เคมีสีเขียว

เคมีสีเขียว (green chemistry) หรือ เคมีอย่างยั่งยืน (sustainable chemistry) เป็นเคมีและวิศวกรรมเคมีแขนงหนึ่งที่มุ่งเน้นการออกแบบผลิตภัณฑ์และกระบวนการที่ลดการใช้หรือการสร้างสารที่เป็นอันตราย ขณะที่เคมีสิ่งแวดล้อมศึกษาผลกระทบของสารมลพิษในธรรมชาติ เคมีสีเขียวนั้นสนใจผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมของเคมี เช่น การลดการบริโภคทรัพยากรสิ้นเปลือง และการใช้เทคโนโลยีในการป้องกันมลภาวะ
== ประวัติ ==
เคมีสีเขียวเกิดจากแนวคิดและการวิจัยที่หลากหลายช่วงคริสต์ทศวรรษ 1990 ซึ่งสนใจปัญหามลภาวะและการลดลงของทรัพยากรมากขึ้น การพัฒนาเคมีสีเขียวในยุโรปและสหรัฐเกี่ยวข้องกับการปรับเปลี่ยนวิธีแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมจากการสั่งการและควบคุมการปล่อยสารมลพิษสู่การป้องกันมลภาวะผ่านการออกแบบเทคโนโลยีเชิงนวัตกรรม แนวคิดเหล่านี้พร้อมทั้งการรับเอาคำ "เคมีสีเขียว" มาใช้เกิดขึ้นช่วงกลางถึงปลายคริสต์ทศวรรษ 1990
สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมสหรัฐมีส่วนสำคัญในการส่งเสริมเคมีสีเขียวช่วงต้นผ่านการคิดค้นโครงการป้องกันมลภาวะ การให้ทุน และการประสานงานระดับวิชาชีพ ในช่วงเวลาเดียวกันนักวิจัยของมหาวิทยาลัยยอร์กในสหราชอาณาจักรมีส่วนในการจัดตั้งเครือข่ายเคมีสีเขียวในราชสมาคมเคมี และเผยแพร่วารสารวิชาการ Green Chemistry
== หลักการ ==
ค.ศ. 1998 พอล อนาสทัส ผู้อำนวยการโครงการเคมีสีเขียวของสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมสหรัฐ และจอห์น วอร์เนอร์ นักวิจัยของบริษัทโพลารอยด์ เผยแพร่ชุดหลักการเคมีสีเขียว 12 ข้อ หลักการชุดนี้เสนอแนวทางการลดผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของการผลิตสารเคมี รวมถึงชี้ลำดับความสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีเคมีสีเขียว
หลักการของอนาสทัสและวอร์เนอร์ครอบคลุมแนวคิด:
การออกแบบกระบวนการผลิตที่ใช้ประโยชน์จากวัตถุดิบให้มากที่สุด
การใช้ทรัพยากรทดแทนและพลังงานทดแทน
การใช้สาร (รวมถึงตัวทำละลาย) ที่ปลอดภัยและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
การออกแบบกระบวนการการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
การหลีกเลี่ยงการสร้างของเสีย ซึ่งถือเป็นรูปแบบอุดมคติของการจัดการของเสีย
หลักการ 12 ข้อประกอบด้วย:
ป้องกัน: ป้องกันการเกิดของเสียดีกว่าการบำบัดหรือกำจัดหลังมีของเสียเกิดขึ้น
เศรษฐศาสตร์อะตอม: ทุกสารในกระบวนการสังเคราะห์ควรมีส่วนร่วมมากที่สุดก่อนนำไปสู่ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เพื่อลดของเสียที่จะเกิดขึ้น
การสังเคราะห์เคมีแบบเป็นอันตรายน้อย: การสังเคราะห์ควรหลีกเลี่ยงการใช้หรือการสร้างสารพิษต่อมนุษย์ และ/หรือสิ่งแวดล้อม
การออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ปลอดภัย: เคมีภัณฑ์ควรถูกออกแบบให้มีประสิทธิภาพการทำงานตามต้องการ ขณะที่ความเป็นพิษลดลง
ตัวทำละลายและสารช่วยที่ปลอดภัยกว่า: หลีกเลี่ยงการใช้สารช่วย หากหลีกเลี่ยงไม่ได้ควรใช้สารที่ไม่เป็นพิษ
การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ: ควรลดการใช้พลังงาน และกระบวนการควรดำเนินที่สภาวะอุณหภูมิและความดันปกติ
การใช้วัตถุดิบทดแทน: ควรใช้วัตถุดิบทดแทนแทนวัตถุดิบสิ้นเปลือง
ลดการใช้สารอนุพันธ์: หลีกเลี่ยงการสร้างสารอนุพันธ์ที่ไม่จำเป็น เนื่องจากสารอนุพันธ์จะก่อให้เกิดของเสียเพิ่มเติม
การเร่งปฏิกิริยา: ควรใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดที่มีความเลือกจำเพาะต่อการเกิดผลิตภัณฑ์ที่ต้องการสูง แทนการใช้สารที่เกิดปฏิกิริยาตามหลักมวลสารสัมพันธ์
การออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้: ควรออกแบบเคมีภัณฑ์ไม่ให้ตกค้างในสิ่งแวดล้อมหลังสิ้นอายุการใช้งาน และสลายตัวเป็นสารที่ไม่เป็นพิษ
การวิเคราะห์เพื่อเฝ้าระวังมลภาวะตามเวลาจริง: ควรพัฒนาวิธีวิเคราะห์ระหว่างการผลิตเพื่อติดตาม เฝ้าระวัง และควบคุมก่อนเกิดการสร้างสารพิษ
เลือกใช้สารที่ปลอดภัยเพื่อป้องกันอุบัติเหตุ: ควรเลือกสารและสถานะของสารที่ใช้ในกระบวนการให้เหมาะสม เพื่อป้องกันอุบัติเหตุ เช่น การระเบิด อัคคีภัย และการรั่วไหล
== ตัวอย่าง ==
=== ตัวทำละลายเขียว ===
ตัวทำละลายถูกใช้ในงานสีและการเคลือบเป็นหลัก นอกจากนี้ยังใช้ในการทำความสะอาด การล้างคราบไขมัน กาว และการสังเคราะห์เคมี ขณะที่ตัวทำละลายดั้งเดิมมักเป็นพิษหรือมีการเติมคลอรีน ตัวทำละลายเขียวนั้นเป็นอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า นอกจากนี้ยังผลิตจากทรัพยากรทดแทน และย่อยสลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่พบในธรรมชาติ อย่างไรก็ตามการผลิตตัวทำละลายจากชีวมวลส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการผลิตตัวทำละลายเดียวกันจากเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ ดังนั้นจึงต้องมีการพิจารณาถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการผลิตตัวทำละลายเมื่อเลือกใช้ตัวทำละลายในกระบวนการ อีกหนึ่งปัจจัยที่ต้องพิจารณาคือหลังการใช้ตัวทำละลาย หากใช้ในพื้นที่ปิดที่การเก็บรักษาและแปรใช้ใหม่เป็นไปได้ อาจต้องคำนึงถึงด้านการใช้พลังงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในการแปรใช้ใหม่ แต่ในทางกลับกันหากตัวทำละลายบรรจุในสินค้าบริโภค จะมีโอกาสออกสู่สิ่งแวดล้อมหลังใช้งานได้ง่ายกว่า จึงต้องพิจารณาถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของตัวทำละลายมากกว่าการใช้พลังงานและการแปรใช้ใหม่
=== เทคนิคสังเคราะห์ ===
เทคนิคสังเคราะห์แบบใหม่มีส่วนช่วยสิ่งแวดล้อม ในค.ศ. 2005 รางวัลโนเบลสาขาเคมีมอบรางวัลให้แก่อีฟว์ โฌแว็ง, รอเบิร์ต เอช. กรับส์ และริชาร์ด อาร์. ชร็อค สำหรับการพัฒนาวิธีเมตาทีซิสในการสังเคราะห์อินทรีย์ ทำให้เกิดผลิตผลพลอยได้ไม่พึงประสงค์และของเสียที่เป็นพิษน้อยลง สอดคล้องกับหลักการเคมีสีเขียว บทวิจารณ์ในค.ศ. 2005 ระบุการพัฒนาสำคัญ 3 อย่างในเคมีสีเขียวต่อการสังเคราะห์อินทรีย์ ได้แก่ การใช้คาร์บอนไดออกไซด์วิกฤตยิ่งยวดเป็นตัวทำละลายเขียว, การใช้ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ในรูปสารละลายในน้ำเพื่อการออกซิเดชันที่สะอาด และการใช้ไฮโดรเจนในการสังเคราะห์แบบอสมมาตร
=== คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารฟูพอง ===
ในค.ศ. 1996 บริษัทดาวเคมีคอลชนะรางวัลกรีนเนอร์รีแอคชันคอนดิชันส์จากผลงานการผลิตโฟมพอลิสไตรีนโดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารฟูพอง (blowing agent) โฟมพอลิสไตรีนเป็นวัสดุทั่วไปที่ใช้เป็นบรรจุภัณฑ์ เดิมผลิตจากคลอโรฟลูออโรคาร์บอนและสารที่ทำลายชั้นโอโซนอื่น ๆ ต่อมามีการใช้สารไฮโดรคาร์บอน แต่ยังมีปัญหาด้านสารพิษและอัคคีภัย ภายหลังดาวเคมีคอลค้นพบว่าคาร์บอนไดออกไซด์วิกฤตยิ่งยวดทำงานเป็นสารฟูพองได้ดีโดยไม่จำเป็นต้องใช้สารอันตรายร่วม ทำให้การแปรพอลิสไตรีนมาใช้ใหม่ง่ายขึ้น นอกจากนี้คาร์บอนไดออกไซด์ที่ใช้ในกระบวนการสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอื่นได้ จึงไม่มีการปล่อยคาร์บอนออกสู่สิ่งแวดล้อม
== อ้างอิง ==
เคมี
เคมีสิ่งแวดล้อม