شیمی سبز ( در لفظ انگلیسی : Green Chemistry)، که شیمی پایدار نیز نامیده می‌شود، فلسفه تحقیقاتی شیمی و مهندسی شیمی است که هدف آن طراحی محصولات و فرایندهایی می‌باشد که با محیط زیست سازگار بوده و خطرات ناشی از مواد شیمیایی به حداقل برسد.

در حالی که شیمی محیط زیست، شیمی محیط زیست طبیعی است و از مواد شیمیایی آلاینده در طبیعت بحث می‌کند، شیمی پایدار به دنبال کاهش و جلوگیری از آلودگی در محیط زیست می‌باشد.

شرکت افراکم همواره کوشیده است با تکیه بر علم روز شیمی و در نظر گرفتن اصول "شیمی پایدار" اقدام به تامین و واردات مواد اولیه شیمیایی و حلال‌های سبز نموده است.

شیمی پایدار و سبز به عبارتی بسیار ساده تنها طرز تفکر متفاوتی در مورد چگونگی انجام واکنش های شیمی و مهندسی شیمی است. در طول سال‌ها اصول مختلفی ارائه شده است که می‌تواند هنگام فکرکردن در مورد طراحی، توسعه و اجرای محصولات و فرآیندهای شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد.

این اصول دانشمندان و مهندسان را قادر می سازد تا با یافتن راه‌های خلاقانه و ابتکاری برای کاهش اتلاف مواد، صرفه جویی در مصرف انرژی و کشف مواد جایگزین برای مواد خطرناک، از اقتصاد، مردم و کره زمین محافظت کرده و از آن سود ببرند.

اصول شیمی سبز چیست؟

۱۲ اصل شیمی سبز

دوازده اصل کلیدی شیمی سبز

دوازده اصولی که پاول آناستاز و جان وارنر شیمی دانان آمریکایی در سال 1998 برای پایه گذاری شیمی پایدار مطرح کردند، در زیر ذکر شده است.

1. جلوگیری از تولید زباله:

جلوگیری از تشکیل مواد زائد همیشه پس از تولید زباله نسبت به پاکسازی پساب ترجیح داده می‌شود.

2. اقتصاد اتمی:

فرایندها و روش‌های مصنوعی که از طریق شیمی سبز امکان پذیر هستند، همیشه باید سعی شود مصرف و ترکیب تمام مواد اولیه را در محصول نهایی به حداکثر برسانند. این امر باید به شدت دنبال شود تا ضایعات تولید شده در هر فرآیند به حداقل برسد.

3. اجتناب از تولید مواد شیمیایی خطرناک:

برای جلوگیری از تولید چنین موادی، واکنش‌ها و فرآیندهایی که شامل سنتز برخی مواد سمی هستند که برای سلامتی انسان خطراتی ایجاد می کنند، باید بهینه شوند.

4. طراحی مواد شیمیایی ایمن:

در حین طراحی محصولات شیمیایی که عملکرد خاصی را به دست می‌آورند، باید مراقبت شود که ماده شیمیایی تا حد ممکن برای انسان و محیط زیست سمی نباشد.

5. طراحی کمکی ها و حلال‌های ایمن:

استفاده کمک فرآیندها باید به حداقل برسد. حتی در شرایطی که کاملاً باید به کار گرفته شوند، باید بهینه سازی شوند تا آنجا که ممکن است خطرناک نباشند.

6. بازده انرژی:

میزان انرژی مصرفی فرآیند باید تا جای ممکن به حداقل برسد.

7. تلفیق مواد اولیه تجدید پذیر:

استفاده از مواد اولیه تجدید پذیر باید بر استفاده از مواد تجدید ناپذیر ترجیح داده شود.

8. کاهش تولید مشتقات:

استفاده غیرضروری از مشتقات باید به حداقل برسد زیرا تمایل این دسته از مواد آنها به مصرف معرف‌های اضافی و مواد شیمیایی است که منجر به تولید پسماندهای اضافی می‌شود.

9. استفاده از کاتالیزور:

برای کاهش انرژی فعال‌سازی واکنش‌های شیمیایی در فرآیند، استفاده از کاتالیزورهای شیمیایی و معرف‌های کاتالیزوری باید مورد حمایت قرار گیرد.

10. طراحی مواد شیمیایی برای تجزیه:

هنگام طراحی یک محصول شیمیایی به منظور عملکرد خاص، باید در طی مراحل طراحی دقت شود که ماده شیمیایی آلاینده‌های محیطی نیستند. این کار را می‌توان با اطمینان از تجزیه مواد شیمیایی به مواد غیر سمی انجام داد.

11. ترکیب، تجزیه در زمان واقعی:

فرآیندها و روش‌های تجزیه‌ای باید تا حدی توسعه یافته باشند تا بتوانند داده‌های زمان واقعی را برای نظارت خود ارائه دهند. این روش می‌تواند مواد درگیر در واکنش را قادر به متوقف کردن یا کنترل فرآیند قبل از تشکیل مواد سمی و خطرناک کند.

12. کاربری شیمی ایمن برای پیشگیری از حوادث:

حین طراحی فرآیندهای شیمیایی، اطمینان از ایمن بودن موادی که در فرآیندها استفاده می‌شود، مهم است. این قضیه می‌تواند از بروز حوادث خاص در محل کار مانند انفجار و آتش سوزی جلوگیری کند. علاوه بر این، می‌تواند به ایجاد یک محیط امن‌تر برای فرآیندها کمک کند.

سه نکته مهم شیمی سبز کدامند؟

شیمی سبز دارای سه نکته ی مهم و اساسی زیر می باشد:

1- مفهوم شیمی سبز در تمام مراحل طراحی و چرخه زندگی ترکیبات شیمیایی به کار می رود.

2- شیمی پایدار در تلاش است که ماهیت ذاتی محصولات و فرآیندهای مورد نظر به گونه ای طراحی شوند که خطرات ذاتی این محصولات و فرآیندها کاهش یابد.

3- شیمی سبز به عنوان سیستمی یکپارچه از اصول و معیارهای طراحی کار می کند.

استفاده از حلال‌های سبز

بسیاری از واکنش‌های سنتز شیمیایی که در مقیاس صنعتی انجام می‌شود، به مقادیر زیادی حلال شیمیایی نیاز دارند. علاوه بر این، این حلال‌ها برای اهداف چربی زدایی و تمیز کردن به صورت صنعتی استفاده می‌شوند. با این حال، بسیاری از حلال‌های سنتی که در گذشته برای چنین اهدافی مورد استفاده قرار می گرفتند، برای انسان سمی شناخته شده اند. از جمله این حلال‌های پر مصرف كلر، بنزن و فنول می‌باشد.

پیشرفت شیمی سبز گزینه‌های زیادی را برای این حلال های سمی ارائه داده است. حلال های سبز که به عنوان گزینه‌های جدید در دسترس شناخته شده هستند، از منابع تجدید پذیر گرفته می‌شوند و همچنین قابل تجزیه زیستی هستند. بنابراین، شیمی پایدار با ایجاد گزینه های امن تر، پتانسیل زیادی در کاهش سمیت برخی از محیط‌های صنعتی دارد.

اهداف شیمی سبز چیست؟

توسعه تکنیک‌های تخصصی مصنوعی

توسعه تکنیک‌های مصنوعی تخصصی می‌تواند فرایندها را بهینه سازد تا با رعایت اصول شیمی سبز، آنها را با محیط زیست سازگارتر سازد. یک مثال مهم از چنین تکنیک مصنوعی پیشرفته، توسعه واکنش متافز اولفین در زمینه شیمی آلی است. این واکنش، ایجاد شده توسط رابرت گرابز، ریچارد شروک و ایو شووین، جایزه نوبل شیمی را در سال 2005 به‌دست آورد.

سایر پیشرفت های قابل توجهی که با پیشرفت در شیمی پایدار به وجود آمده است:

- استفاده از دی اکسید کربن فوق بحرانی به عنوان یک حلال سبز (به عنوان جایگزینی برای سایر حلال های سمی).
- ترکیب استفاده از هیدروژن در واکنش‌های سنتز (Enantioselective که به عنوان سنتز نامتقارن شناخته می‌شود).
- ترکیب محلول‌های آبی پراکسید هیدروژن (یک ترکیب شیمیایی با فرمول H2O2 برای ایجاد واکنش‌های اکسیداسیون نسبتاً تمیز).

از دیگر کاربردهای قابل توجه شیمی پایدار می‌توان به اکسیداسیون فوق بحرانی آب(Super Critical Water Oxidation) که به اختصار SCWO گفته می‌شود، واکنش‌های محیط خشک (که به آن واکنش های حالت جامد و واکنش های کم‌حلال نیز گفته می‌شود) و واکنش های آب اشاره کرد.

کاربرد شیمی سبز چیست؟

کاربرد شیمی سبز

نظر به رویکرد شیمی سبز و اصول و اهداف آن، شیمی سبز کاربردها و فواید زیادی برای جامع بشری به همراه دارد.

کاهش تاثیر مواد شیمیایی

از مهمترین اهداف و کاربردهای شیمی سبز میتوان به کاهش تأثیر مواد شیمیایی بر سلامت انسان و محیط زیست اشاره کرد.

شیمی سبز نه تنها به شرکتهای مختلف این امکان را میدهد که محصولات زیست محیطی ارزان، در دسترس، ایمن و سازگار با محیط زیست طراحی و تولید کنند، بلکه این شرکتها قادر به تولید محصولات با کارایی و بازده بالا و ضایعات کمتر نیز هستند.

امروزه هدف بسیاری از گروههای تحقیقاتی در سرتاسر دنیا به استفاده از روشهای شیمی سبز برای طراحی و تولید محصولات با کارایی و استحکام بالا و در عین حال تولید کم محصولات جانبی و ضایعات معطوف شده است.

سنتز مواد بر پایه ی نانو

یکی دیگر از مهمترین موارد کاربرد شیمی سبز، استفاده از آن در سنتز مواد بر پایه ی نانو است. در حالی که سنتز مواد نانویی نیازمند استفاده زا مواد اولیه و حلالهای آلی بسیار گران قیمت و خطرناک میباشد، شیمی سبز محققین و پژوهشگران را بر آن داشته است تا از مواد اولیه ی ساده، ارزان، در دسترس، سازگار با محیط زیست و زیست تخریب پذیر استفاده کنند.

تولید تراشه‌های کامپیوتری

یکی دیگر از کاربردهای شیمی سبز در زمینه تولید تراشه‌های کامپیوتری است. به طور کلی، تولید این تراشه ها نیازمند مصرف حجم بسیار زیادی آب، حلالهای شیمیایی و انرژی است. از این رو، برای کاهش مصرف این مواد و انرژی، در سال 2003 دانشمندان دی‌اکسید کربن فوق بحرانی در مراحل سنتز این تراشه¬ها استفاده کردند.

براساس نتایج حاصله، استفاده از دی‌اکسید کربن فوق بحرانی، حجم آب، مواد شیمیایی و انرژی مصرفی را به صورت قابل ملاحظه ای کاهش داد.

از دیگر کاربردهای شیمی سبز می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- کاربرد در پزشکی
2- کاربرد در تولید پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر
3- کاربرد در تولید رنگ¬ها و محصولات رنگی
4- کاربرد در تولید سوخت‌های جایگزین
5- کاربرد در بازطراحی واکنش‌‌های شیمیایی
6- کاربرد در تولید چندسازه‌های زیستی

معایب شیمی سبز چیست؟

معایب شیمی سبز

اگرچه شیمی سبز مزایا و کاربردهای بسیار زیادی دارد، اما این رویکرد دارای معایبی نیز می باشد.

ایجاد محدودیت برای برخی فرایندها و تولید برخی محصولات

به عنوان مثال، استفاده از شیمی سبز برای طراحی برخی فرآیندها و همچنین تولید برخی محصولات، محدودیت هایی را ایجاد می کند.

کاربرد شیمی سبز در بسیاری از فرآیندها نیازمند استفاده از مواد اولیه و پیش ماده های مشخصی است که این مواد اولیه و پیش ماده ها فقط برای طراحی و تولید برخی محصولات قابل استفاده هستند.

در واقع، کاربرد شیمی سبز به نوعی محدودیت هایی را ایجاد می کند و تنوع تولید محصولات مختلف را کاهش می دهد. در حالی که تنوع تولید محصولات یک اصل بسیار مهم و حیاتی در علم مختلف در نظر گرفته می شود.

تغییر pH آب های زیرزمینی و مرگ و میر آبزیان و گیاهان

یکی دیگر از مثال هایی که می تواند معایب شیمی سبز را نشان دهد این است که مثلا در تولید سوخت سبز، بخشی از زمین های کشاورزی و آب که می توانند برای تولید محصولات غذایی مورد استفاده قرار گیرند، برای پرورش گیاهان تولید کننده ی سوخت سبز اشغال می شوند.

یکی از کاربردهای شیمی سبز طراحی و تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر است. اگرچه این محصولات سازگار با محیط زیست هستند اما به دلیل طول عمر کوتاه، قابلیت استفاده از آن ها در صنایع مختلف مانند تولید مخازن ذخیره آب کاهش می یابد.

یکی از روش های شیمی سبز ذخیره ی کربن دی اکسید در زیر زمین است. علی رغم کاربرد این روش، کربن دی اکسید ذخیره شده می تواند با آب های زیرزمینی تماس پیدا کند و به دلیل اسیدی بودن کربن دی اکسید، می تواند pH آب های زیرزمینی را تغییر دهد.

این تغییر pH آب های زیرزمینی نه تنها باعث تاثیر بر آبزیان و مرگ و میر آن ها می شود بلکه بر رشد گیاهان نیز تاثیر می گذارد و امکان رشد گیاهان را نیز کاهش می دهد.

نتیجه گیری

در پایان توجه به این نکته مهم است که دامنه اصول شیمی سبز و مهندسی فراتر از نگرانی در مورد خطرات ناشی از سمیت شیمیایی است و شامل صرفه جویی در انرژی، کاهش ضایعات و ملاحظات چرخه زندگی مانند استفاده از مواد اولیه پایدار یا تجدیدپذیر و طراحی برای حذف یا دفع نهایی محصول می‌باشد.

شرکت افراکم همواره کوشیده است در زمینه تامین مواد شیمیایی و حلال های سبز و در نظر گرفتن اصول شیمی سبز فعالیت نماید.

شیمی پایدار را می توان با استفاده از معیارها نیز تعریف کرد. در حالی که مجموعه واحدی از معیارها ایجاد نشده است، روش‌های زیادی برای تعیین کمیت فرآیندها و محصولات سبزتر ارائه شده است. این معیارها شامل معیارهای مربوط به جرم، انرژی، کاهش یا حذف مواد خطرناک و اثرات زیست محیطی چرخه زندگی است.