الكيمياء الخضراء

خلال الأونة الأخيرة اصبحت الكلمة “الكيمياء الخضراء” تتداول بكثرة في الوسط العلمي وخاصة في الأوساط التي لها علاقة بالبيئة والتلوث، فما هو المقصود بالكيمياء الخضراء؟

الكيمياء الخضراء هي مجموعة من المنتجات الكيميائية والعمليات الصناعية التي لا تنتج مواد متبقية أو نفايات خطرة. وهي تنطبق على مدار دورة حياة المننتج الكيميائي، بما في ذلك تصميمه وتصنيعه واستخدامه والتخلص النهائي منه. أيضا تعرف الكيمياء الخضراء بالكيمياء المستدامة. بصفة عامة أصبح التوقف عن خلق التلوث من الأول المتطلبات عند وضع السياسات والتشريعات في ما يخص البيئة وحمايتها في العديد من دول العالم.

الكيمياء الخضراء:

• هي كيماويات لا يحدث منها تلوث حتى على المستوى الجزيئي.
• هي فلسفة تنطبق على جميع مجالات الكيمياء، وليس تخصصًا واحدًا في الكيمياء.
• هي طرق تطبق الحلول العلمية المبتكرة للمشاكل البيئية التي تحدث في العالم.
• هي عمليات تقلل من الآثار السلبية للمنتجات والعمليات الكيميائية على صحة الإنسان والبيئة.
• تقلل وأحيانًا تحد من المخاطر الناتجة عن المنتجات والعمليات الحالية.

كيف تختلف الكيمياء الخضراء عن تنظيف التلوث

تقلل الكيمياء الخضراء من التلوث عند مصدرها عن طريق تقليل أو القضاء على مخاطر المواد الأولية الكيميائية والكواشف والمذيبات ومنتجاتها.

هذا على عكس تنظيف التلوث (وتسمى أيضًا المعالجة) ، والذي يتضمن معالجة مجمل النفايات (معالجة في نهاية العملية) أو تنظيف الانسكابات البيئية والأشياء الأخرى. قد تشمل المعالجة فصل المواد الكيميائية الخطرة عن المواد الأخرى، ثم معالجتها حتى لا تعد خطرة أو مركزة للتخلص الآمن منها. معظم أنشطة العلاج لا تنطوي على الكيمياء الخضراء. المعالجة تزيل المواد الخطرة من البيئة؛ بينما من ناحية أخرى، الكيمياء الخضراء تبقي المواد الخطرة خارج البيئة في المقام الأول.

إذا كانت التقنية تقلل أو تقضي على المواد الكيميائية الخطرة المستخدمة في تنظيف الملوثات البيئية، فستكون هذه التكنولوجيا مؤهلة كاتكنولوجيا الكيمياء الخضراء. ومن الأمثلة على ذلك استبدال مادة ماصة خطرة [كيميائية] تستخدم لالتقاط الزئبق من الهواء للتخلص الآمن بمادة ماصة فعالة وغير خطرة. إن استخدام المادة الماصة غير الخطرة يعني أن المادة الماصة الخطرة لا يتم تصنيعها أبدًا ، وبالتالي فإن تقنية المعالجة تتوافق مع تعريف الكيمياء الخضراء.

مبادئ الكيمياء الخضراء الأثنى عشرة

توضح هذه المبادئ اتساع مفهوم الكيمياء الخضراء:

1- الحد من النفايات: تصميم التوليفات الكيميائية لمنع تكون النفايات. أي لا تترك أي نفايات للمعالجة أو التنظيف.

2- تحقيق أقصى قدر من الاقتصاد في الذرة: يقوم بتصميم مواد كيميائية بحيث يحتوي المنتج النهائي على الحد الأقصى لنسبة المواد الأولية. نفايات قليلة أو لا ذرات باقية.

3- تصميم تركيبات الكيميائية أقل خطورة: تصميم تركيبات لاستخدام وتوليد المواد مع سمية ضئيلة أو معدومة للإنسان أو البيئة.

4- تصميم مواد كيميائية ومنتجات أكثر أمانا: تصميم المنتجات الكيميائية التي هي فعالة تماما والتي سميتها ضئيلة أو معدومة.

5- استخدام مذيبات أمنة وظروف التفاعل الأكثر أمانًا: تجنب استخدام المذيبات أو عوامل الفصل أو المواد الكيميائية المساعدة الأخرى. أما إذا كان يجب عليك استخدام هذه المواد الكيميائية فاستخدم مواد أكثر أمانًا.

6- زيادة كفاءة الطاقة: تشغيل التفاعلات الكيميائية في درجة حرارة الغرفة والضغط كلما كان ذلك ممكنا.

7- استخدم المواد الأولية القابلة للتجديد: استخدم مواد البدء (المعروفة أيضًا باسم المواد الأولية) القابلة للتجديد وليست قابلة للاستنفاد. غالبًا ما يكون مصدر المواد الأولية المتجددة هو المنتجات الزراعية أو نفايات العمليات الأخرى؛ غالبًا ما يكون مصدر المواد الأولية المستنفدة هو الوقود الأحفوري (البترول أو الغاز الطبيعي أو الفحم) أو عمليات التعدين.

8- تجنب المشتقات الكيميائية: تجنب استخدام مجموعات الحظر أو الحماية أو أي تعديلات مؤقتة إن أمكن. فالمشتقات تستخدم الكواشف الإضافية وتولد النفايات.

9- استخدم المحفزات (catalysts)، وليس الكواشف المتكافئة (stoichiometric reagents): قلل من النفايات باستخدام التفاعلات الحفزية. المحفزات فعالة بكميات صغيرة ويمكن أن تنفذ رد فعل واحد عدة مرات. إنها أفضل من الكواشف المتكافئة، والتي تستخدم بشكل مفرط وتنفذ تفاعلًا مرة واحدة فقط.

10- تصميم المواد الكيميائية والمنتجات التي تتحلل بعد الاستخدام: تصميم المنتجات الكيميائية لتحلل إلى مواد غير ضارة بعد استخدامها بحيث لا تسبب الضرر هن تراكمها في البيئة.

11- إجراء تحليل في الوقت المناسب لمنع التلوث: تشمل مراقبة في الوقت الحقيقي والتحكم أثناء تكوين التوليفات والتركيبات لتقليل أو القضاء على تشكيل المنتجات الثانوية.

12-  تقليل احتمال وقوع الحوادث: تصميم المواد الكيميائية وأشكالها الفيزيائية (الصلبة أو السائلة أو الغازية) لتقليل احتمال وقوع الحوادث الكيميائية بما في ذلك الانفجارات والحرائق والانطلاقات في البيئة.

فوائد الكيمياء الخضراء

الفوائد التي سترجع على صحة الإنسان والبيئة وعلى الإقتصاد وازدهار الأعمال من الكيمياء الخضراء.

أولاً: صحة الإنسان

• الهواء النظيف: إنبعاث أقل للمواد الكيميائية الخطرة الملوثة للهواء مما يؤدي إلى تقليل الأضرار التي تصيب الرئتين
• المياه النظيفة: تقليل إطلاق النفايات الكيميائية الخطرة على المياه مما يؤدي إلى شرب مياه أنظف والأستمتاع بمياه عذبة.
• زيادة السلامة للعاملين في الصناعة الكيميائية ؛ استخدام أقل للمواد السامة ؛ أقل معدات الحماية الشخصية المطلوبة ؛ أقل احتمالية للحوادث (مثل الحرائق أو الانفجارات).
• منتجات استهلاكية أكثر أمانًا من جميع الأنواع: منتجات جديدة أكثر أمانًا ستصبح متاحة للشراء؛ سيتم تصنيع بعض المنتجات (مثل الأدوية) بنفايات أقل ؛ كما سيتم أستبدال بعض المنتجات (مثل المبيدات الحشرية ومنتجات التنظيف) ببدائل للمنتجات أكثر أمناً.
• أغذية أكثر أمانًا: التخلص من المواد الكيميائية السامة الثابتة في الطبيعة والتي يمكن أن تدخل السلسلة الغذائية وتشكل ضرر؛ أيضا المبيدات الآمنة الأكثر سمية فقط على الآفات المحددة وتتحلل تتكسر بسرعة في الطبيعة بعد الاستخدام.

• سيكون التعرض أقل للمواد الكيميائية السامة التي تسبب اضطرابات الغدد الصماء (Endocrine Disruptors).

ثانياً: البيئة

• ينتهي المطاف بالعديد من المواد الكيميائية في البيئة عن طريق الإطلاق أو الإنبعاث المتعمد أثناء الاستخدام (مثل المبيدات) أو الإطلاقات أو الإنبعاث غير المقصودة (بما في ذلك الانبعاثات أثناء التصنيع) أو عن طريق التخلص منها. المواد الكيميائية الخضراء إما تتحلل إلى منتجات غير ضارة أو يتم استردادها لاستخدامها مرة أخرى
• النباتات والحيوانات ستعاني أقل ضررا من المواد الكيميائية السامة في البيئة
• انخفاض كبير في احتمالية حدوث ظاهرة الاحتباس الحراري واستنفاد الأوزون وتكوين الضباب الدخاني
•   كيماويات أقل ستؤثر في النظم الإيكولوجية
•   سيكون استخدام أقل لمكبات ومدافن النفايات، وخاصة مدافن النفايات الخطرة.

ثالثاً: الاقتصاد والأعمال

• عوائد أعلى للتفاعلات الكيميائية، مع استهلاك كميات أقل من المواد الخام للحصول على نفس الكمية من المنتجات
• خطوات اصطناعية أقل ، غالبًا ما تسمح بتصنيع المنتجات بشكل أسرع ، وزيادة سعة المصنع ، وتوفير الطاقة والمياه
• انخفاض كمية النفايات ، والحد من المعالجة المكلفة، والإقلال من تكلفة التخلص من النفايات الخطرة.
• السماح باستبدال المادة الخام المشتراة بمنتج نفايات
• أداء أفضل بحيث يكون هناك حاجة إلى منتج أقل لتحقيق نفس الوظيفة
• تقليل استخدام المنتجات البترولية ، وإبطاء نضوبها وتجنب مخاطرها وتقلبات الأسعار
• انخفاض حجم مصنع التصنيع من خلال زيادة الإنتاجية

• زيادة مبيعات للمستهلكين عن طريق كسب وعرض ملصق أكثر أمانًا للمنتج (على سبيل المثال ، وضع علامة اختيار أكثر أمانًا)
• تحسين القدرة التنافسية لمصنعي المواد الكيميائية وعملائهم

تحديات الكيمياء الخضراء

أصبح التوجه للكيمياء الخضراء توجه عالمي واسع جدا فالعديد من الهيئات والوكالات العالمية لحماية البيئة دعموا هذا التوجه. فعلى سبيل المثال قامت وكالة حماية البيئة الأمريكية عبر مكتبها السلامة الكيميائية ومنع التلوث بدعم هذا التوجه عبر إعطى جوائز سنوية مرموقة لتحديات الكيمياء الخضراء (The Green Chemistry Challenge Awards) بالشركة مع معهد الكيمياء الخضراء التابع للجمعية الكيميائية الأمريكية وغيرها من الجمعيات التجارية والمؤسسات الأكاديمية الحكومية.

فخلال 22 عامًا من برنامج الجوائز، قدمت وكالة حماية البيئة الجوائز إلى 114 فائزًا. منذ إنشائها، في عام 1996، تلقت وكالة حماية البيئة أكثر من 1600 مرشح. من خلال التعرف على الحلول العلمية الرائدة للمشاكل البيئية في العالم الحقيقي، قلل تحدي الكيمياء الخضراء بشكل كبير المخاطر المرتبطة بتصميم وتصنيع واستخدام المواد الكيميائية.

فقد حققت التقنيات الـ 114 الفائزة مليارات الجنيهات من التقدم ، بما في ذلك:

• تم التخلص من 826 مليون رطل من المواد الكيميائية والمذيبات الخطرة كل عام، وهو ما يكفي لملء ما يقرب من 3800 سيارة صهريجية للسكك الحديدية أو القطار بطول 47 ميل تقريبًا.
• تم توفير 21 مليار جالون من المياه سنويًا، وهي الكمية المستخدمة من قبل 820 ألف شخص سنويًا.
• تم التخلص من 7.8 مليار رطل من مكافئ ثاني أكسيد الكربون الذي يتم إطلاقه في الهواء كل عام ، أي ما يعادل سحب 810 ألف سيارة عن الطريق.

هذه البيانات فقط مأخوذة من ترشيحات الحائزة على جوائز لتحدي الكيمياء الخضراء.