Принципы зеленой химии

Зеленая химия — это область химии, которая сосредоточена на разработке продуктов и процессов, уменьшающих использование и производство опасных веществ. Концепция направлена на снижение экологического воздействия химических процессов и продвижение устойчивого развития.

1. Предотвращение

Наиболее эффективный способ управления отходами — это их не создание. Зеленая химия пропагандирует разработку процессов, которые уменьшают отходы еще до их появления. Например, если химический процесс часто производит вредный побочный продукт, исследователи могут работать над поиском другого способа, который полностью избегает создания этого побочного продукта.

2. Ядерная экономика

Атомная экономика относится к коэффициенту конверсии с точки зрения всех атомов, участвующих в химическом процессе. Реакция с высокой атомной экономией означает, что большинство атомов из реактивов содержатся в конечном продукте. Это способствует уменьшению отходов.

Пример: A + B -> C Если все атомы A и B находятся в C, то атомная экономика высока.

Зеленые прямоугольники представляют собой реагенты A и B, а синие прямоугольники представляют собой продукт C. Все A и B находятся в C, что указывает на хорошую атомную экономию.

3. Менее опасный химический синтез

Этот принцип сосредоточен на разработке методов синтеза, которые используют и производят вещества с низкой или нулевой токсичностью для человека и окружающей среды. Примером этого может быть использование воды в качестве растворителя вместо более вредных органических растворителей.

4. Разработка более безопасных химикатов

Зеленая химия включает создание химикатов, которые эффективны для их предполагаемого использования и сводят к минимуму токсичность. Это требует глубокого понимания химических свойств и токсикологии.

5. Безопасные растворители и вспомогательные вещества

Химические процессы часто требуют наличия растворителей, но они могут быть вредными. Зеленая химия поощряет использование более безопасных альтернатив, которые представляют меньшую угрозу для здоровья человека и окружающей среды.

6. Проектирование для энергоэффективности

Использование энергии оказывает значительное воздействие на окружающую среду, включая выбросы парниковых газов. Процессы должны быть разработаны с учетом низкого энергопотребления, что может быть достигнуто за счет проведения реакций при комнатной температуре и давлении, когда это возможно.

7. Использование возобновляемого сырья

Этот принцип подчеркивает использование возобновляемых сырьевых материалов вместо истощения ограниченных ресурсов. Например, использование материалов на растительной основе вместо материалов на основе нефти может быть более устойчивым.

8. Минимизация количества производных

Дериватизация может требовать дополнительных реактивов и генерировать отходы. Зеленая химия стремится свести к минимуму использование этапов дериватизации в химических процессах для повышения эффективности и сокращения отходов.

9. Катализ

Катализаторы могут повысить эффективность химических реакций и сделать их менее энергоемкими. Они позволяют реакциям протекать быстрее и с меньшими затратами энергии, чем некатализируемые реакции.

Пример: H2 + O2 -> H2O Использование катализатора может снизить энергию, необходимую для образования воды.

Красный круг представляет собой реактивы без катализатора, а желтый круг представляет собой реактивы с катализатором, что указывает на более эффективный процесс.

10. Проектирование для разложения

Химикаты должны проектироваться таким образом, чтобы они разлагались на безвредные продукты в конце их жизненного цикла. Это может уменьшить их потенциальное воздействие на окружающую среду, если они выбрасываются.

11. Анализ в реальном времени для предотвращения загрязнения

Разработка аналитических методов для мониторинга химических процессов в реальном времени может помочь предотвратить загрязнение до его возникновения.

12. Естественно безопасная химия для предотвращения аварий

Этот принцип подчеркивает разработку химических процессов, минимизирующих потенциальные угрозы, такие как взрывы или случайные выбросы.

Примеры в тексте

Рассмотрим пример производства лекарства. Если традиционный процесс использует много токсичных растворителей и генерирует опасные отходы, можно предпринять усилия для перепроектирования этого процесса. Используя воду или другой более безопасный растворитель, катализаторы для повышения скорости и эффективности реакций и тщательно контролируя температуры, процесс может быть более согласован с принципами зеленой химии.

Еще один пример — производство биодеградируемых пластиков. Вместо того, чтобы делать пластики из нефти, которые могут разлагаться сотни лет, ученые могут сосредоточиться на использовании материалов на растительной основе, которые разлагаются легче и менее вредны для окружающей среды.

Заключение

Принципы зеленой химии направляют химиков и инженеров в разработке и внедрении более безопасных, устойчивых и эффективных химических процессов. Следуя этим принципам, мы можем уменьшить негативное воздействие химического производства и внести свой вклад в общее экологическое и устойчивое развитие.

Комментарии