1.1: Вступ до зеленої хімії

Last updated
Save as PDF

Page ID: 21203

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Вступ

Підйом промислового комплексу та сильна потреба суспільства у підвищенні якості життя, безпеки, багатства та майбутньої продуктивності допомогли вивести дисципліну хімії та її роботу на дуже високе місце. Наш прогрес у досягненні утопії інтелектуального зростання людини, свободи вибору, рівності в класах та придбання багатства були доповнені та заохочені плодами хімічних досліджень та зусиль з розробки з початку минулого століття. Наприклад, ми стали свідками значних успіхів у наступних аспектах нашого життя:

Вода: введення таких реагентів, як хлор і фтор, щоб не тільки зменшити і усунути мікробне забруднення, але і поліпшити здоров'я зубів відповідно;
Їжа: ми бачили можливість використовувати фтор, хлорвуглеці (ХФУ, «Фреон»), щоб допомогти охолоджувати продукти протягом набагато більш тривалого «терміну зберігання», упаковки, що має специфічні механічні та антимікробні властивості, та консерванти/засоби для переробки харчових продуктів для усунення псування;
Одяг: синтетичні волокна, такі як віскоза, нейлон, поліестер та кевлар, були незамінними не тільки для нормального носіння, але і для військових, геологічних, сільськогосподарських та пакувальних застосувань;
Безпека: хімія матеріалів стимулювала виготовлення легких, але жорстких матеріалів, таких як шоломи, смоли, пластмаси тощо, які допомогли врятувати життя у ряді військових та промислових секторів.

Хімічна промисловість відіграла життєво важливу роль у виникненні високоякісного життя в наших людських суспільствах в цих останніх областях, а також багатьох інших. Фактично, галузь входить в десятку провідних галузей промисловості за обсягом валової продукції та продажів. Однією з найбільш несприятливих реалій і сприйняття галузі є її вплив на навколишнє середовище. Хоча це дуже безпечна галузь в цілому, добре розрекламовані катастрофи сприяли поганому сприйняттю громадськості. Наприклад, такі проблеми, як евтрофікація, стійкі органічні забруднювачі, БПК та знаменита палаюча річка Кайяхога, є типовими для катастроф, які завдають шкоди репутації та важливості нашої галузі.

Будь ласка, дивіться http://clevelandhistorical.org/items/show/63#.V7NI5BWU2og

Насправді вранці 22 червня 1969 року став свідком пожежі від спалювання нафти та сміття, які зібралися на поверхні річки Кайяхога (Клівленд). Подія викликала шторм у ЗМІ, привернула національну увагу та була представлена в коментарі до екологічних проблем країни (журнал Time, 1 серпня). Це був роз'яснювальний заклик до того, наскільки катастрофічними стали екологічні проблеми країни. Тодішній адміністратор EPA Ліза Джексон прокоментувала роки потому (2011), що пожежа свідчить про «майже неймовірні загрози здоров'ю та навколишньому середовищу» від забруднення води того часу. Зрозуміло, що, як заявив один еколог, «коли горіють річки, ви знаєте, що все погано». Образ був просочений у формується екологічну свідомість нації і підживлював попит на більш широке регулювання. У 1972 році Конгрес прийняв федеральний закон про чисту воду (CWA). Сьогодні води країни набагато чистіші, і багато хто кредитує CWA, щоб запобігти іншим річкам спіткати подібну долю.

Реальність така, що пожежа була символом того, наскільки погані річкові умови в США колись були. Ця пожежа була не вперше, коли загорівся промислова річка, але це був останній. Наприклад, наприкінці 19 - початку 20 століття спостерігалося безліч річкових пожеж. Щонайменше 13 на Cuyahoga сталося, тоді як інші були на річках в Детройті, Балтіморі, Філадельфії та інших місцях. Хоча галузі, хіміки та уряди ніколи навмисно не бажають або сприяють завдати шкоди, закон, який підтримує «Мерфі», дотримується. Сучасну форму закону можна простежити до 1952 року як епіграф для альпінізму книги Сака, який описав прислів'я як «давню приказку про альпінізм»:

Все, що може піти не так, робить (Sack, 1952).

Таким чином, завдання для сучасних хіміків і союзних працівників з огляду на закон полягає в тому, щоб будь-які реакції, процеси та конструкції зберігали цю загальну філософію на увазі. Наша мета в двадцять першому столітті - пом'якшити потенційні катастрофи, які можуть статися в результаті нашої хімії та інженерії.

Сталий розвиток

Концепція «сталого розвитку» була сформульована Комісією ООН з навколишнього середовища та розвитку в 1987 році (Brundtland Commission). Це просто констатується:
«... задоволення потреб сьогодення без шкоди для здатності майбутніх поколінь задовольняти власні потреби». Починаючи з Брундтландської комісії, ряд урядів, неурядових організацій та суспільств глибоко розглянули, що насправді означає сталий. Деякі з ключових драйверів, що підігрівають цю
дискусію, включають:

Яка прийнятна швидкість виснаження викопного палива? Чи є?
Чи існує прийнятний рівень забруднення для викиду в атмосферу і воду?

Очевидно, що відходи є даністю в будь-якому промисловому процесі, але першочергове питання полягає не в їх генерації, а в тому, як з ними поводяться. Якщо ми виробляємо потік відходів, чи можна його відновити, переробити або використовувати повторно? Якщо вуглекислий газ є потоком відходів, чи можемо ми зробити висновок, що природа буде секвеструвати його або це сприятиме глобальному потеплінню (зміні клімату)? Це питання, які вимагають інтенсивного аналізу та подальшого спостереження. Загальна доля планети (людство, екосистеми та наш спосіб життя) висить на рівновазі. Методи вирішення проблеми забезпечення продовження нашої планети та її ресурсів включають:

Не допускаючи накопичення токсичних речовин (наприклад, важких металів) із земної кори та інших
грядки;
Не постійно створюючи нерозкладні/швидкопсувні сполуки (наприклад, ХФУ, бензодіоксоцини), які можуть завдати значної шкоди озону та водним організмам відповідно;
Забезпечення того, щоб природні процеси, що відбуваються на землі, не порушуються (наприклад, спустошення
тропічні ліси, що забруднюють вододіли);
Не виснажуючи і не накопичуючи природних ресурсів (наприклад, води).

Ми як освічена спільнота (студенти, викладачі, державні працівники, працівники промисловості тощо) визнаємо та цінуємо, що Земля обладнана для боротьби з гикавкою та порушеннями у своїх процесах, але безперервне розширення таких меж відновлення призведе лише до катастроф. Дійсно, парадигма забезпечення що наші хімічні процеси не перевищують здатність Землі займатися буферизацією і відновленням, полягає в наступному:

Просувати інноваційні хімічні технології, які зменшують або виключають використання або генерацію небезпечних речовин при розробці, виробництві та використанні хімічних продуктів.

Вищевказане твердження визначає поняття «Зелена хімія». Тема в даний час стала дуже добре прийнятою і вітається частиною багатьох навчальних програм хімії та галузевих філософій. Насправді концепція потрійного нижнього рядка, тобто фінансової, соціальної та екологічної зобов'язана своїм існуванням зеленій хімії. Зелена хімія стала неймовірно незамінною галуззю в області хімії предмета. Його зміст та місія, однак, дуже унікальні порівняно з сестринськими курсами, оскільки вони втілюють соціальну та екологічну спрямованість.