Grön kemi är en vetenskaplig riktning inom kemi, som inkluderar alla förbättringar av kemiska processer som påverkar miljön positivt. Som en vetenskaplig riktning uppstod den på 90-talet av XX-talet.
Nya system för kemiska reaktioner och processer som utvecklas i många laboratorier runt om i världen är utformade för att radikalt minska miljöpåverkan från storskalig kemisk produktion. Kemiska risker som oundvikligen uppstår vid användning av aggressiva medier försöker tillverkarna traditionellt reducera genom att begränsa arbetarnas kontakt med dessa ämnen.
Samtidigt föreslår Green Chemistry en annan strategi - ett genomtänkt urval av utgångsmaterial och processscheman, som i allmänhet utesluter användningen av skadliga ämnen. Sålunda är Grön kemi en slags konst som gör det möjligt att inte bara få det önskade ämnet, utan att erhålla det på ett sätt som, idealiskt, inte skadar miljön i alla skeden av dess produktion.
Konsekvent användning av principerna för grön kemi leder till lägre produktionskostnader, om så bara för att det inte kräver införande av stadier av destruktion och bearbetning av skadliga biprodukter, använda lösningsmedel och annat avfall - eftersom de helt enkelt inte bildas. Att minska antalet etapper leder till energibesparingar och det har också en positiv effekt på den miljömässiga och ekonomiska utvärderingen av produktionen.
För närvarande har Green Chemistry som en ny vetenskaplig riktning ett stort antal anhängare.
Medan miljökemi studerar källor, distribution, persistens och påverkan av kemiska föroreningar; Environmental Chemistry tillhandahåller kemiska lösningar för att bli av med föroreningar. I det här fallet finns det följande möjliga sätt för kemiska lösningar:
De två första riktningarna ingår i forskningsområdet Miljökemi ; den sista riktningen är området som Green Chemistry är engagerad i .
1998 formulerade P. T. Anastas och J. S. Warner i sin bok "Green Chemistry: Theory and Practice" [1] tolv principer för "Green Chemistry" som borde vägleda forskare som arbetar inom detta område:
De vägar längs vilka grön kemi utvecklas kan grupperas i följande områden:
År 2005 identifierade R. Noyori tre nyckelområden för utvecklingen av grön kemi : användningen av superkritisk CO 2 som lösningsmedel, en vattenlösning av väteperoxid som oxidationsmedel och användningen av väte i asymmetrisk syntes . [2]
Det vanligaste är användningen av en katalysator , som sänker reaktionens energibarriär. Några av de nyaste katalytiska processerna har mycket hög atomverkningsgrad. Så till exempel, processen för syntes av ättiksyra från metanol och CO på en rodiumkatalysator , utvecklad av Monsanto , fortsätter med 100% utbyte:
CH3OH + CO = > CH3COOH
En annan riktning är användningen av lokala energikällor för aktivering av molekyler ( fotokemi , mikrovågsstrålning), som gör det möjligt att minska energikostnaderna.
Stort hopp sätts vid användningen av superkritiska vätskor (främst koldioxid och vatten , i mindre utsträckning - ammoniak , etan , propan , etc.)
Superkritisk CO 2 används redan i stor utsträckning som ett ofarligt, miljövänligt lösningsmedel - till exempel för att extrahera koffein ur kaffebönor, eteriska oljor från växter och som lösningsmedel för vissa kemiska reaktioner.
Andra exempel är oxidationsreaktioner som sker i superkritiskt vatten ( en:Supercritical water oxidation ), reaktioner som sker i en vattenhaltig emulsion ( en:On water reaktion ), samt reaktioner utan lösningsmedel (inklusive reaktioner i fast tillstånd ).
En annan lovande riktning är användningen av joniska vätskor . De är smälta salter vid låga temperaturer. Detta är en ny klass av lösningsmedel som inte har ett ångtryck och därför inte avdunstar eller är brandfarliga. De har en mycket god förmåga att lösa upp en lång rad ämnen, inklusive biopolymerer. Deras möjliga antal är inte begränsat, och de kan erhållas med alla fördefinierade egenskaper. Dessutom kan de erhållas från förnybara källor, vara giftfria och ofarliga för miljön och människor.
En annan väg som leder till målen för "grön kemi" är den utbredda användningen av biomassa istället för olja, från vilken kemiska företag nu skapar en mängd olika ämnen - strukturella material, kemikalier, mediciner, parfymer och mycket, mycket mer.
Sedan 70-talet av XX-talet har många anläggningar byggts i Brasilien, EU, Kina, USA och andra länder, som idag producerar cirka 75 miljarder liter eller ca. 60 miljoner ton bränslealkohol (data från 2009), erhållen med biotekniska medel från sockerrör, majs, betor, melass och andra källor. Produktionen av fettsyraestrar ("biodiesel") och, på senare tid, cellulosaetanol växer också snabbt (se även Bioetanol , Biobränslen ).
Det finns flera kraftfulla anläggningar för framställning av mjölksyra från glukos erhållen från melass och cellulosaavfall. Produktiviteten hos ett sådant företag är nära teoretisk: ett kilogram mjölksyra produceras från ett kilogram glukos. Den resulterande billiga mjölksyran och dess anhydrid (laktid) används vidare vid framställningen av en biologiskt nedbrytbar polymer -polylaktid .
Målen för grön kemi inkluderar också utvecklingen av sätt att effektivt använda råvaror som lignin , som ännu inte har fått någon bred tillämpning.
Bioteknik (bioteknik) ses också som en lovande teknik för att uppnå målen för grön kemi. Ett antal industriellt viktiga kemiska föreningar kan syntetiseras (och syntetiseras redan) i höga utbyten med hjälp av biologiska medel (mestadels transgena ) - mikroorganismer, växter, svampar, djur.
GreenChemistry.ru — Green Chemistry Scientific and Educational Center "Chemistry for Sustainable Development"