V. CÁC NGUYÊN TẮC CỦA HÓA HỌC XANH
V.12Nguyên tắc 12 – Tối thiểu hóa tiềm năng xảy ra rủi ro
Nguyên tắc 12 – Tối thiểu hóa tiềm năng xảy ra rủi ro
“Các hợp chất trong chu trình hóa học nên được cân nhắc giảm thiểu tiềm năng xảy ra rủi ro (sự rò rỉ, nổ và cháy)”
Những nguy cơ do tính độc, tính gây nổ, tính gây cháy phải được lưu tâm trong thiết kế quy trình, sản phẩm hóa học.
Có thể làm tăng tiềm năng rủi ro không chủ ý trong khi giảm thiểu sự phát sinh chất thải trong phòng ngừa ô nhiễm: ví dụ như tái chế dung môi từ 1 quy trình có thể mang lại nhiều lợi ích từ viễn cảnh ngăn ngừa ô nhiễm và phát thải môi trường nhưng chính việc đó cũng có thể tăng tiềm năng rủi ro hóa học hay hỏa hoạn.
Một quy trình phải cân bằng với mức mong muốn ngăn ngừa ô nhiễm và ngăn ngừa rủi ro.
Sử dụng chất rắn hay hợp chất áp suất hơi thấp thay vì chất lỏng hay hơi hay khí nén, thay thế halogen phân tử lướn bằng cách thay thế chất phản ứng có thể mang halogen biến đổi theo cách thức ít độc hơn.
Việc sử dụng những kỹ thuật bao gồm sự phát sinh và tiêu thụ nhanh chóng các hợp chất nguy hại trong quy trình.
Ví dụ 1:
Các loại dầu ăn có chất béo trung tính, ba chuỗi acid béo liên kết với một cầu nối glycerol. Nhiều loại có chứa một lượng đáng kể các axit béo chưa bão hòa – đa liên .
Đối với nhiều ứng dụng, các loại dầu cần phải được hydro hóa hoặc 'làm cứng' để giảm mức độ chưa bão hòa. Điều này làm cho các chất béo trung tính ổn định hơn cho
quá trình oxy hóa, ngăn ngừa mùi hôi và có nhiệt độ nóng chảy cao hơn, cần thiết để làm bơ thực vật và lan truyền.
Hydro hóa theo truyền thống được thực hiện bằng cách sử dụng một chất xúc tác niken và hydro một áp lực cao. Điều này dẫn đến việc phải sản xuất niken có chứa chất thải phải được được xử lý, và chuyển đổi axít béo cis-thành các axít béo chuyển hóa được, đây là một yếu tố nguy cơ bệnh tim mạnh mẽ.
Tìm một phương pháp làm giảm mức độ không bảo hòa trong các loại dầu ăn được mà không cần sử dụng vật liệu độc hại như niken hay tạo ra axit béo chuyển hóa. Một thay thế cho hydro hóa là interesterification, đó là kết quả của axit béo không bão hòa từ dầu ăn được trao đổi với các axít béo bão hòa từ chất béo trung tính khác. ADM và Novozyme phối hợp phát triển một quá trình interesterification enzim bằng cách sử dụng lipases cố định.
Điều này tạo ra axit béo không chuyển hóa và cực kỳ hiệu quả. Nó đơn giản hơn cả hiđrô hóa và interesterification được xúc tác tạo ra chất thải rất ít. Nó mang đến cho các nhà sản xuất thực phẩm một phạm vi rộng hơn các tùy chọn để chỉ định các chất béo trung tính chính xác mà họ muốn mà không cần quan tâm cho sức khỏe con người.
Lợi ích
- Không có axit béo chuyển hóa sản xuất - Đơn giản, và chi phí có hiệu quả quá trình - Vốn đầu tư thấp
- Cải thiện công nghiệp an toàn thông qua việc tránh niken - Giảm triệt để chất thải
Ví dụ 2:
Hiện nay có rất nhiều loại este được sử dụng trong các ứng dụng mỹ phẩm. Este thường được thực hiện ở nhiệt độ cao bằng cách sử dụng một loạt các chất xúc tác để liên kết một rượu với một acid hữu cơ. Các sản phẩm thô sau đó được tinh chế bằng cách sử dụng các kỹ thuật như khí hoặc hơi nước-tước để loại bỏ mùi, tẩy trắng để loại bỏ màu sắc, và chưng cất. Tất cả những người tiêu dùng các kỹ thuật năng lượng và có thể sản xuất chất thải.
Degussa đã phát triển một lộ trình sản xuất bằng cách sử dụng một lipase Candida antartica cố định để thực hiện phản ứng este hóa. Lipase bình thường sẽ thủy phân các mối liên kết este, nhưng ở nước hoạt động rất thấp, các enzyme sẽ chạy 'ngược' để tạo ra các lien kết. Tiến trình xảy ra ở nhiệt độ thấp trong điều kiện rất nhẹ để sản xuất một sản phẩm tinh khiết cao. Lợi ích việc sử dụng phương pháp này là:
- 62% tiết kiệm năng lượng
- 62% tiềm năng tiết kiệm trong sự nóng lên toàn cầu - ~ 90% giảm ô nhiễm không mong muốn.
Ví dụ 3:
Este Emollient được sản xuất thông qua este hóa một acid béo với rượu béo oxidoreductase. Khi pha dầu sẽ sự hình thành este mollient cùng với chất nhũ và chất phụ gia khác là đại diện cho các sản phẩm có giá trị cho mỹ phẩm chăm sóc da như kem và lotions cơ thể.
Quá trình hóa học để sản xuất este emollient liên quan đến nhiệt độ cao (lên 250 ° C) và các chất xúc tác kim loại có thể dẫn đến các tạp chất từ các phản ứng phụ, đòi hỏi phải có nhiều bước tinh chế.
Việc sử dụng biocatalysts để tạo este emollient như myristyl myristate cho phép một quá trình nhiệt độ thấp hơn (60 ° C) và các sản phẩm tinh khiết hơn, tuy nhiên chi phí và tuổi thọ của enzyme ảnh hưởng đến kinh tế.
Evonik sử dụng lipases cố định từ Novozymes để cho phép tái sử dụng và dễ dàng tách ezyme. An LCA so sánh các hóa chất và các tuyến đường biotechnical cho thấy một tác động giảm đáng kể trong việc sử dụng tuyến đường sinh học.
Lợi ích
- Năng lượng tiêu thụ giảm hơn 60%
- Phát thải các chất ô nhiễm giảm từ 60% đến 90%
- Phát thải khí nhà kính đã giảm từ 1.518 đến 582 kg CO2, tương đương khi thực hiện 5 tấn este - giảm 62% (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Giảm đáng kể lưu huỳnh dioxit (axit hóa tiềm năng), phốt phát (chất dinh dưỡng làm giàu tiềm năng) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (khói hình thành tiềm năng).
- Thông thường các quá trình sinh học cung cấp cao hơn các thành phần hoạt chất (ester) ít không mong muốn các sản phẩm, màu sắc tốt hơn và mùi một tốt hơn.
Ví dụ 4:
Este là thành phần quan trọng cho gia đình và việc chăm sóc cá nhân. Chúng được sử dụng như chất tạo mịn, chất nhũ, và các thành phần đặc hiệu. Trong năm 2006, Bắc
Mỹ ước tính mức tiêu thụ của các este như chất làm mịn và chất nhũ hơn 50.000 tấn. Thông thường, các este được sản xuất bằng cách sử dụng các chất xúc tác axit mạnh ở nhiệt độ cao tạo các sản phẩm phụ không mong muốn, chùng thường được loại bỏ bằng cách làm sạch, sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng.
Các phương pháp khác sản xuất mỹ phẩm este đòi hỏi dung môi hữu cơ có khả năng nguy hại cho người lao động và môi trường. Xu hướng phát triển cho các thành phần tự nhiên và các quá trình môi trường chịu trách nhiệm trong thị trường mỹ phẩm đòi hỏi các phương pháp sản xuất mới.
Công ty Eastman sử dụng enzyme cố định để sản xuất este mỹ phẩm ở nhiệt độ nhẹ. Các phản ứng được định hướng để chuyển đổi cao bằng cách loại bỏ các sản phẩm phụ đi kèm, thường là nước, ra khỏi việc este hóa của một acid hoặc rượu một thấp hơn từ quy trình chuyển hóa của một ester.
Các điều kiện chế biến nhẹ và chọn lọc của các men tiêu hóa đã tối thiểu các sản phẩm phụ không mong muốn vốn có thể tạo ra màu và mùi, làm giảm sử dụng năng lượng và tăng năng suất.
Quá trình của Eastman có thể sử dụng các nguyên liệu thô như axit béo không bão hòa có thể sẽ ôxi hóa trong quá trình este hóa thông thường qua đó cho phép truy cập vào các thành phần trước đây không thể làm được.
Quá trình này đã giúp tiếp cận các sản phẩm mới cung cấp hiệu suất cao. Ví dụ, hai este có thể được hình thành từ rượu 4-hydroxybenzyl và acid acetic. Este hóa tại benzyl Phân nưa-chỉ truy cập qua các tuyến đường enzym. Este đặc biệt này ức chế tyrosinase, một enzyme quan trọng trong tổng hợp melanin, và do đó có hiệu quả trong việc giảm sắc tố da không mong muốn và cung cấp một màu da đồng nhất hơn.
Lợi ích
- Tiết kiệm lên đến mười lít dung môi hữu cơ/ kg của sản phẩm - Tinh chế thường không cần thiết
- Thấp hơn năng lượng và môi trường chân không.