Yashil kimyo: Ekologik xavfsiz kimyoviy jarayonlarni loyihalash

Yashil kimyo, shuningdek, barqaror kimyo deb ham ataladi, bu xavfli moddalardan foydalanish yoki ularning hosil bo'lishini kamaytiradigan yoki yo'q qiladigan kimyoviy mahsulotlar va jarayonlarni loyihalashdir. Ifloslanishning oldini olishga qaratilgan ushbu proaktiv yondashuv kimyoviy ishlab chiqarish va foydalanishning atrof-muhitga ta'sirini minimallashtirishni, sayyoramiz uchun yanada barqaror kelajakni ta'minlashni maqsad qiladi. Ko'pincha kimyoviy reaksiyalarning atrof-muhitga oqibatlarini to'liq hisobga olmasdan, ularning samaradorligi va tejamkorligiga e'tibor qaratadigan an'anaviy kimyodan farqli o'laroq, yashil kimyo boshidanoq kimyoviy jarayonlarning xavfsizligi va barqarorligini birinchi o'ringa qo'yadi.

Yashil kimyoning 12 tamoyili

Yashil kimyoning asosi uning 12 tamoyiliga tayanadi, ular kimyogarlar va muhandislar uchun ekologik jihatdan zararsizroq jarayonlar va mahsulotlarni loyihalash bo'yicha yo'riqnoma bo'lib xizmat qiladi. Paul Anastas va John Warner tomonidan ishlab chiqilgan ushbu tamoyillar kimyo sanoatida barqarorlikka erishish uchun keng qamrovli asosni taqdim etadi:

Oldini olish: Chiqindini hosil bo'lgandan keyin tozalash yoki qayta ishlashdan ko'ra, uning oldini olish yaxshiroqdir.
Atom iqtisodiyoti: Sintetik usullar jarayonda ishlatiladigan barcha materiallarni yakuniy mahsulotga maksimal darajada qo'shish uchun loyihalashtirilishi kerak. Ushbu tamoyil hosil bo'lgan chiqindilar miqdorini minimallashtirish orqali kimyoviy reaksiyalar samaradorligini maksimal darajada oshirishga qaratilgan.
Kamroq xavfli kimyoviy sintezlar: Imkon qadar, sintetik usullar inson salomatligi va atrof-muhit uchun kam yoki umuman toksiklikka ega bo'lmagan moddalardan foydalanish va ularni hosil qilish uchun loyihalashtirilishi kerak.
Xavfsizroq kimyoviy moddalarni loyihalash: Kimyoviy mahsulotlar o'zlarining toksikligini minimallashtirgan holda kerakli funksiyani bajarish uchun loyihalashtirilishi kerak. Bu turli xil kimyoviy tuzilmalar bilan bog'liq potentsial xavflarni tushunishni va xavfsizroq alternativalarni tanlashni talab qiladi.
Xavfsizroq erituvchilar va yordamchi moddalar: Yordamchi moddalardan (masalan, erituvchilar, ajratuvchi moddalar va h.k.) foydalanish imkon qadar keraksiz qilinishi va ishlatilganda zararsiz bo'lishi kerak. Ko'pgina an'anaviy erituvchilar havo ifloslanishiga hissa qo'shadigan va sog'liq uchun xavf tug'diradigan uchuvchi organik birikmalardir (UOB).
Energiya samaradorligi uchun loyihalash: Kimyoviy jarayonlarning energiya talablari ularning atrof-muhit va iqtisodiy ta'sirlari uchun e'tirof etilishi va minimallashtirilishi kerak. Agar iloji bo'lsa, sintetik usullar atrof-muhit harorati va bosimida o'tkazilishi kerak.
Qayta tiklanadigan xom ashyolardan foydalanish: Xom ashyo yoki ozuqa texnik va iqtisodiy jihatdan amaliy bo'lganda tugaydigan emas, balki qayta tiklanadigan bo'lishi kerak. Bunga biomassa, qishloq xo'jaligi chiqindilari va boshqa barqaror manbalardan foydalanish kiradi.
Hosilalarni kamaytirish: Keraksiz hosila hosil qilish (bloklovchi guruhlardan foydalanish, himoyalash/himoyadan chiqarish, fizik/kimyoviy jarayonlarni vaqtincha o'zgartirish) minimallashtirilishi yoki oldini olish kerak, chunki bunday qadamlar qo'shimcha reagentlarni talab qiladi va chiqindi hosil qilishi mumkin.
Kataliz: Katalitik reagentlar (imkon qadar selektiv) stoxiometrik reagentlardan ustundir. Katalizatorlar o'zlari iste'mol qilinmasdan kimyoviy reaksiyalarni osonlashtirishi mumkin, bu esa hosil bo'lgan chiqindilar miqdorini kamaytiradi.
Degradatsiya uchun loyihalash: Kimyoviy mahsulotlar o'z vazifalarini tugatgandan so'ng zararsiz parchalanish mahsulotlariga aylanishi va atrof-muhitda saqlanib qolmasligi uchun loyihalashtirilishi kerak. Ushbu tamoyil biologik parchalanadigan polimerlar va xavfsiz tarzda utilizatsiya qilinishi mumkin bo'lgan boshqa materiallarni loyihalashga qaratilgan.
Ifloslanishning oldini olish uchun real vaqtda tahlil: Xavfli moddalar hosil bo'lishidan oldin real vaqtda, jarayon ichida monitoring va nazorat qilish imkonini beradigan analitik metodologiyalarni yanada rivojlantirish kerak.
Avariyalarning oldini olish uchun o'z-o'zidan xavfsizroq kimyo: Kimyoviy jarayonda ishlatiladigan moddalar va moddaning shakli kimyoviy avariyalar, shu jumladan, sizib chiqishlar, portlashlar va yong'inlar potentsialini minimallashtirish uchun tanlanishi kerak.

Yashil kimyoda asosiy e'tibor yo'nalishlari

Yashil kimyo bir nechta asosiy e'tibor yo'nalishlarini o'z ichiga oladi, ularning barchasi kimyoviy jarayonlarning atrof-muhitga ta'sirini kamaytirishga qaratilgan:

1. Atom iqtisodiyoti

Atom iqtisodiyoti kimyoviy reaksiyaning samaradorligini reaktiv atomlarining kerakli mahsulotga qo'shilgan foizini hisoblash orqali o'lchaydi. Yuqori atom iqtisodiyotiga ega bo'lgan reaksiyalar minimal chiqindi hosil qiladi, bu ularni yanada barqaror qiladi. Masalan, Dils-Alder reaksiyasi a'lo darajadagi atom iqtisodiyotini namoyish etadigan reaksiyaga misol bo'la oladi, chunki reaktivlardagi barcha atomlar mahsulotga qo'shiladi.

2. Xavfsizroq erituvchilar va yordamchi moddalar

Benzol, xloroform va dixlorometan kabi an'anaviy organik erituvchilar ko'pincha zaharli, uchuvchan va yonuvchandir. Yashil kimyo suv, o'ta kritik karbonat angidrid va ionli suyuqliklar kabi xavfsizroq alternativalardan foydalanishni rag'batlantiradi. Bu erituvchilar pastroq toksiklikka ega, kamroq uchuvchan va ko'pincha qayta ishlanishi mumkin. Masalan, ko'plab kimyoviy reaksiyalarda erituvchi sifatida suvdan foydalanish an'anaviy organik erituvchilardan foydalanishga nisbatan atrof-muhitga ta'sirni sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.

3. Kataliz

Katalizatorlar o'zlari iste'mol qilinmasdan kimyoviy reaksiyalarni tezlashtiradigan moddalardir. Katalizatorlardan foydalanish reaksiya uchun zarur bo'lgan reagentlar miqdorini kamaytirishi, chiqindilar hosil bo'lishini minimallashtirishi va energiya sarfini kamaytirishi mumkin. Fermentlarni katalizator sifatida ishlatadigan biokataliz yashil kimyoning ayniqsa istiqbolli sohasidir. Biokatalitik reaksiyalarga misollar biomassa dan bioyoqilg'i ishlab chiqarish va fermentativ o'zgarishlar yordamida farmatsevtika vositalarini sintez qilishni o'z ichiga oladi.

4. Qayta tiklanadigan xom ashyolar

An'anaviy kimyoviy jarayonlar ko'pincha cheklangan resurslar bo'lgan neftga asoslangan xom ashyolarga tayanadi. Yashil kimyo biomassa, qishloq xo'jaligi chiqindilari va karbonat angidrid kabi qayta tiklanadigan xom ashyolardan foydalanishni rag'batlantiradi. Qayta tiklanadigan xom ashyolardan foydalanish qazib olinadigan yoqilg'ilarga bo'lgan qaramligimizni kamaytiradi va yanada barqaror kimyo sanoatini rivojlantiradi. Masalan, biologik parchalanadigan plastmassa ishlab chiqarish uchun makkajo'xori kraxmalidan foydalanish yoki qishloq xo'jaligi chiqindilarini bioyoqilg'iga aylantirish qayta tiklanadigan xom ashyolardan foydalanishga misol bo'la oladi.

5. Xavfsizroq kimyoviy moddalarni loyihalash

Yashil kimyo an'anaviy hamkasblariga qaraganda o'z-o'zidan xavfsizroq va kamroq zaharli bo'lgan kimyoviy mahsulotlarni loyihalashni o'z ichiga oladi. Bu kimyoviy moddalarning tuzilish-faollik munosabatlarini va turli xil kimyoviy funksionalliklar bilan bog'liq potentsial xavflarni chuqur tushunishni talab qiladi. Xavfsizroq kimyoviy moddalarni loyihalash orqali biz xavfli moddalarga duchor bo'lish xavfini kamaytirishimiz va ularning inson salomatligi va atrof-muhitga ta'sirini minimallashtirishimiz mumkin. Bunga misol sifatida zararkunandalarga qarshi kurashda samarali, ammo nishonga olinmagan organizmlar va odamlar uchun kamroq zaharli bo'lgan yangi pestitsidlarni ishlab chiqishni keltirish mumkin.

6. Energiya samaradorligi

Ko'pgina kimyoviy jarayonlar, ko'pincha issiqlik yoki bosim shaklida, sezilarli miqdorda energiya talab qiladi. Yashil kimyo reaksiya sharoitlarini optimallashtirish, katalizatorlardan foydalanish va atrof-muhit harorati va bosimida ishlaydigan yangi texnologiyalarni ishlab chiqish orqali energiya sarfini minimallashtirishni maqsad qiladi. Energiya sarfini kamaytirish nafaqat xarajatlarni pasaytiradi, balki issiqxona gazlari emissiyasini ham kamaytiradi. Masalan, mikroto'lqinli sintez an'anaviy isitish usullariga nisbatan reaksiya vaqtlarini va energiya sarfini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin.

Yashil kimyoning amaldagi misollari

Yashil kimyo shunchaki nazariy tushuncha emas; u butun dunyo bo'ylab keng ko'lamli sohalarda qo'llanilmoqda:

1. Farmatsevtika

Farmatsevtika sanoati dori-darmonlarni ishlab chiqarishning barqarorroq jarayonlarini ishlab chiqish uchun yashil kimyo tamoyillarini qabul qildi. Masalan, Merck va Codexis 2-toifa diabetni davolash uchun ishlatiladigan sitagliptin dori vositasining yashil sintezini ishlab chiqdilar. Bu yangi jarayon chiqindilarni sezilarli darajada kamaytirdi, hosildorlikni oshirdi va zaharli metall katalizatoriga bo'lgan ehtiyojni yo'q qildi. Bu innovatsiya nafaqat atrof-muhitga ta'sirni kamaytirdi, balki ishlab chiqarish xarajatlarini ham pasaytirdi.

2. Qishloq xo'jaligi

Yashil kimyo xavfsizroq va samaraliroq pestitsidlar va gerbitsidlarni ishlab chiqish uchun qo'llanilmoqda. Masalan, o'simlik ekstraktlari va mikroorganizmlar kabi tabiiy manbalardan olingan bio-asosli pestitsidlar inson salomatligi va atrof-muhit uchun zararli bo'lishi mumkin bo'lgan sintetik pestitsidlarni almashtirmoqda. Bundan tashqari, o'g'it va pestitsidlarni qo'llashni optimallashtirish uchun sensorlar va ma'lumotlar tahlilidan foydalanadigan aniq dehqonchilik texnikalari qishloq xo'jaligida ishlatiladigan kimyoviy moddalar miqdorini kamaytirishi mumkin.

3. Iste'mol mahsulotlari

Ko'pgina iste'mol mahsulotlari kompaniyalari o'z mahsulotlarini loyihalash va ishlab chiqarishda yashil kimyo tamoyillarini joriy etmoqda. Masalan, o'simlikka asoslangan ingredientlardan tayyorlangan biologik parchalanadigan tozalash vositalari tobora ommalashib bormoqda. Ushbu mahsulotlar kamroq zaharli, barqarorroq va atrof-muhitda tabiiy ravishda parchalanishi mumkin. Shuningdek, kompaniyalar o'z mahsulotlarining atrof-muhitga ta'sirini kamaytirish uchun xavfsizroq erituvchilar va qadoqlash materiallaridan foydalanmoqdalar.

4. Ishlab chiqarish

Ishlab chiqarish sektori chiqindilarni kamaytirish, energiyani tejash va ifloslanishni minimallashtirish uchun yashil kimyoni qabul qilmoqda. Masalan, sanoat tozalash va ekstraktsiya jarayonlarida erituvchi sifatida o'ta kritik karbonat angidriddan foydalanish an'anaviy organik erituvchilarni almashtirmoqda. O'ta kritik karbonat angidrid zaharli emas, yonmaydi va osonlikcha qayta ishlanishi mumkin. Bundan tashqari, kompaniyalar chiqindi materiallar qayta ishlanadigan va qayta ishlatiladigan yopiq tsiklli ishlab chiqarish jarayonlarini joriy etmoqdalar, bu esa birlamchi xom ashyoga bo'lgan ehtiyojni minimallashtiradi.

5. Energiya

Yashil kimyo barqaror energiya texnologiyalarini rivojlantirishda muhim rol o'ynaydi. Masalan, yangi akkumulyator materiallari va yoqilg'i xujayralari texnologiyalari bo'yicha tadqiqotlar yerda ko'p tarqalgan va zaharli bo'lmagan materiallardan foydalanishga qaratilgan. Bundan tashqari, yashil kimyo biomassa dan bioyoqilg'i ishlab chiqarishning samaraliroq usullarini ishlab chiqish uchun qo'llanilmoqda. Ushbu sa'y-harakatlar qazib olinadigan yoqilg'ilarga bo'lgan qaramligimizni kamaytirish va toza va barqarorroq energiya manbalarini rivojlantirishga qaratilgan.

Yashil kimyoning afzalliklari

Yashil kimyo tamoyillarini qabul qilish ko'plab afzalliklarni taqdim etadi, jumladan:

Ifloslanishning kamayishi: Yashil kimyo xavfli moddalardan foydalanish va ularning hosil bo'lishini minimallashtiradi, havo, suv va tuproq ifloslanishini kamaytiradi.
Chiqindilarni kamaytirish: Atom iqtisodiyotini maksimal darajada oshirish va katalizatorlardan foydalanish orqali yashil kimyo chiqindilar hosil bo'lishini minimallashtiradi.
Xavfsizroq mahsulotlar: Yashil kimyo inson salomatligi va atrof-muhit uchun kamroq zaharli bo'lgan xavfsizroq kimyoviy moddalar va mahsulotlarni loyihalashni rag'batlantiradi.
Energiya samaradorligi: Yashil kimyo reaksiya sharoitlarini optimallashtirish va katalizatorlardan foydalanish orqali energiya sarfini kamaytirishni maqsad qiladi.
Xarajatlarni tejash: Chiqindilarni, energiya sarfini va xavfli materiallardan foydalanishni kamaytirish orqali yashil kimyo sezilarli xarajatlarni tejashga olib kelishi mumkin.
Innovatsiya: Yashil kimyo kimyo sanoatida innovatsiyalarni rag'batlantiradi, bu esa yangi texnologiyalar va mahsulotlarni ishlab chiqishga olib keladi.
Barqaror rivojlanish: Yashil kimyo atrof-muhitni muhofaza qilish, iqtisodiy o'sish va ijtimoiy adolatni rag'batlantirish orqali barqaror rivojlanishga hissa qo'shadi.

Qiyinchiliklar va imkoniyatlar

Yashil kimyo sezilarli afzalliklarni taqdim etsa-da, uning keng tarqalishida qiyinchiliklar ham mavjud:

Xabardorlikning yetishmasligi: Ko'pgina kimyogarlar va muhandislar yashil kimyo tamoyillari va afzalliklari haqida to'liq xabardor emaslar.
Xarajat: Yashil kimyo texnologiyalarini joriy etishning dastlabki xarajati an'anaviy usullarga qaraganda yuqoriroq bo'lishi mumkin.
Samaradorlik: Ba'zi yashil kimyo alternativalari an'anaviy kimyoviy moddalar kabi yaxshi ishlamasligi mumkin.
Qoidalar: Yashil kimyoni qabul qilishni rag'batlantirish uchun aniq va izchil qoidalar kerak.

Ushbu qiyinchiliklarga qaramay, yashil kimyoning o'sishi uchun sezilarli imkoniyatlar ham mavjud:

Barqaror mahsulotlarga bo'lgan talabning ortishi: Iste'molchilar tobora barqaror mahsulotlarni talab qilmoqdalar, bu esa yashil kimyo innovatsiyalari uchun bozor yaratadi.
Hukumat tomonidan qo'llab-quvvatlash: Dunyo bo'ylab hukumatlar yashil kimyo tadqiqotlari va ishlanmalarini moliyalashtirish va rag'batlantirishmoqda.
Texnologik yutuqlar: Kataliz, biotexnologiya va materialshunoslikdagi yutuqlar yangi yashil kimyo texnologiyalarini rivojlantirishga turtki bermoqda.
Hamkorlik: Sanoat, akademiya va hukumat o'rtasidagi hamkorlik yashil kimyoni qabul qilishni tezlashtirish uchun muhimdir.

Yashil kimyoning kelajagi

Yashil kimyo global ekologik muammolarni hal qilishda tobora muhim rol o'ynashga tayyor. Dunyo iqlim o'zgarishi, ifloslanish va resurslarning kamayishi kabi muammolarga duch kelar ekan, barqaror kimyoviy jarayonlarga bo'lgan ehtiyoj yanada dolzarblashib bormoqda. Yashil kimyoning kelajakdagi tendentsiyalari quyidagilarni o'z ichiga oladi:

Qayta tiklanadigan xom ashyolardan foydalanishning ortishi: Qazib olinadigan yoqilg'i zaxiralari kamayib borar ekan, biomassa, qishloq xo'jaligi chiqindilari va karbonat angidriddan xom ashyo sifatida foydalanish kengayadi.
Yangi katalizatorlarni ishlab chiqish: Samaraliroq, selektivroq va ekologik jihatdan zararsizroq bo'lgan yangi katalizatorlar bo'yicha tadqiqotlar asosiy e'tibor markazida bo'lishda davom etadi.
Biologik parchalanadigan polimerlarni loyihalash: An'anaviy plastmassalarni almashtirishi mumkin bo'lgan biologik parchalanadigan polimerlarni ishlab chiqish plastik ifloslanishni kamaytirishga yordam beradi.
Nanotexnologiyadan foydalanish: Nanotexnologiya yanada samarali va barqaror kimyoviy jarayonlarni loyihalash uchun yangi imkoniyatlarni taqdim etadi.
Yashil kimyoni ta'limga integratsiya qilish: Yashil kimyo tamoyillarini barcha darajadagi kimyo ta'limiga kiritish kelajak avlod kimyogarlari va muhandislarini barqaror kimyoviy jarayonlarni loyihalashga o'rgatishga yordam beradi.

Global tashabbuslar va hamkorliklar

Ko'plab global tashabbuslar va hamkorliklar butun dunyo bo'ylab yashil kimyoni qabul qilishni rag'batlantirmoqda. Birlashgan Millatlar Tashkilotining Atrof-muhit dasturi (UNEP), Iqtisodiy hamkorlik va taraqqiyot tashkiloti (OECD) va Xalqaro nazariy va amaliy kimyo ittifoqi (IUPAC) kabi tashkilotlar yashil kimyo tadqiqotlari, ta'limi va siyosatini rivojlantirishda faol ishtirok etmoqda.

Masalan, UNEPning Barqaror Kimyo Tashabbusi rivojlanayotgan mamlakatlarda barqaror kimyo amaliyotlarini qabul qilishni rag'batlantiradi. OECDning barqaror kimyo bo'yicha ishlari kimyoviy moddalarning atrof-muhit va sog'liqqa ta'sirini baholash uchun vositalar va metodologiyalarni ishlab chiqishga qaratilgan. IUPACning Yashil Kimyo bo'yicha Qo'mitasi butun dunyo bo'ylab yashil kimyo ta'limi va tadqiqotlarini targ'ib qiladi.

Ushbu global tashabbuslar, sanoat, akademiya va hukumat o'rtasidagi hamkorlik bilan birgalikda, yanada barqaror kimyo sanoatiga o'tishni tezlashtirish uchun muhimdir.

Xulosa

Yashil kimyo ekologik xavfsiz va barqaror kimyoviy jarayonlarni loyihalash uchun kuchli yondashuvdir. Yashil kimyoning 12 tamoyiliga rioya qilish orqali kimyogarlar va muhandislar kimyoviy ishlab chiqarish va foydalanishning atrof-muhitga ta'sirini minimallashtirishi, sayyoramiz uchun yanada barqaror kelajakni ta'minlashi mumkin. Qiyinchiliklar saqlanib qolsa-da, yashil kimyoning afzalliklari aniq va uning keng tarqalishi global ekologik muammolarni hal qilish va yanada barqaror dunyo yaratish uchun muhimdir.

Yashil kimyoga o'tish sanoat, akademiya, hukumat va jamoatchilikdan hamkorlikdagi sa'y-harakatlarni talab qiladi. Yashil kimyo tadqiqotlariga sarmoya kiritish, yashil kimyo ta'limini targ'ib qilish va qo'llab-quvvatlovchi siyosatlarni amalga oshirish orqali biz yashil kimyoni qabul qilishni tezlashtirishimiz va barcha uchun toza, sog'lom va barqarorroq kelajak yaratishimiz mumkin.

Yashil kimyoni qabul qilish nafaqat ekologik zarurat, balki iqtisodiy imkoniyat hamdir. Yangi yashil kimyo texnologiyalari va mahsulotlarini ishlab chiqish orqali biz yangi ish o'rinlari yaratishimiz, innovatsiyalarni rag'batlantirishimiz va sanoatimizning raqobatbardoshligini oshirishimiz mumkin. Yashil kimyo ham atrof-muhitga, ham iqtisodiyotga foyda keltiradigan g'alaba-g'alaba yechimidir.