Zelená chemie je vědecký směr v chemii, který zahrnuje jakékoli zlepšování chemických procesů, které pozitivně ovlivňují životní prostředí. Jako vědecký směr vznikl v 90. letech XX.
Nová schémata chemických reakcí a procesů, která jsou vyvíjena v mnoha laboratořích po celém světě, jsou navržena tak, aby radikálně snížila dopad chemické výroby ve velkém měřítku na životní prostředí. Chemická rizika, která nevyhnutelně vznikají při používání agresivních médií, se výrobci tradičně snaží snižovat omezením kontaktu pracovníků s těmito látkami.
Green Chemistry zároveň navrhuje jinou strategii – promyšlený výběr výchozích materiálů a schémat procesu, který obecně vylučuje použití škodlivých látek. Green Chemistry je tedy druh umění, které umožňuje nejen získat požadovanou látku, ale získat ji způsobem, který v ideálním případě nepoškozuje životní prostředí ve všech fázích její výroby.
Důsledné používání principů Green Chemistry vede k nižším výrobním nákladům, už jen proto, že nevyžaduje zavádění stupňů destrukce a zpracování škodlivých vedlejších produktů, použitých rozpouštědel a dalšího odpadu – protože se prostě netvoří. Snížení počtu stupňů vede k úspoře energie, a to má pozitivní vliv i na ekologické a ekonomické hodnocení výroby.
V současné době má Zelená chemie jako nový vědecký směr velké množství příznivců.
Zatímco environmentální chemie studuje zdroje, distribuci, perzistenci a dopad chemických znečišťujících látek; Environmental Chemistry poskytuje chemická řešení, jak se zbavit kontaminantů. V tomto případě existují následující možné způsoby chemického řešení:
První dva směry jsou zahrnuty do výzkumné oblasti Chemie životního prostředí ; posledním směrem je oblast, kterou se zabývá zelená chemie .
V roce 1998 P. T. Anastas a J. S. Warner ve své knize „Green Chemistry: Theory and Practice“ [1] formulovali dvanáct principů „Green Chemistry“, které by měly vést výzkumníky pracující v této oblasti:
Cesty, po kterých se zelená chemie vyvíjí, lze seskupit do následujících oblastí:
V roce 2005 R. Noyori identifikoval tři klíčové oblasti pro rozvoj zelené chemie : použití superkritického CO 2 jako rozpouštědla, vodného roztoku peroxidu vodíku jako oxidačního činidla a použití vodíku v asymetrické syntéze . [2]
Nejběžnější je použití katalyzátoru , který snižuje energetickou bariéru reakce. Některé z nejnovějších katalytických procesů mají velmi vysokou atomovou účinnost. Takže například proces syntézy kyseliny octové z methanolu a CO na rhodiovém katalyzátoru, vyvinutý společností Monsanto , probíhá se 100% výtěžkem:
CH3OH + CO = > CH3COOH
Dalším směrem je využití lokálních zdrojů energie pro aktivaci molekul ( fotochemie , mikrovlnné záření), které umožňují snižovat náklady na energii.
Velká naděje je vkládána do použití nadkritických tekutin (hlavně oxidu uhličitého a vody , v menší míře čpavku , ethanu , propanu atd.)
Superkritický CO 2 je již široce používán jako neškodné, ekologické rozpouštědlo – například k extrakci kofeinu z kávových zrn, esenciálních olejů z rostlin a jako rozpouštědlo pro některé chemické reakce.
Dalšími příklady jsou oxidační reakce probíhající v superkritické vodě ( en:Superkritická vodní oxidace ), reakce probíhající ve vodné emulzi ( en:Na vodě reakce ), stejně jako reakce bez rozpouštědel (včetně reakcí v pevném stavu ).
Dalším slibným směrem je využití iontových kapalin . Jsou to roztavené soli při nízkých teplotách. Jedná se o novou třídu rozpouštědel, která nemají tlak par, a proto se nevypařují ani jsou hořlavá. Mají velmi dobrou schopnost rozpouštět širokou škálu látek včetně biopolymerů. Jejich možný počet není omezen a lze je získat s libovolnými předdefinovanými vlastnostmi. Navíc je lze získat z obnovitelných zdrojů, být netoxické a zdravotně nezávadné pro životní prostředí a člověka.
Další cestou vedoucí k cílům „zelené chemie“ je plošné používání biomasy místo ropy, ze které dnes chemické podniky vytvářejí celou řadu látek – konstrukční materiály, chemikálie, léky, parfémy a mnoho a mnoho dalšího.
Od 70. let 20. století bylo v Brazílii, EU, Číně, USA a dalších zemích postaveno mnoho závodů, které dnes produkují asi 75 miliard litrů nebo cca. 60 milionů tun topného lihu (údaje z roku 2009), získaného biotechnologickými prostředky z cukrové třtiny, kukuřice, řepy, melasy a dalších zdrojů. Rychle roste také výroba esterů mastných kyselin ("bionafty") a v poslední době také celulózového etanolu (viz též Bioetanol , Biopaliva ).
Existuje několik výkonných závodů na výrobu kyseliny mléčné z glukózy získané z melasy a celulózového odpadu. Produktivita takového podniku se blíží teoretické: z kilogramu glukózy se vyrábí kilogram kyseliny mléčné. Vzniklá levná kyselina mléčná a její anhydrid (laktid) se dále využívají při výrobě biodegradabilního polymeru - polylaktidu .
Mezi cíle zelené chemie patří také vývoj způsobů, jak efektivně využívat suroviny, jako je lignin , který zatím nenašel široké uplatnění.
Biotechnologie (bioinženýrství) je také považována za slibnou techniku k dosažení cílů zelené chemie. Řadu průmyslově významných chemických sloučenin lze syntetizovat (a již se syntetizuje) ve vysokých výtěžcích pomocí biologických činitelů (většinou transgenních ) - mikroorganismů, rostlin, hub, živočichů.
GreenChemistry.ru — Vědecké a vzdělávací centrum zelené chemie „Chemie pro udržitelný rozvoj“