Solvenți ecologiciEdit
Aplicația majoră a solvenților în activitățile umane este în vopsele și acoperiri (46% din utilizare). Aplicațiile cu volume mai mici includ curățarea, degresarea, adezivii și în sinteza chimică. Solvenții tradiționali sunt adesea toxici sau sunt clorurați. Pe de altă parte, solvenții ecologici sunt, în general, mai puțin dăunători pentru sănătate și mediu și, de preferință, mai sustenabili. În mod ideal, solvenții ar trebui să fie derivați din resurse regenerabile și să se biodegradeze pentru a deveni inofensivi, adesea un produs natural. Cu toate acestea, fabricarea de solvenți din biomasă poate fi mai dăunătoare pentru mediu decât fabricarea acelorași solvenți din combustibili fosili. Astfel, impactul asupra mediului al fabricării solvenților trebuie luat în considerare atunci când se selectează un solvent pentru un produs sau un proces. Un alt factor care trebuie luat în considerare este soarta solventului după utilizare. Dacă solventul este utilizat într-o situație închisă în care colectarea și reciclarea solventului este fezabilă, atunci trebuie luate în considerare costurile de energie și daunele asupra mediului asociate cu reciclarea; într-o astfel de situație, apa, a cărei purificare necesită multă energie, ar putea să nu fie cea mai ecologică alegere. Pe de altă parte, este probabil ca un solvent conținut într-un produs de consum să fie eliberat în mediul înconjurător în momentul utilizării și, prin urmare, impactul asupra mediului al solventului în sine este mai important decât costul energetic și impactul reciclării solventului; în acest caz, este foarte probabil ca apa să fie o alegere ecologică. Pe scurt, trebuie luat în considerare impactul întregului ciclu de viață al solventului, de la leagăn la mormânt (sau de la leagăn la leagăn dacă este reciclat). Astfel, cea mai cuprinzătoare definiție a unui solvent ecologic este următoarea: „un solvent ecologic este solventul care face ca un produs sau un proces să aibă cel mai mic impact asupra mediului pe parcursul întregului său ciclu de viață.”
Prin definiție, deci, un solvent ar putea fi ecologic pentru o aplicație (pentru că are ca rezultat un prejudiciu mai mic asupra mediului decât orice alt solvent care ar putea fi utilizat pentru acea aplicație) și totuși să nu fie un solvent ecologic pentru o altă aplicație. Un exemplu clasic este apa, care este un solvent foarte ecologic pentru produsele de consum, cum ar fi detergentul pentru vase de toaletă, dar nu este un solvent ecologic pentru fabricarea politetrafluoretilenei. Pentru producerea acestui polimer, utilizarea apei ca solvent necesită adăugarea de agenți tensioactivi perfluorurați, care sunt foarte persistenți. În schimb, dioxidul de carbon supercritic pare a fi cel mai ecologic solvent pentru această aplicație, deoarece funcționează bine fără niciun agent tensioactiv. Pe scurt, niciun solvent nu poate fi declarat „solvent ecologic” decât dacă declarația este limitată la o aplicație specifică.
Tehnici de sintezăEdit
Tehnicile de sinteză noi sau îmbunătățite pot oferi adesea o performanță ecologică îmbunătățită sau permit o mai bună aderare la principiile chimiei ecologice. De exemplu, Premiul Nobel pentru chimie din 2005 a fost acordat lui Yves Chauvin, Robert H. Grubbs și Richard R. Schrock, pentru dezvoltarea metodei metathesis în sinteza organică, cu referire explicită la contribuția sa la chimia ecologică și la „producția mai inteligentă”. O analiză din 2005 a identificat trei evoluții cheie în chimia ecologică în domeniul sintezei organice: utilizarea dioxidului de carbon supercritic ca solvent ecologic, peroxidul de hidrogen apos pentru oxidări curate și utilizarea hidrogenului în sinteza asimetrică. Alte câteva exemple de chimie verde aplicată sunt oxidarea în apă supercritică, reacțiile pe apă și reacțiile în mediu uscat.
Bioingineria este, de asemenea, considerată o tehnică promițătoare pentru atingerea obiectivelor chimiei verzi. O serie de substanțe chimice de proces importante pot fi sintetizate în organisme modificate, cum ar fi shikimatul, un precursor al Tamiflu, care este fermentat de Roche în bacterii. Chimia click este adesea citată ca fiind un stil de sinteză chimică care este în concordanță cu obiectivele chimiei ecologice. Conceptul de „farmacie verde” a fost recent articulat pe baza unor principii similare.
Dioxidul de carbon ca agent de expandareEdit
În 1996, Dow Chemical a câștigat premiul 1996 Greener Reaction Conditions pentru agentul lor de expandare 100% dioxid de carbon pentru producția de spumă de polistiren. Spuma de polistiren este un material utilizat în mod obișnuit în ambalaje și în transportul alimentelor. Șapte sute de milioane de kilograme sunt produse în fiecare an numai în Statele Unite. În mod tradițional, în procesul de producție a foilor de spumă se foloseau CFC și alte substanțe chimice care epuizează stratul de ozon, ceea ce reprezenta un pericol grav pentru mediu. Hidrocarburi inflamabile, explozive și, în unele cazuri, toxice au fost, de asemenea, utilizate ca înlocuitori ai CFC, dar acestea prezintă propriile probleme. Dow Chemical a descoperit că dioxidul de carbon supercritic funcționează la fel de bine ca agent de expandare, fără a fi nevoie de substanțe periculoase, ceea ce permite ca polistirenul să fie reciclat mai ușor. CO2 utilizat în proces este reutilizat de la alte industrii, astfel încât carbonul net eliberat de proces este zero.
HidrazinaEdit
Abordarea principiului nr. 2 este procedeul peroxidului pentru producerea hidrazinei fără cogenerarea de sare. Hidrazina este produsă în mod tradițional prin procedeul Olin Raschig din hipoclorit de sodiu (ingredientul activ din multe înălbitori) și amoniac. Reacția netă produce un echivalent de clorură de sodiu pentru fiecare echivalent de hidrazină din produsul vizat:
NaOCl + 2 NH3 → H2N-NH2 + NaCl + H2O
În procedeul Peroxid mai ecologic se folosește peroxidul de hidrogen ca oxidant, iar produsul secundar este apa. Conversia netă este următoarea:
2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O
În ceea ce privește principiul nr. 4, acest procedeu nu necesită solvenți auxiliari de extracție. Metil-etil-cetona este utilizată ca suport pentru hidrazină, faza intermediară de cetazină se separă din amestecul de reacție, facilitând prelucrarea fără a fi nevoie de un solvent de extracție.
1,3-propandiolEdit
Principiul de abordare #7 este o cale ecologică de obținere a 1,3-propandiolului, care este generat în mod tradițional din precursori petrochimici. Acesta poate fi produs din precursori regenerabili prin biosepararea 1,3-propandiolului cu ajutorul unei tulpini modificate genetic de E. coli. Acest diol este utilizat pentru a produce noi poliesteri pentru fabricarea covoarelor.
LactideEdit
În 2002, Cargill Dow (acum NatureWorks) a câștigat premiul Greener Reaction Conditions Award pentru metoda lor îmbunătățită de polimerizare a acidului polilactic . Din păcate, polimerii pe bază de lactide nu au performanțe bune, iar proiectul a fost întrerupt de Dow la scurt timp după acordarea premiului. Acidul lactic este produs prin fermentarea porumbului și transformat în lactidă, esterul dimer ciclic al acidului lactic, folosind o ciclizare eficientă, catalizată cu staniu. Enantiomerul L,L-lactide este izolat prin distilare și polimerizat în topitură pentru a obține un polimer cristalizabil, care are unele aplicații, inclusiv în domeniul textil și al îmbrăcămintei, al tacâmurilor și al ambalajelor alimentare. Wal-Mart a anunțat că utilizează/va utiliza PLA pentru ambalarea produselor sale. Procesul NatureWorks PLA înlocuiește materiile prime din petrol cu materiale regenerabile, nu necesită utilizarea de solvenți organici periculoși tipici altor procese PLA și are ca rezultat un polimer de înaltă calitate care este reciclabil și compostabil.
Suporturi pentru plăci de mochetăEdit
În 2003, Shaw Industries a ales o combinație de rășini poliolefinice ca polimer de bază pentru EcoWorx datorită toxicității scăzute a materiilor prime, proprietăților superioare de aderență, stabilității dimensionale și capacității sale de a fi reciclate. Compusul EcoWorx a trebuit, de asemenea, să fie proiectat pentru a fi compatibil cu fibra de covor din nailon. Deși EcoWorx poate fi recuperat din orice tip de fibră, nailon-6 oferă un avantaj semnificativ. Poliolefinele sunt compatibile cu metodele cunoscute de depolimerizare a nailonului-6. PVC-ul interferează cu aceste procese. Chimia nylon-6 este bine cunoscută și nu este abordată în producția de primă generație. Încă de la început, EcoWorx a îndeplinit toate criteriile de proiectare necesare pentru a satisface nevoile pieței din punct de vedere al performanței, sănătății și mediului. Cercetările au indicat că separarea fibrei și a suportului prin eluiere, măcinare și separare cu aer s-a dovedit a fi cea mai bună modalitate de a recupera componentele feței și ale suportului, dar a fost necesară o infrastructură pentru returnarea EcoWorx postconsumator în procesul de eluiere. Cercetările au indicat, de asemenea, că plăcile de covor postconsum au avut o valoare economică pozitivă la sfârșitul duratei sale de viață utilă. EcoWorx este recunoscut de MBDC ca fiind un design certificat cradle-to-cradle.
Transesterificarea grăsimilorEdit
În 2005, Archer Daniels Midland (ADM) și Novozymes au câștigat premiul Greener Synthetic Pathways Award pentru procesul lor de interesterificare enzimatică. Ca răspuns la mandatul Administrației Americane pentru Alimente și Medicamente (FDA) privind etichetarea grăsimilor trans pe informațiile nutriționale până la 1 ianuarie 2006, Novozymes și ADM au colaborat pentru a dezvolta un proces enzimatic curat pentru interesterificarea uleiurilor și grăsimilor prin schimbarea acizilor grași saturați și nesaturați. Rezultatul constă în produse viabile din punct de vedere comercial fără grăsimi trans. Pe lângă beneficiile pentru sănătatea umană pe care le aduce eliminarea grăsimilor trans, procesul a redus utilizarea de substanțe chimice toxice și de apă, previne cantități uriașe de subproduse și reduce cantitatea de grăsimi și uleiuri irosite.
Acid succinic biologicEdit
În 2011, premiul Outstanding Green Chemistry Accomplishments by a Small Business Award a fost acordat companiei BioAmber Inc. pentru producția integrată și aplicațiile din aval ale acidului succinic biologic. Acidul succinic este o substanță chimică de platformă care reprezintă o materie primă importantă în formularea produselor de uz zilnic. În mod tradițional, acidul succinic este produs din materii prime pe bază de petrol. BioAmber a dezvoltat un proces și o tehnologie care produce acid succinic din fermentarea materiilor prime regenerabile la un cost și un consum de energie mai mici decât echivalentul din petrol, sechestrând CO2 în loc să îl emită. Cu toate acestea, prețurile mai mici ale petrolului au precipitat compania în faliment, iar acidul succinic de origine biologică este acum abia produs.
Produse chimice de laboratorEdit
Câteva produse chimice de laborator sunt controversate din perspectiva chimiei verzi. Institutul de Tehnologie din Massachusetts a creat un „Green” Alternatives Wizard pentru a ajuta la identificarea alternativelor. Bromura de etidiu, xilena, mercurul și formaldehida au fost identificate ca fiind „cei mai răi infractori” care au alternative. Solvenții, în special, contribuie în mare măsură la impactul de mediu al producției de substanțe chimice și se acordă o atenție tot mai mare introducerii unor solvenți mai ecologici în prima etapă de dezvoltare a acestor procese: metode de reacție și purificare la scară de laborator. În industria farmaceutică, atât GSK, cât și Pfizer au publicat ghiduri de selecție a solvenților pentru chimiștii care se ocupă de descoperirea medicamentelor.
.