الكيمياء الخضراء 1

تعريف الكيمياء الخضراء:

الكيمياء الخضراء Green Chemistry هو تصميم المنتجات والعمليات الكيميائية Design of Chemical Products and Processes، لخفض أو حذف استخدام أو توليد المواد الخطيرة Hazardous Substance. تطبق الكيمياء الخضراء عبر دورة الحياة Across the Life Cycle للمنتج الكيميائي، بما في ذلك تصميمه، وصنعه Manufacture واستخدامه Use ثم التخلص النهائي Ultimate Disposal منه. تعرف الكيمياء الخضراء أيضاً باسم الكيمياء المستدامة Sustainable Chemistry.

ويعني ذلك أن الكيمياء الخضراء:

• تقي من التلوث Prevent Pollution على المستوى الجزيئي Molecular Level
• هي فلسفة Philosophy تطبق على كل مجالات الكيمياء، وليس تخصصاً Discipline واحداً من الكيمياء
• تطبق حلولاً علمية مستحدثة Innovative Scientific Solutions للمشاكل البيئية Environmental Problems في عالمنا الحقيقي
• ينتِج انخفاض في المصدر Source Reduction، لأنه يقي من توليد التلوث
• تخفف التأثيرات السلبية للمنتجات والعمليات الكيميائية على صحة الانسان والبيئة
• تنقص وأحياناً تزيل الخطر من المنتجات والعمليات الموجودة
• تصميم منتجات وعمليات كيميائية لتخفيف أخطارها الحقيقية

تعريف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية للكيمياء الخضراء:

يعرف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) الكيمياء الخضراء أو الكيمياء المستدامة بأنها تصميم للمنتجات والعمليات الكيميائية التي تنقص أو تزيل استعمال أو توليد المواد الخطيرة بالنسبة للبشر Humans والحيوانات Animals والنباتات Plants والبيئة Environment.

وتناقش الكيمياء الخضراء المفهوم الهندسي Engineering Concept للوقاية من التلوث Pollution Prevention، ومفهوم الفضلات صفر Zero Waste في كل من مجالاته المختبري Laboratory والصناعي Industrial. وهو يشجع استخدام التقنيات (تكنولوجيا) الاقتصادية والمتفقة مع البيئة Economical and Ecocompatible Techniques، التي لا تحسن المردود Yield فقط بل تنقص تكاليف تصريف الفضلات النهائي Disposal of Waste في نهاية العملية الكيميائية.

ونشير هنا إلى أن الكيمياء الخضراء أو المستدامة تختلف عن عملية تنظيف التلوث Cleaning Pollution Process، كما تختلف عن الكيمياء البيئية Environmental Chemistry.

المبادئ الاثني عشر للكيمياء الخضراء:

تظهر المبادئ التالية عمق مفهوم الكيمياء الخضراء أو المستدامة بشكل جلي.

• الوقاية من تشكل الفضلات Prevent Waste: تصميم اصطناعات (تخلي>قات) كيميائية Chemical Synthesis للوقابة من تشكل الفضلات. يجب أن لا تترك أية فضلات للمعالجة، أو تنظف Clean Up الفضلات إن تشكلت.
• أقصى اقتصاد للذرات Maximize Atom Economy: تصميم اصطناعات بحيث أن المنتج النهائي Final Product يحوي أكبر نسبة من المواد الأولية Starting Materials. تكون الفضلات قليلة أو لا يكون هناك ذرات تفقد في الاصطناع.
• تصميم لأقل الاصطناعات الكيميائية الخطرة Design Less Hazardous Chemical Synthesis: تصميم اصطناعات لاستخدام وتشكيل مواد لها القليل أو بدون أية سمية Toxicity سواء للبشر أو للبيئة.
• تصميم مواد كيميائية Chemicals ومنتجات أكثر أماناً: تصميم منتجات كيميائية فعالة بشكل كامل، ولكن بقليل أو بدون سمية.
• استخدام محلات (مذيبات) وشروط تفاعل أكثر أماناً Use Safer Solvents and Reaction Conditions: تجنب استخدام المحلات، وعوامل الفصل Separation Agents، والكيماويات المساعدة Auxiliary Chemicals الأخرى. وإذا كنت مضطراً لاستخدام هذه الكيماويات، فاستخدم الكيماويات الأكثر أماناً.
• زد كفاءة الطاقة Increase Energy Efficiency: قم بتفاعلات كيميائية في درجة حرارة Temprature وضغط Pressure الغرفة، طالما كان ذلك ممكناً.
• استخدم مواد أولية قابلة للتجديد Renewable Feedstocks: استخدم مواد أولية Starting Materials (Feedstocks) قابلة للتجديد، بدلاً من المواد المستنفذة Depletable. إن مصدر المواد الأولية القابلة للتجديد هو غالباً منتجات زراعية Agricultural Products أو فضلات من عمليات أخرى. ومصدر المواد الأولية المستنفذة هو غالباً وقود أحفوري Fossil Fuels (بترول Petroleum، أو غاز طبيعي Natural Gas، وفحم Coal) أو عمليات تعدين Mining Operations.
• تجنب المشتقات الكيميائية Chemical Derivatives: تجنب استخدام المجموعات أو الزمر الحاصرة أو الحامية Blocking or Protecting Groups أو أي تعديل مؤقت Temporary Modifications إن كان ممكناً. فالمشتقات هي كواشف إضافية Additional Reagents وتولد فضلات.
• استخدم محفزات (وسائط) Catalysts، وليس كواشف بقياس مكافئ Stoichiometric Reagents: قلل الفضلات باستخدام تفاعلات محفزة (وساطية) Catalytic Reactions. تكون المحفزات فعالة بكميات صغيرة ويمكنها إجراء التفاعل الواحد عدة مرات. وهي مفضلة على الكواشف بقياس مكافئ التي يستخدم زيادة منها عادة، ولا يمكنها إلا إجراء التفاعل مرة واحدة.
• تصميم الكيماويات والمنتجات التي تتحلل Degrade بعد الاستعمال: تصميم المنتجات الكيميائية التي تتحلل إلى مواد غير مؤذية Innocuous Substances بعد الاستخدام ولا تتراكم في البيئة.
• حلل الزمن الفعلي للوقاية من التلوث: اشمل في عمليتك الزمن الفعلي للمراقبة Monitoring والضبط Control أثناء التصنيع لخفض أو حذف تشكيل المركبات الجانبية Byproducts.
• قلل إلى أقصى حد فرص الحوادث Minimize the Potential For Accidents: تصميم الكيماويات وشكلها الفيزيائي (صلب لأو سائل أو غاز) لتقليل فرص الحوادث الكيميائية إلى أقصى حد، بما فيها الانفجارات Explosions، والنيران Fires وانبعاثها إلى البيئة.

التسلسل الهرمي للوقاية من التلوث وخفضه في الكيمياء الخضراء:

تهدف الكيمياء الخضراء أو المستدامة لتصميم وإنجاز منتجات وعمليات كيميائية بتكلفة تنافسية Cost-Competitive، لتصل إلى أعلى مستوى من التسلسل الهرمي Hierarchy للوقاية من التلوث Pollution-Prevention بخفض التلوث من مصدره Source.

يظهر التسلسل الهرمي بالنسبة للأشخاص الذين ينشئون أو يستخدمون الكيمياء الخضراء، كما يلي:

• خفض الكيماويات الخطيرة Chemical Hazards والوقاية منها في المصدر:

= تصميم منتجات كيميائية بحيث تكون أقل خطورة لصحة الإنسان والبيئة.

= صنع منتجات كيميائية من المواد الأولية والكواشف والمحلات (المذيبات) التي تكون أقل خطورة على صحة الإنسان والبيئة.

= تصميم اصطناعات (تخليقات) وعمليات أخرى لها فضلات منخفضة أو حتى بدون فضلات.

= تصميم اصطناعات وعمليات أخرى تستخدم كميات أقل من الطاقة والماء.

= استخدام مواد أولية مشتقة من مصادر متجددة كل عام، أو من فضلات متوفرة.

= تصميم منتجات كيميائية يعاد استخدامها أو يعاد تدويرها Recycling.

= إعادة استخدام أو إعادة تدوير الكيماويات.

• معالجة الكيماويات لجعلها أقل خطورة قبل التصريف النهائي Disposal.
• تصريف الكيماويات غير المعالجة بشكل آمن، وفقط إذا كانت الخيارات الأخرى غير ممكنة.

إن الكيماويات الأقل خطورة على صحة الإنسان والبيئة هي:

• الأقل سمية Toxic للعضويات الحية Organisms
• غير المؤذية للأنظمة البيئية Ecosystems
• التي لا تدوم Persistant أو تتراك حيوياً Bioaccumulative في العضويات الحية أو البيئة
• بطبيعته آمن Inherently Safer للتناول والاستخدام لأنها غير قابلة للالتهاب أو الانفجار

كيف تختلف الكيمياء الخضراء عن تنظيف التلوث:

تخفض الكيمياء الخضراء التلوث من مصدره بخفض أو إزالة الخطر في المواد الأولية والكواشف والمحلات والمنتجات الكيميائية.

وهذا مختلف عن تنظيف التلوث (أو معالجته Remediation)، الذي يتطلب معالجة مجاري الفضلات Waste Streams (معالجة نهاية الخط End-of-the-Pipe Treatment) أو تنظيف التسربات Spills البيئية وأماكن إطلاقها الأخرى. يمكن أن تشمل المعالجة فصل الكيماويات الخطرة عن المواد الأخرى، ثم معالجتها بحيث لا تعود خطرة بعد ذلك، أو تركزها من أجل تصريف نهائي أكثر أماناً. ومعظم أنشطة المعالجة لا تكون من الكيمياء الخضراء. فالمعالجة تزيل المواد الخطرة من البيئة، بينما الكيمياء الخضراء من جهة أخرى تسعى لإبقاء المواد الخطرة خارج البيئة في المقام الأول.

إذا خفضت أو أزالت التقنية (التكنولوجيا) الكيماويات الخطرة المستخدمة لتنظيف الملوثات البيئية Environmental Contaminants، فإن هذه التقنية ستوصف بأنها من تقنيات الكيمياء الخضراء. ومن الأمثلة، إبدال الماصة الكيميائية للمواد الخطرة Hazardous Sorbent (Chemical) المستعملة لالتقاط الزئبق Mercury من الهواء لتصريفها بشكل آمن بواسطة ماصة فعالة ولكن غير خطرة. إن استخدام ماصة غير خطرة تعني أن الماصات الخطرة لن تصنع بعد الآن، وأن تقنية المعالجة تتفق مع تعريف الكيمياء الخضراء.

بوابة المعرفة

اقرأ المقال التالي عن الكيمياء الخضراء: مبادئ الكيمياء الخضراء الاثني عشر بالتفصيل