta se realizaron diversas prácticas de laboratorio que denominan protocolos verdes mediante el cual identificaron que por medio de estas actividades experimentales los estudiantes desarrollaron un sentido responsable y crítico con el ambiente.

No obstante, la educación científica es uno de los campos que vincula el trabajo de la educación formal, no formal e informal, asimismo la química verde al ser un campo interdisciplinar, que vincula diversas áreas del conocimiento químico, debe no solamente abordar estas disciplinas enfocadas en la industria sino que debe tratarlas todas y donde la temática central sea el cuidado y apropiación ambiental, puesto que es el fundamento de la química verde y debe ser visto como prioridad mundial, por tanto, es responsabilidad de todos y en especial de las comunidades científicas como promotoras y representantes de todo el planeta (Marques y Machado, 2018).

Además de promover el desarrollo científico al servicio de todos, implementando nuevas tecnologías que permitan un presente y futuro más amigable, se deben poner en acción todas las propuestas que se vayan realizando para con ello lograr impactos positivos en nuestro ambiente. Así como lo menciona Reyes (2012), el cumplir lo anteriormente mencionado implica un cambio cualitativo, centrado en la práctica y enseñanza de las ciencias; sin embargo, ese cambio, está por construirse y los protagonistas somos nosotros, por ende, debemos trabajar por ello.

Asimismo, desde todos los diferentes ámbitos educativos se busca incentivar los propósitos de la química verde a favor del ambiente y de esta forma construir una cultura basada en el respeto y apropiación de nuestro entorno. Aunque se debe integrar conceptos más allá de los habituales, puesto que es preciso tomar nuevos elementos relacionados con lo que denomina Altava, Burguette y Luis (2013), huella medioambiental, a todas las actividades que se lleven a cabo para con ello lograr un impacto favorable y enriquecedor al ambiente.

Conclusiones

Con este estudio se ha querido mostrar cómo en el ámbito iberoamericano el enfoque de química verde hoy representa un campo de frontera en la investigación en didáctica de las ciencias en general y de la química en particular. No era así iniciando el siglo XXI, cuya tercera década estamos a puertas de comenzar, de hecho, quizá la producción escrita que goza del más amplio reconocimiento mundial: “Green Chemistry: theory and practice” (Anastas y Warner, 1998), solo sería publicada finalizando el siglo XX, época en la cual las primeras ediciones de eventos académicos especializados en el área, así como las publicaciones sobre el enfoque habían comenzado a aflorar en revistas científicas de enseñanza de la química editadas en inglés, como la estadounidense Journal of Chemical Education. Así, como se presentó durante el periodo 2002-2018, la producción de artículos en revistas especializadas en didáctica de las ciencias, que se relacionan con la didáctica de la química, aumentó progresivamente en temáticas alusivas a la perspectiva de química verde, siendo la revista mexicana Educación Química, la publicación abanderada del enfoque.

Asimismo, se identificaron los aportes de las publicaciones que ayudan a formar un campo más amplio como el de la química verde, estas contribuciones se categorizaron de acuerdo al tipo de artículo presentado y a las tendencias temáticas que fueron: contexto educativo, experimental y aplicación de las relaciones CTSA. De acuerdo a estas delimitaciones se logró evidenciar diversos proyectos de innovación que favorecen los impactos ambientales que nuestro planeta enfrenta a diario; entre estos podemos encontrar síntesis de fármacos, experiencias a microescala, abordaje de los principios de la química verde y procesos sustentables. Por tanto, la química verde ofrece un espacio extenso que permite a la investigación en didáctica de la química tener un mejor desarrollo puesto que desde este campo se ha vinculado la educación como un área esencial para el progreso de los fundamentos, aplicaciones, alternativas verdes y acciones encaminadas a minimizar los impactos negativos que se generan en el ambiente. Sin embargo, en el presente se debe trabajar de forma conjunta para sobrellevar los impactos actuales que nuestro planeta en emergencia nos demanda y la educación química ofrece una clara y promisoria alternativa incorporando la química verde.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses

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Recepción: 22 de agosto de 2019 Aprobación: 7 de enero de 2020