Groene oplosmiddelenEdit
De belangrijkste toepassing van oplosmiddelen bij menselijke activiteiten is in verven en coatings (46% van het gebruik). Kleinere toepassingen zijn onder meer reiniging, ontvetting, kleefstoffen en chemische synthese. Traditionele oplosmiddelen zijn vaak giftig of chloorhoudend. Groene oplosmiddelen daarentegen zijn over het algemeen minder schadelijk voor de gezondheid en het milieu en bij voorkeur duurzamer. Idealiter zouden oplosmiddelen worden afgeleid van hernieuwbare hulpbronnen en biologisch worden afgebroken tot een onschadelijk, vaak in de natuur voorkomend product. De productie van oplosmiddelen uit biomassa kan echter schadelijker zijn voor het milieu dan de productie van dezelfde oplosmiddelen uit fossiele brandstoffen. Bij de keuze van een oplosmiddel voor een product of procédé moet dus rekening worden gehouden met het milieueffect van de productie van oplosmiddelen. Een andere factor waarmee rekening moet worden gehouden, is de bestemming van het oplosmiddel na gebruik. Wordt het oplosmiddel gebruikt in een gesloten ruimte waar inzameling en recycling van oplosmiddelen mogelijk is, dan moet rekening worden gehouden met de energiekosten en de milieuschade die recycling met zich meebrengt; in een dergelijke situatie is water, waarvan de zuivering veel energie kost, wellicht niet de meest milieuvriendelijke keuze. Anderzijds zal een oplosmiddel in een consumentenproduct bij gebruik waarschijnlijk in het milieu vrijkomen, en daarom is de milieu-impact van het oplosmiddel zelf belangrijker dan de energiekosten en de impact van de recycling van oplosmiddelen; in een dergelijk geval is water zeer waarschijnlijk een groene keuze. Kortom, het effect van de gehele levensduur van het oplosmiddel, van de wieg tot het graf (of van de wieg tot de wieg indien gerecycleerd) moet in aanmerking worden genomen. De meest volledige definitie van een groen oplosmiddel is dan ook de volgende: “Een groen oplosmiddel is het oplosmiddel dat ervoor zorgt dat een product of proces over zijn gehele levenscyclus de minste milieueffecten heeft.”
Per definitie kan een oplosmiddel dus groen zijn voor één toepassing (omdat het minder schade toebrengt aan het milieu dan elk ander oplosmiddel dat voor die toepassing zou kunnen worden gebruikt) en toch geen groen oplosmiddel zijn voor een andere toepassing. Een klassiek voorbeeld is water, dat een zeer groen oplosmiddel is voor consumentenproducten zoals toiletpotreinigers, maar geen groen oplosmiddel is voor de productie van polytetrafluorethyleen. Voor de productie van dat polymeer vereist het gebruik van water als oplosmiddel de toevoeging van geperfluoreerde oppervlakteactieve stoffen die zeer persistent zijn. In plaats daarvan lijkt superkritisch kooldioxide het groenste oplosmiddel voor die toepassing te zijn, omdat het goed presteert zonder enige oppervlakteactieve stof. Samenvattend kan worden gesteld dat geen enkel oplosmiddel een “groen oplosmiddel” is, tenzij de verklaring beperkt blijft tot een specifieke toepassing.
Synthetische techniekenEdit
Nieuwe of verbeterde synthetische technieken kunnen vaak betere milieuprestaties opleveren of een betere naleving van de beginselen van de groene chemie mogelijk maken. Zo werd de Nobelprijs voor de Scheikunde 2005 toegekend aan Yves Chauvin, Robert H. Grubbs en Richard R. Schrock voor de ontwikkeling van de metathese-methode in de organische synthese, met uitdrukkelijke verwijzing naar de bijdrage daarvan aan de groene chemie en de “slimmere productie”. In een overzicht van 2005 werden drie belangrijke ontwikkelingen in de groene chemie op het gebied van de organische synthese genoemd: het gebruik van superkritisch kooldioxide als groen oplosmiddel, waterig waterstofperoxide voor schone oxidaties en het gebruik van waterstof bij asymmetrische synthese. Enkele andere voorbeelden van toegepaste groene chemie zijn superkritische wateroxidatie, reacties op water en droge-mediumreacties.
Bio-engineering wordt ook gezien als een veelbelovende techniek om groene-chemiedoelstellingen te bereiken. Een aantal belangrijke proceschemicaliën kan in gemanipuleerde organismen worden gesynthetiseerd, zoals shikimaat, een Tamiflu-precursor die door Roche in bacteriën wordt gefermenteerd. Klikchemie wordt vaak genoemd als een stijl van chemische synthese die in overeenstemming is met de doelstellingen van de groene chemie. Het concept van “groene farmacie” is onlangs op basis van soortgelijke principes geformuleerd.
Kooldioxide als blaasmiddelEdit
In 1996 won Dow Chemical de prijs voor Groenere Reactieomstandigheden 1996 voor hun 100% kooldioxide blaasmiddel voor de productie van piepschuim. Polystyreenschuim is een veelgebruikt materiaal voor verpakkingen en het vervoer van levensmiddelen. Alleen al in de Verenigde Staten wordt jaarlijks zevenhonderd miljoen pond geproduceerd. Traditioneel werden CFK’s en andere ozonafbrekende chemicaliën gebruikt in het productieproces van de schuimplaten, wat een ernstig gevaar voor het milieu inhoudt. Ontvlambare, explosieve en in sommige gevallen giftige koolwaterstoffen zijn ook gebruikt als vervangers voor CFK’s, maar zij leveren hun eigen problemen op. Dow Chemical ontdekte dat superkritisch kooldioxide even goed werkt als blaasmiddel, zonder de noodzaak van gevaarlijke stoffen, waardoor het polystyreen gemakkelijker kan worden gerecycleerd. De CO2 die in het proces wordt gebruikt, wordt hergebruikt uit andere industrieën, zodat de netto koolstof die bij het proces vrijkomt, nul is.
HydrazineEdit
Het aanpakken van principe #2 is het Peroxideproces voor de productie van hydrazine zonder cogeneratie van zout. Hydrazine wordt traditioneel geproduceerd door het Olin Raschig proces uit natriumhypochloriet (het actieve ingrediënt in veel bleekmiddelen) en ammoniak. De nettoreactie levert één equivalent natriumchloride op voor elk equivalent van het doelproduct hydrazine:
NaOCl + 2 NH3 → H2N-NH2 + NaCl + H2O
In het groenere Peroxideproces wordt waterstofperoxide gebruikt als oxidans en is het nevenproduct water. De netto omzetting is als volgt:
2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O
Bij dit proces, dat is gebaseerd op beginsel 4, zijn geen extra extractiemiddelen nodig. Methylethylketon wordt gebruikt als drager voor de hydrazine, de ketazine-intermediaire fase scheidt zich af van het reactiemengsel, wat de bewerking vergemakkelijkt zonder dat een extractievloeistof nodig is.
1,3-PropaandiolEdit
Richtingsprincipe #7 is een groene route naar 1,3-propaandiol, dat traditioneel wordt verkregen uit petrochemische precursoren. Het kan worden geproduceerd uit hernieuwbare precursoren via de bioscheiding van 1,3-propaandiol met behulp van een genetisch gemodificeerde stam van E. coli. Dit diol wordt gebruikt om nieuwe polyesters te maken voor de vervaardiging van tapijten.
LactideEdit
In 2002 won Cargill Dow (nu NatureWorks) de Greener Reaction Conditions Award voor hun verbeterde methode voor de polymerisatie van polymelkzuur . Helaas presteren polymeren op basis van lactide niet goed en het project werd kort na de prijs door Dow stopgezet. Melkzuur wordt geproduceerd door gisting van maïs en omgezet in lactide, de cyclische dimerester van melkzuur met behulp van een efficiënte, tin-gekatalyseerde cyclisatie. Het L,L-lactide enantiomeer wordt geïsoleerd door destillatie en gepolymeriseerd in de smelt om een kristalliseerbaar polymeer te maken, dat enkele toepassingen kent, waaronder textiel en kleding, bestek en voedselverpakking. Wal-Mart heeft aangekondigd dat het PLA gebruikt/zal gebruiken voor zijn productverpakkingen. Het PLA-proces van NatureWorks vervangt hernieuwbare materialen voor aardoliegrondstoffen, vereist geen gebruik van gevaarlijke organische oplosmiddelen die typisch zijn voor andere PLA-processen, en resulteert in een polymeer van hoge kwaliteit dat recyclebaar en composteerbaar is.
Carpet tile backingsEdit
In 2003 koos Shaw Industries een combinatie van polyolefineharsen als het basispolymeer voor EcoWorx vanwege de lage toxiciteit van de grondstoffen, de superieure hechtingseigenschappen, de dimensionale stabiliteit en de mogelijkheid om te worden gerecycled. De EcoWorx samenstelling moest ook compatibel zijn met nylon tapijtvezels. Hoewel EcoWorx uit elk type vezel kan worden teruggewonnen, biedt nylon-6 een belangrijk voordeel. Polyolefinen zijn compatibel met de bekende depolymerisatiemethoden voor nylon-6. PVC stoort die processen. PVC interfereert met die processen. De chemie van nylon-6 is bekend en wordt niet aangepakt in de productie van de eerste generatie. Van bij zijn aanvang, voldeed EcoWorx aan alle ontwerpcriteria noodzakelijk om aan de behoeften van de markt vanuit een standpunt van prestaties, gezondheid, en milieu te voldoen. Onderzoek wees uit dat scheiding van de vezel en de backing door middel van elutriatie, vermaling en luchtseparatie de beste manier bleek om de dek- en backingcomponenten terug te winnen, maar dat er een infrastructuur nodig was om post-consumer EcoWorx terug te brengen in het elutriatieproces. Onderzoek wees ook uit dat de post-consumer tapijttegel een positieve economische waarde had aan het eind van zijn nuttige leven. EcoWorx is door MBDC erkend als een gecertificeerd cradle-to-cradle-ontwerp.
Omestering van vettenEdit
In 2005 wonnen Archer Daniels Midland (ADM) en Novozymes de Greener Synthetic Pathways Award voor hun enzymatische omesteringsproces. In antwoord op de door de U.S. Food and Drug Administration (FDA) opgelegde etikettering van transvetten op voedingsinformatie tegen 1 januari 2006, werkten Novozymes en ADM samen aan de ontwikkeling van een schoon, enzymatisch proces voor de omestering van oliën en vetten door de omwisseling van verzadigde en onverzadigde vetzuren. Het resultaat zijn commercieel levensvatbare producten zonder transvetten. Naast de voordelen voor de menselijke gezondheid van het elimineren van transvetten, heeft het proces het gebruik van giftige chemicaliën en water verminderd, enorme hoeveelheden bijproducten voorkomen en de hoeveelheid verspilde vetten en oliën verminderd.
Bio-barnsteenzuurEdit
In 2011 ging de Outstanding Green Chemistry Accomplishments by a Small Business Award naar BioAmber Inc. voor geïntegreerde productie en downstream-toepassingen van biogebaseerd barnsteenzuur. Barnsteenzuur is een platformchemicalie die een belangrijke uitgangsstof is in de formules van alledaagse producten. Traditioneel wordt barnsteenzuur geproduceerd uit grondstoffen op basis van aardolie. BioAmber heeft een proces en technologie ontwikkeld waarmee barnsteenzuur wordt geproduceerd uit de fermentatie van hernieuwbare grondstoffen tegen een lagere kostprijs en een lager energieverbruik dan het aardolie-equivalent, terwijl CO2 wordt vastgelegd in plaats van uitgestoten. Door de lagere olieprijzen is het bedrijf echter failliet gegaan en barnsteenzuur van biologische oorsprong wordt nu nauwelijks nog gemaakt.
LaboratoriumchemicaliënEdit
Verschillende laboratoriumchemicaliën zijn controversieel vanuit het oogpunt van Groene chemie. Het Massachusetts Institute of Technology heeft een “Groene” Alternatieven Wizard gemaakt om te helpen alternatieven te vinden. Ethidiumbromide, xyleen, kwik en formaldehyde zijn aangemerkt als “ergste overtreders” waarvoor alternatieven bestaan. Met name oplosmiddelen leveren een grote bijdrage aan de milieueffecten van chemische productie en er wordt steeds meer aandacht besteed aan de invoering van groenere oplosmiddelen in het vroegste stadium van de ontwikkeling van deze processen: reactie- en zuiveringsmethoden op laboratoriumschaal. In de farmaceutische industrie hebben zowel GSK als Pfizer richtsnoeren voor de keuze van oplosmiddelen gepubliceerd voor hun chemici die geneesmiddelen ontdekken.