Десятый класс → Экологическая химия ↓
Зеленая химия и ее приложения
Зеленая химия, также известная как устойчивая химия, — это область химии, которая фокусируется на разработке продуктов и процессов, уменьшающих использование и производство опасных веществ. Это область химии, посвященная поиску способов снижения воздействия традиционных химических процессов на окружающую среду и их устойчивости.
Принципы зеленой химии
Зеленая химия основывается на двенадцати фундаментальных принципах, которые направляют химиков в разработке более безопасных химических веществ и процессов. Эти принципы таковы:
- Предупреждение: Лучше предотвращать отходы, чем обрабатывать или очищать их после их появления.
- Экономия атомов: Синтетические методы должны быть разработаны так, чтобы максимизировать включение всех материалов, используемых в процессе, в конечный продукт.
- Менее опасный синтез химических веществ: Где это возможно, синтетические методы должны быть разработаны с использованием и производством веществ, которые имеют низкую или нулевую токсичность для здоровья человека и окружающей среды.
- Разработка более безопасных химических веществ: Химические продукты должны быть разработаны для выполнения своей предполагаемой функции, а также быть максимально нетоксичными.
- Безопасные растворители и добавки: Использование добавок (таких как растворители) следует устранять, когда это возможно, и они должны быть безопасными при использовании.
- Проектирование для энергоэффективности: Энергетические требования следует определять с учетом их воздействия на окружающую среду и экономику и сводить к минимуму. Синтетические методы должны выполняться при комнатной температуре и давлении, где это можно.
- Использование возобновляемого сырья: Там, где это технически и экономически осуществимо, исходный материал или сырье не должны исчерпываться, а быть возобновляемыми.
- Минимизация дериватизации: Необходимую дериватизацию (использование защитных групп, защита/дезащита, временное изменение физических/химических процессов) следует сводить к минимуму или избегать, если это возможно.
- Катализ: Каталитические реагенты (настолько избирательные, насколько это возможно) превосходят стехиометрические реагенты.
- Проектирование для разложения: Химические продукты должны быть разработаны так, чтобы по окончании их жизненного цикла они разлагались на безопасные продукты разложения и не сохранялись в окружающей среде.
- Анализ в реальном времени для предотвращения загрязнения: Аналитические методы необходимо развивать для мониторинга и управления процессом в реальном времени до образования опасных веществ.
- Необходимая безопасность химических веществ для предотвращения аварий: Материалы и природа веществ, используемых в химическом процессе, должны быть выбраны так, чтобы вероятность химических аварий, включая выбросы, взрывы и пожары, была сведена к минимуму.
Применения зеленой химии
Зеленая химия используется во многих сферах и может приносить пользу как окружающей среде, так и здоровью человека. Вот некоторые из ее применений:
Зеленая химия в промышленном производстве
Производители промышленных продуктов сосредоточены на использовании более экологичных процессов, чтобы снизить количество отходов и потребление энергии. Например, производство нейлона-6 улучшается за счет использования воды вместо опасных органических растворителей в некоторых процессах.
Нейлон-6: Прочный синтетический полимер, используемый для производства волокон, формованных изделий и пленок.
Биодеградируемые пластики
Традиционные пластики известны своей долговечностью и устойчивостью к разложению, но эти свойства также делают их серьезной проблемой для окружающей среды. Зеленая химия способствует разработке биодеградируемых пластиков, которые легко разлагаются в окружающей среде. Они изготавливаются из натуральных материалов, таких как крахмал и целлюлоза, предоставляя более устойчивую альтернативу.
Производство зеленого водорода
Водород — это чистый источник энергии, который при сгорании производит только воду. Используя инновационные методы, такие как солнечная и ветровая энергия, ученые производят водород из воды экологически чистым способом. Этот метод снижает зависимость от ископаемых видов топлива.
Лекарства с меньшими побочными эффектами
Цель зеленой химии — разработка лекарств, которые производят меньше вредных побочных продуктов и имеют меньше побочных эффектов. Один из способов достижения этой цели — использование более эффективных синтетических маршрутов, которые исключают или уменьшают использование токсичных растворителей и опасных реагентов.
Иллюстрация принципов зеленой химии
Чтобы понять суть зеленой химии, давайте визуализируем эти концепции:
Заключение
Понятие зеленой химии является фундаментом для создания устойчивого будущего. Применяя эти принципы, химическая промышленность может разрабатывать процессы и продукты, которые не только экономически жизнеспособны, но и полезны для окружающей среды. Хотя мы выделили лишь несколько практик и применений зеленой химии, ее охват огромен и постоянно растет. Поскольку мы продолжаем внедрять инновации и применять более устойчивые методы, зеленая химия предлагает путь к сокращению экологического следа химических процессов и обеспечению здоровой планеты.
Дополнительное изучение
Рекомендуется исследовать практические применения и инновации, вытекающие из зеленой химии. Понимание и применение этих принципов на ранних стадиях обеспечит подготовку нового поколения экологически сознательных химиков, готовых справляться с будущими экологическими вызовами.
Комментарии