شیمی سبز: رویکردی باهوشتر و سالمتر برای سیارهی ما
شیمی سبز چیست و چرا به آن نیاز داریم؟
برای قرنها، علم شیمی نقشی کلیدی در پیشرفت تمدن بشری ایفا کرده است. از تولید داروها و کودها تا ساخت مواد پلاستیکی و الکترونیکی. اما بسیاری از این فرآیندها مشکلات بزرگی ایجاد کردهاند: آلودگی آب و هوا، تولید مقادیر عظیم پسماند و انتشار مواد سمی برای سلامت انسان و جانداران. شیمی سبز پاسخی به این چالشهاست. این شاخه از علم به جای تمرکز بر پاکسازی آلودگی پس از ایجاد آن (که هزینهبر و دشوار است)، سعی میکند از همان ابتدا از ایجاد آلودگی جلوگیری کند. به بیان ساده، شیمی سبز یعنی "پیشگیری بهتر از درمان است".
بیایید با یک مثال ساده شروع کنیم. فرض کنید یک نانوا میخواهد کیک بپزد. روش سنتی: او مقدار زیادی آرد، شکر و تخم مرغ استفاده میکند، اما بخشی از خمیر هدر میرود و پسماند زیادی دارد. روش شیمی سبز: نانوا دقیقاً مقدار مواد مورد نیاز را اندازهگیری میکند، از موادی استفاده میکند که برای سلامت مضر نباشند و حتی ظرف پخت را طوری طراحی میکند که نیاز به چرب کردن نداشته باشد تا هم مواد کمتری مصرف شود و هم پسماند کمتری تولید کند.
دوازده اصل طلایی شیمی سبز
شیمیدانهای سبز برای هدایت کار خود، از یک چارچوب معروف به دوازده اصل شیمی سبز استفاده میکنند. این اصول مانند یک نقشه راه برای طراحی واکنشهای شیمیایی ایمنتر و پاکتر عمل میکنند.
| شماره | اصل | توضیح ساده |
|---|---|---|
| 1 | جلوگیری از ضایعات | بهترین راه مدیریت پسماند، تولید نکردن آن است. |
| 2 | بازده اتمی2 | تا حد ممکن از تمام اتمهای مواد اولیه در محصول نهایی استفاده کن. |
| 5 | حلالها و مواد کمکی ایمنتر | از موادی مثل آب استفاده کن، نه حلالهای آلی سمی. |
| 7 | استفاده از منابع تجدیدپذیر | به جای نفت خام، از گیاهان (بیوماس3) به عنوان ماده اولیه استفاده کن. |
| 12 | شیمی برای جلوگیری از حوادث | مواد و شکلهای مورد استفاده (جامد به جای گاز) را طوری انتخاب کن که خطر انفجار یا نشت کمتری داشته باشند. |
$ \text{بازده اتمی} = \frac{\text{جرم محصول مطلوب}}{\text{مجموع جرم مواد اولیه}} \times 100\% $
هرچه این عدد به 100% نزدیکتر باشد، واکنش "سبزتر" است زیرا ضایعات کمتری تولید میکند.
از آزمایشگاه تا زندگی: مثالهای ملموس شیمی سبز
شیمی سبز فقط تئوری نیست؛ امروزه در صنایع مختلف در حال ایجاد تحول است. در ادامه چند نمونه موفق را مرور میکنیم:
۱. پلاستیکهای دوستدار زمین (PLA)4: پلاستیکهای معمولی از نفت خام ساخته میشوند و صدها سال در طبیعت باقی میمانند. در شیمی سبز، پلاستیکهایی مانند پلیلاکتیک اسید (PLA) از منابع تجدیدپذیر مثل ذرت یا نیشکر تولید میشوند. این پلاستیکها در شرایط مناسب کمپوست5، به آب و دیاکسید کربن تجزیه میشوند. اگرچه حلکننده تمام مشکلات پسماند پلاستیک نیستند، اما گامی مهم در مسیر درست هستند.
۲. رنگهای سازگار با محیط زیست: رنگهای قدیمی بر پایه حلالهای آلی سمی بودند که پس از استفاده بخارات خطرناکی در هوا منتشر میکردند (بو و اثرات مخرب). امروزه رنگهای بر پایه آب توسعه یافتهاند. در این رنگها، رنگدانهها به جای حل شدن در حلالهای آلی، در آب پراکنده میشوند. بنابراین آلایندگی کمتری دارند و برای نقاشان و ساکنان خانه سالمترند.
۳. تولید سبز ایبوپروفن6: این داروی مسکن رایج، قبلاً در یک فرآیند شش مرحلهای با بازده اتمی پایین (کمتر از 40%) و با استفاده از مقادیر زیادی حلال و مواد شیمیایی کمکی تولید میشد. شیمیدانان سبز، فرآیند جدیدی در فقط سه مرحله ابداع کردند که بازده اتمی آن به حدود 80% میرسد. یعنی مواد اولیه کمتری مصرف میشود و پسماند شیمیایی خطرناک بسیار کمتری تولید میشود.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر، این یک اشتباه رایج است. شیمی سبز مخالف پیشرفت یا صنعت نیست. بلکه به دنبال هوشمندانهتر کردن صنعت شیمی است. هدف، جایگزینی فرآیندهای قدیمی و پرخطر با فناوریهای جدید، پاک و کارآمد است تا هم نیازهای جامعه برآورده شود و هم به کره زمین آسیب نرسد.
پاسخ: لزوماً خیر. در کوتاهمدت ممکن است هزینه تحقیق و توسعه اولیه بالاتر باشد، اما در بلندمدت، با صرفهجویی در مصرف مواد اولیه، کاهش هزینههای مدیریت پسماند و تصفیه آلودگی، و همچنین جلوگیری از جریمههای زیستمحیطی، میتوانند مقرون بهصرفه باشند. برای مثال، استفاده از یک کاتالیزور7 کارآمد ممکن گران باشد، اما بارها و بارها قابل استفاده است و نیاز به مواد اولیه زیاد را از بین میبرد.
پاسخ: ما میتوانیم با انتخابهای آگاهانه مشوق صنایع برای حرکت به این سمت باشیم. مثلاً: خرید محصولاتی با بستهبندیهای تجدیدپذیر یا قابل تجزیه، جداسازی صحیح زبالهها (به ویژه باتری و لوازم الکترونیکی)، صرفهجویی در مصرف انرژی و آب (که تولید بسیاری از مواد شیمیایی نیازمند انرژی است) و افزایش آگاهی خود و اطرافیان دربارهی این مفهوم.
پاورقی
1 Green Chemistry
2 Atom Economy
3 Biomass: توده زیستی، موادی که منشأ زیستی دارند مثل چوب، ضایعات کشاورزی.
4 Polylactic Acid
5 Compost: فرآیند تجزیه کنترلشده مواد آلی توسط میکروارگانیسمها که به تولید کود منجر میشود.
6 Ibuprofen
7 Catalyst: مادهای که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش میدهد، بدون آنکه خود مصرف شود.
