Vihreä kemia on kemian tieteellinen suunta, joka sisältää kaiken kemiallisten prosessien parantamisen, joka vaikuttaa positiivisesti ympäristöön. Tieteellisenä suunnana se syntyi XX vuosisadan 90-luvulla.
Uusia kemiallisia reaktioita ja prosesseja kehitetään monissa laboratorioissa ympäri maailmaa, ja niiden tarkoituksena on vähentää radikaalisti laajamittaisen kemikaalin tuotannon ympäristövaikutuksia. Aggressiivisia aineita käytettäessä väistämättä syntyviä kemiallisia riskejä valmistajat ovat perinteisesti pyrkineet vähentämään rajoittamalla työntekijöiden kosketusta näiden aineiden kanssa.
Samaan aikaan Green Chemistry ehdottaa erilaista strategiaa - harkittua lähtöaineiden ja prosessikaavioiden valintaa, joka yleensä sulkee pois haitallisten aineiden käytön. Siten Green Chemistry on eräänlainen taiteenlaji, jonka avulla ei vain saa haluttua ainetta, vaan se saadaan aikaan tavalla, joka ei ihannetapauksessa vahingoita ympäristöä sen kaikissa tuotantovaiheissa.
Green Chemistryn periaatteiden johdonmukainen käyttö johtaa alhaisempiin tuotantokustannuksiin jo pelkästään siksi, että se ei edellytä haitallisten sivutuotteiden, käytettyjen liuottimien ja muiden jätteiden tuhoamis- ja käsittelyvaiheita - koska niitä ei yksinkertaisesti muodostu. Vaihemäärän vähentäminen johtaa energiansäästöön, ja tällä on myönteinen vaikutus myös tuotannon ympäristö- ja talousarviointiin.
Tällä hetkellä Green Chemistryllä uutena tieteellisenä suunnana on suuri joukko kannattajia.
Vaikka Environmental Chemistry tutkii kemiallisten epäpuhtauksien lähteitä, leviämistä, pysyvyyttä ja vaikutusta; Environmental Chemistry tarjoaa kemiallisia ratkaisuja epäpuhtauksien poistamiseen. Tässä tapauksessa on olemassa seuraavat mahdolliset kemialliset ratkaisut:
Kaksi ensimmäistä suuntaa sisältyvät ympäristökemian tutkimusalueeseen ; viimeinen suunta on alue, jolla Green Chemistry harjoittaa .
Vuonna 1998 P. T. Anastas ja J. S. Warner muotoilivat kirjassaan "Green Chemistry: Theory and Practice" [1] kaksitoista "vihreän kemian" periaatetta, joiden pitäisi ohjata tällä alalla työskenteleviä tutkijoita:
Polut, joita pitkin vihreä kemia kehittyy, voidaan ryhmitellä seuraaviin alueisiin:
Vuonna 2005 R. Noyori tunnisti kolme avainaluetta Green Chemistryn kehittämiselle: ylikriittisen CO 2 :n käyttö liuottimena, vetyperoksidin vesiliuoksen hapettavana aineena ja vedyn käyttö asymmetrisessä synteesissä . [2]
Yleisin on katalyytin käyttö , joka alentaa reaktion energiaestettä. Joillakin uusimmista katalyyttisistä prosesseista on erittäin korkea atomitehokkuus. Joten esimerkiksi Monsanton kehittämä etikkahapon synteesi metanolista ja CO : sta rodiumkatalyytillä etenee 100 %:n saannolla:
CH 3 OH + CO => CH 3 COOH
Toinen suunta on paikallisten energialähteiden käyttö molekyylien aktivoimiseen ( valokemia , mikroaaltosäteily), mikä mahdollistaa energiakustannusten alentamisen.
Suuri toivo on asetettu ylikriittisten nesteiden käytölle (pääasiassa hiilidioksidi ja vesi , vähemmässä määrin - ammoniakki , etaani , propaani jne.)
Ylikriittistä CO 2 :ta käytetään jo laajalti vaarattomana, ympäristöystävällisenä liuottimena - esimerkiksi kofeiinin uuttamiseen kahvipavuista, eteerisiä öljyjä kasveista sekä liuottimena joissakin kemiallisissa reaktioissa.
Muita esimerkkejä ovat ylikriittisessä vedessä tapahtuvat hapetusreaktiot ( en:Supercritical water oxidation ), vesiemulsiossa tapahtuvat reaktiot ( en:On water-reaktio ) sekä reaktiot ilman liuottimia (mukaan lukien kiinteän olomuodon reaktiot ).
Toinen lupaava suunta on ionisten nesteiden käyttö . Ne ovat sulaneita suoloja alhaisissa lämpötiloissa. Tämä on uusi luokka liuottimia, joilla ei ole höyrynpainetta ja jotka siksi eivät haihdu tai ovat syttyviä. Niillä on erittäin hyvä kyky liuottaa monenlaisia aineita, mukaan lukien biopolymeerejä. Niiden mahdollista määrää ei ole rajoitettu, ja ne voidaan hankkia millä tahansa ennalta määritetyillä ominaisuuksilla. Lisäksi niitä voidaan saada uusiutuvista lähteistä, ne eivät ole myrkyllisiä ja vaarattomia ympäristölle ja ihmisille.
Toinen polku, joka johtaa "vihreän kemian" tavoitteisiin, on biomassan laaja käyttö öljyn sijaan, josta kemianalan yritykset luovat nyt monenlaisia aineita - rakennemateriaaleja, kemikaaleja, lääkkeitä, hajuvesiä ja paljon muuta.
1900-luvun 70-luvulta lähtien Brasiliaan, EU:hun, Kiinaan, Yhdysvaltoihin ja muihin maihin on rakennettu monia tehtaita, jotka tuottavat nykyään noin 75 miljardia litraa tai n. 60 miljoonaa tonnia polttoainealkoholia (tiedot vuodelta 2009), saatu bioteknologisesti sokeriruo'osta, maissista, punajuurista, melassista ja muista lähteistä. Myös rasvahappoesterien ("biodiesel") ja viime aikoina selluloosapitoisen etanolin tuotanto kasvaa nopeasti (katso myös Bioetanoli , Biopolttoaineet ).
On olemassa useita tehokkaita laitoksia maitohapon valmistamiseksi melassista ja selluloosajätteestä saadusta glukoosista . Tällaisen yrityksen tuottavuus on lähellä teoreettista: kilosta glukoosia valmistetaan kilo maitohappoa. Tuloksena olevaa halpaa maitohappoa ja sen anhydridiä (laktidia) käytetään edelleen biohajoavan polymeerin - polylaktidin valmistuksessa .
Vihreän kemian tavoitteisiin kuuluu myös sellaisten raaka-aineiden, kuten ligniinin , tehokkaan käytön kehittäminen , jolle ei ole vielä löydetty laajaa sovellusta.
Biotekniikka (biotekniikka) nähdään myös lupaavana tekniikkana Green Chemistryn tavoitteiden saavuttamiseksi. Useita teollisesti tärkeitä kemiallisia yhdisteitä voidaan syntetisoida (ja syntetisoidaan jo) suurina saantoina käyttämällä biologisia aineita (useimmiten siirtogeenisiä ) - mikro-organismeja, kasveja, sieniä, eläimiä.
GreenChemistry.ru — Vihreän kemian tiede- ja koulutuskeskus "Kemia kestävälle kehitykselle"