شیمی سبز

در مطلب قبلی در رابطه با نانوتکنولوژی و کاربردهای آن صحبت کردیم و در این مطلب از دایا اکسیر که فروش مواد شیمیایی آزمایشگاهی را انجام میدهد، می خواهیم به بررسی نانوتکنولوژی و کاربردهای آن بپردازیم.

مقدمه ای بر شیمی سبز

وقتی به رنگ سبز فکر می کنیم، اولین چیزی که به ذهنمان می رسد، محیط زیست ماست که مملو از زیبایی های طبیعی است. اما امروزه با پیشرفت علم و فناوری، سطح آلودگی در حال افزایش است. بنابراین دانشمندان شاخه ای جدیدی از علم را بررسی میکنند که به نام شیمی سبز شناخته می شود. این شاخه از شیمی برای طراحی محصولات شیمیایی و روش هایی استفاده می شود که از تولید مواد شیمیایی خطرناک جلوگیری می کند.

ایده شیمی سبز برای به حداقل رساندن آلودگی در دهه ۱۹۹۰ ایجاد شد. سپس در سال ۱۹۹۸، پل آناستاس و جان سی وارنر با همکاری یکدیگر کتاب پیشگام شیمی سبز، نظریه و عمل را نوشتند. آنها دوازده اصل شیمی سبز را توسعه دادند که می توان آنها را به “کاهش خطر” و “به حداقل رساندن ردپای آلودگی محیطی” دسته بندی کرد.
شیمی سبز را می توان به عنوان طراحی محصولات و فرآیندهای شیمیایی که استفاده یا توسعه مواد خطرناک را به حداقل می رساند یا حذف می کند، تعریف کرد. این یک پیشرفت انقلابی جدید در زمینه شیمی است.
شیمی سبز زمینه جدیدی برای طراحی، سنتز و اجرای محصولات شیمیایی توسط دانشمندان و مهندسان است که با یافتن روش‌های خلاقانه و نوآورانه برای کاهش ضایعات، صرفه‌جویی در انرژی و کشف جایگزین‌هایی برای مواد خطرناک، از اقتصاد، مردم و کره زمین و اکوسیستم ها در برابر مواد شیمیایی خطرناک و سمی محافظت می کند.

اصول شیمی سبز

دوازده اصل اساسی شیمی سبز وجود دارد که می توان آنها را به “کاهش خطر” و “به حداقل رساندن ردپای محیطی” دسته بندی کرد.

۱. جلوگیری از ضایعات – به جای تصفیه یا تمیز کردن زباله ها پس از ایجاد آنها، همیشه توصیه می شود از تولید زباله جلوگیری کنید. امروزه شیمیدانان درگیر تکنیک های طراحی هستند که با جلوگیری از تولید زباله، آلودگی و مشکلات ناشی از زباله های خطرناک را کاهش می دهد.
۲. اقتصاد اتمی – اصل دوم با طراحی روش های مصنوعی برای به حداکثر رساندن ترکیب تمام مواد یا اتم های مورد استفاده در محصول نهایی می پردازد. اقتصاد اتم به این معنی است که “چه اتم هایی ادغام می شوند و چه اتم هایی در محصول نهایی هدر می روند؟”
۳. سنتزهای شیمیایی کم خطر – روش های مصنوعی برای تولید مواد شیمیایی غیرسمی برای سلامت انسان و محیط زیست طراحی می شود.
۴. طراحی مواد شیمیایی ایمن – مواد شیمیایی و داروها باید با چنین استراتژی هایی طراحی شوند که بدون سمی بودن در بدن ما کارآمد باشند.

۵.حلال‌ها و مواد کمکی ایمن‌تر – این اصل تأیید می‌کند که استفاده از حلال‌ها و سایر مواد کمکی باید تا جایی که ممکن است غیرضروری و در صورت استفاده بی‌ضرر شود. در بسیاری از واکنش های شیمیایی، انجام واکنش بدون حلال ها و عوامل جداسازی مناسب امکان پذیر نخواهد بود. امروزه شیمیدانان واکنش های شیمیایی را با استفاده از آب به عنوان حلال در بسیاری از سنتزها ترویج می دهند.
۶. طراحی برای بهره وری انرژی – شیمیدانان باید از انجام یک واکنش خاص در دما و فشار بالا یا استفاده از سایر منابع انرژی خودداری کنند و از روش‌های شیمیایی مصنوعی در دما و فشار محیط استفاده کنند.
۷. استفاده از مواد اولیه تجدیدپذیر – یک ماده خام یا ماده اولیه باید همیشه قابل تجدید باشد. به عنوان مثال، به جای گرفتن کربن از زغال سنگ که یک سوخت فسیلی است، باید آن را از خود هوا که در آن دی اکسید کربن وجود دارد استخراج کنیم.
۸. کاهش واکنش های فرعی – استفاده غیرضروری از مشتقات باید در سنتز شیمیایی تا حد امکان به حداقل برسد یا از آن اجتناب شود زیرا چنین مراحلی در واکنش شیمیایی می تواند به معرف های اضافی نیاز داشته باشد و مواد زائد تولید کند.
۹. استفاده از کاتالیز – معرف های کاتالیزوری نسبت به معرف های استوکیومتری (که در واکنش مصرف می شوند) برتری دارند. معرف کاتالیزوری زمان واکنش را کاهش می دهد و همچنین قابل بازیافت است.
۱۰. طراحی برای تخریب – محصولات شیمیایی باید به گونه ای طراحی شوند که در پایان استفاده خود به محصولات بی ضرر تجزیه شوند و در محیط باقی نمانند.
۱۱. تجزیه و تحلیل فوری برای پیشگیری از آلودگی – روش‌های تحلیلی باید در کم ترین زمان ممکن انجام شود تا امکان نظارت در فرآیند و کنترل هرگونه اثرات مضر قبل از تشکیل مواد خطرناک را فراهم کنند.
۱۲. روش های ایمن تر برای پیشگیری از حوادث – مواد و اشکال آنها که در یک فرآیند شیمیایی استفاده می شوند باید به گونه ای انتخاب شوند که احتمال وقوع حوادث شیمیایی از جمله انفجار و آتش سوزی را به حداقل برسانند.

بنابراین با پیروی از این اصول می‌توانیم شرایط و محیطی امن‌تر برای عموم و سیاره‌ای امن‌تر برای همه موجودات ایجاد کنیم.

اهمیت شیمی سبز

همانطور که می دانیم مواد شیمیایی خطرناک مسبب مسائل زیست محیطی مختلفی هستند که شامل تخریب لایه ازن، گرم شدن کره زمین، تشکیل دود و آلودگی می شود و همچنین برای انسان ها، گیاهان و حیوانات سمی هستند.

نیاز زیادی به شیمی سبز و ترویج روش هایی وجود دارد که برای سنتز مواد شیمیایی سازگار با محیط زیست میباشد. شیمی سبز برای دنیای آینده ما بسیار ضروری است.

کاربرد های شیمی سبز

شیمی سبز در زمینه هایی مانند داروسازی و صنایع برای به حداقل رساندن استفاده از مواد شیمیایی مضر یا خطرناک استفاده می شود. برخی از نمونه های شیمی سبز به شرح زیر است:

۱.حلال های سبز به عنوان جایگزین حلال های پتروشیمی، از حلال های سازگار با محیط زیست یا حلال های زیستی مانند آب، الکل و غیره در سنتز شیمیایی استفاده می شود.

۲. اسید آدیپیک به طور گسترده در سنتز نایلون استفاده می شود. اما این اسید آدیپیک از بنزن سرطان زا ساخته میشد. از این رو، دانشمندان باکتری های تغییر یافته ژنتیکی را به عنوان کاتالیزوری برای سنتز اسید آدیپیک از گلوکز به جای بنزن ایجاد کرده اند.

۳ برای خشکشویی لباس ابتدا از نفت سفید یا بنزین استفاده می شد اما اکنون از حلال های کلردار برای این منظور استفاده می شود که یکی دیگر از اختراعات بسیار مفید شیمی سبز است.

۴. کاتالیزورهای زیستی جدید با استفاده از یک فرآیند آنزیمی برای درمان دیابت نوع ۲ با پتانسیل مشابه با سایر داروهایی که، عملکرد را بهبود می‌بخشند و ایمن هستند، توسعه می‌یابند. این امر نیاز به کاتالیزور فلزی را نیز از بین می برد.

۵. یکی از مهمترین اکتشافات در این زمینه توسعه متاتز الفین بود. این واکنش توسط رابرت گرابز و ریچارد شروک که برنده جایزه نوبل شیمی در سال ۲۰۰۵ بودند، ایجاد شد.

۶. تولید هیدرازین. هیدرازین اولیه توسط فرآیندی تولید می شد که شامل استفاده از آمونیاک و هیپوکلریت سدیم بود. اما این با فرآیند پراکسید جایگزین شد که در آن آمونیاک اجازه داشت با پراکسید هیدروژن واکنش دهد. در این روش جایگزین، آب تنها محصول جانبی است. همچنین نیازی به حلال های استخراج کمکی ندارد.

هدف قطعی شیمی سبز این است که جریان تولید مواد شیمیایی مضر را متوقف کند. البته راه حل کاملی برای تمام مشکلات زیست محیطی نیست اما میتواند تاثیر بسزایی در کاهش آلودگی های زیست محیطی داشته باشد.
بنابراین، شیمی سبز یک روش بسیار نوآورانه برای تولید مواد شیمیایی غیر سمی و غیر خطرناک و حفاظت از محیط زیست میباشد.

در این مطلب از دایا اکسیر نمایندگی مرکز خرید مواد شیمیایی در تهران در مورد شیمی سبز، اهمیت آن و کاربردهای آن به تفصیل صحبت کردیم.