Gröna lösningsmedelEdit
Den största användningen av lösningsmedel i mänsklig verksamhet är färger och beläggningar (46 % av användningen). Tillämpningar i mindre volymer omfattar rengöring, avfettning, lim och kemisk syntes. Traditionella lösningsmedel är ofta giftiga eller klorerade. Miljövänliga lösningsmedel är däremot i allmänhet mindre skadliga för hälsa och miljö och helst mer hållbara. Helst skulle lösningsmedel komma från förnybara resurser och biologiskt brytas ned till en oskadlig, ofta naturligt förekommande produkt. Tillverkningen av lösningsmedel från biomassa kan dock vara mer skadlig för miljön än om samma lösningsmedel tillverkas från fossila bränslen. Miljöpåverkan från lösningsmedelstillverkning måste därför beaktas när ett lösningsmedel väljs för en produkt eller process. En annan faktor att ta hänsyn till är lösningsmedlets öde efter användning. Om lösningsmedlet används i en sluten miljö där det är möjligt att samla in och återvinna lösningsmedlet bör man ta hänsyn till energikostnaden och miljöskadorna i samband med återvinningen. Å andra sidan är det troligt att ett lösningsmedel som ingår i en konsumentprodukt släpps ut i miljön vid användning, och därför är miljöpåverkan från själva lösningsmedlet viktigare än energikostnaden och påverkan från återvinning av lösningsmedel; i ett sådant fall är det mycket troligt att vatten är ett miljövänligt val. Kort sagt måste man ta hänsyn till effekterna av lösningsmedlets hela livstid, från vaggan till graven (eller från vaggan till vaggan om det återvinns). Den mest omfattande definitionen av ett grönt lösningsmedel är således följande: ”
En sådan definition innebär att ett lösningsmedel kan vara grönt för en viss tillämpning (eftersom det medför mindre miljöskador än alla andra lösningsmedel som skulle kunna användas för denna tillämpning) men inte vara ett grönt lösningsmedel för en annan tillämpning. Ett klassiskt exempel är vatten, som är ett mycket miljövänligt lösningsmedel för konsumentprodukter som rengöringsmedel för toalettskålar, men som inte är ett miljövänligt lösningsmedel för tillverkning av polytetrafluoreten. Vid tillverkningen av denna polymer kräver användningen av vatten som lösningsmedel att man tillsätter perfluorerade ytaktiva ämnen som är mycket beständiga. I stället verkar superkritisk koldioxid vara det grönaste lösningsmedlet för denna tillämpning eftersom det fungerar bra utan något ytaktivt ämne. Sammanfattningsvis kan inget lösningsmedel förklaras vara ett ”grönt lösningsmedel” om inte förklaringen är begränsad till en specifik tillämpning.
Syntetiska teknikerRedigera
Nya eller förbättrade syntetiska tekniker kan ofta ge förbättrade miljöprestanda eller möjliggöra bättre efterlevnad av principerna för grön kemi. Nobelpriset i kemi 2005 tilldelades till exempel Yves Chauvin, Robert H. Grubbs och Richard R. Schrock för utvecklingen av metathesemetoden för organisk syntes, med uttrycklig hänvisning till dess bidrag till grön kemi och ”smartare produktion”. I en översikt från 2005 identifierades tre viktiga utvecklingar av grön kemi inom organisk syntes: användning av superkritisk koldioxid som grönt lösningsmedel, vattenhaltig väteperoxid för rena oxidationer och användning av väte i asymmetrisk syntes. Några ytterligare exempel på tillämpad grön kemi är oxidation med superkritiskt vatten, reaktioner på vatten och reaktioner i torra medier.
Bioengineering ses också som en lovande teknik för att uppnå målen för grön kemi. Ett antal viktiga processkemikalier kan syntetiseras i konstruerade organismer, t.ex. shikimat, en Tamiflu-prekursor som fermenteras av Roche i bakterier. Klickkemi nämns ofta som en metod för kemisk syntes som är förenlig med målen för grön kemi. Begreppet ”grönt apotek” har nyligen formulerats utifrån liknande principer.
Koldioxid som blåsmedelRedigera
In 1996 vann Dow Chemical 1996 Greener Reaction Conditions award för sitt blåsmedel med 100 % koldioxid för produktion av polystyrenskum. Polystyrenskum är ett vanligt material som används vid förpackningar och livsmedelstransporter. Sju hundra miljoner pund produceras varje år enbart i USA. Traditionellt användes CFC och andra ozonnedbrytande kemikalier i produktionsprocessen för skumskivorna, vilket innebar en allvarlig miljörisk. Brandfarliga, explosiva och i vissa fall giftiga kolväten har också använts som ersättning för CFC, men de medför sina egna problem. Dow Chemical upptäckte att superkritisk koldioxid fungerar lika bra som blåsmedel utan att behöva använda farliga ämnen, vilket gör att polystyren lättare kan återvinnas. Den koldioxid som används i processen återanvänds från andra industrier, så nettokolet som frigörs från processen är noll.
HydrazinRedigera
Princip nr 2 är peroxidprocessen för att producera hydrazin utan att generera salt. Hydrazin framställs traditionellt genom Olin Raschig-processen av natriumhypoklorit (den aktiva beståndsdelen i många blekmedel) och ammoniak. Nettoreaktionen ger en ekvivalent natriumklorid för varje ekvivalent av målprodukten hydrazin:
NaOCl + 2 NH3 → H2N-NH2 + NaCl + H2O
I den grönare Peroxidprocessen används väteperoxid som oxidationsmedel och sidoprodukten är vatten. Nettoomvandlingen är följande:
2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O
Princip 4: Denna process kräver inga extraktionslösningsmedel. Metyletylketon används som bärare för hydrazinet, den intermediära ketazinfasen separeras från reaktionsblandningen, vilket underlättar bearbetningen utan behov av extraktionslösningsmedel.
1,3-propandiolRedigera
Princip 7 är en grön väg till 1,3-propandiol, som traditionellt genereras från petrokemiska prekursorer. Den kan framställas från förnybara prekursorer genom bioseparation av 1,3-propandiol med hjälp av en genetiskt modifierad stam av E. coli. Denna diol används för att göra nya polyestrar för tillverkning av mattor.
LactideEdit
I 2002 vann Cargill Dow (numera NatureWorks) priset Greener Reaction Conditions Award för sin förbättrade metod för polymerisering av polymjölksyra . Tyvärr fungerar laktidbaserade polymerer inte bra och projektet avbröts av Dow strax efter priset. Mjölksyra produceras genom fermentering av majs och omvandlas till laktid, den cykliska dimerestraren av mjölksyra, med hjälp av en effektiv, tennkatalyserad cyklisering. L,L-laktidenantiomeren isoleras genom destillation och polymeriseras i smältan till en kristalliserbar polymer, som har vissa användningsområden, bl.a. textilier och kläder, bestick och livsmedelsförpackningar. Wal-Mart har meddelat att man använder/kommer att använda PLA för sina produktförpackningar. NatureWorks PLA-process ersätter råvaror från olja med förnybara material, kräver ingen användning av farliga organiska lösningsmedel som är typiska för andra PLA-processer och resulterar i en högkvalitativ polymer som är återvinningsbar och komposterbar.
Baksidor för mattorRedigera
Under 2003 valde Shaw Industries en kombination av polyolefinhartser som baspolymer för EcoWorx på grund av den låga toxiciteten hos dess råvaror, de överlägsna vidhäftningsegenskaperna, den dimensionella stabiliteten och dess förmåga att återvinnas. EcoWorx-blandningen måste också utformas så att den är kompatibel med nylonmattfibrer. Även om EcoWorx kan återvinnas från alla typer av fibrer, ger nylon-6 en betydande fördel. Polyolefiner är kompatibla med kända depolymeriseringsmetoder för nylon-6. PVC stör dessa processer. Nylon-6-kemin är välkänd och inte behandlad i första generationens produktion. EcoWorx uppfyllde redan från början alla designkriterier som var nödvändiga för att uppfylla marknadens behov när det gäller prestanda, hälsa och miljö. Forskning visade att separation av fibern och baksidan genom elutriering, malning och luftseparation visade sig vara det bästa sättet att återvinna yt- och baksidekomponenterna, men det krävdes en infrastruktur för att återföra EcoWorx efter konsumtion till elutrieringsprocessen. Forskningen visade också att mattor efter konsumtion hade ett positivt ekonomiskt värde i slutet av sin livslängd. EcoWorx erkänns av MBDC som en certifierad cradle-to-cradle-konstruktion.
Övergödning av fetterRedigera
Under 2005 vann Archer Daniels Midland (ADM) och Novozymes priset Greener Synthetic Pathways Award för sin enzyminteresterifieringsprocess. Som svar på den amerikanska livsmedels- och läkemedelsmyndighetens (FDA) krav på märkning av transfetter i näringsinformationen senast den 1 januari 2006 arbetade Novozymes och ADM tillsammans för att utveckla en ren, enzymatisk process för interesterifiering av oljor och fetter genom att byta ut mättade och omättade fettsyror. Resultatet är kommersiellt gångbara produkter utan transfetter. Förutom de hälsofördelar som elimineringen av transfetter innebär för människor har processen minskat användningen av giftiga kemikalier och vatten, förhindrar stora mängder biprodukter och minskar mängden fett och oljor som går till spillo.
BiobärnstenssyraRedigera
Under 2011 tilldelades BioAmber Inc. utmärkelsen Outstanding Green Chemistry Accomplishments by a Small Business Award (utmärkelsen för enastående grön kemi i ett litet företag) för integrerad produktion och tillämpningar i efterföljande led av biobaserad bärnstenssyra. Bärnstenssyra är en plattformskemikalie som är ett viktigt utgångsmaterial i formuleringar av vardagsprodukter. Traditionellt produceras bärnstenssyra från petroleumbaserade råvaror. BioAmber har utvecklat en process och teknik som producerar bärnstenssyra genom jäsning av förnybara råvaror till en lägre kostnad och lägre energiåtgång än motsvarande olja, samtidigt som koldioxid binds i stället för att släppas ut. De lägre oljepriserna ledde dock till att företaget gick i konkurs och bioförsedd bärnstenssyra tillverkas nu knappt.
LaboratoriekemikalierRedigera
Vissa laboratoriekemikalier är kontroversiella ur ett perspektiv av grön kemi. Massachusetts Institute of Technology har skapat en ”Green” Alternatives Wizard för att hjälpa till att hitta alternativ. Ethidiumbromid, xylen, kvicksilver och formaldehyd har identifierats som ”värsta brottslingar” som har alternativ. Särskilt lösningsmedel bidrar i hög grad till den kemiska tillverkningens miljöpåverkan, och det finns ett växande fokus på att införa miljövänligare lösningsmedel i det tidigaste utvecklingsstadiet av dessa processer: reaktions- och reningsmetoder i laboratorieskala. Inom läkemedelsindustrin har både GSK och Pfizer publicerat riktlinjer för val av lösningsmedel för sina kemister inom läkemedelsforskning.