Зелёная химия – научное направление в химии, включающее в себя усовершенствование химических процессов, которые положительно влияют на окружающую среду.
В последнем выпуске академического журнала «Science» говорится о будущем, в котором материалы и химические вещества, составляющие основу нашей экономики, станут скорее целебными, чем токсичными; возобновляемыми, а не истощающимися; разлагаемыми, а не устойчивыми к разложению.
12 принципов зелёной химии
Один из авторов исследования, профессор в области химии окружающей среды Пол Анастас, в 1998 году совместно с Дж. С. Уорнер в своей книге «Зелёная химия: теория и практика» сформулировали двенадцать принципов «Зелёной химии», которыми следует руководствоваться учёным, работающим в данной области:
- Лучше предотвратить потери, чем перерабатывать и очищать остатки.
- Методы синтеза надо выбирать таким образом, чтобы все материалы, использованные в процессе, были максимально переведены в конечный продукт.
- Методы синтеза по возможности следует выбирать так, чтобы используемые и синтезируемые вещества были как можно менее вредными для человека и окружающей среды.
- Создавая новые химические продукты, надо стараться сохранить эффективность работы, достигнутую ранее, при этом токсичность должна уменьшаться.
- Вспомогательные вещества при производстве, такие, как растворители или разделяющие агенты, лучше не использовать совсем, а если это невозможно, их использование должно быть безвредным.
- Обязательно следует учитывать энергетические затраты и их влияние на окружающую среду и стоимость продукта. Синтез по возможности надо проводить при температуре, близкой к температуре окружающей среды, и при атмосферном давлении.
- Исходные и расходуемые материалы должны быть возобновляемыми во всех случаях, когда это технически и экономически выгодно.
- Где возможно, надо избегать получения промежуточных продуктов (блокирующих групп, присоединение и снятие защиты и т. д.).
- Всегда следует отдавать предпочтение каталитическим процессам (по возможности наиболее селективным).
- Химический продукт должен быть таким, чтобы после его использования он не оставался в окружающей среде, а разлагался на безопасные продукты.
- Нужно развивать аналитические методики, чтобы можно было следить в реальном времени за образованием опасных продуктов.
- Вещества и формы веществ, используемые в химических процессах, нужно выбирать таким образом, чтобы риск химической опасности, включая утечки, взрыв и пожар, были минимальными.
Пути, по которым должна развиваться зелёная химия, можно сгруппировать по следующим направлениям:
- Новые пути синтеза (часто это реакции с применением катализатора);
- Возобновляемые источники сырья и энергии (то есть полученные не из нефти);
- Замена традиционных органических растворителей.
Зелёная химия – основа будущего
Новое исследование содержит документ «Проектирование для будущего зеленой химии», который иллюстрирует четкое представление о необходимом развитии зелёной химии. Автором статьи является исследовательская группа из Йельского университета (Yale School of Forestry & Environmental Studies).
«Основная идея заключается в том, что зелёная химия должна быть основой того, как мы будем заниматься химией в будущем», - говорит автор исследования, научный сотрудник Центра зеленой химии и зеленой инженерии в Йельском университете Ханно Эритропель. Он объяснил, что слишком часто оценка химических веществ и процессов, используемых для их производства, сосредоточена исключительно на том, насколько хорошо они функционируют, но не учитывает их потенциальное воздействие на окружающую среду в течение всего жизненного цикла. Когда дело доходит до химического производства, системное мышление должно использоваться для создания устойчивых, нетоксичных и пригодных для переработки химических веществ - от стадии проектирования, производства и использования до утилизации.
В исследовании учёные утверждают, что ошибки химической промышленности за прошедшее столетие необходимо не повторять в будущем - и передовые исследования и инновации в области зелёной химии доказывают это. Они подчеркивают, как достижения в области зеленой химии уже начали процесс переосмысления всего, от пластмассы до фармацевтики, сельского хозяйства, электроники, производства и хранения энергии и т. д. Достижения до сих пор являются убедительными, но, по словам учёных, это только начало.
«Поразительные достижения зеленой химии и зеленой инженерии пока бледны по сравнению с мощью и потенциалом этой области в будущем», - утверждает профессор Анастас.
Пока исключение, а не правило
И, хотя существует множество примеров того, как зелёная химия увеличивает экономическую прибыль, улучшая здоровье людей и окружающую среду, она все же является скорее исключением, чем правилом. Необходимо, чтобы зелёная химия и зелёная инженерия выполнялись систематически и в обязательном порядке, так как это просто способ, которым вся химия должна создаваться в будущем.
Источник:
Julie B. Zimmerman, Paul T. Anastas, Hanno C. Erythropel, Walter Leitner. Designing for a green chemistry future. Science, 2020; 367 (6476): 397 DOI: 10.1126/science.aay3060
Возможность Вечности - информация о научных достижениях в области продления и улучшения качества жизни.