Зелена хімія

На початку 1990-х років за ініціативою адміністрації Б. Клінтона відділ по токсикології і запобіганню забрудненням Агентства США з довкілля (U.s. EPA Office of Pollution Prevention and Toxics) охорони організував діяльність в рамках Програми президента по Зеленій хімії. Взаємодія між розробками Агентства США з довкілля охорони і технологіями стійкого розвитку привело до виникнення поняття «Зелена хімія», яке є свого роду філософією. Тоді як багато національних і міжнародних програм направлено на запобігання забрудненню і вирішенню проблем навколишнього середовища, зелена хімія робить унікальний акцент на запобіганні забрудненням на самих початкових стадіях планування і здійснення хімічних процесів.

Джерело статті: http://obukhivsch1.ucoz.ua/
Джерело фото: https://cdn.postupi.online/

Зелена хімія є принципово новим інноваційним підходом до скорочення або повної відмови від використання небезпечних і токсичних хімічних речовин. Зелена хімія - це принципово новий підхід до вирішення екологічних проблем, що полягає у використанні чистих і таких, що менш забруднюють навколишнє середовище промислових процесів і гарантує, що виробники беруть на себе відповідальність за вироблювані продукти.

Таким чином, проведення хімічних процесів відповідно до принципів зеленої хімії розглядається як з погляду отримання необхідних речовин і споживчих товарів, так і можливих наслідків для суспільного здоров'я і навколишнього середовища.

Чому ми маємо потребу зеленій хімії?

Споживачі часто не мають повної інформації про хімічні речовини і продукти або про можливі негативні наслідки, викликані цими хімічними речовинами. З тисячами хімічних речовин, які ми використовуємо сьогодні, абсолютно неможливо, та і не потрібно, розбиратися звичайним людям. Для цієї мети повинні бути всеосяжні підходи, які діють ще до того, як продукти потрапляють до споживачів. Причому це повинно стосуватися як звичайних продуктів харчування, так і многотонажних промислових виробництв. Саме Зелена хімія є довгостроковим важелем управління охороною навколишнього середовища, сприяє суспільній охороні здоров'я і допомагає зберегти навколишнє середовище для майбутніх поколінь.

У чому полягає різниця між наукою про навколишнє середовище і Зеленою хімією?

Обидва цих напрями спрямовані на пошуки шляхів, які зроблять мир краще. Вони, безумовно, взаємозв'язані один з одним. Наука про охорону навколишнього середовища встановлює джерела, роз'яснює механізми і оцінює проблеми навколишнього середовища. Зелена хімія шукає шляхи вирішення цих проблем, створюючи безпечні альтернативні технології. Слід пам'ятати, що не дивлячись на загальні глобальні цілі, зелена хімія і хімія про навколишнє середовище - це різні науки. Мета зеленої хімії - запобігання забрудненню в процесі створення хімічних продуктів або процесів, тобто запобігання забрудненню на самих початкових стадіях планування і здійснення хімічних процесів.

***
ПРО ЗЕЛЕНУ ХІМІЮ

Зелена хімія виникла після видання в США Акту про запобігання забрудненням, хоча до ранніх передумов її виникнення можна віднести рух, направлений на ресурсо- і енергозбереженні, яке було популярним в СРСР і інших країнах з моменту розвитку промисловості. Основна мета зеленої хімії - пошук безпечних з погляду хімії і екології способів діяльності суспільства у всіх аспектах - починаючи від процесів виробництва і способів використання енергоресурсів і до способів виконання наший щоденної домашньої роботи. Хіміки і звичайні люди, які слідують принципам зеленої хімії, націлені на те, щоб менше використовувати або взагалі не використовувати і не створювати небезпечних речовин і продуктів, а також процесів, в яких утворюються такі речовини. Таким чином вони запобігають дії відходів і небезпечних речовин найнадійнішим способом - не допускають їх утворення.

Коли-небудь в майбутньому вся хімія стане зеленою. До цього моменту необхідні зусилля суспільства і фахівців, направлені на те, щоб зробити наш мир зеленішим местомом. У США цю роботу очолює Інститут Зеленої хімії Американського хімічного суспільства. У Росії такі зусилля здійснюються у ряді громадських організацій, в нашому науково-освітньому центрі МГУ імені М.В.Ломоносова «Зелена хімія - хімія на користь стійкого розвитку» і в Інституті стійкого розвитку РХТУ ім. Д.І.Менделєєва.

12 принципів Зеленої хімії

12 принципів Зеленої хімії вперше було розроблено фахівцями, що працюють в промисловості, Полом Анастасом і Джоном С.Уорнером. Ці принципи створили основу, відповідно до якої хіміки повинні розробляти нові, «зелені» матеріали, продукти, процеси і системи. Принципи служать каркасом для створення інноваційних рішень, розроблених в останнє десятиліття.

Перерахуємо 12 принципів Зеленої хімії

1.     Краще запобігти викиду забруднень, ніж потім від них позбавлятися.
2.     Синтез слід планувати так, щоб максимальна кількість використаних матеріалів увійшли до кінцевого продукту.
3.     Слід планувати методи синтезу так, щоб реагентами і кінцевими продуктами служили речовини, які малотоксични або зовсім нетоксичні для людини і природи.
4.     Серед цільових хімічних продуктів слід вибирати такі, які разом з необхідними властивостями володіють максимально низькою токсичністю.
5.     Необхідно по можливості уникати використання в синтезі допоміжних речовин (розчинників, екстрагентів і ін.) або вибирати нешкідливі.
6.     При плануванні синтезу потрібно враховувати економічні і екологічні наслідки виробництва енергії, необхідної для проведення хімічного процесу, і прагнути до їх мінімізації. Слід прагнути проводити синтез при температурі навколишнього середовища і нормальному тиску.
7.     Слід використовувати поновлювану сировину там, де це технічно і економічно обгрунтовано.
8.     Необхідно скорочувати число стадій процесу (для цього уникати при синтезі стадій блокування груп, введення-зняття захисту, тимчасової модифікації физико-хімічних процесів).
9.     Каталітичні реагенти (по можливості максимально селективні) переважні в порівнянні із стехіометричними.
10.     Хімічні продукти бажано застосовувати такі, щоб після закінчення потреби в них вони не зберігалися в навколишньому середовищі, а розкладалися до безпечних речовин.
11.     Аналітичні методики слід розвивати так, щоб в режимі реального часу забезпечувати моніторинг утворення продуктів реакції, серед яких можуть опинитися небезпечні.
12.     Речовини, використовувані в хімічних процесах, слід вибирати так, щоб звести до мінімуму можливі аварії, включаючи розливи, вибухи і пожежі.

Щоб зрозуміти можливості зеленої хімії, краще всього подивитися на її досягнення.

 У США щорічно Агентство по захисту навколишнього середовища (ЕРА) спонсорує Президентські нагороди за проривні досягнення в зеленій хімії. Можна перерахувати декілька яскравих прикладів досягнень, за які останніми роками вручалася ця нагорода. Вони показують, як ефективне застосування принципів Зеленої хімії дослідниками, представниками малого бізнесу і крупних корпорацій дозволило вирішити деякі з невідкладних завдань збереження навколишнього середовища.

Професор Кшиштоф Матишевськи розробив безпечні розчинники і речовини. При виробництві важливих полімерів, наприклад, мастил, клеїв і покриттів, часто потрібне використання небезпечних хімікатів. Професор Кшиштоф Матишевськи з Carnegie Mellon University розробив альтернативний процес отримання полімерів «Радикальна полімеризація з атомним перенесенням». У процесі застосовують екологічно безпечні хімічні речовини, наприклад, аскорбінову кислоту (вітамін С) як відновник, для процесу потрібна менша кількість каталізатора.

Нові фарби розробили в співпраці фірми Procter & Gamble і Cook Composites and Polymers. Звичайні фарби алкіду на основі нафти забезпечують отримання довговічного глянсового покриття. На них існує великий попит в архітектурі, промисловості при отриманні виробів з металу, наприклад, сільськогосподарських знарядь і конструкцій. Проте при виробництві цих фарб застосовують небезпечні органічні розчинники. Названі вище фірми розробили інноваційну фарбу Chempol® MPS, в якій як розчинник застосовували масло Sefose® на основі біологічних продуктів - цукру і рослинного масла. Це дозволяє отримати фарби алкіду з дуже хорошими споживчими властивостями при використанні удвічі пониженої кількості розчинників.

Фірма Virent Energy Systems, Inc. розробила каталітичний спосіб Virent's Bioforming® виробництва бензину, дизельного або реактивного палива на основі поновлюваної сировини - цукру, крохмалю або целюлози рослин. У цьому способі велику частину енергії, потрібну для проведення процесу, отримують також з біомаси, потрібна лише незначна добавка енергії, отриманій з інших джерел. Важливою гідністю процесу є його гнучкість - цільовий продукт можна змінювати залежно від потреб ринку.

При виробництві косметики і інших засобів персонального відходу використовують складні ефіри. Зазвичай їх отримують за допомогою жорстких хімічних методів, в яких як реагенти застосовують сильні кислоти і небезпечні розчинники, і потрібні значні витрати енергії. Фірма Eastman Chemical Company розробила новий спосіб із застосуванням іммобілізованних ферментів, який дозволяє уникнути і надмірних витрат енергії, і небезпечних реагентів - сильних кислот і органічних розчинників. Цей щадний спосіб дозволяє отримувати складні ефіри, які неможливо було отримати раніше, з природної сировини.