Ім'я файлу: Зелена хімія – нова філософія хімічної науки.pptx
Розширення: pptx
Розмір: 3924кб.
Дата: 18.10.2023
скачати
Розширення: pptx
Розмір: 3924кб.
Дата: 18.10.2023
скачати
Зелена хімія – нова філософія хімічної науки
Робота студентки ІІ курсу
Групи 22Мд-СОХім
Костюченко Юлії Петрівни
Зелена хімія
Зелена хімія, також відома як Стійка хімія, - концепція, створена в 1990 році Полом Анастасом та Джоном Уорнером. Виникли принципи, щоб приборкати проблеми, які іноді можуть викликати хімічні речовини та хімічні процеси. Це також важливий спосіб зменшити як вплив на довкілля, так і потенційний негативний вплив хімічних речовин та синтезу хімічних речовин на здоров’я.
Зелена хімія - це проектування хімічних продуктів та процесів, які зменшують або усувають використання або утворення небезпечних речовин.
Чому ми потребуємо введення «Зеленої» хімії?
Відсутність повної інформації про хімічні речовини або про можливі негативні наслідки, спричинені цими хімічними речовинами.
З тисячами хімічних речовин, які ми використовуємо сьогодні, абсолютно неможливо, та й не потрібно, розбиратися звичайним людям. Для цієї мети повинні існувати підходи, які діють ще до того, як продукти потрапляють до споживачів. Причому, це має стосуватися як звичайних продуктів харчування, так і промислових виробництв.
Саме «Зелена» хімія є довгостроковим важелем управління охороною навколишнього середовища, сприяє збереженню здоров'я людей і допомагає зберегти навколишнє середовище для майбутніх поколінь.
Мета «Зеленої» хімії
Метою «Зеленої» хімії є зменшення та запобігання забрудненню довкілля вже на початку розроблення хімічних технологій, тобто, унеможливлення появи негативних екологічних наслідків після її запуску у виробництво.
Завдання «Зеленої» хімії
До завдань «Зеленої» хімії належать не лише зменшення шкідливого впливу хімічних виробництв на природу, а й пошук шляхів збільшення ефективності кожного з хіміко-технологічних процесів. «Зелена» хімія стосується всього життєвого циклу хімічної продукції: проектування, виробництва, використання та кінцевої утилізації. За «Зеленою» хімією майбутній добробут нашої планети.
Принципи «Зеленої хімії»
1. Краще запобігти втратам, ніж переробляти і чистити залишки.
2. Методи синтезу треба вибирати таким чином, щоб всі матеріали, використані в процесі, були максимально переведені в кінцевий продукт.
3. Методи синтезу по можливості слід вибирати так, щоб використовувані і синтезовані речовини були як можна менш шкідливими для людини і навколишнього середовища.
4. Створюючи нові хімічні продукти, треба намагатися зберегти ефективність роботи, досягнуту раніше, при цьому токсичність повинна зменшуватися.
5. Допоміжні речовини при виробництві, такі, як розчинники або розділяють агенти, краще не використовувати зовсім, а якщо це неможливо, їх використання має бути нешкідливим.
6. Обов'язково слід враховувати енергетичні витрати та їх вплив на навколишнє середовище і вартість продукту. Синтез по можливості треба проводити при температурі, близької до температури навколишнього середовища, і при атмосферному тиску.
7. Вихідні і необхідні матеріали повинні бути відновлюваними у всіх випадках, коли це технічно і економічно вигідно.
Принципи «Зеленої хімії»
8. Де можливо, треба уникати отримання проміжних продуктів (блокуючих груп, приєднання і зняття захисту і т. д.).
9. Завжди слід віддавати перевагу каталітичним процесам (по можливості найбільш селективним).
10. Хімічний продукт повинен бути таким, щоб після його використання він не залишався в навколишньому середовищі, а розкладався на безпечні продукти.
11. Потрібно розвивати аналітичні методики, щоб можна було стежити в реальному часі за утворенням небезпечних продуктів.
12. Речовини і форми речовин, що використовуються в хімічних процесах, потрібно вибирати таким чином, щоб ризик хімічної небезпеки, включаючи витоку, вибух і пожежа, були мінімальними.
Є. С. Локтєва та В. В. Лунін додали до цього списку додатковий, 13-й принцип:
13. Якщо ви робите все так, як звикли, то і отримаєте те, що зазвичай отримуєте.
№1 Запобігання відходам
Профілактика є першим із 12 принципів зеленої хімії, і в цьому контексті вона просто виражає, що синтетичний цикл слід оптимізувати, щоб забезпечити базове вимірювання можливих відходів.
Е-фактор обчислюють як відношення маси всіх побічних продуктів, що фактично є відходами виробництва, до маси цільового продукту.
Вимірювання, відоме як фактор Е або фактор навколишнього середовища, було створено для перевірки міри відходів за циклічним циклом і визначається по суті ізоляцією маси відходів, що утворюється при взаємодії утворення, з масою придбаного предмета, причому нижчий коефіцієнт Е краще.
Запобігання відходам
Виробництво лікарських процесів протягом історії мало дуже високі фактори Е, проте використання частини зелених хімічних принципів може допомогти зменшити це. Е-фактор може досягати до 100. Для виробництва ліків часто потрібні дуже чисті речовини, а це вимагає великої кількості допоміжних речовин для ощичення.
Найкращий результат Е-фактора має нафтопереробна промисловість, її Е-фактор дорівнює 0,1
Краще запобігати відходам, ніж обробляти або очищати відходи після їх створення.
№2 Атомна економіка
Хімічні процедури повинні бути розроблені для зменшення включення матеріалів, що використовуються в процесі, у кінцевий продукт.
Це міра кількості атомів від початкового матеріалу, що є у цінних предметах до кінця синтетичного циклу. Побічні продукти від непотрібних реакцій можуть призвести до зниження атомної економіки та збільшення кількості відходів.
З різних точок зору, економія молекул є переважною часткою продуктивності реакції порівняно з виходом реакції; вихід порівнює кількість отриманого корисного продукту порівняно з кількістю, яку теоретично очікували б від розрахунків. Отже, кращими є заходи, що посилюють атомну економіку.
№3 Менш небезпечний хімічний синтез
Хімічна речовина не повинна представляти ризик для здоров’я та життя людини.
Хімічні речовини, повинні бути максимально безпечними, слід утримуватися від використання небезпечних хімічних речовин як на початкових етапах, якщо доступні більш безпечні варіанти. Наявність небезпечних відходів із складених циклів - це те, чого нам потрібно уникати, оскільки це може спричинити проблеми з видаленням. Хімічні методи повинні бути розроблені для використання та утворення речовин, які мають незначну або відсутність токсичності для здоров’я людей та навколишнього середовища.
№4 Розробка безпечних хімічних речовин
Хіміки повинні прагнути створювати хімічні продукти, які не лише виконують призначену їм функцію, будь то медичну, промислову чи іншу, але також мають низьку токсичність для людини.
Знання того, як хімічні речовини функціонують у нашому тілі та в навколишньому середовищі, необхідне для розробки безпечних хімічних цілей.
За деяких обставин токсичності для тварин чи людини не уникнути, але слід вивчити інші варіанти.
Розробка безпечніших хімікатів - четвертий зелений хімічний принцип, і йому повинні дотримуватися хіміки. Синтетичні вироби повинні бути розроблені для збереження ефективності функцій при одночасному зниженні токсичності.
№5 Безпечні розчинники та допоміжні речовини
Багато хімічних реакцій вимагають використання розчинників або інших речовин для прискорення процесу. Вони також можуть мати різні ризики, включаючи займистість і летючість. Хоча розчинників не можна уникнути у більшості процесів, їх слід вибирати, щоб мінімізувати кількість енергії, необхідної для реакції, мати низьку токсичність та переробляти, де це можливо.
Використання допоміжних матеріалів та речовин, таких як розчинники, агенти поділу тощо, слід робити непотрібними, де це можливо, і нешкідливими при використанні.
№6 Дизайн енергоефективності
Цей принцип вимагає, щоб енергетичні потреби були визнані з огляду на їх екологічний та економічний вплив і повинні бути зменшені.
Хімічні процеси слід проводити при температурі навколишнього середовища та тиску.
У зеленій хімії енергоємні процедури не рекомендуються.
Бажано використовувати якомога менше енергії для отримання хімічних продуктів, проводячи реакції при кімнатній температурі та тиску. Видалення розчинників або методи видалення домішок можуть збільшити кількість необхідної енергії і, отже, вплив процесу на навколишнє середовище.
№7 Використання поновлювальних запасів корму
Матеріал або сировина повинні поновлюватися, а не виснажуватися, коли це технічно та економічно можливо.
Ця теорія в основному стосується нафтохімікатів, які є хімічними сполуками, одержуваними з сирої нафти. Вони використовуються як вихідні речовини в різних хімічних процесах, але вони не відновлюються і можуть закінчитися. Відновлювані вихідні сировини, такі як хімічні речовини, вироблені з біологічних курсів, можуть бути використані, щоб зробити процеси більш стійкими.
№8 Зменшення похідних
Редукція похідних є восьмим за 12 принципами зеленої хімії, і ось що вона стверджує.
Захисні групи зазвичай використовуються в хімічному синтезі, оскільки вони можуть захищати певні ділянки структури молекули від змін під час хімічної реакції, дозволяючи іншим частинам структури перетворюватися.
З іншого боку, на цих стадіях потрібні додаткові хімічні речовини та збільшується кількість сміття, що утворюється в процесі. Застосування ферментів як замінника досліджувалося в різних процедурах. Ферменти можуть націлювати певні ділянки структури молекули без використання захисних груп або інших похідних, оскільки вони є високоселективними.
№ 9 Каталіз
Каталізатори забезпечують економію вищих атомів у реакціях. Хімічні дії не виснажують каталізатори, тому їх можна переробляти кілька разів і не додавати в сміття. Вони можуть дозволити використовувати реакції, які не відбуватимуться за звичайних обставин, але спричиняють меншу кількість відходів.
№10 Дизайн для деградації
Хімічні продукти в ідеалі повинні бути розроблені для розпаду на нешкідливі продукти, коли вони виконують своє призначення і не мають шкідливих екологічних наслідків.
Стійкі органічні забруднювачі - це хімічні речовини, які не розкладаються і можуть накопичуватися та залишатися в навколишньому середовищі; найвідоміший приклад - ДДТ. Замість цих хімічних речовин, де це можливо, слід використовувати сполуки, які легше розщеплюються водою, ультрафіолетовим світлом або біологічним розкладом.
№11 Аналіз у реальному часі для запобіганню забрудненню
Спрямовує хіміків на моніторинг хімічних реакцій, як це відбувається, щоб допомогти запобігти нещасним випадкам. Аварії або непередбачувані реакції можуть призвести до скидання шкідливих та забруднюючих речовин, тому моніторинг хімічної реакції, як це трапляється, може допомогти запобігти цьому.
Попереджувальні індикатори можна виявити за допомогою моніторингу в режимі реального часу, а реакцію можна запобігти або обробити до того, як станеться катастрофа.
№12 По суті безпечніша хімія для запобігання нещасним випадкам
Робота з хімічними речовинами за своєю суттю небезпечна. Однак ризик можна зменшити, якщо правильно поводитись із небезпеками. Цей принцип, очевидно, пов'язаний з кількома іншими принципами, що стосуються небезпечних предметів або реагентів.
Вплив небезпеки слід мінімізувати з процесів, коли це можливо, а там, де це неможливо, процедури повинні бути розроблені для мінімізації ризику. Це 12 принцип зеленої хімії і повинен дотримуватися кожен, хто працює з хімічними речовинами.
Приклади Зеленої хімії
Комп’ютерні чіпи
Для виготовлення комп’ютерних чіпів потрібно багато хімічних речовин, багато води та багато енергії. Промислова оцінка хімічних речовин та викопного палива, необхідних для побудови комп’ютерної мікросхеми, становила співвідношення 630: 1 у 2003 році. Це вказує на те, що лише для створення однієї мікросхеми потрібно 630 разів більше маси мікросхеми у вихідних матеріалах. Порівняно із співвідношенням 2: 1, що використовується у виробництві автомобілів, це суттєва різниця.
Приклади Зеленої хімії
Medicine
Фармацевтична промисловість завжди шукає нових способів виготовлення ліків з меншою кількістю небезпечних побічних ефектів та використання менш токсичних виробничих процедур.
Приклади Зеленої хімії
Біорозкладані пластмаси
Кілька фірм працюють над розробкою біорозкладаних відновлюваних полімерів.
Приклади Зеленої хімії
Фарба
Великі обсяги летких органічних хімічних речовин виділяються на основі "алкідних" фарб на основі нафти (ЛОС). У міру висихання і затвердіння фарби ці леткі сполуки випаровуються, і багато з них мають один або кілька екологічних наслідків.
Як дотримуватися принципів Зеленої хімії?
Одержання і використання біодизелю і біоетанолу
Відмовитися від використання «класичних» органічних розчинників
Думати про кінцевий результат, а не про певні речовини
Відмовитися від спалювання нафтопродуктів
Знизити викиди вуглекислого газу
Модернізація технологій