La industria química es uno de los pilares fundamentales del desarrollo industrial moderno. Recorrer la historia de la industria química implica recorrer la historia de la humanidad. El desarrollo de la ciencia química y de la producción industrial cambió el mundo tal y como se conocía. Esta es el sector económico encargado de transformar las materias primas (como minerales, agua, gas natural, petróleo y aire) en productos químicos que son esenciales para otras industrias y para la vida cotidiana.
Desde la producción de vidrios más rudimentaria, hasta las industrias petroquímicas modernas, los productos químicos están presentes no solo en el ámbito industrial, sino que abarcan la vida cotidiana día tras día y en diferentes formas. La industria química ha sido una de las industrias que más ha influido en la era moderna. Se considera que el primer procedimiento químico-fabril fue ideado por John Roebruck en 1746. Este prescindió del vidrio para fabricar ácido sulfúrico. Obtenido el ácido en cantidades industriales, Leblanc aplicó el método para movilizar el sodio del cloruro de sodio; el cloruro se trasformaba en sulfato, ésta se reducía con carbón y carbonato cálcico a alta temperatura, y de las escoras se lixiviaba el carbonato de sodio. La industria química se desarrolló con las primeras revoluciones industriales. Durante el siglo XVIII se desarrollaron los primeros procesos para la producción industrial de productos químicos como el ácido sulfúrico.
Los Comienzos de la Química Industrial en México
La química industrial en México desciende de las actividades mineras de la época de la Colonia. Que México era una tierra rica, extensa y con vocación minera lo descubrieron muy pronto los conquistadores españoles. Desde la época de la colonia, la explotación del oro y la plata (especialmente ésta) fue una de las actividades más importantes para la economía de la Nueva y de la vieja España. Fue en la Nueva España que Bartolomé de Medina desarrolló su "Método de Patio" (hoy lo llamaríamos tecnología), con el cual fue posible extraer plata aún de minerales de baja ley, y que fue tan efectivo que proyectó al país como el mayor productor del mundo. Bernal Díaz narra cómo los habitantes de Texcoco aprovechaban la época de estiaje para dejar evaporar aguas de la parte remota del lago (hoy Ecatepec), con lo que se formaba una costra de sales (tequesquite) que los habitantes usaban como un jabón mineral. Cuatro siglos después esto daría lugar a una importante factoría, pero en la época colonial ya se usaba esta sal como el álcali necesario para producir jabón. Muchos otros contribuyen en los siglos 17 y 18 al gran desarrollo de la industria minera y luego metalúrgica (ya a finales del 18 operaba la primera fábrica de pólvora de Hispanoamérica). Tal auge llevó en 1792, gracias a las reformas borbónicas, a la creación del Real Seminario de Minería donde se impartieron los cursos formales de química (que se habían iniciado en forma tentativa pocos años antes). El Real Seminario propició la investigación y el desarrollo de procesos industriales, y en donde los grandes científicos e investigadores como Fausto de Elhúyar y Andrés Manuel del Río formaron numerosas generaciones de profesionistas. Fue allí también donde se constituyeron los primeros laboratorios de química analítica cualitativa y cuantitativa, apoyo esencial en la investigación.
La guerra de independencia y la sucesión de conflictos externos e internos paralizó tal auge durante décadas y fue hasta el último tercio del siglo 19 cuando el desarrollo industrial químico (y de proceso) se reanudó. Aparecen así las primeras fábricas de cemento, jabón y acabado de telas en México y Puebla. Monterrey inicia en esta época su inagotable desarrollo de estas industrias, empezando con la cervecería, de la que se derivarían prontamente los primero adelantos nacionales en fabricación de vidrio y cartón, pronto complementadas con el primer alto horno de Fundidora de Hierro y Acero de Monterrey, así como el primer convertidor Bessemer para producción de acero en América Latina.
La Visión de la Ingeniería Química y su Impacto
Aún en los países europeos más desarrollados, la industria química en la última parte del siglo XIX no es motivo de una visión de conjunto. Industrias tan importantes como la de los álcalis (impulsada desde Bélgica con la invención del proceso Solvay), explosivos, y especialmente colorantes sintéticos recién desarrollados, dan lugar a un crecimiento vertiginoso de las empresas que después se convertirán en los titanes de la industria: Bayer, BASF, Hoechst, Imperial Chemical Industries, Dupont del lado opuesto del Atlántico, y en una escala un poco menor Ciba y Geigy. En medio de esta abrumadora diversidad, los estudios empezaban a hacer converger conocimientos de química, física, ingeniería mecánica y civil, etc., que aisladamente eran insuficientes para ayudar en la comprensión de esta clase de procesos. Fue así que George Davis -profesor en el Manchester Technical College- acuña el concepto de ingeniería química y escribe el primer texto de esta disciplina en 1901. Pocos años más tarde en el Tecnológico de Massachussets los profesores Walker, Lewis y McAdams le dan forma al concepto de operaciones unitarias, que permite unificar -a la vez que dar sustento científico y leyes generales- tan diversas operaciones y procesos. Es válido decir que el progreso de la química industrial no habría podido continuar sin esta visión unificadora y generalizadora que le da la ingeniería química.
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Si lo anterior es cierto en el mundo, lo es más aún al particularizar a nuestro país. Después de varios años de esfuerzos sin mengua ni tregua, Don Juan Salvador Agraz presenta al Presidente Madero en 1913 una solicitud de apoyo a su proyecto para crear una Escuela Nacional con vocación de la química. La benevolencia con que fue vista esa petición no fue suficiente, especialmente por los fragores de la Revolución, así que fue hasta 1916, después de peregrinar por oficinas de varios funcionarios que se sucedían de manera vertiginosa, que el maestro Agraz obtiene el apoyo necesario del gobierno de Venustiano Carranza y se inaugura el 23 de septiembre la Escuela Nacional de Química Industrial. Se le dotó de un viejo edificio en el pueblo de Tacuba que en diversas épocas fue cuartel, escuela y hospital que albergaría a la Escuela durante casi 40 años. Ahí iniciaron programas de las carreras de químico industrial y peritos y prácticos industriales, que incluían talleres de industrias específicas como teñido y estampado textil, curtiduría, aceites esenciales, hules, resinas, azúcar y alimentos, entre otros; al fin la química tomaba carta de nacionalidad.
En el México de entonces cuya gestación no acababa de completarse, muy poca cabida había para los primeros alumnos de esta escuela, pues la incipiente industria recurría a "técnicos" en su mayoría europeos y que tenían, en el mejor de los casos, conocimientos prácticos pero no teoría que los sustentan. Fue en 1927 cuando se incorpora a la Escuela Estanislao Ramírez; ingeniero mecánico de formación, se había graduado en Inglaterra y adquirió experiencia en Alemania y los EUA donde se expuso a la joven disciplina de la ingeniería química y con entusiasmo la trajo a México, y empezó a impartir las clases que fundamentaron el carácter industrial. La Escuela, que para ese entonces ya había cambiado varias veces de nombre hasta el de Escuela Nacional de Ciencias Químicas, albergó de esta manera, y en el transcurso de unos pocos años más, las carreras de químico industrial, ingeniería química, química farmacobiológica y química metalúrgica (más tarde aún ampliada a ingeniería metalúrgica).
En el curso de pocos años se formaron primero y luego se integran al personal docente, preclaros maestros y grandes practicantes de la profesión como Alberto Urbina, Antonio Guerrero Torres, Jorge Noé Martínez, Pascual Larraza, Alfonso Graf y varios más, quienes le dan el enorme auge a la Escuela a lo largo de varias décadas. Con esta estructura docente, creada a lo largo de 25 años, México llega al auge de la industrialización bajo Miguel Alemán.
Las Primeras Industrias y el Desarrollo en México
Las necesidades del país una vez restablecida la paz, no pudieron esperar a que la infraestructura científica y técnica se desarrollara, y una a una fueron apareciendo industrias de proceso y químicas que recibieron, años después, el empuje de mercado que vino con la II Guerra Mundial. A las primeras fábricas de cemento, hierro y acero, cerveza, jabón y azúcar que ya existen al inicio del siglo XX, se incorporan las primeras refinerías petroleras en manos de las grandes firmas mundiales a mediados de los años 20. Entre 1920 y 1940 proliferan diversas industrias de proceso ocupadas de la fabricación de jabón, papel, resinas artificiales derivadas de la brea y usadas como primeros aprestos textiles y para papel. De una extensión lógica de la industria jabonera, en los años 30 se destila y refina glicerina e inicia la hidrólisis de grasas para producir ácidos grasos por primera vez en México. Los esfuerzos de Colgate-Palmolive, La Luz, La Corona y algo después Química Michoacana, datan de esa época. En otra área muy diferente del quehacer químico, empieza a operar una empresa de origen alemán: Beick-Félix-Stein, para producir grenetina y luego ácido sulfúrico (primera unidad en el país y única en emplear el proceso histórico de las cámaras de plomo), superfosfato simple, algunos primitivos pesticidas como el arseniato de cobre y sulfato de este mismo metal. Ya iniciados los años 40 se instala una fábrica experimental de fibra artificial (cupro-rayón), que años después sería la semilla de Celanese Mexicana, por mucho tiempo la empresa química más grande del país. También data de ese entonces la primera unidad de producción de plásticos: películas de nitrocelulosa producidas por solución y vaciado, y precursora del gran auge de los plásticos 15 años más tarde.
Pero decididamente, el elemento crucial para el desarrollo de muchas otras industrias de proceso, sería la expropiación petrolera. Aunque la industria petroquímica no aparecería sino hasta 20 años después, la necesidad de operar las refinerías que estaban en deplorables condiciones a la salida de los técnicos extranjeros amén de la necesidad de producir ingredientes que se importaban desde siempre pero que el boicot impuesto a México en los primeros años cerró su disponibilidad (particularmente el tetraetilo de plomo), obligó a los jóvenes egresados de la Escuela Nacional de Ciencias Químicas a hacer un inaudito esfuerzo por dominar, proyectar e improvisar. El esfuerzo no fue en balde, y los químicos e ingenieros no solamente superaron el reto sino crearon escuela con su profesionalismo y entrega, que mucho habría de valer en las décadas siguientes, no sólo en Pemex sino en toda la industria de proceso.
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Industria Química Inorgánica: La Base del Desarrollo
La química inorgánica tiene una gran virtud cuando se le compara con la orgánica: sus procesos son más claros (aunque a veces más agresivos) y hay poco espacio para reacciones secundarias indefinidas. No es de extrañar, pues, que la química industrial inorgánica suele ser la primera en desarrollarse. La plataforma de desarrollo de este sector de la industria parte de los productos más convencionales de antaño; a principios del siglo XX ya existen en el país dos factorías de cemento, varias no contadas de yeso y cal y una instalación donde se producen pequeñas cantidades de litargirio pigmento. Después del gran hiato que produce la Revolución aparece la primera unidad de ácido sulfúrico que se menciona arriba, y al contar con ella, sendas instalaciones para producir sulfato de cobre y pigmentos de cromato de plomo; éste es el panorama general en la década de los años 30, al que habría que agregar por referencia instalaciones de explotación de minerales que no se procesaban más allá de molienda y clasificación, como era el caso del caolín, grafito, etc., así como productos de tostación y reducción como plomo metálico, óxidos de cobre, plomo y zinc, etc., que dieron auge especialmente a Torreón y Fresnillo. La industria química propiamente dicha arranca en 1938 cuando se incorpora la Compañía Industrial de los Reyes, la que construye una planta primitiva para producir carbonato sódico calcinando el tequesquite.
Impacto de Eventos Globales y Desarrollo Reciente
Las relaciones internacionales y la industria química han estado muy relacionadas a lo largo de los años. No se entendería el desarrollo de esta industria sin el contexto internacional de cada periodo. Por ejemplo, conflictos como las dos guerras mundiales impulsaron a nivel global la industria química. Su despegue ocurre durante la Segunda Guerra Mundial y tiene un fuerte desarrollo en varios frentes entre 1960 y 1990. La necesidad de investigación y de desarrollo de productos para el esfuerzo bélico ayudaron a consolidar las industrias en países como EE.UU. Muchos de estos descubrimientos no tardaron en aplicarse a la vida civil, lo que generó una fiebre por la química en las décadas posteriores a la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, esta revolución en la industria y sus productos, llevó a un periodo a partir de los años 70 en el que cada vez más voces cuestionaron los efectos que la industria podía tener. A partir de entonces, se ha dado un proceso de consolidación y reestructura como consecuencia de la apertura económica, lo cual ha conducido a una reducción en el número de participantes y actividades, quedando sólo aquéllas que tienen una base firme de tecnología y capacidad que les permite enfrentar a la competencia internacional.
La Industria Química Moderna: Ramas y Procesos
La industria química es uno de los pilares fundamentales del desarrollo industrial moderno. Detrás de la fabricación de casi todo lo que nos rodea hay una base común: procesos químicos industriales. La industria química es un engranaje invisible, pero esencial que mantiene en marcha el desarrollo económico y social de los países. Impulsa la innovación científica y tecnológica, sostiene sectores estratégicos para la humanidad como la agricultura, la salud, la energía, la construcción, el transporte y la alimentación, y tiene un alto efecto multiplicador económico.
Ramas Especializadas de la Industria Química
Este sector se subdivide en diversas ramas especializadas, cada una con objetivos, procesos y productos específicos. Esta segmentación permite atender una amplia variedad de sectores económicos y sociales, desde la medicina hasta la agricultura y la tecnología.
- Química Básica: Se encarga de la producción masiva de compuestos químicos fundamentales, conocidos como productos base o productos intermedios. Entre ellos se encuentran el ácido sulfúrico, el cloro, la sosa cáustica, el amoníaco, los fertilizantes simples y muchos más. Por ejemplo, la industria textil, la metalúrgica o la farmacéutica depende de estas materias primas para elaborar sus productos.
- Petroquímica: Esta rama transforma derivados del petróleo y del gas natural en productos que tienen aplicaciones en casi todos los ámbitos de la vida moderna. Plásticos, elastómeros, fibras sintéticas, solventes, combustibles especiales y aditivos industriales son ejemplos de productos petroquímicos.
- Química Fina: A diferencia de la química básica, esta se enfoca en la síntesis de compuestos en volúmenes menores pero con alto valor agregado y una elevada pureza. Entre sus productos se incluyen pigmentos, fragancias, aditivos alimentarios, cosméticos de alto rendimiento, y sobre todo, ingredientes farmacéuticos activos (API).
- Química Farmacéutica: Combina la química orgánica, la bioquímica y la biotecnología para desarrollar y optimizar moléculas con efectos terapéuticos. La química farmacéutica tiene como misión asegurar que los medicamentos sean efectivos, seguros y estables, cumpliendo con regulaciones internacionales rigurosas.
- Química Agrícola (Agroquímica): Esta se especializa en la producción de sustancias químicas que optimizan los cultivos y mejoran el rendimiento agrícola. Desarrolla fertilizantes nitrogenados, fosfatados y potásicos, así como pesticidas, fungicidas, insecticidas y herbicidas de nueva generación.
- Química Ambiental: Esta rama trabaja en el desarrollo de soluciones químicas que ayuden a reducir la contaminación, mejorar la gestión de residuos y proteger los recursos naturales. Diseña tecnologías de tratamiento de aguas residuales, remediación de suelos contaminados, captura de CO₂ y desarrollo de productos biodegradables.
- Biotecnología: Esta disciplina combina principios de la biología y la química para transformar materias primas mediante el uso de organismos vivos, enzimas o células. Es la base de procesos como la fermentación, la producción de biocombustibles (etanol, biodiésel), bioplásticos y otros productos bio-basados.
Procesos Fundamentales de la Industria Química
Detrás de la fabricación de casi todo lo que nos rodea hay una base común: procesos químicos industriales. Los principales procesos incluyen:
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- Reacción química controlada: Es el proceso base de la industria química. Consiste en transformar una o más sustancias en otras mediante reacciones químicas cuidadosamente reguladas.
- Destilación: Permite separar los componentes de una mezcla líquida según sus diferentes puntos de ebullición. Es ampliamente utilizado en la petroquímica, en la producción de alcoholes, solventes, aceites esenciales, entre otros.
- Cristalización: Utilizada para purificar sustancias sólidas disueltas en un líquido, permite obtener compuestos en forma sólida con una alta pureza. Es muy usada en la industria farmacéutica, para la producción de principios activos, y en la producción de azúcar, sales o aditivos.
- Filtración: Este procedimiento mecánico separa sólidos de líquidos o gases mediante el uso de un medio filtrante. Es fundamental en la producción química para eliminar impurezas, recuperar catalizadores o preparar soluciones puras.
- Evaporación y concentración: Permiten eliminar solventes de una solución, generalmente agua, para concentrar el soluto. Este proceso es clave en la industria alimentaria, farmacéutica y química fina, donde se busca aumentar la concentración de productos o preparar soluciones para secado posterior. Se realiza en evaporadores industriales que controlan la temperatura, el vacío y el caudal.
- Neutralización: Es un proceso indispensable para ajustar el pH de productos químicos mediante la reacción entre un ácido y una base. Se emplea en el tratamiento de efluentes, en la formulación de productos de limpieza o cosméticos y en la fabricación de sales.
Aplicaciones Estratégicas de la Industria Química
Desde la salud hasta la agricultura, pasando por la construcción, la energía y el consumo masivo, esta industria aporta productos, materiales y soluciones que hacen posible la innovación, la productividad y la sostenibilidad en cada eslabón de la cadena.
- Agricultura: La industria química es esencial para el desarrollo agrícola moderno, proporcionando fertilizantes, pesticidas, fungicidas, reguladores de crecimiento y otros productos que incrementan la productividad de los cultivos. También se emplea en el procesamiento de alimentos, el tratamiento de aguas de riego y la conservación de cosechas.
- Salud: La producción de medicamentos, vacunas, vitaminas, antibióticos y dispositivos médicos depende directamente de los procesos y compuestos de la química industrial. Además, productos como antisépticos, desinfectantes, anestésicos y material de laboratorio se derivan de ella.
- Energía: Desde los combustibles tradicionales hasta los biocombustibles y las fuentes renovables, la industria química interviene en la generación, almacenamiento y distribución de energía. Produce aditivos para mejorar el rendimiento de combustibles, catalizadores para refinerías, componentes para paneles solares, baterías de litio y materiales compuestos utilizados en turbinas eólicas.
- Alimentación: La química aporta soluciones para la conservación de alimentos, colorantes, saborizantes, antioxidantes, emulsionantes y aditivos que garantizan la calidad e inocuidad de los productos. Además, participa en procesos de limpieza industrial, sanitización, empaques especiales y control microbiológico en plantas de producción.
- Textil: Colorantes, resinas, agentes impermeabilizantes, suavizantes, detergentes industriales y fibras sintéticas son solo algunos de los insumos químicos que han revolucionado la industria textil. También es indispensable en la creación de tejidos funcionales como los antibacterianos, anti UV o ignífugos.
- Tratamiento de Aguas: Coagulantes, floculantes, biocidas, oxidantes, adsorbentes y tecnologías químicas avanzadas se utilizan para el tratamiento de aguas potables, aguas industriales y residuales. Además, la industria química permite desarrollar productos biodegradables, envases compostables y soluciones de economía circular.
Desafíos y Tendencias Futuras
En la actualidad, la industria química continúa siendo una de las industrias más importantes del mundo. Se enfrenta a retos como el aumento de los precios de las materias primas, las regulaciones legales y la creciente competencia internacional. La creciente digitalización de los procesos industriales, también conocida como Química 4.0, mejora la eficiencia de la producción y permite la fabricación automatizada. Mediante procesos de pedido automatizados y cadenas de suministro digitales, las empresas pueden reducir costos y optimizar procesos. La industria química contribuye a la reducción de emisiones y a la producción sostenible de productos químicos. Los procesos respetuosos con el medio ambiente pueden reducir las emisiones y utilizar los recursos de forma más eficiente. Institutos como la Sociedad Fraunhofer impulsan el desarrollo tecnológico.