شیمی سبز؛ چشم اندار آینده شیمی

موضوع اصلی : مقالات محیط زیستی 9 / اسفند / 1392    
ارسال کننده


 

شیمی سبز؛ چشم انداز آینده شیمی

امروزه ديگر شيمي انحصارا علمي براي فهم و ادراك بهتر پديده هاي پيرامون و طبيعت نيست. شيمي يك علم خلاق و توليدكننده است كه مواد و اجسامي با ارزش افزوده بالا ايجاد مي كند. بسياري از ابداعات، اختراعات، و آفرينش هاي علمي-فناوري به دنبال توسعه در سنتزهاي شيميايي صورت گرفته است.

هم اكنون در قرن بيست و يكم، ابداعات و اختراعات تاثير شگرفي بر زندگي و تمدن بشري گذارده به طوري كه جنبه علمي اكثر اين موارد بر اساس اصول شيميايي و فيزيكي استوار گرديده است. از طرفي با وجود نقش حیاتی علم شیمی در خلق تمدن جدید، اما خطرات زیادی نیز از جانب محصولات و فرایندهای شيميايي سلامت انسان و محیط زیست را تهديد مي كند.

کودها و سموم شیمیایی کشاورزی، داروهای صناعي و نيمه صناعي، مواد پلاستیکی، بنزین و سوخت هاي دیگر، انواع مواد پليمري، مواد بهداشتي-آرايشي، انواع شوينده ها، انواع افزودني هاي شيميايي در صنايع گوناگون، و ... همگی جزء مواد شیمیایی باارزشی هستند که طي فرايندهاي شيميايي و در کارخانجات شیمیایی تولید می شوند. اما برخی از این مواد و فرآیندهای شیمیایی ای که برای ساخت آن ها استفاده می شود به محیط زیست و سلامت انسان ها صدمه می زند.

تاكنون در بيشتر راه كارها بر جنبه هاي پیشگیرانه تاكيد شده است اما از ديگر سو، راههای كارآمدتری نیز برای کاهش خطرات فرآیندها و محصولات شیمیایی وجود دارد.

فرايندهاي شيميايي بايد از لحاظ علمي و تئوري زيبا و در عرصه زندگي، عملي و كاربردي باشند. امروزه ديگر اقتصادي و مقرون به صرفه بودن يك روش نمي تواند براي يك شيميست كافي باشد. قابليت بازيافت مواد اوليه و زيست سازگار بودن روش ها و بي خطر بودن محصولات، از ديگر ابعاد مهمي هستند كه يك شيميست بايد در كنار توجيه اقتصادي فرايند در نظر بگيرد كه اين فعاليت ها در شيمي سبز تعريف مي گردند. در شیمی سبز تلاش بر آن است که آلودگی از طریق جلوگیری از ایجاد آن، کاهش یابد. بنابراین يك شیمیست آگاه، با اطلاع كافي از خطرات احتمالی یک ماده ی شیمیایی برای سلامتی انسان و محیط زیست، یک فرایند شیمیایی را طراحی می کند.

اصطلاح شیمی سبز در مورد فرآیندهای شیمیایی و طراحی محصولاتي به کار می رود که در آن استفاده و ساخت مواد خطرناک کاهش یافته و یا کاملاً از بین رفته است. شیمی سبز عبارت است از: طراحی، توسعه و به كارگیری فرایندها و محصولات برای كاهش یا حذف موادی كه برای انسان یا محیط زیست خطرناك هستند. بنابراين هدف نهايي شيمي سبز، افزايش كيفيت زندگي در يك کره زمين تميزتر و ايمن تر است. در مجموع اهداف شيمي سبز را مي توان اين گونه بيان نمود:

 

·         استفاده از منابع تجدید شدنی: در طراحی فرایندهای شیمیایی باید از مواد اولیه با قابلیت تولید مجدد مانند موادی که منشاء گياهي و طبيعي دارند بهره گرفت. این مواد باید حتی الامکان به جای استفاده از موادی چون سوختهای فسیلی و مواد اولیه معدنی به كار روند.

·         استفاده از مواد اولیه كم خطر: استفاده از مواد شيميايي كم خطر و كاهش استفاده از مواد كمكی، در كاهش فراورده های جانبی كمك زیادی میكند. بهرهگیری از واكنشگرها و حلالهایی كه احتمال انفجار، آتشسوزی و واكنش هاي ناخواستهی مواد شیمیایی را كاهش میدهند، احتمال رویدادهای شیمیایی ناخواسته را به حداقل مي رساند. با تبديل حالت فيزيكي فرايندها(جامد، مایع یا گاز) یا تغییر تركیب واكنشگرها میتوان آسیبهای مرتبط را كاهش داد.

·         استفاده از حلال های جایگزین: حلال های آلی، با توجه به سمیت و استفاده زیاد در صنایع شیمیایی، یکی از منابع آلودگی های شیمیایی هستند و حذف یا جایگزینی آنها کمک زیادی به محیط زیست می نماید. در اکثر موارد انجام واكنش ها تحت شرایط بدون حلال، بهتر و سریع تر از روش های معمول بوده است. آب، سیالات فوق بحرانی، و مایعات یونی از جمله حلال های جایگزین هستند.

·         افزایش راندمان یا بازده فرایندهای شیمیایی: ساخت مولكول ها با ساختار سه بعدي دقيق، در سنتزهاي شيمي آلي و به صورت مرحله به مرحله صورت مي گيرد. در حالت ايده آل، مولكول هاي مدنظر با بازده 100% و انتخاب گري 100% بدون محصولات جانبي بايد توليد شوند. با این نگاه مفهوم اقتصاد اتمي"Atom economy " اهمیت می یابد. مفهوم اقتصاد اتمي به این معناست كه بازده فرایندهای شیمیایی افزایش یابد. روش ساخت مواد در فرایندهای شیمیایی باید به گونه ای طراحی شود كه بیشترین استفاده از مواد واكنش دهنده انجام شود و حتی الامکان تمامی آنان به محصول تبدیل شوند. گزینش این گونه فرایندها، بازده تولید محصول نهایی را افزایش داده و فرآوردههای جانبی را كاهش میدهد.

·         استفاده از كاتاليزورها: كاتاليزورها، يكي از مهم ترين ابزارها در شيمي سبز هستند. امروزه، بيش از 80% مواد شيميايي با استفاده از كاتاليزورها تهيه مي شوند. با نگاهي به بازار جهاني كاتاليزورها مي توان دريافت كه توليد كاتاليزورها به منظور استفاده در فرايندهاي شيميايي، سهم عمده اي از توليد مواد شيميايي را به خود اختصاص داده و سالانه ميلياردها دلار در توليد مواد شيميايي از طريق كاتاليست ها تامين مي گردد. افزايش انتخاب پذيري یك واكنش، كاهش دمای مورد نیاز، كاهش واكنشها و محصولات جانبی، و افزايش بازده فرآوردههای نهایی، از مزاياي استفاده از كاتاليست ها در فرايندهاي شيميايي است.

·         جلوگیری از تولید فراورده های جانبی: بازطراحی فرایندهای شیمیایی برای كاستن از تولید فراوردههای جانبی و خطرناک، یکی از ضرورت های جدی در شیمی سبز است. در نتیجه خطرات انباركردن، جابهجایی و دفع فراوردههای جانبی این مواد كاهش می یابد.

·         طراحی فرایندهای شیمیایی ایمن تر: فرایندهایی باید طراحی شود که مواد به كار رفته در این فرایندها حتی الامکان خطر كمتری برای آدمی یا محیط زیست داشته باشند. از میان واكنشگرهای گوناگونی که در یك فرایند شیمیایی وجود دارد میتوان کم خطرترین را برگزید.

·         طراحی مواد و فراورده های شیمیایی سالم تر: در کنار كاهش خطرات فراورده های شیمیایی، فرایندهای شیمیایی باید به گونه ای طراحی شوند كه كارایی خوبی داشته باشند. فراورده های جدید را میتوان به گونه ای طراحی كرد كه سالم تر باشند و در همان حال، كار در نظر گرفته شده برای آنها را به خوبی انجام دهند.

·         افزایش بازده انرژی: روش ساخت مواد شیمیایی و جداسازی باید به گونه ای طراحی شود كه هزینههای انرژی به كمترین اندازه ی خود برسد. انرژی مورد نیاز باید با توجه به شرایط اقتصادی و محیطی فراهم شود و حتی الامکان فرایندهای شیمیایی در دما و فشار معمولی انجام شوند.

·         کاهش تعداد مراحل فرایندها: تعداد مراحل فیزیكی و شیمیایی فرایندها باید حتی الامکان کاهش یابد. وجود مراحل بیشتر، مستلزم استفاده از واكنشگرهای اضافی و در نتیجه افزایش فراوردههای جانبی است.

·         زيست تخريب پذيري محصولات فرایندهای شیمیایی: طراحی محصولات شیمیایی باید به گونه ای باشد كه در پایان عمر مفيد آنها، در اثر عوامل زيست محيطي تجزيه شده، باعث آلودگي محیط زیست نگردند.

·         كنترل فرایندهای شیمیایی: با كنترل لحظه به لحظه پیشرفت یك فرایند شيميايي، زمان كامل شدن فرایند و يا تشكيل فراورده هاي جانبی ناخواسته مشخص مي گردد.

 

امروزه به دلیل فراگیری آلودگي ها و پراکندگی در مقیاس جهانی، شيمي سبز به موضوعي بين المللي تبدیل گردیده است. افزایش روزافزون بهاي مواد پتروشيمي، ايجاد نکردن آلودگي، زیست سازگاری، هزینه های ارزان تر، و رقابت پذيری بیشتر در اقتصاد جهاني، و ... همگی عواملی هستند که باعث شده است تا کشورهای توسعه یافته به دنبال استفاده از شيمي سبز باشند. نتایج بررسی روندهاي كنوني در علم شيمي با تکیه بر مقالات و پتنت ها بيانگر آن است كه آينده علم شيمي از روش ها و نگاه شيمي سبز سرچشمه مي گيرد.

شيمي سبز نه تنها از جانب جامعه علمي، بلكه در سطحي بالاتر از جانب دولت ها، صنايع و ديگر بخش هاي جامعه نيز بايد مورد حمايت همه جانبه قرار گيرد. تلاش هاي پژوهشگران در شيمي سبز بايد براي حل مشكلات اساسي و جدي در ارتباط با آلودگي آب و هوا و محيط زيست، انرژي، سلامتي، كشاورزي، و در نهايت افزایش رفاه عمومی باشد. اميدواريم نسل بعدي شيميست ها در قرن 21 به اين ايده جامه عمل بپوشانند.

محمد هادي قاسمي

عضو هيات علمي جهاد دانشگاهي

7948 بازدید
نظرات بازديد كنندگان:


  • ناهید height=
    ناهید | امتياز 0
    عـالی بود مـمنونم
ارسال نظر

نام:
ایمیل:
متن:
كد امنيتي:
درج کد امنیتی: