Најважније из лекције
Зелена хемија: Одрживи приступ хемијској производњи са циљем спречавања загађења на самом извору.
Мере заштите: Постављање филтера (ваздух и вода), смањење фосилних горива, биолошко/хемијско пречишћавање вода и биоремедијација земљишта помоћу биљака и микроорганизама.
Суштина 12 принципа: Превенција отпада, максимално искоришћење атома реактаната, безопасни растварачи, рад на собној температури/притиску, употреба обновљивих сировина (биомаса), примена катализатора и дизајнирање разградивих производа.
Крајњи резултат: Очување здравља људи, заштита животне средине и економске уштеде.
Мере заштите: Постављање филтера (ваздух и вода), смањење фосилних горива, биолошко/хемијско пречишћавање вода и биоремедијација земљишта помоћу биљака и микроорганизама.
Суштина 12 принципа: Превенција отпада, максимално искоришћење атома реактаната, безопасни растварачи, рад на собној температури/притиску, употреба обновљивих сировина (биомаса), примена катализатора и дизајнирање разградивих производа.
Крајњи резултат: Очување здравља људи, заштита животне средине и економске уштеде.
Зелена хемија (одржива хемија) је планирање хемијских производа и процеса који смањују или потпуно елиминишу употребу и стварање опасних и токсичних супстанци.
Одрживи развој представља развој којим се задовољавају потребе садашњих генерација без угрожавања могућности будућих генерација да задовоље своје животне потребе.
Рециклажа је процес сакупљања и прераде отпадног материјала како би се поново употребио за стварање нових производа.
Зелена хемија није засебна хемијска дисциплина, већ свеобухватан приступ који се примењује кроз целокупан животни циклус производа: од планирања и синтезе, преко употребе, до коначног одлагања.
Уместо фосилних горива која загађују животну средину, користе се обновљиве сировине:
- добијање биодизела из биљних уља и масти;
- добијање биоетанола из кукуруза и шећерне трске.
Зашто се зелена хемија назива и одрживом хемијом?
Зато што се њени принципи примењују током читавог животног циклуса хемијског производа (планирање, производња, употреба и одлагање), чиме се чувају природни ресурси и омогућава заштита животне средине за будуће генерације.
Мере за заштиту природних ресурса обухватају континуирано праћење квалитета (мониторинг), елиминацију узрока загађења и смањење емисије штетних супстанци.
| Природни ресурс | Главне мере заштите |
|---|---|
| Ваздух | Постављање филтера на фабричким димњацима, смањење емисије штетних гасова смањењем употребе фосилних горива. |
| Вода | Постављање филтера и система за таложење, биолошко и хемијско пречишћавање отпадних вода, контролисана употреба пестицида. |
| Земљиште | Контрола и смањење употребе пестицида и вештачких ђубрива, примена биоремедијације. |
Биоремедијација је поступак пречишћавања загађеног земљишта и воде коришћењем живих организама (биљака и микроорганизама).
Која је улога филтера у фабричким постројењима?
Филтери заустављају и пречишћавају штетне честице и гасове пре њиховог испуштања у атмосферу (кроз димњаке) или у водене токове (кроз отпадне воде).
Ових 12 принципа представљају смернице за хемичаре и инжењере како би процеси били максимално безбедни, ефикасни и еколошки прихватљиви.
| # | Принцип | Значење и циљ |
|---|---|---|
| 1. | Превенција отпада | Боље је спречити настанак отпада него га касније третирати и уклањати. |
| 2. | Максимална економија атома | Планирање синтезе тако да се што више атома из полазних реактаната угради у жељени производ. |
| 3. | Мање опасне хемијске синтезе | Употреба и стварање супстанци које су минимално или нимало токсичне. |
| 4. | Безбедније хемикалије и производи | Очување жељене функције и ефикасности производа уз минималну токсичност. |
| 5. | Безбеднији растварачи и услови | Избегавање помоћних супстанци и растварача; када су неопходни, бирају се безопасни (нпр. вода). |
| 6. | Повећање енергетске ефикасности | Извођење хемијских реакција на собној температури (\(T \approx 20\text{--}25\ ^\circ\text{C}\)) и атмосферском притиску (\(p \approx 101{,}3\text{ kPa}\)). |
| 7. | Употреба обновљивих сировина | Коришћење биомасе и пољопривредног отпада уместо исцрпивих фосилних извора (нафте, угља). |
| 8. | Избегавање хемијских деривата | Минимизирање додатних корака и супстанци у синтези који повећавају количину отпада. |
| 9. | Коришћење катализатора | Катализатори убрзавају реакцију, не троше се у њој и могу се вишекратно рециклирати. |
| 10. | Предвиђање деградације | Планирање производа који се након употребе лако разлажу на нешкодљиве материје у природи. |
| 11. | Анализа у реалном времену | Стално праћење реакције током њеног трајања како би се спречило стварање опасних супстанци. |
| 12. | Смањење ризика од незгода | Избор супстанци и њихових физичких стања који смањују опасност од пожара, експлозија и цурења. |
Главни циљ зелене хемије је да учини животну средину безбеднијом за сва жива бића и обезбеди економски напредак.
- Људско здравље:
- Чистији ваздух и вода (мање респираторних обољења и чиста вода за пиће);
- Повећана безбедност радника у индустријским погонима;
- Безбеднија храна (елиминација токсичних пестицида из ланца исхране).
- Животна средина:
- Смањење ефекта стаклене баште, оштећења озонског омотача и настанка киселих киша и смога;
- Брза разградња супстанци без гомилања на депонијама и у екосистемима.
- Економија и пословање:
- Мањи утрошак сировина и енергије уз већи принос производа;
- Смањени трошкови складиштења, обраде и одлагања опасног отпада;
- Већа конкурентност еколошки сертификованих производа.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Који организам или група организама се користи у процесу биоремедијације и шта је циљ тог поступка?
У поступку биоремедијације користе се биљке и микроорганизми. Циљ је природно пречишћавање и уклањање загађујућих материја из земљишта и вода.
Задатак 2 (средњи): Објасните зашто је употреба катализатора у складу са принципима зелене хемије.
Катализатори убрзавају хемијске реакције и снижавају потребну енергију, а при томе се сами не троше током реакције. Због тога се могу поново користити (рециклирати) и не стварају додатни отпад.
Задатак 3 (средњи): Наведите барем три мере заштите воде од загађења.
Мере заштите вода укључују:
- Постављање филтера и постројења за таложење у индустрији;
- Хемијско и биолошко пречишћавање отпадних вода пре њиховог испуштања;
- Контролисану и смањену употребу пестицида и вештачких ђубрива у пољопривреди.
Задатак 4 (тежак): Хемијска компанија је стари поступак производње пластике на температури од \(300\ ^\circ\text{C}\) уз употребу токсичног органског растварача заменила новим поступком: реакција се одвија на собној температури (\(22\ ^\circ\text{C}\)) уз употребу воде као растварача и биомасе као сировине, а добијена пластика је биоразградива. Наведите најмање четири принципа зелене хемије који су примењени у овој иновацији.
Примењени су следећи принципи:
- Повећање енергетске ефикасности (реакција се одвија на собној температури уместо на \(300\ ^\circ\text{C}\));
- Коришћење безбеднијих растварача (токсични органски растварач замењен је водом);
- Употреба обновљивих сировина (коришћење биомасе уместо фосилних извора);
- Предвиђање деградације (производ је биоразградив и не задржава се трајно у природи);
- Планирање мање опасних хемијских синтеза / безбеднијих производа (смањена је укупна токсичност процеса и материјала).
