హరిత రసాయన శాస్త్రం

హరిత రసాయన శాస్త్రం (Green chemistry) అనేది రసాయన శాస్త్రం (chemistry), కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ (chemical engineering) గురించి ఆలోచించే ఒక కొత్త పద్ధతి. హానికరమైన పదార్థాలను వాడకుండా లేదా తయారు చేయకుండా ఉండేలా రసాయన ఉత్పత్తులను, పద్ధతులను రూపొందించడమే దీని ప్రధాన లక్ష్యం. దీనిని స్థిరమైన రసాయన శాస్త్రం (sustainable chemistry) లేదా సర్క్యులర్ కెమిస్ట్రీ (circular chemistry) అని కూడా పిలుస్తారు.

ఈ రంగంలోని శాస్త్రవేత్తలు కాలుష్యాన్ని దాని మూలం వద్దే తగ్గించడానికి ప్రయత్నిస్తారు. ఇది పర్యావరణ రసాయన శాస్త్రం (environmental chemistry) కంటే భిన్నమైనది. పర్యావరణ రసాయన శాస్త్రం సాధారణంగా కాలుష్యం ఏర్పడిన తర్వాత అది ప్రకృతిపై ఎలాంటి ప్రభావం చూపుతుందో అధ్యయనం చేస్తుంది. కానీ, హరిత రసాయన శాస్త్రం కాలుష్యం అసలు మొదలుకాకముందే దానిని ఆపడానికి ప్రయత్నిస్తుంది.

తరిగిపోయే సహజ వనరులను తక్కువగా ఉపయోగించడంపై ఈ రంగం దృష్టి పెడుతుంది. వ్యర్థాలను అరికట్టడానికి కొత్త సాంకేతికతలను ఇది వెతుకుతుంది. రసాయనాలను సురక్షితంగా మార్చడం ద్వారా, హరిత రసాయన శాస్త్రం మానవ ఆరోగ్యానికి, పర్యావరణానికి రక్షణ కల్పిస్తుంది. ఈ పరిశోధనలు విశ్వవిద్యాలయ ప్రయోగశాలల నుండి పెద్ద కర్మాగారాల వరకు అనేక చోట్ల జరుగుతున్నాయి.

 నిర్వచనం - లక్ష్యాలు 
హరిత రసాయన శాస్త్రం అంటే ప్రమాదకరమైన పదార్థాల వినియోగాన్ని లేదా తయారీని తగ్గించే లేదా పూర్తిగా తొలగించే విధంగా రసాయన ఉత్పత్తులను రూపొందించడం. ఇది ఒక రసాయనం యొక్క పూర్తి జీవిత కాలాన్ని పరిశీలిస్తుంది. అంటే ఆ రసాయనం ఎక్కడి నుండి వస్తుంది, దానిని ఎలా తయారు చేస్తారు, ఎలా ఉపయోగిస్తారు, చివరకు దానిని పారేసినప్పుడు ఏమి జరుగుతుంది అనే విషయాలను ఇది గమనిస్తుంది.

దీని ముఖ్య లక్ష్యాలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

ముడి పదార్థాలను మరింత సమర్థవంతంగా ఉపయోగించడం.

సహజంగానే సురక్షితమైన అణువులను, పదార్థాలను తయారు చేయడం.

ఉత్పత్తి అయ్యే వ్యర్థాల పరిమాణాన్ని తగ్గించడం.

మంటలు లేదా పేలుళ్ల వంటి ప్రమాదాల ముప్పును తగ్గించడం.

ఈ లక్ష్యాలను అనుసరించడం ద్వారా, రసాయన శాస్త్రవేత్తలు ఒక "సర్క్యులర్" (వృత్తాకార) వ్యవస్థను సృష్టించగలరు. ఇటువంటి వ్యవస్థలో, పదార్థాలు శాశ్వత చెత్తగా మిగిలిపోకుండా, మళ్లీ వాడకంలోకి వస్తాయి లేదా సురక్షితంగా ప్రకృతిలో కలిసిపోతాయి.

 చరిత్ర 
కాలుష్యం నివారణ మరియు ఉత్ప్రేరక చర్య (catalysis) వంటి పాత ఆలోచనల నుండి హరిత రసాయన శాస్త్రం ఉద్భవించింది. 1990వ దశకానికి ముందు, కాలుష్యానికి సంబంధించిన చట్టాలు ఎక్కువగా "పైపు చివర" పరిష్కారాలపై దృష్టి పెట్టేవి. అంటే, ఫ్యాక్టరీ నుండి పొగ లేదా ద్రవ వ్యర్థాలు బయటకు వచ్చిన తర్వాత వాటిని శుభ్రం చేయడం గురించి ఆలోచించేవారు. అయితే 1990లలో, వ్యర్థాలు అసలు పుట్టకుండా ఉండేలా ఉత్పత్తులను తయారు చేసే విధానాన్ని మార్చడంపై ప్రజలు ఆలోచించడం మొదలుపెట్టారు.

అమెరికాలో, యునైటెడ్ స్టేట్స్ ఎన్విరాన్‌మెంటల్ ప్రొటెక్షన్ ఏజెన్సీ (EPA) హరిత రసాయన శాస్త్ర కార్యక్రమాన్ని ప్రారంభించడంలో సహాయపడింది. వారు పరిశోధకులకు నిధులు ఇచ్చి, కంపెనీలు పరిశుభ్రమైన పద్ధతుల్లో పనిచేసేలా ప్రోత్సహించారు. యునైటెడ్ కింగ్‌డమ్‌లో, యూనివర్సిటీ ఆఫ్ యార్క్ మరియు రాయల్ సొసైటీ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీ కూడా ఎంతో కృషి చేశాయి. వారు 1999లో Green Chemistry అనే పేరుతో ఒక ప్రసిద్ధ శాస్త్రీయ పత్రికను ప్రారంభించారు.

నెదర్లాండ్స్‌లో, రసాయనాలను తయారు చేయడానికి పెట్రోల్ వంటి నూనెలకు బదులుగా మొక్కలను (బయోమాస్) ఉపయోగించే ప్రక్రియను వివరించడానికి శాస్త్రవేత్తలు "హరిత రసాయన శాస్త్రం" అనే పదాన్ని వాడారు. కాలక్రమేణా, ఈ ప్రయత్నాలన్నింటినీ కలిపి పిలవడానికి "హరిత రసాయన శాస్త్రం" అనే పేరు ప్రాచుర్యం పొందింది.

 పన్నెండు సూత్రాలు 
1998లో, పాల్ అనస్టాస్ మరియు జాన్ సి. వార్నర్ హరిత రసాయన శాస్త్రం కోసం పన్నెండు నియమాలను రాశారు. ఒక ప్రక్రియ ఎంతవరకు "హరితమైనదో" నిర్ణయించడానికి ఈ నియమాలు శాస్త్రవేత్తలకు సహాయపడతాయి.

+ హరిత రసాయన శాస్త్రం యొక్క 12 సూత్రాలు సంఖ్య  సూత్రం  వివరణ 1  వ్యర్థాల నివారణ  వ్యర్థాలను తర్వాత శుభ్రం చేయడం కంటే, అవి అసలు ఏర్పడకుండా చూడటం మేలు. 2  అణు ఆర్థిక వ్యవస్థ (Atom economy)  వాడే ముడి పదార్థంలోని ప్రతి అణువు తుది ఉత్పత్తిలోకి వచ్చేలా ప్రయత్నించాలి. 3  తక్కువ హానికరమైన తయారీ  మనుషులకు లేదా ప్రకృతికి విషపూరితం కాని పదార్థాలను వాడాలి మరియు తయారు చేయాలి. 4  సురక్షితమైన రసాయనాలు  తమ పనిని చక్కగా చేస్తూనే, విషపూరితం కాని ఉత్పత్తులను రూపొందించాలి. 5  సురక్షితమైన ద్రావణాలు  అదనపు ద్రవాలను (solvents) వాడటం తగ్గించాలి. తప్పనిసరి అయితే సురక్షితమైన వాటిని ఎంచుకోవాలి. 6  ఇంధన సామర్థ్యం  తక్కువ శక్తిని వాడాలి. సాధ్యమైనంత వరకు గది ఉష్ణోగ్రత మరియు సాధారణ పీడనం వద్ద పనిచేయాలి. 7  పునరుత్పాదక ముడి పదార్థాలు  పెట్రోల్ వంటి నూనెలకు బదులుగా మొక్కలు లేదా వ్యవసాయ వ్యర్థాల నుండి వచ్చే ముడి పదార్థాలను వాడాలి. 8  వ్యుత్పన్నాల తగ్గింపు  ఎక్కువ వ్యర్థాలను సృష్టించే అదనపు రసాయన దశలను నివారించాలి. 9  ఉత్ప్రేరక చర్య  చర్యలను వేగవంతం చేయడానికి ఉత్ప్రేరకం (catalyst) వాడాలి. వీటిని తక్కువ పరిమాణంలో చాలాసార్లు వాడవచ్చు. 10  విచ్ఛిన్నమయ్యేలా రూపకల్పన  వాడిన తర్వాత హాని లేని ముక్కలుగా విడిపోయే ఉత్పత్తులను తయారు చేయాలి. 11  ఎప్పటికప్పుడు విశ్లేషణ  ప్రమాదకరమైన పదార్థాలు ఏర్పడకుండా ఉండటానికి, చర్య జరుగుతున్నప్పుడే దానిని గమనిస్తూ ఉండాలి. 12  ప్రమాద నివారణ  మంటలు లేదా లీకేజీల వంటి ప్రమాదాలను తగ్గించే రసాయన రూపాలను ఎంచుకోవాలి.

 హరిత రసాయన శాస్త్ర ఉదాహరణలు 
 హరిత ద్రావణాలు (Green Solvents) 
ద్రావణం (Solvent) అనేది ఇతర పదార్థాలను కరిగించడానికి వాడే ద్రవం. వీటిని పెయింట్లు, క్లీనర్లు మరియు మందులలో ఉపయోగిస్తారు. పాత కాలపు ద్రావణాలు చాలా వరకు గాలికి హాని చేస్తాయి లేదా క్యాన్సర్‌కు కారణమవుతాయి. హరిత రసాయన శాస్త్రం "హరిత ద్రావణాల" కోసం వెతుకుతుంది. ఒక హరిత ద్రావణం తన పూర్తి జీవిత కాలంలో పర్యావరణంపై అతి తక్కువ ప్రభావం చూపుతుంది.

ఉదాహరణకు, ఇంటిని శుభ్రం చేయడానికి నీరు ఒక హరిత ద్రావణం. అయితే, ప్లాస్టిక్ తయారీకి నీరు ఎప్పుడూ హరిత ద్రావణం కాకపోవచ్చు, ఎందుకంటే దానికి అదనపు రసాయనాలు అవసరం కావచ్చు. కొన్ని సందర్భాల్లో, అధిక పీడనం వద్ద ఉన్న కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ (CO2) చాలా మంచి హరిత ద్రావణంగా పనిచేస్తుంది.

 ఫోమ్‌లో కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ 
పాలిస్టైరిన్ ఫోమ్‌ను ఆహార పెట్టెలు మరియు ప్యాకింగ్ కోసం ఉపయోగిస్తారు. గతంలో, కంపెనీలు ఈ ఫోమ్‌ను తయారు చేయడానికి CFCs వాడేవి. ఈ CFCలు ఓజోన్ పొరకు రంధ్రాలు చేస్తాయి. తర్వాత, మంటలు అంటుకునే వాయువులను వాడారు. డౌ కెమికల్ కంపెనీ ఫోమ్‌ను ఉబ్బించడానికి "బ్లోయింగ్ ఏజెంట్"గా కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ను ఉపయోగించే మార్గాన్ని కనుగొంది. ఇది చాలా సురక్షితమైనది మరియు భూమికి మేలు చేస్తుంది.

 హైడ్రాజైన్ తయారీ 
హైడ్రాజైన్ అనేది రాకెట్ ఇంధనం మరియు మందులలో వాడే రసాయనం. దీనిని తయారు చేసే పాత పద్ధతిలో చాలా ఉప్పుతో కూడిన వ్యర్థ జలం వచ్చేది. కొత్తగా వచ్చిన "పెరాక్సైడ్ ప్రక్రియ" దీనికి బదులుగా హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ను ఉపయోగిస్తుంది. ఈ కొత్త పద్ధతిలో మిగిలిపోయే ఏకైక పదార్థం స్వచ్ఛమైన నీరు. ఇది వ్యర్థాలను నివారించే సూత్రాన్ని పాటిస్తుంది.Jean-Pierre Schirmann, Paul Bourdauducq "Hydrazine" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002. .

 బయో-ప్లాస్టిక్స్ 
చాలా ప్లాస్టిక్కులు పెట్రోలియం (నూనె) నుండి తయారవుతాయి. హరిత రసాయన శాస్త్రం మొక్కజొన్న వంటి మొక్కల నుండి ప్లాస్టిక్ తయారు చేయడానికి ప్రయత్నిస్తుంది. పాలీ లాక్టిక్ యాసిడ్ (PLA) అనేది మొక్కజొన్న నుండి తయారయ్యే ప్లాస్టిక్. దీనిని ఫోర్కులు, కప్పులు మరియు ఆహార సంచుల కోసం వాడవచ్చు. ఇది మొక్కల నుండి తయారవుతుంది కాబట్టి, ఇది పునరుత్పాదక వనరు. దీనిని కంపోస్ట్ (ఎరువు) గా మార్చవచ్చు, కాబట్టి ఇది భూమిలో చెత్తలా పేరుకుపోదు.

 చట్టాలు , నిబంధనలు 
హరిత రసాయన శాస్త్రం ఎదగడానికి ప్రభుత్వాలు చట్టాలు చేశాయి.

 యూరోపియన్ యూనియన్ 
2007లో, యూరోపియన్ యూనియన్ REACH అనే కార్యక్రమాన్ని ప్రారంభించింది. ఈ చట్టం ప్రకారం, కంపెనీలు తమ రసాయనాలను అమ్మే ముందు అవి సురక్షితమని నిరూపించాలి. ఒక రసాయనం చాలా ప్రమాదకరమైనది అయితే, దానిని యూరోపియన్ యూనియన్ నిషేధించవచ్చు. ఇది కంపెనీలను "హరిత" ప్రత్యామ్నాయాలను వెతికేలా ప్రోత్సహిస్తుంది.

 అమెరికా 
అమెరికాలో టాక్సిక్ సబ్‌స్టాన్సెస్ కంట్రోల్ యాక్ట్ (TSCA) ఉంది. ఈ చట్టం పారిశ్రామిక రసాయనాలను తనిఖీ చేయడానికి ప్రభుత్వానికి అధికారం ఇస్తుంది. EPA వద్ద "గ్రీన్ కెమిస్ట్రీ ఛాలెంజ్" కూడా ఉంది. ఇది కొత్త, పరిశుభ్రమైన పద్ధతులను కనుగొనే కంపెనీలకు అవార్డులను ఇచ్చే పోటీ. ఇది ఆర్థిక వ్యవస్థకు మరియు పర్యావరణానికి ఒకేసారి సహాయపడుతుంది.

 సవాళ్లు , చర్చలు 
ఒక విషయం నిజంగా "హరితమైనదా" కాదా అని చెప్పడం ఎప్పుడూ సులభం కాదు. శాస్త్రీయ రంగంలో ఇది ఒక పెద్ద చర్చ. కొన్నిసార్లు, ఒక ప్రక్రియ మొక్కలను ఉపయోగిస్తుంది కాబట్టి హరితమైనదిగా కనిపిస్తుంది. కానీ ఆ మొక్కలను పెంచడానికి మరియు వాటిని ప్రాసెస్ చేయడానికి చాలా శక్తి అవసరం కావచ్చు.

దీనితో పాటు గ్రీన్ వాషింగ్ (greenwashing) అనే సమస్య కూడా ఉంది. ఒక కంపెనీ తన ఉత్పత్తి ఇంకా హానికరంగా ఉన్నప్పటికీ, కేవలం ఎక్కువ అమ్మకాల కోసం అది "హరితమైనది" లేదా "సహజమైనది" అని చెప్పడాన్ని ఇలా అంటారు. ఇటువంటి పొరపాట్లను నివారించడానికి శాస్త్రవేత్తలు ఒక ప్రక్రియ ఎంత వ్యర్థాన్ని మరియు శక్తిని వాడుతుందో ఖచ్చితంగా కొలవడానికి గ్రీన్ కెమిస్ట్రీ మెట్రిక్స్ (ప్రత్యేక గణితం) ఉపయోగిస్తారు.

 శాస్త్రీయ పత్రికలు 
పరిశోధకులు తమ కొత్త ఆవిష్కరణలను జర్నల్స్ అని పిలిచే ప్రత్యేక పుస్తకాల్లో ప్రచురిస్తారు. ఈ రంగంలో కొన్ని ముఖ్యమైన పత్రికలు:

Green Chemistry

ACS Sustainable Chemistry & Engineering

ChemSusChem

 మూలాలు 

 ఇతర వెబ్‌సైట్లు 

యునైటెడ్ స్టేట్స్ EPA హరిత రసాయన శాస్త్ర వెబ్‌సైట్

అమెరికన్ కెమికల్ సొసైటీ గ్రీన్ కెమిస్ట్రీ ఇన్‌స్టిట్యూట్

Category:రసాయన శాస్త్రం
Category:పర్యావరణం
Category:స్థిరత్వం