III. 13-й принцип Зеленой химии

Лекции 24-26

ЗЕЛЕНАЯ И БЕЛАЯ ХИМИЯ.(4.9)

План

I. Что такое «Зеленая и Белая химии»?

II. Двенадцать принципов зелёной химии

III. 13-й принцип Зеленой химии

IV. Основные направления развития зеленой химии.

IV.1. Разработка новых высокоэффективных промышленных процессов

IV.2. Разработка новых каталитических процессов

IV.3. Белая химия или применение возобновляемого сырья в качестве

источника углерода в химической промышленности

IV.4. Замена традиционных органических растворителей.

I. Что такое «Зеленая и Белая химии»?

В 90-е годы прошлого столетия возникло новое направление в прикладной химии, которое быстро развиватеся, - Зеленая химия. Создана Международная Зеленая ассоциация, проводятся национальные и международные конференции, выпускаются журналы и книги. 

В известной книге Анастаса и Уорнера дается такое определение: это любое усовершенствование химических процессов, которое положительно влияет на окружающую среду. Другое определение дано профессором университета Королевы в Белфасте Кеном Седдоном: «Зеленая химия – это разработка химических продуктов и процессов, которая снижает или исключает использование и/или производство опасных веществ».

Научное направление под названием „зелёная химия“ возникло в 90-х годах XX века и довольно быстро нашло сторонников в химическом сообществе. Новые схемы химических реакций и процессов, которые разрабатывают во многих лабораториях мира, призваны кардинально сократить влияние на окружающую среду крупнотоннажных химических производств. Химические риски, неизбежно возникающие при использовании агрессивных сред, производственники традиционно пытаются уменьшить, ограничивая контакты работников с этими веществами. Зелёная химия предполагает другую стратегию — вдумчивый отбор исходных материалов и схем процессов, который вообще исключает использование вредных веществ. Если риск = случай × экспозиция, при случай = 0 и риск будет равным 0, следовательно, нет необходимости контролировать производство. Конечно, это скорее идеал, чем ближайшая цель. Но ближайшая цель и состоит в том, чтобы как можно быстрее достичь идеала. Впрочем, после знакомства с 12 принципами зелёной химии (см. врез) становится понятно, что путь этот неблизкий.

II. Двенадцать принципов зелёной химии

1. Лучше предотвратить потери, чем перерабатывать и чистить остатки.

2. Методы синтеза надо выбирать таким образом, чтобы все материалы, использованные в процессе, были максимально переведены в конечный продукт.

3. Методы синтеза по возможности следует выбирать так, чтобы используемые и синтезируемые вещества были как можно менее вредными для человека и окружающей среды.

4. Создавая новые химические продукты, надо стараться сохранить эффективность работы, достигнутую ранее, при этом токсичность должна уменьшаться.

5. Вспомогательные вещества при производстве, такие, как растворители или разделяющие агенты, лучше не использовать совсем, а если это невозможно, их использование должно быть безвредным.

6. 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.

7. Исходные и расходуемые материалы должны быть возобновляемыми во всех случаях, когда это технически и экономически выгодно.

8. Где возможно, надо избегать получения промежуточных продуктов (блокирующих групп, присоединение и снятие защиты и т. д.).

9. Всегда следует отдавать предпочтение каталитическим процессам (по возможности наиболее селективным).

10. Химический продукт должен быть таким, чтобы после его использования он не оставался в окружающей среде, а разлагался на безопасные продукты.

11. Нужно развивать аналитические методики, чтобы можно было следить в реальном времени за образованием опасных продуктов.

12. Вещества и формы веществ, используемые в химических процессах, нужно выбирать таким образом, чтобы риск химической опасности, включая утечки, взрыв и пожар, были минимальными.

III. 13-й принцип Зеленой химии

 Работа по принципам зеленой химии требует от ученого определенных усилий и большой ответственности. Многое приходится делать не совсем так, как это привычно. Приходится задумываться о вещах, которые раньше в голову не приходили. Однако другого пути нет. Здесь можно сформулировать 13-й принцип Зеленой химии: Если вы делаете все так, как привыкли, то и получите то, что обычно получаете. Частая ошибка традиционной химии в том, что токсичность внедренных в промышленность химических веществ как правило изучалась позже. Лекарство от головной боли талидамид, которое в начале 60-х годов прошлого века широко использовали в медицине, как выяснилось позже, вызывает серьезные пороки внутриутробного развития детей. Активно применявшийся для борьбы с комарами препарат ДДТ, который действительно помог ликвидировать огромные очаги малярии в мире, оказался не только опасным для здоровья, но и крайне устойчивым к биоразложению. Наконец, наркотик героин также появился в начале 20 века как патентованное лекарство от кашля. Внедрение нового подхода к химии – принципов зеленой химии – требует, чтобы химик заранее, до синтеза в лаборатории, уже предвидел не только требуемые химические свойства вещества (красный цвет), но и его потенциал как опасного вещества или загрязнителя. Конечно, требуется изменение системы обучения химиков: например, практически нигде обычных химиков не учат токсикологии, экотоксикологии. А ведь без таких знаний невозможно предвидеть, какие наборы структурных элементов потенциально опасны.