Хімія. Рівень стандарту. 11 клас. Попель

§ 36. Про «зелену» хімію

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • дізнатися про галузь хімічної науки, яку називають «зеленою» хімією;
  • ознайомитися з напрямами досліджень у сфері «зеленої» хімії.

Хімія — одна із фундаментальних наук. Її досягнення значною мірою забезпечують прогресивний розвиток людства. Про це йшлося на сторінках наших підручників. Але часом можна почути негативну оцінку хімії. Вона зумовлена тим, що численні хімічні виробництва, багато речовин і матеріалів, які випускає промисловість, завдають шкоди довкіллю, здоров’ю людини. Деякі факти, що підтверджують це, наведено в попередньому параграфі. Нинішні прогнози щодо майбутнього стану природи є песимістичними.

В останні десятиліття учені докладають чималих зусиль, щоб змінити ситуацію, яка склалася. Поступово формується галузь хімії, яку називають «зеленою» хімією, тобто дружньою щодо довкілля. Можливий синонім цієї назви — «екологічно чиста хімія».

У назві якої міжнародної неурядової організації є слово «Green»?

Розглянемо головні завдання, які постають перед «зеленою» хімією.

1. Створення нових хімічних технологій, а також удосконалення існуючих. Основна мета — максимальне використання сировини, вихідних речовин і зменшення до мінімуму кількості відходів.

Екологічність технології іноді оцінюють за відношенням маси кінцевого продукту до маси відходів. Якщо для пластмаси цей показник може становити, наприклад, 1 : 5, то для деяких фармацевтичних препаратів — 1 : 500. Ідеал — безвідходне виробництво з повним використанням сировини.

Цікаво знати

Щодо новітніх виробництв часто вживають терміни «високі технології», «чисті технології».

Важливим для сучасної технології є вибір найбільш безпечного процесу, а також безпечних способів виділення й очищення цільового хімічного продукту. Для багатостадійних процесів бажане скорочення кількості стадій, що сприятиме зменшенню кількості відходів і збільшенню виходу цільових продуктів.

Один із принципів «зеленої» хімії — принцип «економії атомів». Наприклад, якщо органічна сполука утворюється внаслідок різних реакцій, то її вигідніше добути за реакцією приєднання (обидва реагенти використовуються, утворюється один продукт), ніж за реакцією заміщення або окисно-відновною реакцією, коли, крім цільового продукту, утворюються інші, другорядні. Цей принцип також дотримується, якщо хімічне перетворення здійснити за меншу кількість стадій.

Зростає актуальність досліджень каталітичних реакцій. Застосування каталізаторів дає змогу заощадити реагенти і знизити енерговитрати. Важливими заходами є заміна токсичних каталізаторів нетоксичними, а також розширення сфери використання каталізаторів білкової природи — ферментів.

У хімічні технології дедалі більше залучають рослинну сировину. Зростає виробництво біогазу із рослинних решток і відходів тваринництва і птахівництва, полімерів із деяких рослин. Значну кількість етену добувають у Бразилії з етанолу, виробленого із цукрової тростини.

2. Удосконалення процесів утилізації відходів виробництва та споживання, використання їх як вторинної сировини.

Про цю проблему йшлося в попередньому параграфі. Першочергове завдання — переробка полімерних відходів, яких накопичується дедалі більше.

Як із залишків поліетилену знову добути цей полімер?

3. Пошук нешкідливих речовин, які б замінили шкідливі в багатьох виробництвах.

Це завдання для кожного є очевидним. Токсичні речовини потребують особливих заходів при їх зберіганні, використанні, а залишки необхідно утилізувати або направляти на переробку. Значну увагу вчені приділяють розробленню технологій без використання органічних розчинників, оскільки майже всі ці речовини негативно впливають на здоров’я людини.

4. Винайдення полімерів, які можуть розкладатися в природних умовах.

Переважна кількість пластмасових виробів не призначена для довготривалого використання. Їх відходи, маса яких стрімко зростає, не розкладуться в довкіллі й за 100 років. На жаль, переробка охоплює лише незначну частину таких відходів.

Розширюються дослідження нових полімерів (поліпептидних, поліестерних), що подібні до природних високомолекулярних сполук і тому повільно розкладаються за участю бактерій і мікроорганізмів. Із цих полімерів виготовляють пакувальні матеріали (мал. 100), різний посуд, інші вироби.

Мал. 100. Позначка на пакеті з біорозкладного полімеру

У світі виходять друком наукові журнали, в яких висвітлюються проблеми розвитку «зеленої» хімії, повідомляється про досягнення в цій галузі. Періодично відбуваються міжнародні наукові конференції (мал. 101), де вчені обмінюються своїми здобутками.

Мал. 101. Логотип конгресу із «зеленої» хімії

ВИСНОВКИ

Нині хіміки вирішують багато завдань, спрямованих на максимальне використання сировини й ефективне перероблення різних відходів. Їх реалізація має гарантувати відсутність негативного впливу на довкілля. Через екологічне спрямування наукових досліджень і впроваджуваних технологій відповідна галузь хімічної науки отримала назву «зеленої» хімії.

  • 288. У чому полягає процес добування заліза взаємодією залізної руди з воднем? Чи можна його вважати прикладом впровадження принципів «зеленої» хімії?
  • 289. За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення про кілька органічних розчинників, найуживаніших у хімічній промисловості, та їх вплив на організм людини.
  • 290. У позаминулому столітті водень добували в промисловості, пропускаючи водяну пару над розжареним залізним брухтом. Серед сучасних методів промислового добування водню — розклад природного газу за високої температури на прості речовини, розклад води за дії постійного електричного струму. Назвіть переваги і недоліки кожного методу з погляду «зеленої» хімії.