شيمي سبز و اهميت آموزش آن

امروزه بسياري از دانشجويان عميقاً به بقاي دنيايشان علاقمند شده‌اند. با افزايش نگراني عمومي در مورد گرم شدن دنيا و افزايش گازهاي گلخانه‌اي مي‌خواهند بفهمند كه تلاش‌هاي انساني چقدر بر سلامت سياره اشان تأثير گذار است . همچنين آنها نگراني بسيار زيادي نسبت به آلودگي محيط زيست دارند. آنها سعي مي كنند تا روش‌هاي مناسبي براي بازيابي مواد بكار بگيرند. علاوه بر اين مي‌خواهند تا زميني را سالم براي نسل‌هاي آينده حفظ كنند. بعنوان يك دانشجوي شيمي آنها فرصت بي نظيري دارند تا كارشان را با عنوان جالبي كه در حال پيشرفت است و شيمي سبز ناميده مي‌شود آغاز كنند.

ظهور شيمي سبز:

اولين بار شيمي سبز بعنوان يك تحقيق دانشگاهي شكل گرفت اما اكنون به يك شيوه متداول تبديل شده است كه جوامع دانشگاهي، صنعتي و دولت از آن حمايت مي‌كنند. شيمي سبز سلامت انساني و حفاظت محيط را در بر مي‌گيرد بهمين دليل آنرا با اصول خاصي از علم شيمي آموزش مي‌دهند. اين اصول بر 12 بند استوار است كه خلاصه آنرا در ادامه مي‌آوريم . علاقه به شيمي سبز و استفاده از روش هاي آن از لحاظ بين المللي گسترش يافته و جايگزين روش‌هاي شده است كه اين روش‌ها سبب آلوده شدن محيط و سپس مجبور به تميز كردن آن مي‌شدند كه اين روش‌ها در جوامع در حال توسعه متداول است.

شيمي سبز يعني استفاده از علم شيمي براي حفاظت از آلودگي و بطور خاص به معني طراحي محصولات و فرايندهاي شيميايي كه براي محيط سودمند هستند شيمي سبز تمام جنبه‌ها و انواع فرايندهاي شيميايي را كه تأثير منفي بر سلامت انسان و محيط دارند كاهش مي‌دهند در بر مي‌گيرد. در بهترين شرايط ، شيمي سبز از نظر محيطي سودمند است. چون هم بين طراحي محصولات و فراورده‌هاي شيميايي و هم بين تأثيرشان بر سلامت انساني و محيط ارتباط برقرار مي‌كنند.

چرا شيمي سبز؟

شكي نيست كه علم شيمي كيفيت زندگي ما را ارتقاء داده است . اين نكته‌اي است كه شيميدانها و دانشجويان بايد به آن افتخار كنند. و ليكن مشكلات محيطي همانند DDT ، نازك شدن لايه اُزُن ، فاجعه دلخراشي بوپال هند و آنچه كه در رودخانه سوياهوگا اتفاق افتاد مثال‌هاي بسيار آشنايي هستند كه نشان مي‌دهند علم شيمي در آنجا مرتكب اشتباه شده است.

در واكنش به نگراني‌هاي فزاينده در مورد خطرات مواد شيميايي دولت‌ها قوانيني را براي محدود كردن آلودگي و جلوگيري از دسترس بودن مواد شيمايي پر خطر وضع كرده‌اند.

شيمي سبز تغييري اساسي از مدل كنوني حفاظت محيط زيست به سمت الگوي جديدي براي حفاظت و جلوگيري از آلودگي ايجاد مي‌كند. فرضيه‌ي اين الگو اين است كه مراحل توليد و محصول سودمند هستند و هيچ خطري را باعث نمي‌شوند.

اهميت شيمي سبز را نمي‌توان به عنوان يك جايگزين در دنياي در حال توسعه ناديده گرفت. توسعه‌ي مداوم و فراهم كردن كالا و خدمات براي جمعيت در حال رشد، بدون قرباني كدن محيط و اطراف مربوط به آن اجتناب ناپذير است. آمار سازمان ملل جمعيت جهان را در سال 2050 بالغ بر 7/10 ميليارد نفر تخمين مي زند و اين جمعيتي كه در آينده تقريباً دوبرابر مي‌شود نياز به مقدار بسيار زيادي كالا و خدمات شيمياي دارند. احتمالاً همزمان با افزايش جمعيت ، بيشترين پيشرفت صنعت شيميايي در دنياي در حال توسعه اتفاق مي افتد. با اين وجود بسياري از تأثيرات محيطي جهاني كه به اين افزايش جمعيت وابسته‌اند به فرايند ها و محصولات شيميايي ارتباط دارند. از اين تأثيرات محيط مي توان نمونه‌هاي زير را نام برد:‌

-        از بين رفتن گونه‌هاي بيولوژيكي خاص در جنگل و آب‌ها

-        نازك شدن لايه‌ي ازن

-        آلودگي بستر رودخانه به دليل روش‌هاي كشاورزي نا متعارف.

-        آلودگي آب‌هاي تازه و زير زميني ، كاهش منابع غذايي.

-        ورود آلاينده‌هاي آلي ماندگار به اكوسيستم و محيط

-    تغيير آب و هوا كه باعث تغييرات غير قابل پيش بيني مثل سيل ، خشكسالي ، تغيير در سطح آب درياها و گسترش بيماريهاي عفوني ، و تغيير در چرخه آب‌شناسي مي‌شود.

انجمن شيمي سبز :

نيروي عمده در انتخاب مفهوم و روش شيمي سبز در سراسر دنيا انجمن شيمي GCI است.

اين انجمن كه در سال 1997 تأسيس شده است با هدف ترويج پيشبرد شيمي سبز از طريق تحقيق ، آموزش ، كنفرانس و سمپوزيوم ها سبب انتشار اطلاعات براي آگاهي عمومي شده است .

خود انجمن از مؤسساتي در سراسر جهان تشكيل شده است كه تمام جنبه‌هاي فعاليت‌هاي شيميايي شامل صنعت ، دانشگاه ، سازمان‌هاي غيردولتي و دولتي را در بر مي‌گيرد.

مطالب و منابع آموزشي :

يكي از فاكتورهايي كه باعث تسريع ورود جلوگيري و محافظت از آلودگي به فرايندهاي توليد صنعتي مي‌شود، توسعه‌ي مفاد آموزشي شيمي سبز است. صنعت شيميايي دريافته است كه اگر شيميدانان در مودر مفاهيم محافظت از آلودگي دانش كافي داشته باشند قادر خواهند بود روش‌هايي را تشخيص و توسعه داده و بكار گيرند كه آلودگي و هزينه را كاهش مي‌دهد.

براي تسهيل استفاده از شيمي سبز در كلاس درس بخش آموزشی و فعالیت های بین المللی ACS1 ، OPPT2 و  EPA3 مشترکاً مطالبی را طراحی کرده اند که نسل های بعدی شیمی دانها را با مهارت و دانش مورد نیاز برای به کارگیری شیمی سبز مجهز می کنند. اگر چه دانشجویان دوره کارشناسی و فارغ التحصیلان مخاطب اصلی این مطالب هستند، شیمی دانهای حرفه ای و عموم مردم نیز جزء مخاطبین قرار می گیرند.

چشم انداز آینده:

شکی نیست که زمینه به وجود آمده در مورد شیمی سبز اصول علمی ، روشهایی را مشخص کرده که جنبه های مثبت علم شیمی را نشان می دهند. گرچه موفقیت هایی که در زمینه ی شیمی سبز تاکنون دیده شده از نظر منافع کمی برای انسان و محیط پتانسیل زیادی دارند. این موفقیت ها تنها در مقایسه با توانایی بالقوه ی این رسته اهمیت زیادی ندارند. برای رسیدن به نهایت توانایی بالقوه ی این رشته، آگاهی بیشتر انتخاب و توسعه ی روش های شیمی سبز ضروری است.

12 اصل در شیمی سبز:

1-   پیشگیری: بهتر است به جای اینکه بعد از تولید مواد زائد راهی را برای از بین بردن آن ها یا تمیز کردنشان پیدا کنیم ، سعی کنیم از تولید آن ها جلوگیری کینم.

2-   اقتصاد دائمی(اقتصاد اتمی)افزایش بهره وری از اتم: برای اینکه با آمیختن تمام مواد موجود در فرآیند محصول نهایی را به حداکثر برسانیم باید روش های ترکیبی طراحی کنیم که میزان تولید فراورده ها و بازده واکنش حداکثر و مواد زائد بیهوده حداقل باشد.

3-   ساخت ترکیبات شیمیایی کم خطرتر: در هنگام اجرا باید روشهایی طراحی کرد که از موادی استفاده شود که تولید آنها برای سلامتی انسان و محیط، کمتر سمّی باشد و یا اصلاً خطری نداشته باشد.

4-   طراحی مواد شیمیایی ایمن تر: مواد شیمیایی باید طوری طراحی شوند که بهترین عملکرد مورد نظر را داشته باشند. ضمناً حداقل سمّیت را داشته باشند.

5-   حلال ها و مواد کمکی ایمن تر: استفاده از مواد کمکی (حلال ها، عوامل جدا کننده و . . . ) هر زمان که نیاز باشد مورد استفاده قرار گیرند و ضمناً هنگام بکار گیری بی ضرر باشند.

6-   طراحی برای بازدهی بیشتر انرژی: نیاز به انرژی در فرآیند های شیمیایی باید بر اساس تأثیرات محیطی و اقتصادی تشخیص داده شود و به حداقل برسد. در صورت امکان روش های سنتز مواد را باید در دما و فشار محدود اجرا کرد.

7-   استفاده از مواد اولیه تجدیدپذیر و قابل بازگردانی: مواد اولیه باید از منابع تجدید پذیر باشند، نه اینکه هر زمان که از نظر فنی و اقتصادی مصرف شدند از مقدار منابع آنها کاسته شود.

8-   مشتقات شیمیایی را کاهش دهید: مشتقات غیر ضروری (استفاده از گروه های بازدارنده یا تغییرات فیزیکی و شیمیایی حد واسط) باید به حداقل برسند یا در صورت امکان از انجام آنها پرهیز شود، چون چنین مراحلی واکنشگرهای اضافی نیاز دارند که ممکن است باعث تولید مواد زائد شوند.

9-   کاتالیزگر: واکنش های کاتالیزگری(که باید تا حد امکان گزینشی باشند و سریع انجام پذیرند) نسبت به واکنش های استو کیومتری برتری دارند.

10- طراحی برای تخریب: مواد شیمیایی را باید طوری طراحی کرد که در انتهای عملکردشان به محصولات تخریبی بی ضرری تجزیه شوند و در محیط باقی نمانند.

11- برای پیشگیری از آلودگی بلافاصله تجزیه شوند: متدولوژی باید بیشتر توسعه یابد تا جایی که نظارت و کنترل بلافاصله در طول فرایند قبل از تشکیل مواد پر خطر امکانپذیر باشد بسیار اهمیت دارد که پیشرفت یک واکنش را همواره پیگیری کنیم تا بدانیم چه هنگام واکنش  کامل می شود زیرا پس از کامل شدن یک واکنش شیمیایی فراورده های ناخواسته جانبی تولید می شود.

12- شیمی ایمن تر و ماندگارتر برای پیشگیری تصادفی(کاهش احتمالی رویدادهای ناگوار): مواد و شکل ماده ی مورد استفاده در فرایند شیمیایی باید طوری انتخاب شود که امکان برخوردهای شیمیایی شامل رهاسازی، انفجار و آتش گرفتن را به حداقل برساند. آسیب های مرتبط به این روی دادها را می توان با تغییر حالت (جامد،مایع،گاز) یا ترکیب واکنش گرها کاهش داد.

منابع موجود برای مطالعه:

1-  تاریخچه تفسیر شده ای از شیمی سبز(نسخه ی 1، سال 1999) نوشته جان سی وارنر، الیزابت براون،کارلوس تاسا. این تاریخچه مرجعی کلی برای استفاده در برنامه آموزش شیمی است و اطلاعات جامعی در مورد شیمی سبز و تاریخچه آن در پایگاه اطلاعاتی قابل جستجو در صفحه آموزشی ACS به آدرس http://center.acs.org/applications/greenchem این پایگاه اطلاعاتی مرتباً به روز می شودو. گسترش می یابد. این تاریخچه فقط در شبکه جهانی موجود است.

2-  مواد دنیای واقعی در شیمی آلی نوشته مایکل سی. کان و مارک ای. کانلی(انتشار در سال 2000) این کتاب 72 صفحه ای برای تدریس در مقطع لیسانس یا به عنوان منبعی برای موارد خاصی از طراحی دوباره محصولات و فرایند های شیمیایی استفاده می شود.

3-  شیمی سبز: نوآوری هایی برای دنیای تمیزتر در فیلمی 15 دقیقه ای که رقابت در زمینه ی شیمی سبز را نشان می دهد. فیلم را می توان بطور مستقل یا به عنوان مکملی برای موارد دنیای واقعی در شیمی سبز استفاده کرد.

منابع شبکه جهانی:

http://www.acs.org/education/greenchem/

http://chemsoc.org/networks/gch

 

کوشش ها و دست آوردهای شیمی سبز:

شیمی دانهای سبز در پی آن هستند که روند های شیمیایی سالم تری را جایگزین روندهای کنونی نمایند یا با جایگزین کردن مواد اولیه سالم تر یا انجام دادن واکنش ها در شرایط ایمن تر، فراورده های سالم تری را به جامعه هدیه دهند.برخی از آنها می کوشند شیمی سالم تری به بیو شیمی(زیست شیمی) نزدیک کنند. چرا که واکنش های این شاخه از علم طی میلیون ها سال انجام شده اند. و چالشی نگران کننده برای آدمی و محیط زیست بوجود نیاورده اند. بسیاری از این واکنش ها در شرایط طبیعی رخ می دهند و به دما و فشار بالا نیاز ندارند. فراورده های آنها نیز به آسانی به چرخه ی مواد باز می گردند و فراورده های جانبی آنها برای جانداران سودمند هستند به همین دلیل الگو برداری از این واکنش ها می تواند مشکلات بهداشتی و زیست محیطی کنونی را کاهش دهد.

گروه دیگری از شیمی دانهای سبز می کوشند بهره وری اتمی را افزایش دهند. به طوری که طی یک واکنش شیمیایی تعداد اتم های آن از شمار اتم های اولیه بسیار کمتر است. بی گمان موجود نبودن اتم ها نسبت به حالت آغازی دلیل بر این است که واکنش های بیهوده با مواد زائد تولید شده­اند که سبب کاهش بازده واکنش نیز می شوند که اغلب مواد زائد تولید شده جزء مواد مضر و آسیب رسان به محیط زیست هستند که در طبیعت رها می شوند و سلامتی آدمی و دیگر جانداران را به خطر می اندازند.

نمونه هایی از دست آوردهای شیمی دانهای شبز:

1-    ساخت سوخت های جایگزین سوخت های فسیلی

2-    تهیه پلاستیک های سبز و تجزیه پذیر(روکش مواد غذایی و ظروف یکبار مصرف از جنس نشاسته و اتیلن)

3-    باز طراحی واکنش های شیمیایی

4-    چند سازه های زیستی

نظر به اهمیت حفظ محیط زیست از ضایعات مواد پلیمری و ضرورت پرداختن به تحقیقات مرتبط با کاهش خطرات زیان بار آلودگی های ناشی از این مواد در پژوهش گاه پلیمر و پتروشیمی ایران کمیته ای به نام کمیته سبز در این پژوهشگاه تأسیس شده است که اهداف کلی خود را به صورت زیر تدوین کرده است:

1-    پیگری و اجرای پروژه های بازیافت مواد پلیمری

2-    پیگری و اجرای پروژه های پلیمرهای زیست تخریب پذیر

3-    تقویت نگرش پاسخگو بودن در برابر مسایل زیست محیطی

4-    آشنا کردن دانشجویان با مسایل توسعه پایدار و حفاظت محیط زیست

5-    بررسی و امکان جایگزین کردن حلال های آلی با آّب در محصولات پلیمری

6-    کمک به تدوین استاندارد های زیست محیطی

نظر به اهمیت شیمی سبز و نقش بسیار مهم آن در زندگی روزمره گروه شیمی استان قم پیشنهاد می کند که نام کتاب شیمی 1 ازشیمی و زندگی به کتاب شیمی 1  با عنوان شیمی سبز و زندگی تبدیل شودو در کتاب اصول بنیادی شیمی سبز محور اصلی بحث ها قرار گیرد. اگر چه با کمی دقت می توان گفت تا حدودی مطالب در راستای شیمی سبز می باشد، اما اگر محوریت آن بیشتر شود بهتر خواهد بود.

 

 


 

نوشته شده توسط حسین زمانی در دوشنبه یازدهم آذر 1387 ساعت 12:31 موضوع | لینک ثابت