Πράσινη χημεία

Η Πράσινη χημεία, λέγεται επίσης βιώσιμη χημεία, είναι μια φιλοσοφία χημικής έρευνας και μηχανικής που ενθαρρύνει τη σχεδίαση προϊόντων και διεργασιών που ελαχιστοποιούν τη χρήση και τη δημιουργία επικίνδυνων ουσιών. ενώ η Χημεία περιβάλλοντος είναι η χημεία του φυσικού περιβάλλοντος και των χημικών ρύπων στη φύση, η πράσινη χημεία επιδιώκει τη μείωση της επίδρασης της χημείας στο περιβάλλον αποτρέποντας τη μόλυνση στις πηγές της και χρησιμοποιώντας λιγότερους φυσικούς πόρους.
Ως φιλοσοφία, η πράσινη χημεία εφαρμόζεται στην οργανική χημεία, στην ανόργανη χημεία, στη βιοχημεία, στην αναλυτική χημεία, στη φυσικοχημεία και ακόμα στη χημική μηχανική. Αν και η πράσινη χημεία φαίνεται να εστιάζει σε βιομηχανικές εφαρμογές, εφαρμόζεται σε οποιαδήποτε χημεία. Η Χημεία κλικ αναφέρεται συχνά ως ένας τρόπος χημικής σύνθεσης που είναι συνεπής με τους σκοπούς της πράσινης χημείας. Σκοπός είναι η ελαχιστοποίηση του κινδύνου και η μεγιστοποίηση της αποτελεσματικότητας οποιασδήποτε χημικής επιλογής.
Το 2005 το Ryōji Noyori ξεχώρισε τρία βασικά στάδια στην πράσινη χημεία: τη χρήση του υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα ως πράσινου διαλύτη, του υδατικού υπεροξειδίου του υδρογόνου για καθαρισμό οξειδώσεων και τη χρήση υδρογόνου στην ασύμμετρη σύνθεση. Παραδείγματα της εφαρμοσμένης πράσινης χημείας είναι η υπερκρίσιμη οξείδωση νερού, σε αντιδράσεις νερού και σε ξηρές αντιδράσεις μέσων.
Η Βιολογική μηχανική εμφανίζεται επίσης ως μια υποσχόμενη τεχνική για την επίτευξη των σκοπών της πράσινης χημείας. Ένας αριθμός σημαντικών διεργασιών χημικών προϊόντων μπορεί να συντεθεί σε μηχανικά κατασκευασμένους οργανισμούς, όπως σε shikimate, έναν πρόδρομο του Tamiflu που είναι ζυμωμένο από τη Roche σε βακτήρια.
Ο όρος πράσινη χημεία επινοήθηκε από τον Paul Anastas το 1991. Όμως, έχει προταθεί ότι η έννοια προέρχεται από τον Trevor Kletz όπου το 1978 πρότεινε ότι οι χημικοί πρέπει να επιδιώκουν εναλλακτικές διεργασίες αντί για αυτές που περιέχουν πιο επικίνδυνες ουσίες και συνθήκες.

Τάσεις

Έχουν γίνει προσπάθειες όχι μόνο για ποσοτικοποίηση του πράσινου μιας χημικής διεργασίας, αλλά επίσης να συσχετίζεται με άλλες μεταβλητές όπως απόδοση, την αξία των συστατικών της αντίδρασης, την ασφάλεια στον χειρισμό χημικών, τις απαιτήσεις υλικών, την ενεργειακή χρήση και την ευκολία επεξεργασίας και καθαρισμού του προϊόντος. Σε μια ποσοτική μελέτη, η αναγωγή του νιτροβενζολίου σε ανιλίνη δέχεται 64 σημεία από τα 100 της βαθμολογίας ως μια αποδεκτή γενικά σύνθεση, ενώ η σύνθεση ενός αμιδίου χρησιμοποιώντας HMDS περιγράφεται ως επαρκής μόνο σε 32 σημεία.
Η πράσινη χημεία εμφανίζεται με αυξανόμενους ρυθμούς ως ένα ισχυρό εργαλείο που οι ερευνητές πρέπει να χρησιμοποιήσουν για να αξιολογήσουν την περιβαλλοντική επίδραση της νανοτεχνολογίας. Καθώς τα νανοϋλικά αναπτύσσονται, οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις καθώς και οι επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία και των προϊόντων αυτών καθεαυτών και των διεργασιών παραγωγής τους πρέπει να εξεταστούν για να επιβεβαιώσουν τη μακροχρόνια οικονομική τους βιωσιμότητα.

Νόμοι

Το 1990 ο νόμος αποφυγής της μόλυνσης πέρασε στις ΗΠΑ. Αυτός ο νόμος βοήθησε στη δημιουργία τρόπου λειτουργίας για την αντιμετώπιση της ρύπανσης με δημιουργικό και καινοτόμο τρόπο. Σκοπεύει στην αποφυγή προβλημάτων πριν αυτά συμβούν.
Το 2007, η Ευρώπη εφάρμοσε το πρόγραμμα χημικών (REACH) Registration, Evaluation, Authorisation, and Restriction, που απαιτεί από τις εταιρείες να εμφανίζουν δεδομένα που να αποδεικνύουν ότι τα προϊόντα τους είναι ασφαλή. Αυτός ο κανονισμός (1907/2006) εξασφαλίζει όχι μόνο την εκτίμηση των χημικών κινδύνων και της επικινδυνότητας κατά τη διάρκεια της χρήσης τους, αλλά επίσης περιλαμβάνει μέτρα απαγόρευσης ή περιορισμού/έγκρισης χρήσεων συγκεκριμένων ουσιών. Τα ECHA, το γραφείο χημικών της ΕΕ στο Ελσίνκι, υλοποιεί τον κανονισμό, ενώ η εφαρμογή του εναπόκειται στα κράτη-μέλη της ΕΕ. Ο νόμος ελέγχου τοξικών ουσιών, ψηφίστηκε το 1976, βασικά έχει παρόμοιες διατάξεις, αλλά δεν συγκρίνεται με τον REACH όσον αφορά την ρυθμιστική αποτελεσματικότητά του.
Στις 29 Σεπτεμβρίου 2008, η Καλιφόρνια ενέκρινε δύο νόμους που ενθαρρύνουν την πράσινη χημεία, με την Πρωτοβουλία Πράσινης Χημείας Καλιφόρνιας. Ο νόμος απαιτεί από το τμήμα ελέγχου τοξικών ουσιών της Καλιφόρνιας να δώσει προτεραιότητα στα "χημικά ενδιαφέροντος" και αναθέτει τον έλεγχο στο δημόσιο παρά στη βιομηχανία. Οι νόμοι δέχτηκαν κριτική από τον Paul Anastas, ο οποίος δήλωσε ότι οι νόμοι δεν πηγαίνουν αρκετά μακριά στην ενθάρρυνση της έρευνας, της εκπαίδευσης και στα βιομηχανικά κίνητρα. Ο νόμος προέβλεπε εφαρμογή των κανονισμών από 1 Ιανουαρίου 2011, αλλά η καθολική αντίδραση στους προηγούμενους προταθέντες κανονισμούς κατέστησε αυτήν την ημερομηνία αδύνατη. Μέσα Οκτωβρίου 2012 είναι η νέα ημερομηνία στόχος για το νέο σχέδιο κανονισμών για να υλοποιηθεί ο νόμος.

Παραδείγματα

Στη δήλωση για το Βραβείο Νόμπελ Χημείας του 2005 για "την ανάπτυξη της μεθόδου μετάθεσης στην οργανική σύνθεση," η επιτροπή του βραβείου Νόμπελ δηλώνει, "αυτό αντιπροσωπεύει ένα μεγάλο βήμα προς την 'πράσινη χημεία', μειώνοντας τους δυνητικούς κινδύνους αποβλήτων μέσα από πιο έξυπνη παραγωγή. Η μετάθεση είναι ένα παράδειγμα της σημασίας εφαρμογής της βασικής επιστήμης προς όφελος του ανθρώπου, της κοινωνίας και του περιβάλλοντος."
Η έννοια της πράσινης φαρμακευτικής αναπτύχθηκε πρόσφατα με βάση παρόμοιες αρχές.

1,3-προπανεδιόλη

Η 1,3-προπανεδιόλη παράγεται από τη βιοαπομόνωση της 1,3-προπανεδιόλης χρησιμοποιώντας γενετικά τροποποιημένα στελέχη του E. coli. Αυτή η διόλη χρησιμοποιείται για να κάνει νέους πολυεστέρες στην κατασκευή χαλιών.

Νομοθεσία

Αναφέρθηκε ότι η μακροχρόνια αδυναμία του προγράμματος διαχείρισης χημικών στις ΗΠΑ, ειδικά ο Νόμος ελέγχου τοξικών ουσιών (TSCA) του 1976, κάνει εκπτώσεις ως προς τις επικίνδυνες ιδιότητες των χημικών σχετικά με τη λειτουργία, αξία και απόδοση τους. Η αναφορά καταλήγει ότι αυτές οι συνθήκες εμπορίου αντιπροσωπεύουν ένα βασικό εμπόδιο στην επιστημονική, τεχνική και εμπορική επιτυχία της πράσινης χημείας στις ΗΠΑ και ότι χρειάζονται βασικές αλλαγές πολιτικής για να διορθωθούν αυτές οι αδυναμίες.

Εκπαίδευση

Πολλά ιδρύματα έχουν μαθήματα  και πτυχία στην Πράσινη Χημεία. Παραδείγματα από όλον τον κόσμο είναι το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο στη Δανία, και πολλά άλλα στις ΗΠΑ, όπως στα πανεπιστήμια της Μασαχουσέτης-Βοστώνης, Michigan, and Oregon. Ένα μεταπτυχιακό τμήμα στην Πράσινη Χημεία, έχει εισαχθεί από το Institute of Chemical Technology, Ινδία. Στο Ενωμένο Βασίλειο στο Πανεπιστήμιο της Υόρκης στο πανεπιστήμιο Leicester, τομέας Χημείας και MRes στην Πράσινη Χημεία στο Imperial College του Λονδίνου.

Χημικά εργαστηρίων

Πολλά χημικά εργαστήρια είναι αμφιλεγόμενα και έχουν διερευνηθεί εναλλακτικά. Το Massachusetts Institute of Technology έχει δημιουργήσει το  για να βοηθήσει στην ταυτοποίηση εναλλακτικών λύσεων. Ethidium bromide, ξυλένιο, υδράργυρος και η μεθανάλη έχουν αναγνωριστεί ως οι "χειρότεροι ένοχοι" που έχουν εναλλακτικά υποκατάστατα. Οι διαλύτες ειδικά έχουν μεγάλη συμμετοχή στην περιβαλλοντική επίπτωση της χημικής βιομηχανίας και υπάρχει μια αυξανόμενη εστίαση στην εισαγωγή πιο πράσινων διαλυτών στα αρχικά στάδια ανάπτυξης αυτών των διεργασιών: στις αντιδράσεις εργαστηριακής κλίμακας και στις μεθόδους καθαρισμού. Στη φαρμακευτική βιομηχανία, οι GSK και Pfizer έχουν δημοσιεύσει οδηγούς επιλογής διαλυτών για τους χημικούς ερευνητές τους.

Αντιπαράθεση

Ακολουθώντας ιστορικές αναλύσεις της ανάπτυξης της Πράσινης Χημείας, υπάρχουν υποστηρικτές της πράσινης χημείας που την βλέπουν ως έναν καινοτόμο τρόπο σκέψης. Από την άλλη μεριά, υπάρχουν χημικοί που υποστηρίζουν ότι η Πράσινη Χημεία δεν είναι τίποτα άλλο παρά δημόσιες σχέσεις. Στην πραγματικότητα, πολλοί χημικοί χρησιμοποιούν τον όρο "Πράσινη Χημεία" ανεξάρτητα από το παράδειγμα της πράσινης χημείας, όπως αυτό προτάθηκε από τους Anastas και Warner. Αυτό εξηγεί την αβεβαιότητα της επιστημονικής κατάστασης της Πράσινης Χημείας.