Una evaluación de los productos de limpieza en instalaciones reguladas por GMP en cuanto a su respeto por el medio ambiente

En la sociedad actual, se establece cada vez más la conciencia y la preocupación por el “largo plazo de conservación de la biodiversidad para el bienestar del ser humano”, lo que también circula bajo el término “sostenibilidad ecológica”. Esta preocupación crece en el contexto de varios factores, entre ellos el cambio climático global, los recursos naturales limitados, problemas de salud en las personas y el aumento de la población mundial, que persisten. Este problema mundial ha llevado a un resurgir de la demanda de productos químicos respetuosos con el medio ambiente para afrontar los desafíos en la limpieza y el control microbiológico.

Origen de los productos químicos respetuosos con el medio ambiente

El concepto de química verde se remonta a mediados de los años 90, cuando dos químicos establecieron los 12 principios para el desarrollo de productos químicos y procesos, en los que se busca reducir o eliminar la generación de residuos tóxicos [1]. Estos principios se aplicaron en muchos procesos industriales, por ejemplo, en la fabricación de medicamentos, en la producción de dispositivos médicos, en la industria cosmética y en otros sectores regulados [2, 3]. La siguiente discusión se centra especialmente en los detergentes.

El concepto de química verde se enfoca en la peligrosidad inherente que una sustancia química o un proceso químico pueda representar, y busca minimizar estos riesgos para limitar las preocupaciones relacionadas con los empleados y el medio ambiente. La química verde puede considerarse, por tanto, como un medio para limitar riesgos.

La importancia de la palabra “respetuoso con el medio ambiente” en este contexto

¿A qué se refiere realmente la limpieza respetuosa con el medio ambiente? ¿Incluye este término que la sustancia química sea inofensiva para el medio ambiente, las personas y los animales en cualquier concentración? Posiblemente. Pero también puede significar que un producto esté hecho a base de plantas y no de petróleo. ¿Qué pasa con la biodegradabilidad? ¿Y la capacidad de reciclaje?

En la práctica, en la industria, “respetuoso con el medio ambiente” puede significar ninguna de estas cosas, todas ellas o más. Sin embargo, una composición compatible con el medio ambiente (verde) debe ser también efectiva y adecuada para su uso previsto. Un producto de limpieza que no tenga una acción de limpieza suficiente (por ejemplo, si debe usarse en altas concentraciones o actuar durante mucho tiempo) representa un posible desperdicio de recursos y, por tanto, el opuesto de una solución ecológica.

El enfoque de este artículo está en los detergentes utilizados en procedimientos de limpieza en aplicaciones GMP. Para comprender mejor los detergentes respetuosos con el medio ambiente, se ofrece una breve visión general de algunas normas. A continuación, se presenta un apartado sobre algunas preocupaciones generales respecto a las sustancias químicas actuales utilizadas en la limpieza de equipos en la industria regulada por GMP. El énfasis está en problemas relevantes relacionados con la reducción de contaminación y residuos, la gestión de riesgos para los empleados y el cumplimiento de las normativas locales.

Estado actual de la limpieza según GMP

Los procedimientos de limpieza son imprescindibles en la industria cGMP (current Good Manufacturing Practices = buenas prácticas de fabricación actuales) para garantizar un funcionamiento seguro y óptimo de las instalaciones y equipos de producción. El uso de productos de limpieza para eliminar eficazmente residuos de procesos, polvo, alérgenos y patógenos es esencial para evitar la contaminación del producto, que podría afectar negativamente la seguridad del paciente. Sin embargo, el uso de estos productos también genera preocupaciones sobre la salud y el medio ambiente. Pueden contener sustancias que, se sabe, provocan irritaciones cutáneas, sensibilizaciones, riesgos de inhalación y otros problemas de salud en humanos y animales.

Además, algunos productos de limpieza en forma concentrada son dañinos para el medio ambiente, ya que contienen sustancias que deben ser tratadas específicamente (por ejemplo, ajustando el pH) antes de su disposición segura. Dado que el uso de ciertos productos puede representar un riesgo para el manipulador en cuanto a manejo, almacenamiento y eliminación, estos factores se consideran cada vez más en la evaluación de nuevos o existentes procedimientos de limpieza.

Más allá del consentimiento del consumidor ...

Las definiciones de productos químicos y procesos respetuosos con el medio ambiente están principalmente en manos de las autoridades locales. Sin embargo, las organizaciones ambientales, publicaciones públicas y políticas empresariales sobre el medio ambiente también influyen en ellas.

Una certificación ecológica también es posible para algunas categorías de productos de limpieza. Agencias gubernamentales y organizaciones sin ánimo de lucro ofrecen programas voluntarios como “Design for the Environment” (DfE) de la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (EPA) y Green Seal™. Estos programas reconocidos desarrollan estándares para productos respetuosos con el medio ambiente. Sin embargo, la mayoría de estos programas se enfocan principalmente en el ámbito doméstico (consumidor) y en productos de limpieza para edificios [4–7], que quizás no estén optimizados para su uso en limpieza crítica según GMP.

La eficacia de los procedimientos de limpieza en instalaciones reguladas por GMP está influenciada por múltiples factores como temperatura, aplicación, concentración, composición y tiempo de acción. Otros factores que afectan la limpieza incluyen el tipo y estado de la suciedad, el tipo de superficie de los equipos, el diseño de la instalación, etc. [8, 9]. Debido a la gran cantidad de variables en los procesos y a la importancia de la limpieza, una orientación ecológica adaptada al consumidor puede no reflejar adecuadamente la eficacia de los productos en procedimientos GMP.

Otro aspecto potencialmente problemático de los productos de limpieza para el hogar y el sector de limpieza de edificios es que, debido a su orientación al consumidor, su composición suele cambiar regularmente para mantener su estado de “Nuevo y con fórmula mejorada” en el mercado. Esto puede atraer a los consumidores, pero representa un verdadero desafío para la validación de una limpieza según GMP.

Los programas voluntarios también pueden apoyar el uso de componentes biológicos y renovables, incluyendo sustancias de origen animal, vegetal y marino [10, 11]. Sin embargo, estos componentes quizás no sean adecuados para la industria GMP, ya que pueden presentar riesgos potenciales de formación de diversos microorganismos, contaminación por priones y otros problemas similares [12, 13]. La variedad de equipos, contaminantes complejos y aplicaciones únicas en estos sectores altamente regulados hace aún más difícil la selección del producto de limpieza. Por ello, lo mejor para los sitios regulados por GMP es que establezcan sus propios objetivos ecológicos específicos.

No obstante, algunos principios básicos para evitar la contaminación ambiental y minimizar riesgos pueden seguir aplicándose en sitios regulados por GMP durante el desarrollo de un programa de limpieza respetuoso con el medio ambiente. En la Tabla 1 se muestran referencias relevantes.

Este artículo no pretende evaluar los requisitos de ninguna de las normas mencionadas anteriormente ni establecer criterios para procedimientos de limpieza ecológicos en la industria farmacéutica o similar. Más bien, busca señalar problemas generales relacionados con los productos y procedimientos de limpieza en la industria GMP y ofrecer orientación para seleccionar productos de limpieza que puedan reducir preocupaciones mayores sobre el medio ambiente y la salud.

Reducción de la contaminación del agua y del aire

El tema más debatido en relación con los detergentes formulados son los tensioactivos o surfactantes [14], utilizados como ingredientes. En la Unión Europea, muchas de estas preocupaciones se han reducido mediante la prohibición legal o la renuncia voluntaria al uso de materiales biodegradablemente deficientes, como el sulfonato de tetrapropilo benceno y ciertos alquilfenoles etoxilados. Sin embargo, los tensioactivos siguen siendo considerados un riesgo ambiental por muchos, ya que son ampliamente utilizados por fabricantes industriales y orientados al consumidor.

La biodegradabilidad de los tensioactivos ha mejorado gracias a leyes como el Reglamento de Detergentes (EC) 648/2004, que exige pruebas estrictas de biodegradabilidad. Esto ha llevado a la eliminación de muchos tensioactivos en productos comercializados en la Unión Europea. Además, la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) desarrolla estándares para probar la biodegradabilidad acuática de ingredientes orgánicos en productos, algunos de los cuales ya han sido adoptados por las organizaciones mencionadas en la Tabla 1.

Las regulaciones sobre aguas residuales suelen ser el punto de partida para determinar qué tipo de producto de limpieza debe usarse en una instalación. Algunas especies químicas pueden estar sujetas a restricciones locales que deben considerarse antes de implementar un procedimiento de limpieza. Por ejemplo, en los años 60, se consideraba que los lagos y ríos en EE.UU. se contaminaban diariamente, principalmente por detergentes con fosfatos. La presencia de hipoclorito también puede generar trihalometanos cuando la cantidad de cloro y la naturaleza de los residuos orgánicos en las aguas residuales crean las condiciones adecuadas. Por ello, las autoridades locales pueden establecer límites para el fósforo y el cloro, limitando la cantidad de detergentes que contienen estos ingredientes [15, 16]. También puede haber límites para metales pesados como mercurio, plomo, cadmio, etc.

Los quelantes también representan un posible impacto negativo para el medio ambiente. Son sustancias que aumentan la eficacia de los productos de limpieza formulados al impedir que iones metálicos libres reaccionen con los tensioactivos. Los quelantes más utilizados son EDTA (ácido etilendiaminotetraacético) y NTA (ácido nitrilotriacético). El primero es biodegradable, aunque lentamente [17, 18], y el segundo está listado por la IARC (Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer) como potencialmente carcinógeno para humanos [19].

Existe un debate recurrente sobre el uso de STPP (tripolifosfato de sodio), ingrediente frecuente en formulaciones de productos de limpieza, en relación con los fosfatos. Como STPP es una sustancia inorgánica, las pruebas de biodegradabilidad no son aplicables. Sin embargo, puede ser asimilado por algas y microorganismos en el ciclo natural del fósforo. Algunas directrices para el uso de ciertos quelantes ya existen o están en desarrollo en algunos países. Por ello, la industria busca alternativas rentables [20].

El pH de la formulación es otro factor a considerar. Algunas autoridades han establecido límites en el pH de las aguas residuales industriales. El agua residual de instalaciones que usan soluciones alcalinas o ácidas debe tener un pH adecuado. Si no se controla mediante neutralización antes de su vertido, las instalaciones pueden enfrentarse a multas significativas.
Los proveedores de productos de limpieza deberían poder ofrecer diagramas o información adicional para ayudar en la neutralización. La neutralización se realiza en sistemas diseñados específicamente para mezclar y controlar la temperatura. La mayoría de los residuos de fabricación según GMP son solubles en soluciones con pH alto o bajo. La neutralización de las aguas residuales no debe hacerse en un recipiente limpio, ya que un cambio en el pH puede causar precipitación y redeposición de residuos en las superficies del recipiente, requiriendo pasos adicionales de limpieza.

Las preocupaciones sobre la contaminación del agua también están respaldadas por pruebas que demuestran que las sustancias son inofensivas para la vida acuática. En algunos estados de EE.UU., como California, se determina la toxicidad aguda del agua mediante LC50, la concentración letal para un pez en 96 horas, según el Título 22 del Código de Regulaciones de California. Aquí intervienen la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y la demanda química de oxígeno (DQO) de las aguas residuales. La DBO indica la cantidad de materia biodegradable en las aguas residuales, mientras que la DQO mide de forma indirecta las sustancias orgánicas en el agua. En general, es preferible descargar aguas residuales con bajos niveles de DBO y DQO en el sistema de alcantarillado público, y redirigir aguas con altos niveles a tanques de recolección o almacenamiento. La regulación de estos valores suele estar a cargo de las autoridades regulatorias.

Los ftalatos son un grupo de compuestos industriales ampliamente utilizados, derivados de ésteres y anhídrido ftálico. Existen muchos tipos de ftalatos con diferentes aplicaciones y perfiles toxicológicos. Se usan como emulgentes y agentes plastificantes en productos que van desde recubrimientos resistentes al ácido gástrico para medicamentos y suplementos alimenticios hasta detergentes y surfactantes. Aunque su uso es muy variado, los ftalatos se asocian principalmente con plastificantes en tuberías y envases de PVC (policloruro de vinilo). Sin embargo, tras la firma en 2008 de una ley en EE.UU. que prohíbe seis tipos de ftalatos en productos para niños [21], la demanda de productos sin ftalatos ha aumentado. Esta prohibición permanente afecta a juguetes y productos para el cuidado infantil que contienen más del 0,1 % de bis(2-etilhexil)ftalato (DEHP), dibutilftalato (DBP) o Butilbenciloftalato (BBP). Industrias conscientes del medio ambiente demandan productos de limpieza sin ftalatos peligrosos y utilizan tuberías de PVC o acero inoxidable sin ftalatos en sus procesos GMP.

Algunos compuestos orgánicos volátiles (COV) liberados en la atmósfera pueden representar un riesgo para la calidad del aire y del agua. Los COV son hidrocarburos con un punto de ebullición bajo, generalmente por debajo de 100 °C, que se vaporizan rápidamente. Desde 1990, la Ley de Aire Limpio de EE.UU. regula la reducción de una larga lista de disolventes, especialmente los contaminantes peligrosos del aire (incluidos los COV tóxicos). Muchos COV pueden ser un problema importante en la contaminación de aguas subterráneas, ya que las liberaciones masivas pueden ser tóxicas para las personas y llegar a la red de agua potable. Algunos COV, como acetona, metanol, tolueno, etilacetato y otros disolventes, se usan en procedimientos de limpieza en la fabricación farmacéutica. Aunque no todos los COV son considerados contaminantes peligrosos, su uso en grandes cantidades en procesos de limpieza representa un riesgo, ya que estos disolventes no se pueden eliminar fácilmente y deben recuperarse, tratarse o quemarse. Por ello, la industria farmacéutica está cada vez más presionada a abandonar los procesos basados en COV y optar por productos de limpieza a base de agua o con disolventes menos peligrosos.

Facilidad de eliminación y reducción de residuos

El término “fácil eliminación” se usa a menudo solo en relación con productos de limpieza en procedimientos GMP. Sin embargo, esto suele simplificarse demasiado. La industria GMP enfrenta una amplia gama de residuos de proceso, incluyendo ingredientes activos, excipientes, depósitos de óxido y cal, así como auxiliares de proceso. Incluso si un producto de limpieza es “respetuoso con el medio ambiente”, la solución usada puede contener residuos dañinos, como medicamentos potentes o contaminantes metálicos, que no deben eliminarse directamente por el sistema de aguas residuales municipal. Los medicamentos fabricados en sitios GMP suelen ser tóxicos o biológicamente activos (por ejemplo, sustancias hormonales), por lo que puede ser necesario limitar la cantidad de estos residuos en las aguas residuales. En tales casos, puede ser necesario contar con sistemas de tratamiento y recuperación de agua químico y/o biológico en el sitio para garantizar que las aguas residuales cumplan con las normativas [22].

La eliminación sencilla de una solución usada no solo depende de los productos, procedimientos y auxiliares utilizados, sino también de otros residuos acumulados en la solución. Un producto de limpieza que tenga un impacto mínimo en el medio ambiente debería reducir los pasos y recursos necesarios para el tratamiento del agua.

Algunos residuos pueden eliminarse fácilmente, mientras que otros, debido a los pasos de fabricación que implican calor o vapor, permanecen adheridos a las superficies. Residuos complejos, como biotecnológicos, pueden tener estructuras poliméricas alteradas, dificultando su limpieza en comparación con su estado original. Normalmente, parámetros como tiempo, aplicación, producto, concentración y temperatura (time, action, chemistry, concentration, temperature – TACCT) determinan la limpieza lograda para una determinada contaminación o grupo de contaminantes [23].

Elegir el producto de limpieza adecuado y los parámetros correctos puede mejorar la eficacia y reducir los residuos. Realizar simulaciones en laboratorio con contaminantes representativos de los procesos de diseño y fabricación es un buen punto de partida para determinar el producto y los parámetros de limpieza óptimos. Con esta información, una empresa puede optar por el procedimiento que requiera menos recursos, lo que finalmente reduce los residuos. Controlar estos parámetros no solo mantiene la calidad de la limpieza, sino que también disminuye los residuos, eliminando la necesidad de repetir pasos por resultados insatisfactorios.

Otras formas de reducir residuos incluyen el reciclaje y la reducción del uso de envases. La mayoría de los envases y productos de limpieza o auxiliares son reciclables. Los plásticos como el HDPE (polietileno de alta densidad) y el PP (polipropileno) son recomendados por su excelente resistencia química y capacidad de reciclaje. Los productos en envases grandes pueden cubrir altas demandas industriales y reducir la cantidad total de material de embalaje. El uso de formulaciones concentradas también ayuda a maximizar el espacio en cada envase y disminuir la cantidad de envases vacíos.

Gestión de la seguridad del personal

Las organizaciones ambientales fomentan que las industrias implementen voluntariamente sistemas innovadores que reduzcan la exposición por inhalación y cumplan otros objetivos ecológicos. Por ejemplo, los sistemas de envasado y transporte pueden diseñarse para que el operario tenga la menor exposición posible al producto de limpieza.

Un ejemplo importante son los sistemas CIP (Cleaning in Place = limpieza en sitio), que permiten limpiar la mayor parte de los equipos sin desmontarlos. Esto reduce la exposición de los operarios a residuos de medicamentos y productos peligrosos. También disminuyen el riesgo de daños en los equipos durante el desmontaje y montaje, que pueden ocurrir por errores humanos. Una ejecución incorrecta puede causar fallos o daños graves en los equipos y liberar sustancias al medio ambiente. Además, el uso de sistemas CIP puede evitar que los empleados tengan que ingresar en el interior de los tanques para limpiar partes cortantes como cuchillas o áreas difíciles de acceder, reduciendo así el riesgo de lesiones.

En un procedimiento de limpieza en una instalación, también debe considerarse la seguridad del personal que realiza las tareas y manipula los productos de limpieza. Esto es especialmente importante en procedimientos manuales, donde el riesgo de exposición aumenta. En teoría, los productos utilizados en limpieza manual no deberían contener VOC tóxicos ni irritar la piel. Sin embargo, en la práctica, esto no siempre es posible, ya que la mayoría de los residuos orgánicos se eliminan más eficazmente con productos alcalinos. Si se consideran productos que puedan causar irritación cutánea o sean inflamables, es imprescindible usar equipo de protección personal adecuado (EPP) y realizar una formación adecuada.

Cumplimiento de las normativas legales

En Norteamérica y Europa, los productos de limpieza están regulados por al menos una autoridad. Cada autoridad influye en los tipos de productos disponibles y en su uso. En la Tabla 2 se describen algunas de las principales agencias regulatorias a nivel mundial y sus directrices correspondientes.

Los biocidas no son el tema de este documento, pero deben mencionarse en este contexto. Desde el punto de vista regulatorio, los agentes antimicrobianos utilizados en instalaciones GMP se consideran por separado de los productos de limpieza. En general, no existe una definición o criterio ampliamente aceptado para “productos antimicrobianos respetuosos con el medio ambiente”. Por ejemplo, “no tóxico” sería un criterio poco realista para los biocidas, ya que deben ser capaces de eliminar microorganismos eficazmente, especialmente en entornos altamente regulados como áreas de procesamiento aséptico según GMP. Los impactos en el medio ambiente y la salud pueden reducirse mediante un uso adecuado y técnicas de protección para los trabajadores, seleccionando productos antimicrobianos apropiados según su propósito y, cuando sea posible, sustituyendo productos existentes por otros menos tóxicos.

Palabras finales

En el pasado, el término “respetuoso con el medio ambiente” en industrias de producción críticas se centraba más en los productos que en la visión global que incluye los procedimientos. Enfocarse solo en un aspecto limitado de un proceso complejo no solo limita la comprensión, sino que también puede representar un riesgo para el personal y el medio ambiente.

En la industria GMP, los productos de limpieza varían en su composición: contienen detergentes formulados, químicos de uso y disolventes, y pueden seleccionarse según diversos criterios ecológicos. Al decidir un procedimiento de limpieza, se consideran el rendimiento, el costo, la disponibilidad, las regulaciones y el impacto ambiental para obtener la mejor solución integral.

Debido a que las regulaciones cambian continuamente y varían por región, la clasificación de “respetuoso con el medio ambiente” puede ser subjetiva. Los sitios regulados por GMP deberían evaluar, definir e implementar procedimientos de limpieza que mejor se ajusten a sus propios objetivos de limpieza y sostenibilidad.

Sobre la autora
Elizabeth Rivera es especialista en soporte técnico en la atención al cliente para STERIS Corporation (Mentor, Ohio, EE.UU.). Puede contactarla por correo electrónico en el siguiente enlace: elizabeth_rivera@steris.com.

Este artículo fue originalmente publicado en la edición de mayo/junio de Pharmaceutical Engineering en 2013.

Referencias

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