12 nguyên tắc của hóa học xanh với các ví dụ đã được nêu ra và thảo luận trong bài đăng trên blog này mà bạn có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các bài tiểu luận, bài tập hoặc dự án.
Hóa học xanh, còn được gọi là Hóa học bền vững, là một khái niệm được thiết lập vào năm 1990 bởi Paul Anastas và John Warner. Các nguyên tắc xuất hiện để hạn chế các vấn đề mà hóa chất và các quá trình hóa học đôi khi có thể gây ra. Đây cũng là một cách quan trọng để giảm cả tác động đến môi trường và các tác động tiêu cực có thể xảy ra đối với sức khỏe của hóa chất và tổng hợp hóa học.
Hóa học xanh là việc thiết kế các sản phẩm và quy trình hóa học làm giảm hoặc loại bỏ việc sử dụng hoặc tạo ra các chất độc hại. Ứng dụng của nó trải dài trong vòng đời của một sản phẩm hóa chất, bao gồm thiết kế, sản xuất, sử dụng và thải bỏ cuối cùng.
Trong khi hóa học môi trường tập trung vào tác động của hóa chất gây ô nhiễm đối với tự nhiên, hóa học xanh tập trung vào tác động môi trường của hóa học, bao gồm giảm tiêu thụ tài nguyên không thể tái tạo và các phương pháp tiếp cận công nghệ để ngăn ngừa ô nhiễm. Hóa học xanh áp dụng và tác động đến nhiều lĩnh vực khác nhau, từ dược phẩm và công nghệ sinh học đến các mặt hàng gia dụng và các sản phẩm nông nghiệp.
Các nguyên tắc cũng tiếp tục bao gồm các khái niệm sau:
- Thiết kế các quy trình để tối đa hóa lượng nguyên liệu thô cuối cùng trong sản phẩm
- Việc sử dụng các nguồn nguyên liệu tái tạo và các nguồn năng lượng
- Việc sử dụng các chất an toàn, lành tính với môi trường, bao gồm cả dung môi, bất cứ khi nào có thể
- Thiết kế các quy trình tiết kiệm năng lượng
- Tránh tạo ra chất thải, được coi là hình thức quản lý chất thải lý tưởng
[lwptoc]
Có bao nhiêu nguyên tắc cơ bản trong hóa học xanh?
Có 12 nguyên tắc cơ bản của hóa học xanh.
Không cần nói thêm, chúng ta hãy đi vào 12 nguyên tắc của hóa học xanh với các ví dụ.
12 Nguyên tắc của Hóa học Xanh với các ví dụ
Có 12 nguyên tắc của hóa học xanh với các ví dụ, được trình bày chính xác theo đúng thứ tự và được thảo luận bên dưới.
- Ngăn ngừa chất thải
- Nền kinh tế nguyên tử
- Tổng hợp hóa học ít độc hại hơn
- Thiết kế hóa chất an toàn hơn
- Dung môi và chất phụ trợ an toàn hơn
- Thiết kế để tiết kiệm năng lượng
- Sử dụng dự trữ thức ăn chăn nuôi có thể tái tạo
- Giảm phái sinh
- Xúc tác
- Thiết kế cho sự xuống cấp
- Phân tích thời gian thực để ngăn ngừa ô nhiễm
- Hóa học vốn dĩ an toàn hơn để ngăn ngừa tai nạn
# 1 Ngăn ngừa Rác thải
Phòng ngừa là nguyên tắc đầu tiên trong số 12 nguyên tắc của hóa học xanh, và trong bối cảnh này, nó chỉ đơn giản thể hiện rằng chu trình tổng hợp phải được tối ưu hóa để cung cấp phép đo cơ bản về chất thải có thể hình dung được. Một phép đo, được gọi là yếu tố E hoặc yếu tố môi trường, được tạo ra để kiểm tra số lượng chất thải trong một chu trình được thực hiện và được xác định bằng cách về cơ bản cô lập khối lượng chất thải mà tương tác tạo ra với khối lượng vật phẩm thu được, với hệ số E thấp hơn là tốt hơn.
Quá trình sản xuất thuốc trong suốt lịch sử có hệ số E rất cao, nhưng việc sử dụng một phần các nguyên tắc hóa học xanh có thể giúp giảm thiểu điều này. Các kỹ thuật khác nhau để khảo sát các phép đo chất thải, như đối chiếu khối lượng của vật liệu thô với khối lượng của vật phẩm, cũng được sử dụng.
Tốt hơn là nên ngăn chặn chất thải hơn là xử lý hoặc làm sạch chất thải sau khi nó đã được tạo ra.
# 2 Nền kinh tế nguyên tử
Kinh tế nguyên tử đứng thứ hai trong 12 nguyên tắc của hóa học xanh. Các quy trình hóa học phải được thiết kế để giảm sự kết hợp của các nguyên liệu được sử dụng trong quy trình vào sản phẩm cuối cùng.
Nó là thước đo số lượng nguyên tử từ nguyên liệu ban đầu có sẵn trong các vật phẩm có giá trị vào cuối chu kỳ tổng hợp. Các sản phẩm phụ từ các phản ứng không hữu ích có thể dẫn đến nền kinh tế nguyên tử thấp hơn và nhiều chất thải hơn.
Từ các khía cạnh khác nhau, kinh tế phân tử là một tỷ lệ ưu tiên của năng suất phản ứng hơn năng suất của phản ứng; sản lượng so sánh lượng sản phẩm hữu ích thu được so với lượng bạn mong đợi về mặt lý thuyết từ các phép tính. Do đó, các biện pháp khuếch đại nền kinh tế nguyên tử được ưu tiên hơn.
# 3 Tổng hợp hóa chất ít độc hại hơn
Tổng hợp hóa chất ít độc hại là số ba trong danh sách 12 nguyên tắc của hóa học xanh.
Lý tưởng nhất là chúng tôi muốn hóa chất do chúng tôi sản xuất, với bất kỳ mục đích gì, không gây nguy hiểm cho sức khỏe và tính mạng con người. Ngoài ra, chúng tôi sản xuất các hóa chất này để an toàn nhất có thể, vì vậy, điểm mấu chốt là tránh sử dụng các hóa chất không an toàn ngay từ giai đoạn đầu nếu có thể tiếp cận được các lựa chọn an toàn hơn.
Hơn nữa, có chất thải nguy hiểm từ các chu trình phức hợp là điều chúng ta cần tránh xa, vì điều này có thể gây ra các vấn đề với việc loại bỏ. Bất cứ khi nào có thể, các phương pháp hóa học nên được thiết kế để sử dụng và tạo ra các chất có ít hoặc không có độc tính đối với sức khỏe con người và môi trường.
# 4 Thiết kế Hóa chất An toàn hơn
Các nhà hóa học phải cố gắng tạo ra các sản phẩm hóa học không chỉ thực hiện chức năng dự kiến của họ, cho dù là y tế, công nghiệp hay cách khác, mà còn có độc tính thấp đối với con người. Việc biết các hóa chất hoạt động như thế nào trong cơ thể chúng ta và trong môi trường là cần thiết để thiết kế các mục tiêu hóa học an toàn hơn. Trong một số trường hợp, độc tính đối với động vật hoặc con người là không thể tránh khỏi, nhưng các lựa chọn khác nên được khám phá.
Thiết kế hóa chất an toàn hơn là nguyên tắc hóa học xanh thứ tư và cần được các nhà hóa học tuân thủ. Các sản phẩm tổng hợp nên được thiết kế để bảo toàn hiệu quả của chức năng trong khi giảm độc tính.
# 5 Dung môi và phụ trợ An toàn hơn
Nhiều phản ứng hóa học đòi hỏi phải sử dụng dung môi hoặc các chất khác để tăng tốc quá trình. Chúng cũng có thể đi kèm với nhiều rủi ro khác nhau, bao gồm cả tính dễ cháy và dễ bay hơi. Mặc dù không thể tránh khỏi các dung môi trong hầu hết các quy trình, chúng nên được chọn để giảm thiểu lượng năng lượng cần thiết cho phản ứng, có độc tính thấp và được tái chế bất cứ khi nào có thể.
Việc sử dụng các vật liệu phụ và các chất như dung môi, chất tách, v.v ... nên được coi là không cần thiết ở bất cứ nơi nào có thể và vô hại khi sử dụng.
# 6 Thiết kế để tiết kiệm năng lượng
Thiết kế để tiết kiệm năng lượng là 6th nguyên tắc hóa học xanh và nguyên tắc này yêu cầu rằng các yêu cầu về năng lượng phải được công nhận về các tác động kinh tế và môi trường của chúng và cần được giảm bớt. Các quá trình hóa học phải được tiến hành ở nhiệt độ và áp suất môi trường.
Trong hóa học xanh, các quy trình sử dụng nhiều năng lượng không được khuyến khích. Nên sử dụng càng ít năng lượng càng tốt để tạo ra các sản phẩm hóa học bằng cách thực hiện các phản ứng ở nhiệt độ và áp suất phòng. Loại bỏ dung môi hoặc phương pháp loại bỏ tạp chất có thể làm tăng lượng năng lượng cần thiết và do đó tác động đến môi trường của quá trình.
# 7 Sử dụng nguồn cung cấp thức ăn chăn nuôi có thể tái tạo
Đây là số bảy trong số 12 nguyên tắc của hóa học xanh và tại đây, nó khuyên các nhà hóa học rằng vật liệu hoặc nguyên liệu thô nên được tái tạo thay vì cạn kiệt bất cứ khi nào có thể về mặt kỹ thuật và kinh tế.
Lý thuyết này chủ yếu liên quan đến hóa dầu, là các hợp chất hóa học được tạo ra từ dầu thô. Chúng được sử dụng làm nguyên liệu ban đầu trong nhiều quy trình hóa học khác nhau, nhưng chúng không thể tái tạo và có thể cạn kiệt. Có thể sử dụng các nguyên liệu tái tạo như hóa chất sản xuất từ các quá trình sinh học để làm cho các quy trình bền vững hơn.
# 8 Giảm dẫn xuất
Giảm dẫn xuất là số tám trong 12 nguyên tắc của hóa học xanh và đây là những gì nó nêu.
Các nhóm bảo vệ thường được sử dụng trong tổng hợp hóa học vì chúng có thể bảo vệ một số phần nhất định của cấu trúc phân tử không bị thay đổi trong phản ứng hóa học đồng thời cho phép các phần khác của cấu trúc trải qua quá trình biến đổi.
Mặt khác, các công đoạn này đòi hỏi phải bổ sung hóa chất và tăng số lượng rác thải do quá trình tạo ra. Việc sử dụng các enzym thay thế đã được nghiên cứu trong nhiều quy trình khác nhau. Enzyme có thể nhắm mục tiêu vào các phần nhất định của cấu trúc phân tử mà không cần sử dụng các nhóm bảo vệ hoặc các dẫn xuất khác vì chúng có tính chọn lọc cao.
# 9 Xúc tác
Chất xúc tác cho phép nền kinh tế nguyên tử cao hơn trong các phản ứng. Các hoạt động hóa học không làm cạn kiệt chất xúc tác, do đó chúng có thể được tái chế nhiều lần và không cho vào thùng rác. Chúng có thể cho phép sử dụng các phản ứng không diễn ra trong các trường hợp bình thường nhưng ít gây lãng phí hơn.
# 10 Thiết kế cho sự xuống cấp
Lý tưởng nhất là các sản phẩm hóa chất nên được thiết kế để phân hủy thành các sản phẩm vô hại khi chúng đã phục vụ mục đích của chúng và không gây ra hậu quả có hại cho môi trường. Các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy là những chất hóa học không bị phân hủy và có thể tích tụ và lưu lại trong môi trường; ví dụ nổi tiếng nhất là DDT. Nên sử dụng các hợp chất dễ bị phân hủy bởi nước, tia UV hoặc phân hủy sinh học thay cho các hóa chất này nếu có thể.
# 11 Phân tích thời gian thực để ngăn ngừa ô nhiễm
Ngăn ngừa ô nhiễm là nguyên tắc thứ mười một trong số 12 nguyên tắc của hóa học xanh và nó hướng dẫn các nhà hóa học giám sát các phản ứng hóa học khi nó xảy ra để giúp ngăn ngừa tai nạn. Tai nạn hoặc phản ứng không lường trước có thể dẫn đến việc thải ra các chất có hại và gây ô nhiễm, do đó, theo dõi phản ứng hóa học khi nó xảy ra có thể giúp ngăn chặn điều này.
Các chỉ số cảnh báo có thể được phát hiện thông qua giám sát thời gian thực và phản ứng có thể được ngăn chặn hoặc xử lý trước khi thảm họa xảy ra.
# 12 Hóa học Vốn dĩ An toàn hơn để Phòng ngừa Tai nạn
Làm việc với hóa chất vốn đã rất nguy hiểm. Tuy nhiên, rủi ro có thể được giảm bớt nếu các mối nguy được xử lý đúng cách. Nguyên tắc này rõ ràng được kết nối với một số nguyên tắc khác liên quan đến các vật phẩm hoặc thuốc thử nguy hiểm.
Cần giảm thiểu phơi nhiễm nguy hiểm từ các quá trình bất cứ khi nào có thể, và khi điều này không thể thực hiện được, các thủ tục phải được thiết kế để giảm thiểu rủi ro. Đây là 12th nguyên tắc hóa học xanh và cần được tuân thủ bởi tất cả những người làm việc với hóa chất.
Ví dụ về Hóa học Xanh
Bài đăng trên blog này nói về 12 nguyên tắc của hóa học xanh với các ví dụ, và vì 12 nguyên tắc đã được liệt kê và giải thích ở trên, việc kết luận nó mà không có các ví dụ sẽ khiến công trình này trở thành một tác phẩm không hoàn chỉnh. Vì vậy, ở đây, tôi đã hoàn thành 12 nguyên tắc của hóa học xanh bằng cách cung cấp các ví dụ trong phần này để cung cấp thêm trợ giúp để làm cho bài tập, bài luận hoặc dự án của bạn trở thành một công việc hoàn chỉnh.
Các ví dụ về hóa học xanh là:
- Chip máy tính
- Y học
- Nhựa phân hủy sinh học
- Sơn
Chip máy tính
Cần nhiều hóa chất, nhiều nước và nhiều năng lượng để tạo ra chip máy tính. Ước tính công nghiệp về hóa chất và nhiên liệu hóa thạch cần thiết để chế tạo chip máy tính là tỷ lệ 630: 1 trong nghiên cứu năm 2003. Điều đó cho thấy rằng chỉ để tạo ra một con chip, cần phải có trọng lượng gấp 630 lần trọng lượng của con chip trong vật liệu nguồn. Khi so sánh với tỷ lệ 2: 1 được sử dụng trong sản xuất ô tô, đây là một sự khác biệt đáng kể.
Y học
Ngành công nghiệp dược phẩm luôn tìm kiếm những cách thức mới để sản xuất các loại thuốc có ít tác dụng phụ nguy hiểm hơn và sử dụng các quy trình sản xuất ít độc hại hơn.
Nhựa phân hủy sinh học
Một số công ty đã và đang nghiên cứu phát triển các polyme có thể phân hủy sinh học, có thể tái tạo.
Sơn
Một lượng lớn hóa chất hữu cơ dễ bay hơi được thải ra bởi sơn “alkyd” gốc dầu (VOC). Khi sơn khô và đóng rắn, các hợp chất dễ bay hơi này sẽ bay hơi và nhiều trong số chúng gây ra một hoặc nhiều hậu quả về môi trường.
Đây là những ví dụ về hóa học xanh, được liệt kê và giải thích tương ứng. Điều này kết thúc 12 nguyên tắc của hóa học xanh với ví dụ và tôi hy vọng điều này đã giúp trả lời một số câu hỏi của bạn.