Жасыл химия принциптеріне түсініктеме,мысалдар

Түсінуге арналған толық есептеу/түсінік: Тақырып: Жасыл химия принциптері және нақты мысалдар Цель: Понять — детальды түсінік пен нақты мысалдармен түсіндіру 12 prinsipti (Anastas & Warner) бойынша жасыл химияны қарастырайық. Әр principti-нің қысқаша түсінігі және күнделікті өмірде болатын мысалдар беріледі. Барлығы орта мектеп деңгейіне қолайлы түрде түсінікті тілде жазылған. 1) Қалдықтарды алдын-алу (Waste prevention) - Түсінігі: Қалдықтардың пайда болуының алдын алу немесе азайту ең бірінші орында болады. Қайта өңдеуге беретін қалдықтардың көлемін төмендету. - Мысалдар: - Реакцияны оңтайлы түрде жобалап, өнімнің молекулаларының көбісі бастапқы реагенттерден шықса. - Еріткіштерді аздап қолдану немесе қажет емес болса еріткішсіз (синтезі) әдістерін іздеу. - Жұмыс көлемін қысқартатын микрореакторларды қолдану. 2) Атом экономикасы (Atom economy) - Түсінігі: Реакцияда тұтас атомдардың неғұрлым көп бөлігі өнімге өтіп, қалдық минималды болсын деген идея. - Мысалдар: - Бір реакцияда көп бөлік реагенттер өнімге кірсе, көп қалдық қалмайды (мұндағы түсінік — қалдықтың аз болуы). - Бірнеше қадамдық синтезде «дериваттарды» азайтып, тура қажетті өнімге жету. 3) Әдеттегі синтездердің аз қауіпті болуы (Less hazardous chemical syntheses) - Түсінігі: Қауіпті реагенттер мен процестерді аз пайдалану, денсаулыққа зиянды материалдардың қолданылуын шектеу. - Мысалдар: - Су немесе этанол сияқты қауіпсіз еріткіштерді пайдалану. - Жағымсыз улы газдарды шығармайтын реакциялар таңдау. 4) Қауіпсіз химиялық заттарды жобалау (Designing safer chemicals) - Түсінігі: Құрама заттарды қолданғанда олардың тәуелділігі төмен, өз-өзінен зиянды емес және бәлендей зиянсыз болу принципі. - Мысалдар: - Қолданылатын химиялық заттардың биоыдырающим және төмен зиянды формаларын жасау. - Суға ерігіш және табиғи ортада ыдырайтын қосылыстардың жобалануы. 5) Қауіпсіз еріткіштер мен реакциялық орта (Safer solvents and reaction media) - Түсінігі: Қауіпті еріткіштерді қауіпсіз, қолжетімді және экологиялық таза балама еріткіштермен алмастыру. - Мысалдар: - Хлоридті немесе канцерогендік еріткіштердің орнына сумен, этанолмен, глицеринмен пайдалану. - CO2 под еріткіш ретінде қолдану сияқты баламаларды зерттеу. 6) Энергия тиімділігі (Energy efficiency) - Түсінігі: Реакциялар энергияны тиімді пайдалану арқылы жүзеге асырылып, қажетсіз энергия жұмсауын төмендету. - Мысалдар: - Реакциялар атмосфералық температурада/қысымды жағдайда жүруі. - Катализаторлар көмегімен төмен температурада жұмыс істеу. - Майдан уақытын қысқарту үшін микротолқынды немесе ағынды (flow) технологияларын қолдану. 7) Қайта жаңартылатын шикізаттардың қолданылуы (Use of renewable feedstocks) - Түсінігі: Қайта жаңартылатын, табиғи пайда болатын starting материалдарын пайдалану. - Мысалдар: - Қант, крахмал, өсімдік майлары секілді өсімдік негізіндегі шикізаттар. - Биоразлагаемой полимерлерді өндіру үшін табиғи қалдықтарды қолдану. 8) Деривативтерді азайту (Reduce derivatives) - Түсінігі: Қажетсіз қорғау топтары, қайта-қайта өзгерту қадамдарын азайту. - Мысалдар: - Қосымша химиялық қорғау топтарын пайдалану қажеттілігін төмендету. - Реакцияны бір негізгі қадаммен аяқтайтын «бір қадамды синтез» жолдарын іздеу. 9) Катализаторлар (Catalysis) - Түсінігі: Катализаторлар арқылы реакция тиімділігін арттыру, реакциялық массаның пайдалы өнімге көбірек өтуді қамтамасыз ету. - Мысалдар: - Энзимдік катализаторлармен табиғи ортада химиялық реакцияларды жүргізу. - Жалпы емес, бір реттік реагенттерге қарағанда катализаторлармен төмен энергиялы процестер. 10) Ыдырауға бағытталған дизайн (Design for degradation) - Түсінігі: Қолданған өнімдер соңында қоршаған ортада жеңіл және қауіпсіз түрде ыдырайтын құрылыммен жобалануы. - Мысалдар: - Биодеграцияға қолайлы полимерлерді пайдалану (мысалы PLA, PHA). - Қолданылған косметикалық немесе тұрмыстық өнімдердің табиғи ортада ыдырайтын компоненттерін қолдану. 11) Зерттеу-реал-time талдау арқылы ластануды болдырмау (Real-time analysis for pollution prevention) - Түсінігі: Өндіріске енгізілген моментте ластануды анықтап, қажетсіз қалдықтардың пайда болуын тоқтату. - Мысалдар: - Process Analytical Technology (PAT) жүйелерін қолдану арқылы реакцияның барысын нақты уақытында бақылау. - Сенсорлар арқылы температура, қысым, концентрациялар тұрақты бақылауда болуы. 12) Апаттардың алдын алу үшін химияны ішкі қауіпсіздікпен жобалау (Inherent safety for accident prevention) - Түсінігі: Химиялық жүйелерді жобалау кезінде апаттар қаупін төмендету үшін табиғи түрде қауіпсіз шешімдер таңдау. - Мысалдар: - Жанғыш немесе экзотермиялық реакциялар орнына қауіпсіз балама реакциялар. - Жұмыс кезінде тұрақты және қауіпсіз еріткіштерді қолдану, реакция мазмұнын мұқият таңдау. Қысқаша қорытынды - Жасыл химия принциптері өндірістің экологиялық әсерін азайтуға бағытталған кешенді тәсілдер. Әр принцип бөлек принцип болып саналса да нақтыProduction жобаларында олар бір-бірімен үйлесімді жұмыс істейді. Оған мысал ретінде еріткіштерді қауіпсіз ету, энергияны экономдау, табиғи шикізаттарға өту сияқты нақты шешімдерді қолдануға болады. Егер қажет болса, осы принциптер бойынша нақты есептеу тапсырмасын (мысалдар шешімімен) құрастырып бере аламын: мысалы, белгілі бір реакцияның атом экономикасын есептеу немесе экологиялық қауіпсіз дизайнға ұсынымдар жасау. Қандай деңгейде, қандай пән бойынша (химия/экология) дайындалғыңыз келеді?