Химия - Зелёная химия - Основные направления
28 февраля 2011Оглавление:
1. Зелёная химия
2. Основные отличия
3. Основные направления
Пути, по которым развивается зелёная химия, можно сгруппировать в следующие направления:
- Новые пути синтеза;
- Возобновляемые исходные реагенты;
- Замена традиционных органических растворителей.
В 2005 году Р. Найори выделил три ключевых направления развития Зелёной химии: использование сверхкритического CO2 в качестве растворителя, водного раствора перекиси водорода в качестве окислителя, и использование водорода в асимметрическом синтезе.
Новые пути синтеза
Наиболее распространенный использование катализатора, который снижает энергетический барьер реакции. Некоторые из новейших каталитических процессов обладают очень высокой атомной эффективностью. Так, например, процесс синтеза уксусной кислоты из метанола и CO на родиевом катализаторе, разработанный фирмой Монсанто, протекает со 100 % выходом:
CH3OH + CO => CH3COOH
Другое направление использование локальных источников энергии для активации молекул, позволяющих снизить затраты энергии.
Замена традиционных органических растворителей
Большая надежда возлагается на использование сверхкритических жидкостей
Сверхкритический CO2 уже широко применяется в качестве безвредного, экологически чистого растворителя например, для экстракции кофеина из кофейных зёрен, эфирных масел из растений и в качестве растворителя для некоторых химических реакций.
Другими примерами являются реакции окисления, протекающие в сверхкритической воде, реакции, протекающие в водной эмульсии, а также реакции без растворителей.
Еще одно перспективное направление это использование ионных жидкостей. Они представляют собой жидкие соли при низких температурах. Это новый класс растворителей, которые не имеют давления насыщенного пара и поэтому не испаряются и не являются горючими. Имеют очень хорошую способность растворять широкие гаммы веществ, в том числе и биополимеры. Их возможное количество виртуально не ограничено, и они могут быть получены с любыми заданными наперед свойствами. Кроме того, они могут быть получены из возобновляемых источников, быть не токсичными и не опасными для окружающей среды и человека.
Возобновляемые исходные реагенты
Ещё один путь, ведущий к целям «зеленой химии», широкое использование биомассы вместо нефти, из которой химические предприятия творят сейчас все многообразие веществ конструкционные материалы, химикаты, лекарства, парфюмерию и многое, многое другое.
С 70-х годов XX века в Бразилии, ЕС, Китае, США и других странах построено множество заводов, которые сегодня дают порядка 75 млрд л или ок. 60 млн т топливного спирта, полученного биотехнологическим путём из сахарного тростника, кукурузы, свеклы, патоки и др. источников. Также быстро растет производство эфиров жирных кислот и, в последнее время, целлюлозного этанола.
Работает несколько мощных заводов по получению молочной кислоты из глюкозы, полученной из мелассы и отходов целлюлозы. Производительность такого предприятия близка к теоретической: из килограмма глюкозы производится килограмм молочной кислоты. Полученная дешёвая молочная кислота и ее ангидрид далее используются в производстве биоразлагаемого полимера полилактида.
К целям зелёной химии относится также разработка путей эффективного использования такого сырья, как лигнин, который пока не нашёл широкого применения.
Биотехнология
Биоинженерия также рассматривается в качестве перспективной техники для достижения целей Зелёной химии. Ряд промышленно важных химических соединений может быть синтезирован с высокими выходами с помощью биологических агентов.
Просмотров: 5787
|