نگاهی به اصلهای دوازدهگانه شیمی سبز
امروز وقتی از شیمی صحبت میکنیم، معمولاً همیشه منظورمان علم شیمی در شکل محض آن نیست. واژه شیمی، اغلب با کلماتی نظیر محصولات، صنعت، شغل، تجارت، پیشرفت و خطرات همراه است. صنایع شیمیایی برای افراد زیادی اشتغال ایجاد کردهاند. بنابراین در حیات اجتماعی و اقتصادی جوامع نقش کلیدی دارند. از سوی دیگر بسیاری از فرایندهایی که از مواد شیمیایی استفاده میکنند میتوانند اثرهای زیانآوری روی محیط زیست یا سلامتی انسان داشته باشند. بنابراین حذف یا کاهش این خطرات تا یک سطح قابل قبول، مسئلهای بسیار مهم است. خطرهای مواد شیمیایی را میتوان با رابطه زیر نشان داد: انتشار * زیانآوری = خطر
با توجه به رابطه بالا با کاهش انتشار مواد خطرناک میتوان از خطرهای احتمالی مواد شیمیایی کاست. این کار معمولاً با اعمال محدودیتهای قانونی در مراحل استفاده، جابه جایی، تصفیه و یا دفع مواد شیمیایی انجام میشود. اما شیمی سبز به پارامتر اول یعنی زیانآوری مواد شیمیایی میپردازد و به دنبال این است که خطر ذاتی مواد را کاهش دهد. شیمی سبز بنابر پذیرفتهترین تعریف آن عبارت است از: طراحی، توسعه و به کارگیری فرایندها و محصولات برای کاهش یا حذف موادی که برای انسان یا محیط زیست خطرناک هستند. برای شیمی سبز ۱۲ اصل بیان میکنند که عبارتند از:
۱ _ بهتر است که مواد زاید در فرایندها تولید نشوند تا اینکه به فکر راهی برای از بین بردن آنها باشیم.
۲ _ روشهای ساخت مواد باید به گونهای طراحی شوند که بیشترین استفاده از مواد واکنشدهنده انجام شود و تمامی آنان به محصول تبدیل شوند.
۳ _ تا آنجا که امکانپذیر است روشهای ساخت مواد به گونهای طراحی شود که خطری را متوجه انسان یا محیط زیست نکند.
۴ _ محصولات جدید باید به گونهای طراحی شوند که بیشترین کارایی همراه با کمترین میزان سمیت را داشته باشند.
۵ _ استفاده از مواد کمکی مانند حلالها و… به کمترین میزان ممکن برسد و در شرایط اضطرار هم از مواد کم خطرتر استفاده شود.
۶ _ انرژی مورد نیاز فرایندها با توجه به شرایط اقتصادی و محیطی فراهم شود و تا آنجا که ممکن است فرایندهای شیمیایی در دما و فشار معمولی انجام شوند.
۷ _ از مواد خامی استفاده شود که قابلیت تولید مجدد در طبیعت را داشته باشند. (منابع تجدیدشونده)
۸ _ تا آنجا که امکانپذیر است مراحل فیزیکی و شیمیایی واکنشها کوتاه شود.
۹ _ از واکنشگرهای کاتالیزوری به جای واکنشگرهای استوکیومتری استفاده شود.
۱۰ _ سعی شود محصولات فرایندهای شیمیایی به صورت زیست تخریبپذیر باشند.
۱۱ _ روشهای تجزیهای برای کنترل لحظه به لحظه واکنشهای شیمیایی طراحی و توسعه داده شوند تا بتوان در هر لحظه تولید مواد مضر را تشخیص داد.
۱۲ _ از مواد یا حالتی از مواد استفاده شود که کمترین قابلیت برای ایجاد حوادثی مانند نشت، انفجار و آتش سوزی را داشته باشد. هم اینک نزدیک به پانزده سال از تلاشهای جدی شیمیدانان برای استفاده از اصول شیمی سبز میگذرد و در همین مدت کارهای ارزندهای به انجام رسیده است. این تلاشهای علمی را میتوان در ۳ محور زیر خلاصه کرد.
الف _ استفاده از مواد اولیه جایگزین: این راهکار در صنایع طرفداران بسیاری پیدا کرده است. یکی از اقداماتی که انجام شده استفاده از مواد زاید یک فرایند به عنوان ماده اولیه برای فرایند دیگر است. اقدام دیگر استفاده از منابع تجدید شونده مثل استفاده از اسید لاکتیک حاصل از مواد طبیعی تجدیدشونده برای ساختن بعضی از پلیمرها به جای استفاده مواد حاصل از نفت خام است. اما سادهترین و ارزانترین ماده اولیه که برای ساختن بسیاری از مواد آلی از آن میتوان استفاده کرد، دی اکسیدکربن (co2) است. با این کار نه تنها استفاده از نفت خام کمتر میشود بلکه از انتشار بیش از حد گاز دی اکسیدکربن در جو نیز جلوگیری میشود. مشکل اساسی در استفاده از دی اکسیدکربن پایداری ترمودینامیکی بالای آن و فعالیت شیمیایی کم آن است، هم اینک از دی اکسیدکربن در ساختن بعضی از پلیمرها و نیز اسیدفرمیک استفاده میشود.
ب _ استفاده از حلالهای جایگزین: حلالهای آلی با توجه به استفاده زیاد از آنها، اصلیترین منابع آلودگیهای شیمیایی هستند و کنترل موثر آنها میتواند پیشرفتهای اساسی در مسائل زیست محیطی به همراه داشته باشد. بهترین راه برای خلاص شدن از مشکلاتی که حلالها به همراه دارند، استفاده نکردن از آنها است، که هم اینک توسط بعضی از صنایع رنگسازی و صنایع پوششی در حال انجام است. واکنشهایی که در شرایط بدون حلال انجام شده است در بیشتر موارد بهتر و سریعتر از روشهای معمول بوده است. از مهمترین سیستمهای حلالی جایگزین میتوان سیالهای فوق بحرانی، مایعات یونی و آب را نام برد.
ج _ روشهای سنتزی جایگزین: هر جا که از سیستمهای کاتالیزوری برای تهیه مواد استفاده شده، شرایط بهتری برای تولید مواد فراهم شده است. هر چند که یک قرن پیش استفاده زیادی از کاتالیزورها در صنعت نمیشد، اما امروز هیچ شرکت شیمیایی نمیتواند بدون استفاده از کاتالیزورها در بازار رقابت دوام بیاورد. اخیراً روشی جدید برای سنتزایبوبروفن ارائه شده است که نسبت به روش قبلی چند مرحله کوتاهتر شده و همچنین حلال سمی تتراکلریدکربن هم از مراحل آن حذف شده است. شرکت دارویی فایزر هم با استفاده از اصول شیمی سبز روش تهیه جزء اصلی یکی از داروهای ضدافسردگی خود را بهبود بخشیده است. در ادامه خوب است نگاهی هم به وضعیت شیمی سبز در ایران داشته باشیم. در ۷ سال گذشته توجه به شیمی سبز در محافل دانشگاهی اهمیتی روزافزون یافته است به طوری که در سالهای اخیر نزدیک به ۳۰ درصد مقالات شیمی کشور به نحوی با شیمی سبز ارتباط داشته است. اما متاسفانه این رویکرد نسبت به شیمی سبز در ایران بیشتر رویکردی سطحی بوده و همچنان در سطح مانده است. شاهد بنده در این مدعا آشنا نبودن اکثر دانشجویان مقاطع مختلف شیمی با اصول ایمنی و میزان زیانآوری مواد شیمیایی و نیز رعایت نشدن بیشتر اصول ایمنی، در آزمایشگاههای شیمی کشور است. در بسیاری از موارد میبینیم که مقالاتی با عنوان شیمی سبز از سوی افراد و مراکز تحقیقاتی منتشر میشود که آن مراکز از حداقل امکانات ایمنی برای انجام سادهترین واکنشهای شیمیایی برخوردار نیستند. در صنایع کشور ما دیگر چیزی به نام شیمی سبز نداریم و بهتر است گفته شود که در صنایع نه تنها به کم کردن خطر ذاتی مواد شیمیایی توجهی نمیشود، بلکه در بیشتر موارد هیچ محدودیت قانونی و اخلاقی در تخلیه و دفع مواد زاید شیمیایی وجود ندارد، هر چند که به ظاهر بیشتر این صنایع موفق به اخذ استانداردهای زیست محیطی شدهاند. بسیاری از خوانندگان محترم به یاد دارند که سال گذشته از چاههای آب اطراف پالایشگاه تهران مواد نفتی بیرون میآمد و البته کسی هم پاسخگو نبود. بیشتر پسابهای صنعتی کشور نیز وضعیتی اینگونه دارند و به راحتی وارد آبهای جاری و یا زیرزمینی میشوند. از سوی دیگر بیشتر صنایع ما را صنایع وابسته به نفت تشکیل میدهند که از آلودهکنندهترین صنایع محسوب میشوند. حد قابل قبول برای تولید مواد زاید در این صنایع ۱۰/۱ درصد کل تولید است حال اگر صنایع ما با این فناوری موجود بتواند به این حد قابل قبول برسد – که البته محال به نظر میرسد _ باز هم سالانه میلیونها تن مواد زاید به همراه مواد غیرزاید نفتی تولید میشود که چگونگی دفع یا احیاناً تصفیه این مواد بر ما پوشیده است. تولید مواد زاید سمی در صنایع فلزی نیز که قسمت عمده صنایع غیرنفتی کشور ما را تشکیل میدهند، بسیار زیاد است.
*قسمت مربوط به شیمی سبز این مقاله خلاصهای از مقاله زیر است. SCIENCE. VOL.297
*عضو هیات علمی دانشگاه شهید چمران اهواز
یکشنبه ۲۲ آبان ۱۳۸۴ – شرق
مطالب مرتبط
