Zelená rozpouštědlaEdit
Hlavní využití rozpouštědel v lidské činnosti je v nátěrových hmotách (46 % použití). Menší objemové aplikace zahrnují čištění, odmašťování, lepidla a v chemické syntéze. Tradiční rozpouštědla jsou často toxická nebo jsou chlorovaná. Naproti tomu ekologická rozpouštědla jsou obecně méně škodlivá pro zdraví a životní prostředí a pokud možno udržitelnější. V ideálním případě by se rozpouštědla měla získávat z obnovitelných zdrojů a biologicky se rozkládat na neškodný, často přirozeně se vyskytující produkt. Výroba rozpouštědel z biomasy však může být pro životní prostředí škodlivější než výroba stejných rozpouštědel z fosilních paliv. Při výběru rozpouštědla pro výrobek nebo proces je tedy třeba vzít v úvahu dopad výroby rozpouštědel na životní prostředí. Dalším faktorem, který je třeba zvážit, je osud rozpouštědla po jeho použití. Pokud se rozpouštědlo používá v uzavřeném prostředí, kde je možný sběr a recyklace rozpouštědel, je třeba zvážit náklady na energii a škody na životním prostředí spojené s recyklací; v takové situaci nemusí být voda, jejíž čištění je energeticky náročné, nejekologičtější volbou. Na druhou stranu je pravděpodobné, že rozpouštědlo obsažené ve spotřebitelském výrobku se při použití uvolní do životního prostředí, a proto je dopad samotného rozpouštědla na životní prostředí důležitější než energetické náklady a dopady recyklace rozpouštědla; v takovém případě bude voda velmi pravděpodobně ekologickou volbou. Stručně řečeno, je třeba zvážit dopad celé doby životnosti rozpouštědla, od kolébky po hrob (nebo od kolébky po kolébku, pokud je recyklováno). Nejkomplexnější definice ekologického rozpouštědla je tedy následující: „ekologické rozpouštědlo je rozpouštědlo, které způsobuje, že výrobek nebo proces má nejmenší dopad na životní prostředí během celého svého životního cyklu.“
Podle definice tedy může být rozpouštědlo ekologické pro jednu aplikaci (protože způsobuje menší škody na životním prostředí než jakékoli jiné rozpouštědlo, které by mohlo být použito pro tuto aplikaci), a přesto nemusí být ekologickým rozpouštědlem pro jinou aplikaci. Klasickým příkladem je voda, která je velmi ekologickým rozpouštědlem pro spotřebitelské výrobky, jako je čistič toaletních mís, ale není ekologickým rozpouštědlem pro výrobu polytetrafluorethylenu. Pro výrobu tohoto polymeru vyžaduje použití vody jako rozpouštědla přídavek perfluorovaných povrchově aktivních látek, které jsou vysoce perzistentní. Místo toho se jako nejekologičtější rozpouštědlo pro tuto aplikaci jeví superkritický oxid uhličitý, protože dobře funguje bez povrchově aktivních látek. Lze shrnout, že žádné rozpouštědlo nelze prohlásit za „zelené rozpouštědlo“, pokud se toto prohlášení neomezuje na konkrétní aplikaci.
Syntetické technikyEdit
Nové nebo zdokonalené syntetické techniky mohou často zajistit lepší ekologické vlastnosti nebo umožnit lepší dodržování zásad zelené chemie. Například Nobelova cena za chemii byla v roce 2005 udělena Yvesu Chauvinovi, Robertu H. Grubbsovi a Richardu R. Schrockovi za vývoj metody metateze v organické syntéze s výslovným odkazem na její přínos k zelené chemii a „inteligentnější výrobě“. V přehledu z roku 2005 byly identifikovány tři klíčové směry vývoje zelené chemie v oblasti organické syntézy: použití superkritického oxidu uhličitého jako ekologického rozpouštědla, vodného peroxidu vodíku pro čisté oxidace a využití vodíku v asymetrické syntéze. Dalšími příklady aplikované zelené chemie jsou superkritická oxidace vodou, reakce na vodě a reakce na suchém médiu.
Bioinženýrství je rovněž považováno za slibnou techniku pro dosažení cílů zelené chemie. Řadu důležitých procesních chemikálií lze syntetizovat v inženýrských organismech, například šikimát, prekurzor Tamiflu, který společnost Roche fermentuje v bakteriích. Click chemistry je často uváděna jako styl chemické syntézy, který je v souladu s cíli zelené chemie. Na podobných principech byl nedávno formulován koncept „zelené farmacie“.
Oxid uhličitý jako nadouvadloEdit
V roce 1996 získala společnost Dow Chemical ocenění za ekologičtější reakční podmínky za rok 1996 za své nadouvadlo na bázi 100% oxidu uhličitého pro výrobu pěnového polystyrenu. Pěnový polystyren je běžný materiál používaný při balení a přepravě potravin. Jen ve Spojených státech se ho ročně vyrobí sedm set milionů kilogramů. Tradičně se při výrobě pěnových desek používaly freony a další chemikálie poškozující ozonovou vrstvu, což představovalo vážné nebezpečí pro životní prostředí. Jako náhrada freonů byly použity také hořlavé, výbušné a v některých případech toxické uhlovodíky, které však představují vlastní problémy. Společnost Dow Chemical zjistila, že superkritický oxid uhličitý funguje stejně dobře jako vyfukovací činidlo, bez nutnosti použití nebezpečných látek, což umožňuje snadnější recyklaci polystyrenu. CO2 použitý v procesu je znovu použit z jiných průmyslových odvětví, takže čistý uhlík uvolněný z procesu je nulový.
HydrazinEdit
Druhým principem je peroxidový proces výroby hydrazinu bez kogenerace soli. Hydrazin se tradičně vyrábí procesem Olina Raschiga z chlornanu sodného (aktivní složka mnoha bělidel) a amoniaku. Při čisté reakci vzniká jeden ekvivalent chloridu sodného na každý ekvivalent cílového produktu hydrazinu:
NaOCl + 2 NH3 → H2N-NH2 + NaCl + H2O
V ekologičtějším peroxidovém procesu se jako oxidant používá peroxid vodíku a vedlejším produktem je voda. Čistá přeměna probíhá takto:
2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O
Podle principu č. 4 tento proces nevyžaduje pomocná extrakční rozpouštědla. Jako nosič hydrazinu se používá methyl ethyl keton, meziproduktová ketazinová fáze se odděluje od reakční směsi, což usnadňuje zpracování bez potřeby extrakčního rozpouštědla.
1,3-propandiolEdit
Podle principu č. 7 se jedná o ekologickou cestu k 1,3-propandiolu, který se tradičně vyrábí z petrochemických prekurzorů. Lze jej vyrábět z obnovitelných prekurzorů prostřednictvím bioseparace 1,3-propandiolu pomocí geneticky modifikovaného kmene E. coli. Tento diol se používá k výrobě nových polyesterů pro výrobu koberců.
LactideEdit
V roce 2002 získala společnost Cargill Dow (nyní NatureWorks) cenu za ekologičtější reakční podmínky za vylepšenou metodu polymerace kyseliny polymléčné . Bohužel se polymery na bázi laktidu neosvědčily a společnost Dow projekt brzy po udělení ceny ukončila. Kyselina mléčná se vyrábí fermentací kukuřice a převádí se na laktid, cyklický dimerní ester kyseliny mléčné, pomocí účinné, cínem katalyzované cyklizace. Enantiomer L,L-laktidu se izoluje destilací a polymerizuje v tavenině za vzniku krystalizovatelného polymeru, který má některé aplikace včetně textilií a oděvů, příborů a obalů na potraviny. Společnost Wal-Mart oznámila, že používá/bude používat PLA pro své obaly na produkty. Proces NatureWorks PLA nahrazuje ropné suroviny obnovitelnými materiály, nevyžaduje použití nebezpečných organických rozpouštědel typických pro jiné procesy PLA a jeho výsledkem je vysoce kvalitní polymer, který je recyklovatelný a kompostovatelný.
Podložky pod kobercové dlaždiceEdit
V roce 2003 si společnost Shaw Industries vybrala jako základní polymer pro EcoWorx kombinaci polyolefinových pryskyřic díky nízké toxicitě výchozích surovin, vynikajícím adhezním vlastnostem, rozměrové stabilitě a možnosti recyklace. Směs EcoWorx musela být také navržena tak, aby byla kompatibilní s nylonovým kobercovým vláknem. Ačkoli lze EcoWorx regenerovat z jakéhokoli typu vlákna, nylon-6 poskytuje významnou výhodu. Polyolefiny jsou kompatibilní se známými metodami depolymerizace nylonu-6. PVC s těmito procesy interferuje. Chemie nylonu-6 je dobře známá a při výrobě první generace se neřeší. Od svého počátku splňoval EcoWorx všechna konstrukční kritéria nutná k uspokojení potřeb trhu z hlediska výkonu, zdraví a životního prostředí. Výzkum ukázal, že separace vláken a podložky pomocí elutriace, mletí a separace na vzduchu se ukázala jako nejlepší způsob, jak získat zpět lícové a podložkové složky, ale bylo nutné vytvořit infrastrukturu pro navrácení postkonzumního materiálu EcoWorx do elutriačního procesu. Výzkum také ukázal, že postkonzumní kobercové dlaždice měly na konci své životnosti kladnou ekonomickou hodnotu. EcoWorx je uznán MBDC jako certifikovaný design „od kolébky ke kolébce“.
Transesterifikace tukůEdit
V roce 2005 získaly společnosti Archer Daniels Midland (ADM) a Novozymes cenu Greener Synthetic Pathways Award za svůj proces enzymové interesterifikace. V reakci na nařízení amerického Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) označovat transmastné kyseliny v nutričních informacích do 1. ledna 2006 spolupracovaly společnosti Novozymes a ADM na vývoji čistého enzymatického procesu interesterifikace olejů a tuků záměnou nasycených a nenasycených mastných kyselin. Výsledkem jsou komerčně životaschopné výrobky bez transmastných kyselin. Kromě přínosu pro lidské zdraví, který spočívá v eliminaci transmastných kyselin, tento proces snížil používání toxických chemikálií a vody, zabránil vzniku obrovského množství vedlejších produktů a snížil množství odpadních tuků a olejů.
Bio-kyselina jantarováEdit
V roce 2011 získala cenu Outstanding Green Chemistry Accomplishments by a Small Business Award společnost BioAmber Inc. za integrovanou výrobu a následné aplikace bio-kyseliny jantarové. Kyselina jantarová je platformní chemická látka, která je důležitou výchozí surovinou ve složení výrobků každodenní potřeby. Tradičně se kyselina jantarová vyrábí ze surovin na bázi ropy. Společnost BioAmber vyvinula proces a technologii, která vyrábí kyselinu jantarovou fermentací obnovitelných surovin s nižšími náklady a nižšími energetickými výdaji než ropný ekvivalent a zároveň zachycuje CO2 namísto jeho emisí. Nižší ceny ropy však společnost přivedly k bankrotu a kyselina jantarová z bio zdrojů se nyní téměř nevyrábí.
Laboratorní chemikálieEdit
Několik laboratorních chemikálií je z hlediska zelené chemie kontroverzních. Massachusettský technologický institut vytvořil průvodce „zelenými“ alternativami, který má pomoci identifikovat alternativy. Ethidium bromid, xylen, rtuť a formaldehyd byly identifikovány jako „nejhorší pachatelé“, kteří mají alternativy. Zejména rozpouštědla mají velký podíl na dopadu chemické výroby na životní prostředí a stále větší pozornost se věnuje zavádění ekologičtějších rozpouštědel do nejranější fáze vývoje těchto procesů: reakčních a purifikačních metod v laboratorním měřítku. Ve farmaceutickém průmyslu vydaly společnosti GSK i Pfizer příručky pro výběr rozpouštědel pro své chemiky zabývající se objevováním léčiv
.