Замена традиционных органических растворителей

Большая надежда возлагается на использование сверхкритических жидкостей (в основном, углекислый газ и вода, в меньшей степени — аммиак, этан, пропан и др.)

Сверхкритический CO₂ уже широко применяется в качестве безвредного, экологически чистого растворителя — например, для экстракции кофеина из кофейных зёрен, эфирных масел из растений и в качестве растворителя для некоторых химических реакций.

Другими примерами являются реакции окисления, протекающие в сверхкритической воде, реакции, протекающие в водной эмульсии, а также реакции без растворителей (включая твердофазные реакции).

Еще одно перспективное направление это использование ионных жидкостей. Они представляют собой жидкие соли при низких температурах. Это новый класс растворителей, которые не имеют давления насыщенного пара и поэтому не испаряются и не являются горючими. Имеют очень хорошую способность растворять широкие гаммы веществ, в том числе и биополимеры. Их возможное количество виртуально не ограничено, и они могут быть получены с любыми заданными наперед свойствами. Кроме того, они могут быть получены из возобновляемых источников, быть не токсичными и не опасными для окружающей среды и человека.

Возобновляемые исходные реагенты

Биоразложимые одноразовые стаканы, сделанные из полилактида.

Ещё один путь, ведущий к целям «зеленой химии», — широкое использование биомассы вместо нефти, из которой химические предприятия творят сейчас все многообразие веществ — конструкционные материалы, химикаты, лекарства, парфюмерию и многое, многое другое.

С 70-х годов XX века в Бразилии, ЕС, Китае, США и других странах построено множество заводов, которые сегодня дают порядка 75 млрд. л или около 60 млн. т топливного спирта (данные 2009 г.), полученного биотехнологическим путём из сахарного тростника, кукурузы, свеклы, патоки и других  источников. Также быстро растет производство эфиров жирных кислот («биодизеля») и, в последнее время, целлюлозного этанола.

Работает несколько мощных заводов по получению молочной кислоты из глюкозы, полученной из мелассы и отходов целлюлозы. Производительность такого предприятия близка к теоретической: из килограмма глюкозы производится килограмм молочной кислоты. Полученная дешёвая молочная кислота и ее ангидрид (лактид) далее используются в производстве биоразлагаемого полимера — полилактида.

К целям зелёной химии относится также разработка путей эффективного использования такого сырья, как лигнин, который пока не нашёл широкого применения.

Биотехнология

Биоинженерия также рассматривается в качестве перспективной техники для достижения целей Зелёной химии. Ряд промышленно важных химических соединений может быть синтезирован с высокими выходами с помощью биологических агентов (микроорганизмов, вирусов, трансгенных растений и животных).

+3 Кейс «Счастье на свалке» 11 класс

Лаборатории одного химического комбината, производящего красители, постоянно не хватало денег. Каждые сутки эта лаборатория обязательно проводила пробы на качество химических реагентов. Одна из таких проб предусматривала прокаливание порошка в большой пустотелой спирали из кварцевого стекла. После проведения анализа спираль приходилось выбрасывать, т. к. внутри нее намертво прилипал нерастворимый спеченный порошок наподобие пемзы.

Кварцевая спираль имеет продольное отверстие диаметром 5 мм по всей длине. Диаметр витков спирали – около 200 мм, количество витков – 20. Каждая спираль стоит примерно тысячу долларов и закупается в Европе. Только за год выбрасывали «на свалку» 365 тысяч долларов!

У новаторов на комбинате появилась идея: «А если чистить спирали упругой стальной проволокой?» Попробовали.

Оказалось: тонкая стальная проволока, имеющая острый расплющенный конец, разрыхляет осадок внутри спирали и он легко высыпается. А спираль можно использовать повторно, как новую!

Но выяснилось, что проволокой можно чистить только 1–2 витка: проволока пружинит, застревает в витках и «рыхление осадка» прекращается. Пробовали применять разные (по упругости и толщине) проволоки, тросики, однако прочищали лишь несколько витков.

Комбинат по-прежнему закупал дорогие спирали и нес «оправданные» убытки на лабораторные исследования.

Эту задачу сам руководитель этой химической лаборатории.

Вместо проволоки внутрь отверстия насыпали немного мелких железных опилок и с помощью магнита, расположенного снаружи, стали перемещать и вращать опилки в каналах спирали. Острые опилки очистили прикипевший порошок, и спирали стали использовать многократно.

Хорошо, что на комбинате не успели ликвидировать свалку с использованными спиралями! А их там скопилось пару тысяч.

 

 

Литература:

1. В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин. А. А. Дроздов, В. И. Теренин «Химия 8-11 классы», Учебники для общеобразовательных учреждений, Москва, Дрофа, 2013.

2. Соловьев Ю. Н. История химии. Развитие химии с древнейших времен до конца XIX века: Пособие для учителя. Москва, Просвещение, 1983 г.

3. Титова И. М. Вещества и материалы в руках художника: Пособие для учителя. Москва, МИРОС, 1994 г.

4. Шульпин Г. Б. Химия для всех. Москва, Знание, 1987 г.

5. Энциклопедия для детей. Том 17: Химия. Москва, Аванта +, 2000 г.

6. Энциклопедия для детей. Том 19: Экология. Москва, Аванта +, 2001 г.

7. DVD –диск «Вода» (документальный фильм)

8. Википедия: свободная энциклопедия.