Chimia verde este o direcție științifică în chimie, care include orice îmbunătățire a proceselor chimice care afectează pozitiv mediul. Ca direcție științifică, a apărut în anii 90 ai secolului XX.
Noi scheme de reacții și procese chimice care sunt dezvoltate în multe laboratoare din întreaga lume sunt concepute pentru a reduce radical impactul asupra mediului al producției chimice pe scară largă. Riscurile chimice care apar in mod inevitabil la utilizarea mediilor agresive sunt in mod traditional incercate sa fie reduse de catre producatori prin limitarea contactului lucratorilor cu aceste substante.
În același timp, Green Chemistry sugerează o strategie diferită - o selecție atentă a materiilor prime și a schemelor de proces, care exclude, în general, utilizarea substanțelor nocive. Astfel, Green Chemistry este un fel de artă care permite nu numai obținerea substanței dorite, ci și obținerea acesteia într-un mod care, în mod ideal, nu dăunează mediului în toate etapele producției sale.
Utilizarea consecventă a principiilor Chimiei Verzi conduce la costuri de producție mai mici, fie și numai pentru că nu necesită introducerea unor etape de distrugere și prelucrare a subproduselor nocive, solvenți uzați și alte deșeuri - pentru că pur și simplu nu se formează. Reducerea numărului de etape duce la economii de energie, iar acest lucru are și un efect pozitiv asupra evaluării ecologice și economice a producției.
În prezent, Green Chemistry ca o nouă direcție științifică are un număr mare de susținători.
În timp ce Environmental Chemistry studiază sursele, distribuția, persistența și impactul poluanților chimici; Environmental Chemistry oferă soluții chimice pentru a scăpa de contaminanți. În acest caz, există următoarele moduri posibile de soluții chimice:
Primele două direcții sunt incluse în aria de cercetare a Chimiei mediului ; ultima directie este zona in care este angajata Green Chemistry .
În 1998, P. T. Anastas și J. S. Warner în cartea lor „Green Chemistry: Theory and Practice” [1] au formulat douăsprezece principii ale „Green Chemistry” care ar trebui să ghideze cercetătorii care lucrează în acest domeniu:
Căile pe care se dezvoltă chimia verde pot fi grupate în următoarele zone:
În 2005, R. Noyori a identificat trei domenii cheie pentru dezvoltarea chimiei verzi : utilizarea CO 2 supercritic ca solvent, o soluție apoasă de peroxid de hidrogen ca agent oxidant și utilizarea hidrogenului în sinteza asimetrică . [2]
Cea mai comună este utilizarea unui catalizator , care scade bariera energetică a reacției. Unele dintre cele mai noi procese catalitice au o eficiență atomică foarte mare. Deci, de exemplu, procesul de sinteză a acidului acetic din metanol și CO pe un catalizator de rodiu , dezvoltat de Monsanto , are un randament de 100%:
CH3OH + CO => CH3COOH
O altă direcție este utilizarea surselor locale de energie pentru activarea moleculelor ( fotochimie , radiații cu microunde), care fac posibilă reducerea costurilor energetice.
Se pune mare speranță în utilizarea fluidelor supercritice (în principal dioxid de carbon și apă , într-o măsură mai mică - amoniac , etan , propan etc.)
CO 2 supercritic este deja utilizat pe scară largă ca un solvent inofensiv, prietenos cu mediul - de exemplu, pentru a extrage cofeina din boabele de cafea, uleiuri esențiale din plante și ca solvent pentru unele reacții chimice.
Alte exemple sunt reacțiile de oxidare care au loc în apă supercritică ( en:Supercritical water oxidation ), reacțiile care au loc într-o emulsie apoasă ( en:On water reaction ), precum și reacțiile fără solvenți (inclusiv reacții în stare solidă ).
O altă direcție promițătoare este utilizarea lichidelor ionice . Sunt săruri topite la temperaturi scăzute. Aceasta este o nouă clasă de solvenți care nu au presiune de vapori și, prin urmare, nu se evaporă sau sunt inflamabili. Au o capacitate foarte bună de a dizolva o gamă largă de substanțe, inclusiv biopolimeri. Numărul lor posibil nu este limitat și pot fi obținute cu orice proprietăți predefinite. În plus, ele pot fi obținute din surse regenerabile, pot fi netoxice și nepericuloase pentru mediu și oameni.
O altă cale care duce la obiectivele „chimiei verzi” este utilizarea pe scară largă a biomasei în locul petrolului, din care întreprinderile chimice creează acum o întreagă varietate de substanțe - materiale structurale, substanțe chimice, medicamente, parfumuri și multe, multe altele.
Începând cu anii 70 ai secolului XX, în Brazilia, UE, China, SUA și alte țări au fost construite multe fabrici, care produc astăzi aproximativ 75 de miliarde de litri sau aprox. 60 de milioane de tone de alcool combustibil (date din 2009), obținut prin mijloace biotehnologice din trestie de zahăr, porumb, sfeclă, melasă și alte surse. Producția de esteri ai acizilor grași ("biodiesel") și, mai recent, etanol celulozic este, de asemenea, în creștere rapidă (vezi și Bioetanol , Biocombustibili ).
Există mai multe plante puternice pentru producerea acidului lactic din glucoză obținută din melasă și deșeuri de celuloză. Productivitatea unei astfel de întreprinderi este apropiată de cea teoretică: dintr-un kilogram de glucoză se produce un kilogram de acid lactic. Acidul lactic ieftin rezultat și anhidrida sa (lactida) sunt utilizate în continuare la producerea unui polimer biodegradabil - polilactidă .
Obiectivele chimiei verzi includ, de asemenea, dezvoltarea modalităților de utilizare eficientă a materiilor prime, cum ar fi lignina , care nu și-a găsit încă o aplicare largă.
Biotehnologia (bioingineria) este, de asemenea, văzută ca o tehnică promițătoare pentru atingerea obiectivelor Chimiei Verzi. O serie de compuși chimici importanți din punct de vedere industrial pot fi sintetizați (și sunt deja sintetizați) cu randamente ridicate folosind agenți biologici (în mare parte transgenici ) - microorganisme, plante, ciuperci, animale.
GreenChemistry.ru — Centrul Științific și Educațional Chimie Verde „Chimie pentru Dezvoltare Durabilă”