ifingo
Norsk (Bokmål)
FagKjemi 2Grønn kjemi – de 12 prinsippene
KAP. 7 · DYBDE · GRØNN KJEMI

Design prosessen før avfallet oppstår.

Grønn kjemi er et rammeverk for å designe kjemiske prosesser og produkter med mindre avfall, mindre fare og lavere energibruk. Denne siden gjør de 12 prinsippene konkrete med en interaktiv prosessradar, atomøkonomi, E-faktor og katalyse.

12 prinsipper atomøkonomi E-faktor katalyse energi trygg prosessdesign
IFINGO · GREEN PROCESS STUDIO

12-prinsipp radar

LIVE PROCESS
GRØNN KJEMIForebygg først
PRINSIPP1 · Forebygg avfall
KJERNEIDÉIkke lag avfallet i utgangspunktet
12prinsipperAnastas & Warner
EE-faktoravfall / produkt
%atomøkonomiatomer til produkt
RTmilde forholdlavere energibruk
cat.katalysemindre ressursbruk
fornybartråvarer i kretsløp
DE 12 PRINSIPPENE

Et rammeverk for bedre kjemisk design

Kilden beskriver grønn kjemi som et perspektiv som kan brukes på tvers av organisk kjemi, biokjemi, materialkjemi og prosesskjemi – med forebygging som grunnidé.

1

Forebygg avfall

Det er bedre å forhindre at avfall dannes enn å rense det opp etterpå.

E-faktor
2

Atomeffektivitet

Flest mulig atomer fra reaktantene bør havne i det ønskede produktet.

Atomøkonomi
3

Mindre farlige reaksjoner

Syntesemetoder bør bruke og produsere stoffer med liten eller ingen toksisitet.

Toksisitet
4

Tryggere kjemikalier

Produkter skal beholde funksjonen sin samtidig som toksisiteten reduseres.

Produktdesign
5

Tryggere løsemidler

Hjelpestoffer bør minimeres eller erstattes med mindre farlige alternativer.

Løsemiddelvalg
6

Energieffektivitet

Milde temperatur- og trykkbetingelser reduserer energibehovet.

Energi
7

Fornybare råvarer

Råstoffer bør være fornybare der det er praktisk mulig.

Råvare
8

Mindre derivatisering

Unngå unødvendige beskyttelsesgrupper og ekstra syntesetrinn.

Færre trinn
9

Katalyse

Katalytiske reagenser er bedre enn støkiometriske reagenser.

Selektivitet
10

Nedbrytbare kjemikalier

Produkter bør brytes ned til ufarlige stoffer etter bruk og ikke bli værende i miljøet.

Nedbrytning
11

Sanntidsanalyse

Prosessen bør overvåkes kontinuerlig slik at farlige stoffer ikke rekker å dannes.

Sensorer
12

Tryggere prosedyrer

Stoff- og prosessvalg bør redusere risiko for utslipp, eksplosjon og brann.

Ulykkesforebygging
ATOMØKONOMI

Hvor mange av atomene havner faktisk i produktet?

Atomøkonomi vurderer reaksjonsveien – ikke hvor mye produkt du faktisk fikk i laboratoriet. Addisjon kan være svært atomeffektiv fordi alle atomene kan gå inn i produktet.

Atom Economy Lab

ABCproduktønsket molekylXX

Formelen

Atomøkonomi (%) = Mm(ønsket produkt) / Mm(alle reaktanter) × 100 %

Dette er en teoretisk størrelse. Den belønner reaksjoner der færre atomer ender som biprodukter.

100%
Addisjon kan være ideell.

Kildematerialet fremhever at addisjonsreaksjoner ofte kan ha 100 % atomøkonomi fordi alle atomene havner i produktet.

E-FAKTOR

Hvor mye avfall får du per masse produkt?

E-faktor måler prosessen fra et avfallsperspektiv. Lavere verdi er bedre.

E-factor Flow

ØNSKET PRODUKTE = 1.2kg avfall / kg produkt

Formelen

E-faktor = m(avfall) / m(ønsket produkt)

Det mer detaljerte uttrykket i kilden inkluderer også reaktanter og løsemidler før ønsket produkt trekkes fra.

Al
Kildens aluminiumseksempel.

33 g CO₂-avfall per 27 g Al gir E-faktor ≈ 1,2.

KATALYSE · ENERGI

En grønnere prosess kan endre reaksjonsveien

Katalyse kan redusere energibehov og ressursbruk. Kilden fremhever også enzymer som biologiske katalysatorer i industri.

Activation Energy Studio

uten katalysatormed katalysatorreaksjonsforløp

Grønn prosesslogikk

6
Energieffektivitet.

Reaksjoner ved romtemperatur og atmosfæretrykk er idealet i kildematerialet.

9
Katalyse.

En liten mengde katalysator kan brukes om igjen gjennom mange reaksjonssykluser.

11
Sanntidsanalyse.

Sensorer og spektroskopiske metoder kan overvåke prosessen slik at problemer oppdages før farlige produkter bygger seg opp.

Grønn kjemi – det du må kunne forklare

Grønn kjemi er et tankesett for å designe kjemiske prosesser og produkter slik at de bruker og lager mindre farlige stoffer, krever mindre energi og gir mindre avfall.

Forebygging før opprydding

Grunnideen i kilden er at det er bedre å unngå problemet enn å behandle det etter at det har oppstått.

Atomøkonomi

Atomøkonomi sammenligner molekylmassen til ønsket produkt med summen av molekylmassene til alle reaktantene. Høy atomøkonomi betyr at en stor andel av atomene ender i produktet.

E-faktor

E-faktoren er masse avfall delt på masse ønsket produkt. Den viser hvor avfallstung en prosess er.

Sikrere løsemidler

Kilden nevner vann, etanol og superkritisk CO₂ som grønnere alternativer til flere klassiske organiske løsemidler.

Fornybare råvarer

Fornybarhet er et mål, men kilden understreker også avveininger som kostnad og konkurranse med matproduksjon.

Nedbrytbarhet

Produkter bør ikke bli værende i miljøet etter bruk. Kilden kontrasterer dette med bioakkumulering og nevner blant annet DDT, PCB og kvikksølv.

eks.
Eksamen.

Du bør kunne beregne atomøkonomi, forklare minst tre prinsipper med egne ord og diskutere hvorfor en prosess er grønnere enn en annen.

VIDERE I KAPITTEL 7

Neste dybde: metaller

Fortsett til materialkjemi og se hvordan ressursbruk, korrosjon, resirkulering og materialvalg kobles til grønn kjemi.