اصول دوازده گانه شیمی سبز

واژه شیمی، اغلب با کلماتی نظیر محصولات، صنعت، شغل، تجارت، پیشرفت و خطرات همراهاست. صنایع شیمیایی برای افراد زیادی اشتغال ایجاد کرده اند. بنابراین در حیاتاجتماعی و اقتصادی جوامع نقش کلیدی دارند. از سوی دیگر بسیاری از فرایندهایی که ازمواد شیمیایی استفاده می کنند می توانند اثرهای زیان آوری روی محیط زیست یا سلامتیانسان داشته باشند. بنابراین حذف یا کاهش این خطرات تا یک سطح قابل قبول، مسئله ایبسیار مهم است. خطرهای مواد شیمیایی را می توان با رابطه زیر نشان داد: انتشار * زیان آوری = خطر

با توجه به رابطه بالا با کاهش انتشار مواد خطرناک می توان ازخطرهای احتمالی مواد شیمیایی کاست. این کار معمولاً با اعمال محدودیت های قانونی درمراحل استفاده، جابه جایی، تصفیه و یا دفع مواد شیمیایی انجام می شود. اما شیمی سبزبه پارامتر اول یعنی زیان آوری مواد شیمیایی می پردازد و به دنبال این است که خطرذاتی مواد را کاهش دهد. شیمی سبز بنابر پذیرفته ترین تعریف آن عبارت است از: طراحی،توسعه و به کارگیری فرایندها و محصولات برای کاهش یا حذف موادی که برای انسان یامحیط زیست خطرناک هستند. برای شیمی سبز ۱۲ اصل بیان می کنند که عبارتند از:

۱ _ بهتر است که مواد زاید در فرایندها تولید نشوند تا اینکه به فکر راهی برای از بینبردن آنها باشیم.

۲ _ روش های ساخت مواد باید به گونه ای طراحی شوند که بیشتریناستفاده از مواد واکنش دهنده انجام شود و تمامی آنان به محصول تبدیل شوند.

۳ _ تا آنجا که امکان پذیر است روش های ساخت مواد به گونه ای طراحی شود که خطری رامتوجه انسان یا محیط زیست نکند.

۴ _ محصولات جدید باید به گونه ای طراحی شوندکه بیشترین کارایی همراه با کمترین میزان سمیت را داشته باشند.

۵ _ استفاده ازمواد کمکی مانند حلال ها و... به کمترین میزان ممکن برسد و در شرایط اضطرار هم ازمواد کم خطرتر استفاده شود.

۶ _ انرژی مورد نیاز فرایندها با توجه به شرایطاقتصادی و محیطی فراهم شود و تا آنجا که ممکن است فرایندهای شیمیایی در دما و فشارمعمولی انجام شوند.

۷ _ از مواد خامی استفاده شود که قابلیت تولید مجدد درطبیعت را داشته باشند. (منابع تجدیدشونده)

۸ _ تا آنجا که امکان پذیر است مراحلفیزیکی و شیمیایی واکنش ها کوتاه شود.

۹ _ از واکنشگرهای کاتالیزوری به جایواکنشگرهای استوکیومتری استفاده شود.

۱۰ _ سعی شود محصولات فرایندهای شیمیاییبه صورت زیست تخریب پذیر باشند.

۱۱ _ روش های تجزیه ای برای کنترل لحظه به لحظهواکنش های شیمیایی طراحی و توسعه داده شوند تا بتوان در هر لحظه تولید مواد مضر راتشخیص داد. ۱۲ _ از مواد یا حالتی از مواد استفاده شود که کمترین قابلیت برایایجاد حوادثی مانند نشت، انفجار و آتش سوزی را داشته باشد. هم اینک نزدیک به پانزدهسال از تلاش های جدی شیمیدانان برای استفاده از اصول شیمی سبز می گذرد و در همینمدت کارهای ارزنده ای به انجام رسیده است. این تلاش های علمی را می توان در ۳ محورزیر خلاصه کرد.

الف _ استفاده از مواد اولیه جایگزین:

الف _ استفاده از مواد اولیه جایگزین: این راهکار در صنایعطرفداران بسیاری پیدا کرده است. یکی از اقداماتی که انجام شده استفاده از مواد زایدیک فرایند به عنوان ماده اولیه برای فرایند دیگر است. اقدام دیگر استفاده از منابعتجدید شونده مثل استفاده از اسید لاکتیک حاصل از مواد طبیعی تجدیدشونده برای ساختنبعضی از پلیمرها به جای استفاده مواد حاصل از نفت خام است. اما ساده ترین و ارزانترین ماده اولیه که برای ساختن بسیاری از مواد آلی از آن می توان استفاده کرد، دیاکسیدکربن (co۲) است. با این کار نه تنها استفاده از نفت خام کمتر می شود بلکه ازانتشار بیش از حد گاز دی اکسیدکربن در جو نیز جلوگیری می شود. مشکل اساسی دراستفاده از دی اکسیدکربن پایداری ترمودینامیکی بالای آن و فعالیت شیمیایی کم آناست، هم اینک از دی اکسیدکربن در ساختن بعضی از پلیمرها و نیز اسیدفرمیک استفاده میشود.

ب _ استفاده از حلال های جایگزین: حلال های آلی با توجه به استفاده زیاداز آنها، اصلی ترین منابع آلودگی های شیمیایی هستند و کنترل موثر آنها می تواندپیشرفت های اساسی در مسائل زیست محیطی به همراه داشته باشد. بهترین راه برای خلاصشدن از مشکلاتی که حلال ها به همراه دارند، استفاده نکردن از آنها است، که هم اینکتوسط بعضی از صنایع رنگ سازی و صنایع پوششی در حال انجام است. واکنش هایی که درشرایط بدون حلال انجام شده است در بیشتر موارد بهتر و سریع تر از روش های معمولبوده است. از مهمترین سیستم های حلالی جایگزین می توان سیال های فوق بحرانی، مایعاتیونی و آب را نام برد.

ج _ روش های سنتزی جایگزین: هر جا که از سیستم هایکاتالیزوری برای تهیه مواد استفاده شده، شرایط بهتری برای تولید مواد فراهم شدهاست. هر چند که یک قرن پیش استفاده زیادی از کاتالیزورها در صنعت نمی شد، اما امروزهیچ شرکت شیمیایی نمی تواند بدون استفاده از کاتالیزورها در بازار رقابت دوامبیاورد. اخیراً روشی جدید برای سنتزایبوبروفن ارائه شده است که نسبت به روش قبلیچند مرحله کوتاه تر شده و همچنین حلال سمی تتراکلریدکربن هم از مراحل آن حذف شدهاست. شرکت دارویی فایزر هم با استفاده از اصول شیمی سبز روش تهیه جزء اصلی یکی ازداروهای ضدافسردگی خود را بهبود بخشیده است. در ادامه خوب است نگاهی هم به وضعیتشیمی سبز در ایران داشته باشیم. در ۷ سال گذشته توجه به شیمی سبز در محافل دانشگاهیاهمیتی روزافزون یافته است به طوری که در سال های اخیر نزدیک به ۳۰ درصد مقالاتشیمی کشور به نحوی با شیمی سبز ارتباط داشته است. اما متاسفانه این رویکرد نسبت بهشیمی سبز در ایران بیشتر رویکردی سطحی بوده و همچنان در سطح مانده است. شاهد بندهدر این مدعا آشنا نبودن اکثر دانشجویان مقاطع مختلف شیمی با اصول ایمنی و میزانزیان آوری مواد شیمیایی و نیز رعایت نشدن بیشتر اصول ایمنی، در آزمایشگاه های شیمیکشور است. در بسیاری از موارد می بینیم که مقالاتی با عنوان شیمی سبز از سوی افرادو مراکز تحقیقاتی منتشر می شود که آن مراکز از حداقل امکانات ایمنی برای انجام سادهترین واکنش های شیمیایی برخوردار نیستند. در صنایع کشور ما دیگر چیزی به نام شیمیسبز نداریم و بهتر است گفته شود که در صنایع نه تنها به کم کردن خطر ذاتی موادشیمیایی توجهی نمی شود، بلکه در بیشتر موارد هیچ محدودیت قانونی و اخلاقی در تخلیهو دفع مواد زاید شیمیایی وجود ندارد، هر چند که به ظاهر بیشتر این صنایع موفق بهاخذ استانداردهای زیست محیطی شده اند. بسیاری از خوانندگان محترم به یاد دارند کهسال گذشته از چاه های آب اطراف پالایشگاه تهران مواد نفتی بیرون می آمد و البته کسیهم پاسخگو نبود. بیشتر پساب های صنعتی کشور نیز وضعیتی اینگونه دارند و به راحتیوارد آب های جاری و یا زیرزمینی می شوند. از سوی دیگر بیشتر صنایع ما را صنایعوابسته به نفت تشکیل می دهند که از آلوده کننده ترینصنایع محسوب می شوند. حد قابلقبول برای تولید مواد زاید در این صنایع ۱۰/۱ درصد کل تولید است حال اگر صنایع مابا این فناوری موجود بتواند به این حد قابل قبول برسد - که البته محال به نظر میرسد _ باز هم سالانه میلیون ها تن مواد زاید به همراه مواد غیرزاید نفتی تولید میشود که چگونگی دفع یا احیاناً تصفیه این مواد بر ما پوشیده است. تولید مواد زایدسمی در صنایع فلزی نیز که قسمت عمده صنایع غیرنفتی کشور ما را تشکیل می دهند، بسیارزیاد است.
مرجع: مجله شیمیدان