Зеленая химия

Содержание статьи

• Предмет
• Принципы
• Правила
• Перспективы

Данное направление в науке начало путь с 90-х годов 20 века. За короткий промежуток времени нашлось немало сторонников сообщества, они поддержали и продолжили развитие. Актуальные схематические графики реакций и процессов, разработанные в лабораториях по всему земному шару, сокращают пагубное воздействие на внешнюю среду крупномонтажным производством. Во время эксплуатации агрессивной среды возникает химическая опасность. Директорский состав предприятий уменьшает риск путём ограничения контакта работников с химическими веществами.

Предмет Зелёной химии

Члены научного химического общества осознали, что химическое производство, осуществляемое на данный момент времени, не имеет права на дальнейшую жизнь. Данное направление необходимо модернизировать в короткие сроки. Учитывая, что в обществе начинается первое движение хемофобии – негативное отношение к проявлению химии в быту и в жизни.

Отрицательное отношение людей к химическому производству оправдывается несколькими пунктами, которые каждый наблюдал не раз в своей жизни. Это закопченные трубопроводы химических заводов, ядовитые выхлопные газы, пищевые добавки низкого качества, планомерные выбросы в водоёмы химического мусора и последующее загрязнение, техногенные катастрофы и пр. Если суммировать эти факторы, то человек сам себя уничтожает и делает это осознанно и планомерно.

Данный вид производства имеет как положительную, так и отрицательную сторону – нагрузку на внешнюю среду и низкую безопасность природы, животных и человека. На основании статистических данных создана глобальная стратегическая цель. Она заключается в трансформации химической отрасли в более благоприятную. Данным методом сформирован новый алгоритм мышления под названием зеленая химия.

Принципы зеленой химии

Зеленая химия - это узконаправленная отрасль. Производство этой отрасли не оказывает пагубного воздействия на внешнюю среду, относится к «зеленой химии». Если рассмотреть в широко направленном формате, зеленая химия – совершенно новая технология с инновационным подходом ко всему процессу производства. Она рассматривает не только утилитарные, но и гуманитарные позиции нужд человека, которые в данном аспекте считаются основными и базовыми.

Ученые 20 века думали: конечная цель химической промышленности – получение достойной прибыли. В 21 веке профессора, кандидаты наук и многие другие известные деятели химического направления прислушались и последовали совершенно новой и актуальной КУР (концепции устойчивого развития). Она включает в себя удовлетворение потребностей современного общества без вреда для потомков. КУР стала базой для создания двенадцати правил зеленой химии

12 принципов зеленой химии:

1. Перед переработкой остатков, предотвратите потери.
2. Отбор методик синтезирования обязан производиться с учетом полной переработки материала.
3. Качественный отбор способов синтеза должен производиться с учетом некоторых факторов вещества и воздействие оных на флору и фауну.
4. Производительность должна полностью сохранить темп работы и продуктивность, но уровень токсичности обязан уменьшиться.
5. В технологическом процессе используются реагенты, растворители и разделяющие агенты. В данном случае, желательно их использование ограничить и сделать безвредным или удалить, если существует такая возможность.
6. Необходимо учесть расходы энергии и то, как она отразиться на цене товара. Синтезирование должно производиться при температуре внешней среды и давлении.
7. Выгода заключается в возобновлении исходного и расходуемого материалов.
8. Исключить или минимизировать промежуточные продукты.
9. Каталитические процессы в приоритете (желательно селективные).
10. Конечный результат химического продукта заключается в разложении на безопасные и не оставляет остаточный след во внешней среде.
11. Отслеживать создание опасных товаров в 21 веке при помощи аналитических методик.
12. Процесс отбора веществ и их форм в производстве проводиться так, чтобы уровень небезопасности равнялся нулю.

Таблица. Величины Е-фактора для различных отраслей промышленности.

	Объем производства, тонн/год	Е-фактор
Нефтеперетаботка	106 – 108	0,1
Основной химический синтез	104 – 106	1 - 5
тонкий химический синтез	102 – 104	5 - 10
Фармацевтический синтез	10 – 103	25 - 100

Правила Зеленой химии

Эти правила выделяют четыре принципа.

Первый принцип зеленой химии

Главный принцип зеленой химии основывается на предотвращении образований химических загрязнений, чем попытки избавится от последствий. Реализовать такой процесс создания продукта, чтобы выделение побочных было минимальным, и представляли собой безвредные вещества, либо не образовывались вовсе. В XXI веке органическая химия использует водород в роли восстановителя. Нет необходимости утилизации, т.к. он трансформируется в воду. Как окислитель используется оксид азота. Он трансформируется в азот.

Второй принцип зеленой химии

Второй принцип заключается в эффективности превращений. Изначально при синтезе веществ планируется минимальное количество образований неиспользованных отходов. Это достигается путём скрупулезных расчетов, в них учитывается полный список исходных материалов, которые войдут в продукт и их безвредное использование.

Третий принцип зеленой химии

Третий принцип основывается на энергии затрачиваемой на процесс производства. Основная цель минимизировать энергетические затраты. Весь процесс должен проводиться при определенных температурных условиях и давлении. Чтобы преодолеть энергетический барьер по технологическим правилам предусмотрено поддерживать высокую температуру. Он разделяет реагенты от продуктов. Производится отбор катализаторов, он снизит уровень барьера и позволит осуществить реакцию в доступных условиях и температурных условиях.

Четвертый принцип зеленой химии

Заключительное правило тесно взаимосвязано с безопасностью производства. Реагенты и катализаторы тщательно отбираются, благодаря этому опасность минимизируется. К перечню несчастных случаев относятся: утечки, взрывы, пожары. Учёные химического сообщества 21 века не только задаются вопросом, как получить химический продукт, но и безопасной утилизацией после срока эксплуатации. Качественные продукты зеленой химии подвергаются постепенному разложению под воздействием ряда факторов, и не задерживаются во внешней среде. Факторами, влияющими на процесс распада, выступают: вода, свет и микроорганизмы. Отметим полезность биоразлагаемых продуктов поликарбонатов.

Химические промышленные процессы используют для производства исчерпаемые ресурсы. К таким ресурсам можно смело отнести нефть, природный газ и уголь. Но они закончатся в независимости от количества вскрытий продуктивных пластов. Зеленая химия заранее ориентируется на возобновляемые виды ресурсов. К ним относятся: растительные масла, целлюлоза, углекислый газ (источник полимеров - поликарбонатов), бытовой мусор, биомассу. Ученые химики предполагают, что данные виды сырья в будущем будут пользоваться огромным спросом и превысит ценовую стоимость нефти и газа.

На данный момент существует три метода реализации зеленого проекта, которые можно с уверенностью назвать перспективными:

1. Постоянный поиск новых путей синтезирования.
2. Разработка способов синтезирования на базе возобновляемого реагента. Данный процесс не требует нефти и природного газа.
3. Будет произведена полная замена растворителей во всем процессе.

Последний пункт следует рассмотреть детальней. Работа растворителя заключается в:

• Доставлении или отведении теплоты.
• Результативном и продуктивном смешивании.
• Постоянном наблюдении за реакцией и контролировании всей работы.

Большое количество растворителей являются летучими органическими веществами. Они огнеопасны, токсичны и взрывоопасны, т.к. это переработанный нефтепродукт.

Исключить их из процесса можно:

• Провести реакцию без растворителя.
• Заменить растворитель водой, сверхкритичные жидкости и биоразлагающиеся растворители.

Полное исключение растворителей - довольно удобный способ производства в экологии. Практически это выглядит немного по-другому. Вода полезна, но большинство неорганических веществ не растворяются в ней.

Ученые нашего времени возлагали надежды на сверхкритичные жидкости – газы. Их плотность при сжатии равна плотности воды. Это возможно с критической температурой, т.к. газ опускается до допустимого порога и преобразуется в жидкость. Самая распространенная критическая жидкость - оксид углерода (IV) – CO2. Сверхкритический оксид углерода рассматривается как чистый экологичный растворитель. Обладает повышенной растворимостью и пользуется огромным спросом.

Недостатком данного газа считается заниженная химическая реакция. При работе с ним требуется специальный отбор катализатора. Отличная замена традиционному растворителю. Раньше человек использовал для производства химические реагенты только экономичные, они пытались минимизировать расходы и увеличить доход. Их не интересовало качество конечного продукта, его безопасность для людей и внешней среды. Люди осознали реальную цену жизни и место финансов в ней. Главное забота о потомках, которым предстоит жить в мире, создаваемом нами. Человеку стоит искать способы для получения необходимых веществ по альтернативному экологически безопасному пути. Они будут жить на благоприятной для них планете с чистой внешней средой.

Перспективы зеленой химии

Зеленая химия в лучшем воплощении — это уникальный вид искусства, который разрешает получить необходимый химический продукт и делает это мягко, чтобы не навредить внешней среде. Используя данный метод, снижаются статьи производственных расходов за счет ликвидирования нескольких стадий производственного процесса. К этим стадиям относят утилизацию вредных остаточных продуктов, растворителей, бывших в употреблении и прочих отходов, т.к. они не образуются.

Сокращение данных стадий — это прямой путь к экономичному использованию энергии, что даёт положительный эффект для внешней среды, но и финансовой оценке. Исследования, проводимые в отрасли зеленой химии, полезны и в науке. Резкая смена традиционных путей получения конечных химических товаров открывает перед учеными новые данные. Они могут взглянуть на реализованную формулу под другим углом и увидеть в работе. Они в последующем дополняют и корректируют формулы и списки реагентов, которые не окажут влияния на благосостояние человека и природы в целом.

У исследователей есть 12 устоявшихся принципов, от которых они могут отталкиваться при работе в экологичном производстве. Проблемы данного направления расформируем на несколько.

Первое занимается только утилизацией побочных продуктов производства, которые считаются опасными для флоры и фауны.

Второе направление созданием и разработкой новых процессов для промышленности. Они позволят полномасштабному химическому производству полностью отказаться от ядохимикатов, даже побочных. Или сведет их применение и выделение к минимальной точке.