شیمی سبز

شیمی نقشی بنیادی در پیشرفت تمدن آدمی داشته و جایگاه آن در اقتصاد، سیاست و زندگی‌روزمره روز به روز پر رنگ‌تر شده است. با این همه، شیمی طی روند پیشرفت خود، که همواره با سود رساندن به آدمی همراه بوده، آسیب‌های چشم‌گیری نیز به سلامت آدمی و محیط زیست وارد کرده است. شیمیدان‌ها طی سال‌ها کوشش و پژوهش، مواد خامی را از طبیعت برداشت کرده‌اند، که با سلامت آدمی و شرایط محیط زیست سازگاری بسیار دارند، و آن‌ها را به موادی دگرگونه کرده‌اند که سلامت آدمی و محیط زیست را به چالش کشیده‌اند. هم‌چنین، این مواد به‌سادگی به چرخه‌ی طبیعی مواد باز نمی‌گردند و سال‌های زیادی به صورت زباله‌های بسیار آسیب‌رسان و همیشگی در طبیعت می‌ماند.
بارها از آسیب‌های مواد شیمیایی به بدن آدمی و محیط زیست شنیده و خوانده‌ایم. اما، چاره‌ی کار چیست؟ آیا دوری و پرهیز از بهره‌گیری از مواد شیمیایی می‌تواند به ما کمک کند؟ تا چه اندازه‌ای می‌توانیم از آن‌ها دوری کنیم؟ کدام‌ها را می‌توانیم به کار نبریم؟ کدام‌یک از فرآورده‌های شیمیایی را می‌توان یافت که با آسیب به سلامت آدمی یا محیط زیست همراه نباشد؟ داروهایی که سلامتی ما به آن‌ها بستگی زیادی دارد، خود با آسیب‌هایی به بدن ما همراه‌اند. آیا می‌توانیم آن‌ها را به کار نبریم؟ آیا می‌توان آب تصفیه شده با مواد شیمیایی را ننوشیم؟ پیرامون ما را انبوهی از مواد شیمیایی گوناگون فراگرفته‌اند که در زهرآگین بودن و آسیب‌رسان بودن بیش‌تر آن‌ها شکی نداریم و از بسیاری از آن‌ها نیز نمی‌توانیم دوری کنیم.
بی‌گمان هر اندازه که بتوانیم از به کارگیری مواد شیمیایی در زندگی خود پرهیز کنیم یا از رها شدن این گونه مواد در طبیعت جلوگیری کنیم، به سلامت خود و محیط زیست کمک کرده‌ایم. اما به نظر می‌رسد در کنار این راهکارهای پیش‌گیرانه، که تا کنون کارآمدی چشمگیری از خود نشان نداده‌اند، باید به راه‌های کارآمدتری نیز بیاندیشیم که دگرگونی در شیوه‌ی ساختن مواد شیمایی در راستای کاهش آسیب‌های آن‌ها به آدمی و محیط زیست، یکی از این راه‌هاست. امروزه، از این رویکرد نوین با عنوان شیمی سبز یاد می‌شود که عبارت است از: طراحی فرآورده‌ها و فرآیندهای شیمیایی که به‌کارگیری و تولید مواد آسیب‌رسان به سلامت آدمی و محیط زیست را کاهش می‌دهند یا از بین می‌برند.
● بنیادهای شیمی سبز
شیمی سبز، که ‌بیش‌تر به عنوان شیوه‌ای برای پیش‌گیری از آلودگی در سطح مولکولی شناخته می‌شود، بر دوازده بنیاد استوار است که طراحی یا بازطراحی مولکول‌ها، مواد و دگرگونی‌های شیمیایی در راستای سالم‌تر کردن آن‌ها برای آدمی و محیط زیست، بر پایه‌ی آن‌ها انجام می‌شود.
۱) پیش‌گیری از تولید فراورده‌های بیهوده
توانایی شیمی‌دان‌ها برای بازطراحی دگرگونی‌های شیمیایی برای کاستن از تولید فراورده‌های بیهوده‌ و آسیب‌رسان، نخستین گام در پیش‌گیری از آلودگی است. با پیش‌گیری از تولید فراورده‌های بیهوده، آسیب‌های مرتبط با انبارکردن، جابه‌جایی و رفتار با آن‌ها را به کم‌ترین اندازه‌ی خود کاهش می‌دهیم.
۲) اقتصاد اتم، افزایش بهره‌وری از اتم
اقتصاد اتم به این مفهوم است که بازده دگرگونی‌های شیمیایی را افزایش دهیم. یعنی طراحی دگرگونی‌های شیمیایی به شیوه‌ای باشد که گنجاندن بیش‌تر مواد آغازین را در فرآورده‌ها‌ی نهایی درپی داشته باشد. گزینش این گونه دگرگونی‌ها، بازده را افزایش و فرآورده‌های بیهوده را کاهش می‌دهد.
۳) طراحی فرایندهای شیمیایی کم‌آسیب‌تر
شیمی‌دان‌ها در جایی که امکان دارد باید شیوه‌ی را طراحی کنند تا موادی را به کار برد یا تولید کند که زهرآگینی کم‌تری برای آدمی یا محیط زیست داشته باشند. اغلب برای یک دگرگونی شیمیایی واکنش‌گرهای گوناگونی وجود دارد که از میان آن‌ها می‌توان مناسب‌ترین را برگزید.
۴) طراحی مواد و فراورده‌های شیمیایی سالم‌تر
فراورده‌های شیمیایی باید به گونه‌ای طراحی شوند که با وجود کاهش زهرآگینی‌شان کار خود را به‌خوبی انجام دهند. فراورده‌های جدید را می‌توان به گونه‌ای طراحی کرد که سالم‌تر باشند و در همان حال، کار در نظر گرفته شده برای آن‌‌ها را به‌خوبی انجام دهند.
۵) بهره‌گیری از حلال‌ها و شرایط واکنشی سالم‌تر
بهره‌گیری از مواد کمکی(مانند حلال‌ها و عامل‌های جداکننده) تا جایی که امکان دارد به کم‌ترین اندازه‌ برسد و زمانی که به کار می‌روند از گونه‌های کم‌آسیب‌رسان باشند. دوری کردن از جداسازی در جایی که امکان دارد و کاهش بهره‌گیری از مواد کمکی، در کاهش فراورده‌های بیهوده کمک زیادی می‌کند.
۶) افزایش بازده انرژی.
نیاز به انرژی در فرایندهای شیمیایی از نظر اثر آن‌ها بر محیط زیست و اقتصاد باید در نظر گرفته شود و به کم‌ترین میزان خود کاهش یابد. اگر امکان دارد، روش‌های ساخت و جداسازی باید به گونه‌ای طراحی شود که هزینه‌های انرژی مرتبط با دما و فشار بسیار بالا یا بسیار پایین به کم‌ترین اندازه‌ی خود برسد.
۷) بهره‌گیری از مواداولیه‌ی نوشدنی
دگرگونی‌های شیمیایی باید به گونه‌ای طراحی شوند تا از مواد اولیه‌ی نوشدنی بهره گیرند. فرآورده‌های کشاورزی یا فرآورده‌های بیهوده‌ی فرآیندهای دیگر، نمونه‌هایی از مواد نوشدنی هستند. تا جایی که امکان دارد، این گونه مواد را به‌جای مواد اولیه‌ای که از معدن یا سوخت‌های فسیلی به دست می‌آیند، به کار بریم.
۸) پرهیز از مشتق‌های شیمیایی.
مشتق‌گرفتن‌(مانند بهره‌گیری از گروه‌های مسدودکننده یا تغییرهای شیمیایی و فیزیکی گذرا) بایدکاهش یابد، زیرا چنین مرحله‌هایی به واکنشگرهای اضافی نیاز دارند که می‌توانند فراورده‌های بیهوده تولید کنند. توالی‌های جایگزین می‌توانند نیاز به گروه‌های حفاظت‌کننده یا تغییر گروه‌های عاملی را از بین ببرند یا کاهش دهند.
۹) بهره‌گیری از کاتالیزگرها
کاتالیزگرها گزینشی بودن یک واکنش را افزایش می‌دهند؛ دمای مورد نیاز را کاهش می‌دهند؛ واکنش‌های جانبی را به کم‌ترین اندازه می‌رسانند؛ میزان دگرگون‌شدن واکنشگرها به فرآورده‌های نهایی را افزایش می‌دهند و میزان فرآورده‌های بیهوده مرتبط با واکنشگرها را کاهش می‌دهند.
۱۰) طراحی برای خراب شدن
فروآرده‌های شیمیایی باید به گونه‌ای طراحی شوند که در پایان کاری که برای آن‌ها در نظر گرفته شده، به فرآورده‌ها‌ی تجزیه‌شدنی، بشکنند و زیاد در محیط زیست نمانند. روش طراحی در سطح مولکول برای تولید فرآورده‌هایی که پس از آزاد شدن در محیط به مواد آسیب‌نرسان تجزیه می‌شوند، مورد توجه است.
۱۱) تحلیل در زمان واقعی برای پیش‌گیری از آلودگی
بسیار اهمیت دارد که پیشرفت یک واکنش را همواره پی‌گیری کنید تا بدانید چه هنگام واکنش کامل می‌شود یا بروز هر فراورده‌ی جانبی ناخواسته را شناسایی کنید. هر جا که امکان داشته باشد، روش‌های آنالیز در زمان واقعی به کار گرفته شوند تا به وجود آمدن مواد آسیب‌رسان پی‌گیری و پیش‌گیری شود.
۱۲) کاهش احتمال روی‌دادهای ناگوار
یک راه برای کاهش احتمال روی‌داهای شیمیایی ناخواسته، بهره‌گیری از واکنش‌گرها و حلال‌هایی است که احتمال انفجار، آتش‌سوزی و رهاشدن ناخواسته‌ی مواد شیمیایی را کاهش می‌دهند. آسیب‌های مرتبط با این روی‌دادها را می‌توان به تغییردادن حالت(جامد، مایع یا گاز) یا ترکیب واکنش‌گرها کاهش داد.

۱. Anastas, P. T.; Warner, J. C. Green Chemistry: Theory and Practice; Oxford University Press: New York , ۱۹۹۸; pp ۳۰.
۲ . Jones, D. Hydrogen fuel cells for future cars. ChemMatters, December ۲۰۰۰
۳ . La Merrill, M; Parent, k.; Kirchhoff, M. Jones, D. Hydrogen fuel cells for future cars. ChemMatters, April ۲۰۰۳
۴. Emsleym J. A cleaner way to make nylon. NewScientist, ۱۲ March ۱۹۹۴
۵. Grengtoss, T.U.; Slater, S.C. How green are green plastics? Scientific American, Agust ۲۰۰۰
۶. Ekre, B. Biodiesel: The Clear Choise. www.actionbioscience.com
۷ .Tom Matthams.Perfect partnerships. New scientist ۲۰۰۱ ۲۰ January

منبع : سازمان آموزش و پرورش استان خراسان