- •Вовлечение в производство химических элементов
- •Последствия:
- •Необходимо по возможности избегать использования в синтезе вспомогательных веществ (растворителей, экстрагентов и др.) или выбирать безвредные.
- •Абсолютное большинство растворителей, применяемых сейчас, — это летучие органические вещества, производные нефти.
- •Необходимо сокращать число стадий процесса (для этого избегать при синтезе стадий блокирования групп, введения-снятия защиты, временной модификации физико-химических процессов).
- •Каталитические реагенты (по возможности максимально селективные) предпочтительны по сравнению со стехиометрическими.
- •Таким образом
http://www.greenchemistry.ru/popularization/lokteva.htm
http://www.greenchemistry.ru/popularization/greeneconomy.htm
http://www.unep.org/greeneconomy/Portals/88/documents/ger/GER_synthesis_ru.pdf
http://forexaw.com/TERMs/Science/Chemistry/l687_Катализатор_Catalyst
Викторова Л. "Зеленая" химия побеждает//Химия и жизнь. 2001. №12.
P.T.Anastas, J.C.Warner, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, New York, 1998, p.30
S.Cook. Green chemistry – evolution or revolution? Green Chemistry, Oct. 1999, G138-G140.
P.Licence, J.Ke, M.Sokolova, S. K. Ross, M. Poliakoff. Chemical reactions in supercritical carbon dioxide: from laboratory to commercial plant. Green Chemistry, 2003, 5, 99–104
С.С.Юфит. Яды вокруг нас. – M.: Джеймсб 2001б 400 с.
Л.Викторов. «Зеленая» химия побеждает. Химия и жизнь, 2001б № 12.
С.М.Комаров. Кювета со сверхкритическим флюидом. Химия и жизнь, 2000, №2, с. 8.
С.Д.Варфоломеев, В.И.Лозинский, Е.И.Райнина. Криоиммобилизованные ферменты и клетки в органическом синтезе. Журнал чистой и прикладной химии, 1992, т.64, №8.
P.T.Anastas, M.M.Kirshhoff, T.C.Williamson. Catalysis as a foundational pillar of green chemistry. Applied Catalysis A: General, 221, v.2001, p.3-13.
1 ЗЕЛЕНАЯ ХИМИЯ
Экологические проблемы, с которыми сталкивается человечество, имеют глобальную природу и характерны для всех стран мира.
Плоды активной деятельности человека:
-
Рост механически извлекаемого материала земной коры вследствие разработки месторождений.
-
Массовое потребление (сжигание) продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох (нефть, газ, уголь).
-
Рассеивание энергии, а не ее накопление, что было характерно до появления человека («разогрев» крупных городов и прилегающей к ним территории).
Появление и рассеивание в биосфере в массовом количестве веществ, ранее в ней отсутствующих (ДДТ найден в печени пингвинов и тюленей а Антарктиде).
Производство и выбросы его продуктов в атмосферу удваиваются каждые 12-15 лет; расширяется состав выбрасываемых веществ.
Вовлечение в производство химических элементов
Последствия:
деградация окружающей природной среды сказывается на здоровье человека (более 20% территории России находится в критическом экологическом состоянии. Наиболее распространены фосфорорганические пестициды фозалоном, метафосом).
Многие проблемы, связанные с промышленными загрязнениями, отличаются для отдельных стран, имеют они свою специфику и в России.
Отличия определяются преимущественно северным расположением России.
Половина территории России расположена в зоне вечной мерзлоты и за Полярным кругом, причем эти места богаты полезными ископаемыми: до 42% мировых запасов газа и 13% нефти, а также 40% мировых запасов никеля и платины сосредоточены в Арктической зоне. |
|
В этих районах построены крупнейшие металлургические предприятия (Норильск, Кольский полуостров), предприятия бумажной промышленности (Архангельский целлюлозно-бумажный комбинат) и др. |
Биологическое разложение промышленных отходов в Арктике крайне замедлено, а ведь природа Севера гораздо чувствительнее к их воздействию по сравнению с южной. Поэтому слепое заимствование западных технологий вместе с предложенными оценками экологических рисков зачастую неприменимо для российских условий.
|
|
|
Поэтому именно в России особенно остро стоит вопрос подготовки специалистов, ответственно относящихся к нашему единственному дому – нашей стране.
Если сегодняшние студенты и аспиранты – химики, технологи – глубоко осознают, что другой Земли у нас нет и не предвидится, ознакомятся с существующими перспективами и уже выполненными разработками в области «зеленой» химии, можно надеяться, что они возьмутся за развитие данного направления, будут последовательно добиваться снижения экологического ущерба от работы промышленных производств.
Появится шанс, что наши внуки и правнуки будут жить в условиях, пригодных для жизнедеятельности человека и будут относительно здоровы.
НАВСТРЕЧУ "ЗЕЛЕНОЙ ЭКОНОМИКЕ": ПУТЬ К УСТОЙЧИВОМУ РАЗВИТИЮ И ИСКОРЕНЕНИЮ БЕДНОСТИ
Так называется новый доклад, подготовленный Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП). В докладе подчеркивается, что
"зеленая экономика"
-
стимулирует экономический прогресс и
-
создает рабочие места,
-
при этом снижая риски от таких глобальных угроз, как изменение климата, утрата экосистемных услуг и дефицит водных ресурсов.
Для перехода к "зеленой экономике" необходимо в 2012-2050 гг. инвестировать всего лишь 2% мирового ВВП в десять ключевых секторов:
-
сельское хозяйство,
-
жилищно-коммунальное хозяйство,
-
энергетику,
-
рыболовство,
-
лесное хозяйство,
-
промышленность,
-
туризм,
-
транспорт,
-
утилизацию и переработку отходов,
-
управление водными ресурсами.
Основная цель зеленой химии – поиск безопасных с точки зрения химии и экологии способов деятельности общества во всех аспектах – начиная от процессов производства и способов использования энергоресурсов и до способов выполнения нашей ежедневной домашней работы. |
Химики и обычные люди, которые следуют принципам зеленой химии, нацелены на то, чтобы
-
меньше использовать или вообще не использовать и
-
не создавать опасных веществ и продуктов, а также процессов, в которых образуются такие вещества.
Таким образом, они предотвращают воздействие отходов и опасных веществ самым надежным способом – не допускают их образования. В мире химиков "зеленой химией" принято называть всякое усовершенствование химических процессов, которое положительно влияет на окружающую среду. |
12 принципов Зеленой химии
12 принципов Зеленой химии впервые были разработаны специалистами, работающими в промышленности, Полом Анастасом и Джоном С.Уорнером.
Эти принципы создали основу, в соответствии с которой химики должны разрабатывать новые, «зеленые» материалы, продукты, процессы и системы. |
Принципы служат каркасом для создания инновационных решений, разработанных в последнее десятилетие.
-
Лучше предотвратить выброс загрязнений, чем потом от них избавляться.
-
Синтез следует планировать так, чтобы максимальное количество использованных материалов вошли в конечный продукт.
Традиционная органическая химия предполагает многостадийные процессы, в результате которых из исходных веществ получаются продукты.
Но схемы и механизмы реакций, подходящие для лаборатории, совершенно не годятся для крупнотоннажных процессов.
Если на каждой стадии реакция идёт с выходом, далеким от 100%, то при переносе на большой масштаб вместе с нужным продуктом получаются огромные количества ненужных веществ.
В цепочке реакций используют вспомогательные вещества, часто после кислотной или щелочной нейтрализации образуются неорганические соли (хлорид натрия, сульфат натрия, сульфат аммония). Что касается потерь, то в многоступенчатых процессах они бывают выше, чем конечный выход продукта.
Эту проблему химических и фармацевтических производств отчасти помогают решить
-
катализаторы, которые существенно уменьшают выход нежелательных побочных продуктов;
-
новые химические реакции.
-
Следует планировать методы синтеза так, чтобы реагентами и конечными продуктами служили вещества, которые малотоксичны или вовсе нетоксичны для человека и природы.
-
. Среди целевых химических продуктов следует выбирать такие, которые наряду с требуемыми свойствами обладают максимально низкой токсичностью.
В настоящее время каустическую соду получают электролизом хлорида натрия в водном растворе по реакции
NaCl + H2O + е (С, Hg, Ti) = NaOH + Cl2 ,
где е означает электрод из соответствующего материала.
Щелочи требуется много, а хлор является побочным продуктом этого процесса. Для утилизации этого избыточного хлора учеными были разработаны многие процессы хлорной промышленности.
А ведь существуют и бесхлорные методы производства каустика. Их разработка позволит избежать избыточного выделения хлора и начать замену многих получаемых на его основе продуктов другими, более экологичными.
К примеру, одним из крупнотоннажных продуктов, производимых в промышленности, является поливинилхлоридный пластик (ПВХ), в настоящее время он активно используется для производства товаров народного потребления (окна, линолеум, игрушки и др.). ПВХ обладает высокими потребительскими свойствами – прочен, легко формуется, устойчив в условиях температур окружающей среды. |
||
В то же время он потенциально опасен. Ведь в его составе содержится до 50% хлора.. Следовательно, процессы его утилизации неизбежно будут сопровождаться выделением диоксинов . |
Недавно разработаны промышленные способы производства металлоценовых катализаторов получения полиолефинов, которые способны заменить ПВХ практически во всех областях его использования, но при этом не столь опасны с точки зрения экологии. При соответствующих масштабах производства эти полимеры могут стать выгоднее ПВХ, хотя уже сейчас они представляют угрозу для 15% рынка ПВХ.