Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp IPP chuyên đề hóa học XANH

Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC XANH MÔN HỌC : NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP GIẢNG VIÊN : LÊ THANH HẢI HỌC VIÊN : PHAN HUỲNH AN HẠ NGUYỄN THỊ HỒNG VÂN TÔ THỊ LÊ THANH TRƯƠNG VŨ PALE PHẠM THỊ KIM HUỆ CHUYÊN NGÀNH : QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG –K2009 1 Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9/2010 2 Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP MỤC LỤC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HÓA HỌC XANH 4 I. KHÁI NIỆM VỀ HÓA HỌC XANH 4 II. LỢI ÍCH CỦA HÓA HỌC XANH 5 II.1 Lợi ích môi trường: 5 II.2 Lợi ích về kinh tế: 5 III. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC XANH 5 IV. CÁC NGUYÊN TẮC CỦA HÓA HỌC XANH 6 IV.1 Nguyên tắc 1 – Ngăn ngừa chất thải: 7 IV.2 Nguyên tắc 2 : Thiết kế hóa chất và sản phẩm an toàn hơn 11 IV.3 Nguyên tắc 3 : Thiết kế những hóa chất tổng hợp ít nguy hại hơn 14 IV.4 Nguyên tắc 4 : Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh 19 IV.5 Nguyên tắc 5 : Sử dụng chất xúc tác thay vì chất phản ứng lượng pháp 24 IV.6 Nguyên tắc 6 – Loại trừ dẫn xuất hóa học 31 IV.7 Nguyên tắc 7 – Chuyển đổi tối đa lượng nguyên tử tham gia phản ứng vào sản phẩm 33 IV.8 Nguyên tắc 8 – Sử dụng dung môi và điều kiện phản ứng an toàn hơn 35 IV.9 Nguyên tắc 9 – Gia tăng hiệu suất năng lượng 37 IV.10 Nguyên tắc 10 – Thiết kế hóa chất và sản phẩm để có thể phân rã sau sử dụng 38 IV.11 Nguyên tắc 11 - Phân tích trong nội quy trình tức thời để ngăn ngừa ô nhiễm 40 IV.12 Nguyên tắc 12 – Tối thiểu hóa tiềm năng xảy ra rủi ro 47 V. MỘT SỐ THÍ DỤ VỀ THAY THẾ NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT THEO NGUYÊN TẮC HÓA HỌC XANH TRONG MỘT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP TẠI VIỆT NAM 50 V.1 Ngành sản xuất dệt nhuộm 50 V.1.1 Tổng quan 50 V.1.2 Công nghệ đặc trưng của ngành dệt 50 V.1.3 Các loại thuốc nhuộm đặc trưng của ngành dệt 52 V.1.4 Các nguồn gây ô nhiễm chủ yếu trong ngành dệt 53 V.1.5 Ảnh hưởng nước thải của ngành dệt nhuộm đến môi trường 53 V.1.6 Phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 54 V.1.7 Áp dụng nguyên tắc hóa học xanh vào ngành sản xuất dệt nhuộm 55 V.2 NGÀNH GIẤY VÀ BỘT GIẤY 56 V.2.1 Tổng quan: 56 V.2.2 Công nghệ sản xuất giấy và bột giấy 58 V.2.3 Hóa chất và các chất phụ gia trong ngành sản xuất giấy 59 V.2.4 Nguồn gây ô nhiễm trong ngành sản xuất giấy 59 V.2.5 Ảnh hưởng của sản xuất giấy và bột giấy đến môi trường 62 V.2.6 Một số ví dụ thành công về thay thế nguyên liệu hóa chất theo nguyên tắc Hóa học xanh trong ngành sản xuất giấy và bột giấy 62 V.2.7 Định hướng áp dụng Hóa học xanh trong TKVMT hướng tới PTBK của ngành sản xuất giấy và bột giấy 63 V.3 NGÀNH SẢN XUẤT THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT 64 V.3.1 Tổng quan 64 V.3.2 Qui trình sản xuất thuốc BVTV 64 V.3.3 Hóa chất sử dụng trong thuốc BVTV 64 V.3.4 Tác động dư lượng thuốc bảo vệ thực vật đến môi trường 65 V.3.5 Các biện pháp quản lý trong ngành sản xuất thuốc BVTV 68 V.3.6 Áp dụng công nghệ sinh học trong sản xuất thuốc BVTV 69 V.3.7 Định hướng áp dụng HHX trong TKVMT hướng tới PTBV cho ngành sản xuất Thuốc BVTV 72 3 Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HÓA HỌC XANH Do nhu cầu ngày càng phát triển đa dạng mà thiên nhiên không đủ sức cung cấp, không đa dạng, không đạt yêu cầu về chất lượng sản phẩm, do đó, ngành công nghiệp hóa chất ra đời gắn liền với đời sống con người trên các lĩnh vực: dược phẩm, hóa nông, nhiên liệu, hương liệu, hóa màu, phụ gia thực phẩm và các hóa chất cơ bản khác. Ngành công nghiệp hóa chất mới ra đời chỉ chú trọng đến hiệu suất các phản ứng, không tính đến sự gây hại của các sản phẩm và qui trình sản xuất. Vì vậy, một thảm họa lớn nhất đã xảy ra trong ngành công nghiệp hóa chất - thuốc trừ sâu tại Bhopal, Madhya Pradesh, Ấn Độ ngày 3 tháng 12 năm 1984, gọi tắt là Thảm họa Bhopal. Khoảng 12 giờ trưa, nhà máy rò gỉ ra khí Methyl isocyanate (MIC -Phosgene COCl 2 , HCN, CO, HCl, các Ôxít nitơ, ethylamine và CO 2 ) gây ra cái chết cho 3.000 người ngay trong đêm xảy ra sự cố; 5.000 người chết sau 3 ngày; 15.000 người được ghi nhận tử vong suốt 20 năm sau; 120.000 người khác vẫn còn di chứng vì các căn bệnh liên quan đến khí ga rò gỉ cho đến nay; 390 tấn các hóa chất độc hại vẫn tồn tại sau 25 năm và nguồn tài nguyên nước ngầm, động thực vật trong khu vực bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Trước thảm họa Bhopal, các hội thảo khoa học của các nước trên thế giới chú ý đến môi trường trong sản xuất công nghiệp và phát triển bền vững do Ủy ban Môi trường và Phát triển Thế giới (World Commission on Environment and Development - WCED) tổ chức. Các giai đoạn phát triển của thuật ngữ “hóa học xanh” trên thế giới:  Năm 1987, Liên Hiệp Quốc công bố chính thức thuật ngữ "phát triển bền vững".  Năm 1991, thuật ngữ Hóa học xanh bắt đầu xuất hiện.  Năm 1995, giải thưởng quốc tế lần 1 về hóa học xanh.  Năm 1998, hội thảo đầu tiên về hóa học bền vững.  Năm 1999, tạp chí Green Chemistry xuất bản số đầu tiên.  Năm 2000, tổng thống Bush đề nghị các kỹ nghệ ở Mỹ tuân thủ các nguyên tắc về hóa học xanh.  Năm 2001, hội nghị quốc tế đầu tiên về dung môi xanh  Năm 2005, Nobel về hóa học xanh. Hóa học xanh ngày càng phổ biến vào các ngành công nghiệp hóa chất và phát triển theo hướng bền vững, mang ý nghĩa thân thiện với sinh thái, êm dịu với môi trường. I. KHÁI NIỆM VỀ HÓA HỌC XANH Hóa học xanh được định nghĩa là thiết kế, phát triển và áp dụng những sản phẩm hóa học hay quy trình với mục đích làm giảm hoặc loại trừ việc sử dụng và phát sinh những hợp chất nguy hại cũng như những độc chất. 4 Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP Mục tiêu đạt đến của Hóa học xanh là tìm kiếm phương cách nhằm tích kết và thúc đẩy sự hình thành mới của những công nghệ kỹ thuật và khoa học. II. LỢI ÍCH CỦA HÓA HỌC XANH II.1 Lợi ích môi trường: Thay đổi công nghệ, quá trình sản xuất để giảm thiểu lượng chất thải ra gây ô nhiễm môi trường. Thí dụ: Eli Lilly tái thiết kế sự tổng hợp của 1 loại thuốc chống co giật đã loại trừ được 300kg chromium thải và 34.000 lít dung môi cho mỗi 100kg sản phẩm sản xuất ra, cùng lúc đó sản lượng tăng lên gấp 3 lần. II.2 Lợi ích về kinh tế:  Vì lợi ích kinh tế nên thúc đẩy việc áp dụng những công nghệ xanh. Ví dụ như áp dụng công cụ LCA nhằm nghiên cứu dòng vật chất và năng lượng trong những chu trình và sản phẩm giúp tổ chức hóa chất dễ dàng hơn trong việc nhận rõ nguồn gốc những chi phí ẩn liên quan đến sản xuất.  Khi phân tích thừa số những chi phí : thải bỏ và xử lý chất thải, mối quan hệ công cộng và tra cứu luật lệ thì tác động mang tính dây chuyền của việc sử dụng tài nguyên kém hiệu quả => những chu trình mới có thể lại trừ vấn đề dòng thải chính là những vấn đề kinh tế được quan tâm.=> cải tiến công nghệ=> hiệu quả kinh tế.  Tạo ra thế chủ động hợp tác: Công nghệ HHX có tính đa dạng trong cách thức thực thi kỷ luật và khuyến khích những sự cộng tác chủ động, những công nghệ này đại diện cho nhiều lĩnh vực bổ sung hóa học: nông nghiêp, công nghệ sinh học, sinh học… III. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC XANH Có nhiều phương pháp để “xanh hóa” những công nghệ hóa học. Những phương pháp này có thể thực hiện riêng lẻ hay phối hợp trong các qui trình của công nghệ hóa học, nhằm mục tiêu làm tăng hiệu suất và giảm lượng thải độc hại. Gồm có 04 phương pháp sau: Phương pháp 1: Vi sóng, siêu âm: Hóa học xanh ứng dụng siêu âm-vi sóng đóng vai trò quan trọng trong các quy trình hóa học. Chiếu xạ vi sóng-siêu âm làm tăng hiệu suất phản ứng và rút ngắn thời gian, giảm sử dụng năng lượng tiêu tốn và không thải các khí độc hại. Thí dụ: Để xác định hàm lượng Nitơ trong mẫu sữa bò, phương pháp Kieldahl cổ điển phải mất 180 phút trong khi phương pháp siêu âm-vi sóng chỉ mất 10 phút. Phương pháp 2: Các vi bình phản ứng (microreactor, các thiết bị vi phản ứng): là những hệ thống phản ứng hóa học ở quy mô cực nhỏ nhưng hiệu quả cao. Nhờ vi bình phản ứng có thể tổng hợp số lượng lớn các dược phẩm mới trong một thời gian ngắn để tiến hành các phân tích thử hoạt tính sinh học. Phản ứng tổng hợp dipeptid được 5 Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP thực hiện trong vi bình phản ứng, hiệu suất 100% chỉ trong 20 phút (quy trình thông thường là 50% trong 24 giờ). Phương pháp 3: Tổng hợp hữu cơ trong dung môi xanh, bao gồm nước, cacbon dioxit siêu tới hạn và chất lỏng ion: Dung môi xanh không có tính dễ cháy, không độc với bất kỳ dạng sống nào, không có tính chất gây ung thư, không có khả năng tạo sương, hay gây hủy hoại tầng ozone hoặc là nguồn dinh dưỡng cho nước tự nhiên. Dung môi xanh cũng không đòi hỏi nguồn năng lượng lớn để sản xuất ra chúng hoặc tách loại chúng ra khỏi các chất tan hoặc sản phẩm. Dung môi xanh là loại có thể được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu có thể tái tạo lại được – dung môi sinh học. Thí dụ: Thay vì dùng các loại dung môi độc hại, các nhà sản xuất thay thế bằng những dung môi cực kỳ rẻ tiền và sẵn có trong cuộc sống như nước … Chuyển chúng thành một trạng thái siêu tới hạn, chúng ta đã có một loại dung môi xanh (siêu tới hạn là trạng thái trung gian của khí và lỏng). Dùng nước siêu tới hạn trong sản xuất nhựa PET làm dung môi thì toàn bộ các hóa chất như p-xylen, acid terephtalic có thể được hòa tan, không có sản phẩm thải và không gây hại cho môi trường. Phân xưởng sản xuất CO2 siêu tới hạn công suất 1000 tấn/năm đã được đưa vào vận hành tại Consett, Anh. Tại Việt Nam, các cán bộ nghiên cứu tại Viện Công nghệ Hóa học TP. HCM đã bước đầu thành công trong “Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất tinh dầu tiêu, quế, trầm bằng CO2 lỏng siêu tới hạn”, với những thiết bị tự thiết kế và chế tạo có dung tích 2 lít, giá thành khoảng 150 triệu đồng. Trong khi đó, giá thiết bị ngoại nhập xấp xỉ 100 nghìn USD. Phương pháp 4: Xúc tác xanh: Các xúc tác hoá chất thường được biết là có khả năng làm tăng tốc độ các phản ứng nhưng chúng cũng có thể ảnh hưởng tới cấu trúc của hoá chất được sinh ra trong phản ứng đó. Vì thế, Xúc tác có vai trò rất quan trọng trong công nghệ hóa học và thường được xem là “vũ khí bí mật” của các công ty hóa chất. Trong hóa học xanh, xúc tác sinh học được xem là một xúc tác quan trọng nhất vì tính chất tuyệt đối “xanh” của nó. Thí dụ: Cortison là một hormon dùng trong dược phẩm, có nhiều tác dụng như kháng viêm, chống dị ứng, chống mẫn cảm, chống choáng và chống ngộ độc. Tổng hợp được cortison là một bước ngoặt của ngành công nghiệp dược. Tuy nhiên, tổng hợp cortison phải qua 31 bước phức tạp và không kinh tế (1kg cortison cần đến 615kg acid deoxycolic) đẩy giá thuốc lên cao. Dùng xúc tác vi sinh vật vào qui trình sản xuất cortison làm tăng hiệu suất, làm giảm giá cortison từ 200 USD/g xuống còn 6 USD/g và sau một số cải tiến chỉ còn dưới 1 USD/g. IV. CÁC NGUYÊN TẮC CỦA HÓA HỌC XANH Hạt nhân quan trọng nhất của hóa học xanh là mười hai nguyên tắc hóa học xanh do ông Anastas và GS. John C. Warner của Trường đại học Massachusetts, Boston đề xuất. Mười hai nguyên tắc của hóa học xanh có thể được tóm tắt như sau:  Nguyên tắc 1 – Ngăn ngừa chất thải; 6 Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP  Nguyên tắc 2 – Thiết kế hóa chất và sản phẩm an toàn hơn;  Nguyên tắc 3 – Thiết kế những hóa chất tổng hợp ít nguy hại hơn;  Nguyên tắc 4 – Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh;  Nguyên tắc 5 – Sử dụng chất xúc tác thay vì chất phản ứng lượng pháp;  Nguyên tắc 6 – Loại trừ dẫn xuất hóa học;  Nguyên tắc 7 – Chuyển đổi tối đa lượng nguyên tử tham gia phản ứng vào sản phẩm;  Nguyên tắc 8 – Sử dụng dung môi và điều kiện phản ứng an toàn hơn;  Nguyên tắc 9 – Gia tăng hiệu suất năng lượng;  Nguyên tắc 10 – Thiết kế hóa chất và sản phẩm để có thể phân rã sau sử dụng;  Nguyên tắc 11 - Phân tích trong nội quy trình tức thời để ngăn ngừa ô nhiễm;  Nguyên tắc 12 – Tối thiểu hóa tiềm năng xảy ra rủi ro. Giải thích thuật ngữ các nguyên tắc: IV.1 Nguyên tắc 1 – Ngăn ngừa chất thải: “Phòng ngừa chất thải tốt hơn là xử lý hay làm sạch chất thải sau khi chúng đã hình thành”  Chi phí xử lý và thải bỏ hợp chất hóa học là một chi phí đáng kể .  Một dạng sản phẩm chất thải phổ biến, thường có khả năng ngăn ngừa là việc chuẩn bị vật liệu và chất phản ứng không được chuyển đổi “ một khi một người thải bỏ vật liệu ban đầu, người đó phải chi trả gấp đôi cho hợp chất: 1 lần như là nguyên liệu đầu vào và 1 lần nữa như là chất thải. Và người đó không đạt bất cứ gì gọi là tính hữu dụng từ hợp chất đó”  Chi phí cho việc thải bỏ chất thải gấp nhiều lần chi phí của vật liệu chuẩn bị ban đầu.  Trước đây, công nghiệp hóa chất và những nhà sản xuất hay chế biến hóa chất đã né tránh phòng ngừa hơn là phát sinh vì họ biết cách giải quyết và xử lý những hóa chất đó. Ví dụ 1: Sản xuất nicotinic acid bằng cách oxid hóa nicotine bằng crom trioxide. Nếu cho rằng phản ứng là lý tưởng (hiệu suất 100%) thì lượng chất có liên quan sẽ là Nicotine: 1,32 tấn CrO 3 : 9,02 tấn 7 Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP CO 2 sinh ra: 1,43 tấn NOx (tính cho NO 2 ): 0,37 tấn Cr 2 O 3 : 6,80 tấn Khoảng hơn 9 tấn sản phẩm phụ được tạo thành chỉ để thu được 1 tấn nicotinic acid (Ullmann encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition; Wiley – VCH, 1986) *) Quy trình xanh sản xuất nicotinic acid của hãng Lonza Ngoài việc sử dụng các chất ít độc hại còn có thể thu được một sản phẩm có giá trị khác là nicotinamide (Vitamin PP) (Roderick Chuck; A catalytic green process for the production of Niacin; Lonza LTD, 2000) Hãng Lonza đã sử dụng glucose để tổng hợp (R)-etil-4,4,4-trifluoro-3- hydroxibutanoate, là chất quan trọng trong quá trình tổng hợp thuốc chống trầm cảm Befloxatone của Synthelabo. Sản phẩm thu được ở dạng tinh khiết quang học với hiệu suất phản ứng đạt đến 95% (N.Kizaki, Y. Yasohara, J.Hasegawa, M.Wada, M.Kataoka and S.Shimizu, Synthesis of optically pure ethyl (S)-4-chloro-3-hydroxibutanoate by Escherichia coli transformant cells coexpressing the carbonyl reductase and glucose dehydrogenase genes., Applied Microbiology and Biotechnology, 55 (5), 2001) Ví dụ 2: Dinatri iminodiacetate (DSIDA) là một trung gian quan trọng trong việc sản xuất thuốc diệt cỏ của Monsanto ® Roundup, một loại thuốc diệt cỏ thân thiện môi trường. Theo truyền thống, Monsanto và những nhà sản xuất khác có sản xuất DSIDA sử dụng 8 Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP một quy trình nổi tiếng (quy trình Strecker). Quy trình này cần ammonia, formaldehyde, hydrogen cyanide, và acid hydrochloric. Hydrogen cyanide được quan tâm đặc biệt vì tính độc hại cấp tính của nó, và việc sử dụng nó đòi hỏi phải xử lý đặc biệt để giảm thiểu rủi ro cho người lao động, cộng đồng và môi trường. Hơn nữa, hóa học liên quan đến sự tỏa nhiệt của các thành phần trung gian không ổn định, do vậy cần có một sự quan tâm đặc biệt để ngăn chặn khả năng xảy ra một phản ứng xảy ra. Quá trình tổng thể cũng tạo ra lên đến 1kg chất thải cho mỗi 7 kg sản phẩm. Phần lớn chất thải này có chứa dấu vết của xyanua và formaldehyde do vậy phải được xử lý trước khi loại bỏ. Trong việc theo đuổi để có sản phẩm hóa học an toàn hơn và môi trường lành tính, Monsanto đã phát triển và thực hiện một quá trình DSIDA thay thế dựa trên xúc tác khử đồng của Diethanolamine (DEA). Các nguyên liệu có biến động thấp và ít độc hại hơn so với các quá trình khác. Quá trình hoạt động là vốn an toàn hơn bởi vì phản ứng khử là thu nhiệt và do đó không nguy hiểm hiện tại. Hơn nữa, việc hướng tới phát thải bằng không đối với DSIDA đã sản xuất một dòng sản phẩm có chất lượng cao mà không cần có tinh chế hoặc cắt giảm chất thải, điều này là cần thiết để sử dụng tiếp theo trong sản xuất Roundup ®. Công nghệ mới đại diện cho một bước đột phá lớn trong sản xuất DSIDA bởi vì nó tránh được việc sử dụng xyanua và formaldehyde, là an toàn hơn để hoạt động, năng suất tổng thể cao hơn và có bước xử lý ít hơn. Các kim loại được chuyển đổi xúc tác của rượu amino-acid thành muối amino đã được biết đến từ năm 1945. Tuy nhiên, ứng dụng thương mại của hóa học này đã không được biết đến cho đến khi Monsanto phát triển một loạt các chất xúc tác độc quyền qua đó làm cho hóa thương mại khả thi. Phương pháp Dehydrogenative nguyên thủy để tạo muối amino acid dường như đã không thể thi hành bởi vì các chất xúc tác, cadmium, nickel và đồng, hoặc là quá độc hại, kém chọn lọc, kém hoạt động, và tính vật lý không ổn định để thương mại hóa. Những cải tiến được cấp bằng sáng chế về chất xúc tác kim loại đồng thực hiện tại Monsanto đủ khả năng một xúc tác hoạt động, dễ dàng khôi phục, tính chọn lọc cao, có tính vật lý bền vững. Điều này đã chứng minh bản thân trong việc sử dụng quy mô lớn. Công nghệ này xúc tác cũng có thể được sử dụng trong sản xuất axit amin khác như glycine. Hơn nữa, nó là một phương pháp chung để chuyển đổi của rượu chính thành muối axit cacboxylic và có khả năng áp dụng cho việc chuẩn bị của nhiều nông nghiệp khác, hàng hóa, đặc sản, dược phẩm và hóa chất. (Công nghệ này được trao giải Presidential Green Chemistry Challenge, giải thưởng tại Mỹ vào năm 1996.) Ví dụ 3: 9 Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP Trong những năm gần đây, Công ty hóa chất Dow đã phát triển một quy trình mới lạ thay chlorofluorocarbon bằng việc sử dụng 100% lượng khí carbon dioxide CO 2 trong qui trình sản xuất tấm xốp polystyrene. Xốp polystyrene là một loại vật liệu đóng gói hữu ích cung cấp độ cứng cao so với tỷ lệ trọng lượng, giá trị cách nhiệt tốt, chịu ẩm và tái sử dụng. Sự kết hợp của tính chất mong muốn đã dẫn đến sự tăng trưởng của thị trường tấm xốp polystyrene ở Hoa Kỳ đến trên 700.000.000 £ vào năm 1995, các ứng dụng hiện tại bao gồm hộp thịt đông lạnh, gia cầm và sản xuất khay, hộp đựng thức ăn nhanh, hộp đựng trứng… Việc này sẽ đảm bảo rằng không tăng CO 2 từ việc sử dụng công nghệ này ở toàn cầu. Carbon dioxide cũng không dễ cháy nên gia tăng an toàn lao động và có hiệu quả chi phí. Carbon dioxide cũng được sử dụng trong các ứng dụng thông dụng như nước giải khát và thức ăn lạnh và đông lạnh. Việc sử dụng công nghệ của Dow, 100% CO 2 loại bỏ việc sử dụng 3.500.000£/năm của CFC-12 (cứng) hoặc HCFC-22(mềm). Công nghệ này đã được chuyển đổi quy mô từ thí điểm tại phòng thí nghiệm đến việc thực hiện trên quy mô toàn cầu có tính chất thương mại. Công nghệ sử dụng CO 2 trong ngành hóa thực phẩm không chỉ ngăn ngừa được những chất độc hại thải ra, còn làm cho môi trường giảm thiểu ô nhiễm, không tạo nên những biến đổi khí hậu trên toàn cầu. (Công nghệ này được trao giải Presidential Green Chemistry Challenge, giải thưởng tại Mỹ vào năm 1996.) Ví dụ 4: Sử dụng nhiên liệu sinh học thay vì dầu mỏ để sản xuất hóa chất. Nhiên liệu sinh học (biomass) góp phần lớn để xây dựng một khí quyển giảm thiểu CO 2 , bảo tồn nhiên liệu hóa thạch và đó là một nguồn cung cấp xúc tác an toàn có khả năng thực hiện một loạt các sản phẩm hóa học. Biofine, Inc đã phát triển một quá trình thủy phân acid loãng ở nhiệt độ cao, quá trình này có thể chuyển đổi biomass từ cellulose thành acid levulinic (LA) và các chất dẫn xuất. Cellulose bước đầu được chuyển đổi thành đường hòa tan, sau đó sẽ chuyển thành acid levulinic. Quá trình này đã tiết kiệm về tính kinh tế không cần tiêu tốn lệ phí xử lý chất thải. Trong tháng 8/1997, Bộ Năng lượng Mỹ, Cơ quan nghiên cứu và phát triển năng lượng New York cùng với công ty Biometics, Inc đã bắt đầu sản xuất LA từ bùn nhà máy giấy ở một nhà máy có khả năng sản xuất một tấn mỗi ngày tại Epic Ventures, Inc, phía Nam Glen Falls, New York. Biofine đã được chứng minh trên một quy mô nhỏ hơn với một loạt các nguyên liệu cellulosic, bao gồm cả chất thải rắn đô thị, giấy thải không tái sử dụng, gỗ phế liệu, và sản phẩm dư từ nông nghiệp. Biofine hy vọng sẽ phục vụ nhu cầu ngày càng tăng về xử lý chất thải môi trường. 10 [...]... trờn c s t nhng nm 1940, khú khn trong vic thay i cỏc c tớnh polymer ca cellulose, v s lng hn ch cỏc dung mụi ph bin cho cellulose 21 Mụn hc: Ngn nga ụ nhim cụng nghip -IPP Cụng ngh ca Giỏo s Rogers kt hp hai nguyờn tc chớnh ca húa hc xanh: phỏt trin cỏc dung mụi thớch hp hn vi mụi trng v s dng nguyờn liu sinh hc cú kh nng tỏi to hỡnh thnh vt liu tiờn tin Giỏo s Rogers ó thy rng cellulose t bt k ngun... amin; mt liờn kt gia cacbon v nit c to thnh trong phn ng ny, cht xỳc tỏc CAAC (cyclic alkyl amino carbine ) Phng trỡnh phn ng: CAAC 32 Mụn hc: Ngn nga ụ nhim cụng nghip -IPP NH3 + C2H2 CHC-NH4 õy l phn ng húa hc theo Phng phỏp húa hc xanh khụng to ra cỏc cht thi, giỏ thnh sn phm thp Phn ng ch xy ra theo mt giai on v ch cn s dng mt lng nh cht xỳc tỏc Cht xỳc tỏc ú l mt phc cht ca vng liờn kt vi phi t... hydroperoxide m cht ny c phõn ly mt nhit nht nh hỡnh thnh phenol v acetone Khụng ging nh natri sulphite acetone l mt húa cht cú giỏ tr sn xut vi tinh khit cao 12 Mụn hc: Ngn nga ụ nhim cụng nghip -IPP Vớ d 2: Mt vớ d khỏc, ni cụng nghip húa cht ó phỏt trin mt quy trỡnh nguyờn t hiu qu hn trong nhng nm gn õy l trong sn xut maleic anhydride (c s dng trong sn xut nha polyester) Trong lch s quỏ trỡnh... qu nguyờn t khi sn xut ra Maleic anhydride bng sau: ATOM From Benzene % Eff From Butene % Eff From Butane % Eff Carbon 67 100 100 Hydrogen 33 25 20 Oxygen 27 50 43 13 Mụn hc: Ngn nga ụ nhim cụng nghip -IPP Vớ d 3: Quỏ trỡnh tng hp pravadoline (l mt loi thuc cha bng) nh sau: Vớ d 4: Qui trỡnh sn xut sertraline, hot cht chớnh trong dc phm chng trm cm Zoloft S dng qui trỡnh tng hp mi ó mang li nhiu li nhun:... ớt c tớnh hay khụng cú c tớnh i vi sc kho con ngi v mụi trng C s nn tng ca HHX l s hp nht gia s ti thiu húa nguy c hay loi tr trờn tt c cỏc khớa cnh thit k húa hc. 14 Mụn hc: Ngn nga ụ nhim cụng nghip -IPP HHX nhỡn nhn vic s dng húa cht nh l mt gii phỏp hn l mt vn Cn xem xột nguy c ri ro i vi mụi trng khi thit k húa hc, hai phng cỏch gim thiu ri ro: Ti thiu húa nguy c v Ti thiu húa s tip xỳc Vớ d 1:... bỡnh thng Vớ d 2: Theo kt qu nghiờn cu ca cỏc tỏc gi thỡ vic tin hnh phn ng u bng KOH trong dung mụi 1-butyl-2,3-dimetylimidazolium hexafluorophotphat cho hiu sut n 15 Mụn hc: Ngn nga ụ nhim cụng nghip -IPP 99%, mt khỏc cht thi ch l KCl khụng c so vi quy trỡnh chun ngy xa to AlCl3 va c hi li khú x lý Quỏ trỡnh sn xut Ibuprofen c bn c tin hnh theo 6 bc v thi ra nhiu cht thi nh: HCl, NH3 khú x lý v tn kộm... gõy tỏc hi vi mụi trng hn, khụng thi ra mụi trng cỏc cht c khú x lý Phng trỡnh phn ng gm 3 bc sau: Hoechst Route To Ibuprofen AcOH HF H2 / Ni CO, Pd Ac2O O HO HO2C 16 Mụn hc: Ngn nga ụ nhim cụng nghip -IPP Vớ d 3: Quỏ trỡnh sn xut axit Adipic vi nguyờn liu l c hin th (hỡnh 1) Benzen, mt húa cht gõy ung th n t quỏ trỡnh lc, nú c xỳc tỏc bng cht hydro húa v di ỏp lc cao to ra cyclohexane, sau ú cyclohexane... Benzene l cht gõy ung th Trỏnh vic ũi hi dựng thit b cú ỏp sut cao S dng nc lm dung mụi Trỏnh thi ra sn phm N2O, t s dng acid nitric m nú gúp phn vo s m lờn ton cu 17 Mụn hc: Ngn nga ụ nhim cụng nghip -IPP Vớ d 4: Vanillin c s dng rng rói trong hng liu v nc hoa cng nh cỏc vt liu, nguyờn liu cho dc phm, hin ang c thc hin bi hai qui trỡnh, mt t sinh khi, khỏc l t du Quỏ trỡnh sn xut t sinh khi bao gm mt... qua mt lot cỏc bc kh nc cú tớnh axớt v sp xp li (hỡnh 4) Khỏc vi quỏ trỡnh trờn, vic sn xut Furfural ó tng s dng dung mụi trong lc du v ging l mt trung gian dc phm 18 Mụn hc: Ngn nga ụ nhim cụng nghip -IPP IV.4 Nguyờn tc 4 : S dng nguyờn liu cú th tỏi sinh S dng nguyờn liu cú th tỏi sinh hn l cỏc nguyờn liu cú th cn kit khi t c tớnh kh thi v k thut v kinh t Nguyờn liu cú kh nng tỏi sinh thng cú ngun... axit bộo (thng l methyl ester, FAME), l mt loi nhiờn liu sch c sn xut t ngun nguyờn liu nh du thc vt, m ng vt Nú cú th bin i sinh hc, khụng d bc chỏy, ko c hi, to ra 19 Mụn hc: Ngn nga ụ nhim cụng nghip -IPP CO, SO2, HC khụng chỏy c ớt hn so vi diesel sn xut t du m iu ny lm cho biodiesel tr thnh mt nhiờn liu thay th hu hiu cho du diesel sn xut t du m Biodiesel cũn c gi Diesel sinh hc l mt loi nhiờn liu . Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN CHUYÊN ĐỀ HÓA HỌC XANH MÔN HỌC : NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP GIẢNG. tháng 9/2010 2 Môn học: Ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp-IPP MỤC LỤC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN HÓA HỌC XANH 4 I. KHÁI NIỆM VỀ HÓA HỌC XANH 4 II. LỢI ÍCH CỦA HÓA HỌC XANH 5 II.1 Lợi ích môi trường: 5 II.2. cho nhiều lĩnh vực bổ sung hóa học: nông nghiêp, công nghệ sinh học, sinh học III. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC XANH Có nhiều phương pháp để xanh hóa những công nghệ hóa học. Những phương pháp này