CH Đ 6 : Ủ Ề HÓA H C XANH Ọ
I. KHÁI NI MỆ
1. Khái ni m ệ
Hóa h c xanhọ (hay còn g i làọ hóa h c b n v ngọ ề ữ ) là m t khái ni m ch m t ngành ộ ệ ỉ ộ hóa h c và k thu t khuy n khích vi c thi t k các s n ph m và quá trình gi m thi u ọ ỹ ậ ế ệ ế ế ả ẩ ả ể
vi c s d ng và t o ra các ch t đ c h i. Hóa h c xanh tìm cách gi m thi u và ngăn ệ ử ụ ạ ấ ộ ạ ọ ả ể
ng a ô nhi m t i ngu n c a nó.ừ ễ ạ ồ ủ
2 M c đích ụ
Hóa h c xanh có nh ng m c đích nh sau :ọ ữ ụ ư
Đ phòng ng a ô nhi m nh m truy tìm nh ng bi n pháp gi i quy t, sáng ể ừ ễ ằ ữ ệ ả ế
ki n k thu t t i u h n là đ t tr ng tâm vào vi c qu n lý và x lý các ch tế ỹ ậ ố ư ơ ặ ọ ệ ả ử ấ
th i r n, l ng, và khí t ngành công nghi p.ả ắ ỏ ừ ệ
Gi m thi u ho c lo i b phát sinh và s d ng nh ng ch t nguy hi m đ c ả ể ặ ạ ỏ ử ụ ữ ấ ể ộ
h i trong quá trình thiêt k ,s n xu t và ng d ng các s n ph m hóa h c.ạ ế ả ấ ứ ụ ả ẩ ọ
T o ra nh ng s n ph m b n h n ,ít đ c h i và hoàn toàn có kh năng tái ạ ữ ả ẩ ề ơ ộ ạ ả
ch ế
II. NGĂN NG A Ô NHI M VÀ KI M SOÁT CH T TH IỪ Ễ Ể Ấ Ả
Vi c ngăn ng a ô nhi m và ki m soát ch t th i , chúng ta có th s d ng 4 ệ ừ ễ ể ấ ả ể ử ụ
phương pháp nh sau :ư
Phương pháp xúc tác xanh
Phương pháp dung môi xanh
Phương pháp vi sóng siêu – âm
Vi bình ph n ngả ứ
1 PHƯƠNG PHÁP XÚC TÁC XANH
Xúc tác xanh không ch thay th m t ph n ch t tham gia ph n ng ho c làmỉ ế ộ ầ ấ ả ứ ặ cho quá trình di n ra hi u qu h n (hi u su t chuy n hóa cao h n) mà cònễ ệ ả ơ ệ ấ ể ơ
gi m tác đ ng x u t i môi trả ộ ấ ớ ường và gi m chi phí cho các quá trình s n xu tả ả ấ hóa ch tấ
M t s lo i xúc tác xanh :xúc tác d th , đ ng th , xúc tác ánh sáng, đ c bi tộ ố ạ ị ể ồ ể ặ ệ xúc tác sinh h c (s d ng các enzym làm xúc tác cho ph n ng hóa h c)ọ ử ụ ả ứ ọ
Ví d :s d ng zeolits h t nano làm xúc tác cho nhi u quá trình chuy n ụ ử ụ ạ ề ể hóa trong ngành ch bi n d u, khí…ế ế ầ
Trang 2Men nitrilase đ th y phân các h p ch t nitril, chuy n hóa các nitril thànhể ủ ợ ấ ể axit carboxylic…
2.PHƯƠNG PHÁP DUNG MÔI XANH
Hóa h c xanh khuy n cáo thay th s d ng các dung môi h u c truy nọ ế ế ử ụ ữ ơ ề
th ng b ng các dung môi thân thi n v i môi trố ằ ệ ớ ường nh ít đ c, an toàn (vư ộ ề cháy, n ), ít bay h i…; lo i b nh ng dung môi làm suy gi m t ng ôzôn (cácổ ơ ạ ỏ ữ ả ầ
h p ch t cfc).ợ ấ
Các lo i dung môi thân thi n v i môi trạ ệ ớ ường là: dung môi nước và dung môi siêu t i h n nh ớ ạ ư
o Ví d : s dung công ngh dung môi siêu t i h n đ phun s n lên các chiụ ử ệ ớ ạ ể ơ
ti t ô tô,trang thi t b công nghi p nhu m v i,ph socola lên bánh,táchế ế ị ệ ộ ả ủ
và tinh l c m t s ch tọ ộ ố ấ Dùng nước siêu t i h n trong s n xu tớ ạ ả ấ nhựa PET làm dung môi thì toàn bộ các hóa chất nh pxylen, acid terephtalic có th đư ể ược hòa tan, không có s nả
ph m th i và không gây h i choẩ ả ạ môi trường
3. PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG SIÊU ÂM
Vi sóng, siêu âm: Hóa h c xanh ng d ng siêu âmvi sóng đóng vai trò quan ọ ứ ụ
tr ng trong các quy trình hóa h c. Chi u x vi sóngsiêu âm làm tăng hi u su t ọ ọ ế ạ ệ ấ
ph n ng và rút ng n th i gian, gi m s d ng năng lả ứ ắ ờ ả ử ụ ượng tiêu t n và không ố
th i các khí đ c h i.ả ộ ạ
Ví dụ :Trong s n xu t dả ấ ược ph m, siêu âm s làm tăng hi u su t và d ẩ ẽ ệ ấ ễ dàng s d ng cho m t h th ng l n nh trong công nghi pử ụ ộ ệ ố ớ ư ệ
Trong lĩnh v c phát tri n xúc tác, siêu âm t o ra đự ể ạ ược b m t có di n tích l n vìề ặ ệ ớ
th làm tăng ho t tính c a ch t xúc tác.ế ạ ủ ấ
Đ xác đ nh hàm lể ị ượng N trong m u s a bò, phẫ ữ ương pháp Kieldahl c đi n ổ ể
ph i m t 180 phút trong khi phả ấ ương pháp siêu âmvi sóng ch m t 10 phút.ỉ ấ
4.PHƯƠNG PHÁP VI BÌNH PH N NGẢ Ứ
Vi bình ph n ngả ứ là h th ng các bình ph n ng c c nh có kích thệ ố ả ứ ự ỏ ước vào
cỡ micromet s p x p r t đ u nhau đắ ế ấ ề ược đ t trong m t h th ng đi u ch nh ặ ộ ệ ố ề ỉ nhi t có kèm theo m t s thi t b ph tr khác nhệ ộ ố ế ị ụ ợ ư h th ng l c, h th ng ệ ố ọ ệ ố
b m…ơ Các ch t ph n ng hay xúc tác đ u ph i d ng đ ng th ấ ả ứ ề ả ở ạ ồ ể
Nh vi bình ph n ng có th t ng h p s lờ ả ứ ể ổ ợ ố ượng l n các dớ ược ph m m i trong ẩ ớ
m t th i gian ng n đ ti n hành các phân tích th ho t tínhộ ờ ắ ể ế ử ạ sinh h c.ọ
Ph n ng t ng h p dipeptid đả ứ ổ ợ ược th c hi n trong vi bình ph n ng, hi u su t ự ệ ả ứ ệ ấ 100% ch trong 20 phút (quy trình thông thỉ ường là 50% trong 24 gi ).ờ
III. NH NG NGUYÊN T C C B N C A HÓA H C XANHỮ Ắ Ơ Ả Ủ Ọ
T i M ,ạ ỹ hóa h cọ xanh b t đ u thu hút s quan tâm t năm 1990 khi Lu t ắ ầ ự ừ ậ ngăn ng a ô nhi m ra đ i .ừ ễ ờ Trong cu n sách xu t b n vào năm 1998 mang t a đ ố ấ ả ự ề
Trang 3Ngành hóa ch t xanh: Lý thuy t và th c ti n (Nhà Xu t b n Đ i h c Oxford), Paul ấ ế ự ễ ấ ả ạ ọ Anastas và John Warner đã đ a ra 12 nguyên t c nh m t l trình cho các nhà hóa h c ư ắ ư ộ ộ ọ trong vi c th c hi n hóa ch t xanh.ệ ự ệ ấ
1. Ngăn ng a ừ : T t nh t là ngăn ng a s phát sinh c a ch t th i h n là là x lý ố ấ ừ ự ủ ấ ả ơ ử hay làm s ch chúng.ạ
2. Tính kinh tế: Các phương pháp t ng h p ph i đổ ợ ả ược thi t k sao cho các ế ế nguyên li u tham gia vào quá trình t ng h p có m t t i m c t i đa trong s n ệ ổ ợ ặ ớ ứ ố ả
ph m cu i cùng.ẩ ố
3. Ph ươ ng pháp t ng h p ít nguy h i ổ ợ ạ : Các phương pháp t ng h p đổ ợ ược thi t kế ế
nh m s d ng và tái sinh các ch t ít ho c không gây nguy h i t i s c kh e con ằ ử ụ ấ ặ ạ ớ ứ ỏ
người và c ng đ ng.ộ ồ
4. Hóa ch t an toàn h n ấ ơ : S n ph mả ẩ hóa ch tấ được thi t k , tính toán sao cho cóế ế
th đ ng th i th c hi n để ồ ờ ự ệ ược ch c năng đòi h i c a s n ph m nh ng l i gi m ứ ỏ ủ ả ẩ ư ạ ả thi u để ược tính đ c h i.ộ ạ
5. Dung môi và các ch t ph tr an toàn h n ấ ụ ợ ơ : Trong m i trọ ường h p có th nên ợ ể dùng các dung môi, các ch t tham gia vào quá trình tách và các ch t ph tr khácấ ấ ụ ợ không có tính đ c h i.ộ ạ
6. Thi t ế k nh m s d ng hi u qu ế ằ ử ụ ệ ả năng l ượ : Các ph ng ương pháp t ng h p ổ ợ
được tính toán sao cho năng lượ s d ng cho các quá trìnhng ử ụ hóa h cọ m c ở ứ
th p nh t. N u nh có th , phấ ấ ế ư ể ương pháp t ng h p nên đổ ợ ược ti n hành nhi t ế ở ệ
đ và áp su t bình thộ ấ ường
7. S d ng nguyên li u có th tái sinh ử ụ ệ ể : Nguyên li u dùng cho các quá trìnhệ hóa
h cọ có th tái s d ng thay cho vi c lo i b ể ử ụ ệ ạ ỏ
8. Gi m thi u d n xu t ả ể ẫ ấ : Vì các quá trình t ng h p d n xu t đòi h i thêm ổ ợ ẫ ấ ỏ
các hóa ch tấ khác và thường t o thêm ch t th i.ạ ấ ả
9. Xúc tác: Tác nhân xúc tác nên dùng m c cao h n so v i đở ứ ơ ớ ương lượng các
ch t ph n ng.ấ ả ứ
10. Tính toán, thi t k đ s n ph m có th phân h y sau s d ng ế ế ể ả ẩ ể ủ ử ụ : Các s n ả
ph mẩ hóa ch tấ được tính toán và thi t k sao cho khi th i b chúng có th b ế ế ả ỏ ể ị phân hu trongỷ môi trườ ng
11. Phân tích th i gian h u ích đ ngăn ng a ô nhi m ờ ữ ể ừ ễ : Phát tri n các phể ương pháp phân tích cho phép quan sát và ki m soát vi c t o thành các ch t th i nguy ể ệ ạ ấ ả
h i.ạ
12. Hóa h c an toàn h n đ đ phòng các s c ọ ơ ể ề ự ố: Các h p ch t vàợ ấ quá trình t o ạ thành các h p ch t s d ng trong các quá trình hóa h c c n đợ ấ ử ụ ọ ầ ược ch n l a sao ọ ự cho có th h n ch t i m c th p nh t m i nguy hi m có th x y ra do các tai ể ạ ế ớ ứ ấ ấ ố ể ể ẩ
n n, k c vi c th i b , n hay cháy,ạ ể ả ệ ả ỏ ổ hóa ch t.ấ
IV. NH NG NG D NG C A HÓA H C XANHỮ Ứ Ụ Ủ Ọ
1 Ứng d ngụ
Trang 4N n hóa h c xanh ngày càng phát tri n và chúng đã có nh ng ng d ng trong ề ọ ể ữ ứ ụ
cu c s ngộ ố
S n xu t ch t d o (plastic) t trái b p:ả ấ ấ ẽ ừ ắ Polylactic acid hay PLA là m t lo i ộ ạ
ch t d o th c v t có đấ ẽ ự ậ ượ ừ ệ ổc t vi c t ng h p đợ ường dextrose trong trái b pắ
Lo i plastic “b p” này có th áp d ng trong các k ngh nh qu n áo, khăn, ạ ắ ể ụ ỹ ệ ư ầ
th m, bao bì cho th c ph m và nhi u ng d ng khác trong nông nghi pả ự ẩ ề ứ ụ ệ
S n xu t các aminả ấ
M t nhóm các nhà khoa h c t i đ i h c Riverside (California) v a phát ộ ọ ạ ạ ọ ừ minh ra m t phộ ương pháp t ng h p các amin. Công ngh m i này không ph c ổ ợ ệ ớ ứ
t p, thân thi n v i môi trạ ệ ớ ường và hi u qu kinh t cao. Amin là nh ng h p ch tệ ả ế ữ ợ ấ
ch a nit d n xu t t amoniac đứ ơ ẫ ấ ừ ượ ức ng d ng nhi u trong công nghi p nh : ụ ề ệ ư làm dung môi, ch t ph gia, ch t c ch ăn mòn, ch t t y r a, thu c nhu m, ấ ụ ấ ứ ế ấ ẩ ử ố ộ thu c sát trùng…ố
Vào lĩnh v c m ph mự ỹ ẩ
B s n ph m dộ ả ẩ ưởng da chi t xu t t táo xanh c a skinfood.ế ấ ừ ủ
Vào lĩnh v c nguyên li u và nhiên li uự ệ ệ
Xăng sinh h c (thay th ph gia chì b ng ethanol)ọ ế ụ ằ Diesel sinh h c ( xu t x t lo i m sinh h c ):ọ ấ ứ ừ ạ ỡ ọ đ u nành, đậ ượ ử ục s d ng nhi u h n đ s n xu t d u diesel sinh h c.ề ơ ể ả ấ ầ ọ
Khí sinh h c (biogas):ọ là m t lo i khí h u c g mộ ạ ữ ơ ồ Methane và các đ ng ồ
đ ng khác.ẳ Ethanol là nhiên li u s ch chi t xu t t các ch t h u c nh thân cây ngôệ ạ ế ấ ừ ấ ữ ơ ư
ho c mía, qu c gia n i ti ng v nhiên li u này chính là Brazil, n i tr ng ặ ố ổ ế ề ệ ơ ồ hàng tri u hecta mía. Thành ph n c a nhiên li u E85 g m có 85% ethanolệ ầ ủ ệ ồ
và 15% xăng
Vào lĩnh v c môi trự ường
V t li u thân thi n môi trậ ệ ệ ường (compsite,visco…) Dung môi xanh (thay th s d ng các dung môi h u c truy n th ng ế ử ụ ữ ơ ề ố
b ng các dung môi thân thi n v i môi trằ ệ ớ ường nh ít đ c, an toàn (v ư ộ ề cháy, n ), ít bay h i…; lo i b nh ng dung môi làm suy gi m t ng ôzôn)ổ ơ ạ ỏ ữ ả ầ
X lý ch t th i b ng nh ng bi n pháp hóa h c an toàn và thân thi n v i ử ấ ả ằ ữ ệ ọ ệ ớ môi trường
2 . Thành t u c a n n hóa h c xanhự ủ ề ọ
Công ty Dow Chemical (M ) là m t công ty s n xu t hóa ch t l n nh t th ỹ ộ ả ấ ấ ớ ấ ế
gi i đã gi m đớ ả ượ ự ảc s th i khí (CO2) trong các quy trình s n xu t t 28,1 tri u ả ấ ừ ệ
t n cho năm 1994 xu ng còn 26,1 tri u t n năm 2002.ấ ố ệ ấ
M đã t ng k t t t c các thành qu c a Hóa h c xanh t i nỹ ổ ế ấ ả ả ủ ọ ạ ước này t năm ừ
1996 đ n 2002, là trung bình hàng năm, M đã:ế ỹ
Trang 5 Lo i b 800.000 t n hóa ch t trong đó có Chlorofluorocarbon (CFC) , h p ch t ạ ỏ ấ ấ ợ ấ
h u c nh , đ c h i và không b thoái hóa.ữ ơ ẹ ộ ạ ị
Gi m 650 tri u gallon dung môi h u c ả ệ ữ ơ
Gi m 138 t gallon nả ỷ ước dùng trong vi c s n xu t các k ngh d t, phim nh, ệ ả ấ ỹ ệ ệ ả
ch t bán d n.ấ ẫ
Gi m đả ược 90.000 t đ n v năng lỷ ơ ị ượng tiêu th và 430.000 t n CO2 th i h i ụ ấ ả ồ vào không khí
Gi i quy t đả ế ược 19 tri u t n ph th i đ c h i đã đệ ấ ế ả ộ ạ ược x lý hay tái sinh.ử
V. N N HÓA H C XANH VI T NAMỀ Ọ Ở Ệ
1. Thành t uự
Cho đ n nay đã có nhi u công trình KHCN tri n khai theo các hế ề ể ướng c a Hóa h c ủ ọ xanh, có th k đ n m t s công trình sau:ể ể ế ộ ố
Nghiên c u s d ng COứ ử ụ 2 Hóa h c xanh t i h n đ tách các lo i tinh d u qu ọ ớ ạ ể ạ ầ ế ,tr m,tiêu đã đầ ược ti n hành t i Vi n Hóa h c công nghi p Vi t Nam, Vi n ế ạ ệ ọ ệ ệ ệ
Dược li u.ệ
Nghiên c u t ng h p nhi u h p ch t h u c theo hứ ổ ợ ề ợ ấ ữ ơ ướng Hóa h c xanh, s ọ ử
d ng lò vi sóng (microway) c a nhóm tác gi t i Đ i h c KHTNĐ i h c qu c ụ ủ ả ạ ạ ọ ạ ọ ố gia TP. H Chí Minh.ồ
Nghiên c u t ng h p các xúc tác kích thứ ổ ợ ước nano, ng d ng trong t ng h p h uứ ụ ổ ợ ữ
c và ch bi n d uơ ế ế ầ
Nghiên c u công ngh gia công thu c BVTV s d ng dung môi nứ ệ ố ử ụ ước thay th ế dung môi h u c ho c không dùng dung môi;ữ ơ ặ
Nghiên c u t ng h p Biogas sinh h c t các ngu n nguyên li u ph th i.ứ ổ ợ ọ ừ ồ ệ ế ả
2.H n chạ ế
Tuy nhiên, vi c áp d ng các k t qu nghiên c u vào th c ti n v n còn h n ch ệ ụ ế ả ứ ự ễ ẫ ạ ế sau:
Trình đ công ngh s n xu t, trang thi t b máy móc s n xu t hóa ch t ph n ộ ệ ả ấ ế ị ả ấ ấ ầ
l n đớ ược nh p ,trong đi u ki n thi u thông tin, thi u v n nên còn m c th p.ậ ề ệ ế ế ố ở ứ ấ
V ngu n nhân l c trong s n xu t và s d ng hóa ch t nói chung là còn thi u ề ồ ự ả ấ ử ụ ấ ế
v s lề ố ượng và không cao v ch t lề ấ ượng
Hi n nay s nh n th c v t m quan tr ng và các n i dung c a hóa h c xanh ệ ự ậ ứ ề ầ ọ ộ ủ ọ trong công đ ng, cũng nh các nhà qu n lý s n xu t còn g n nh đ ng ngoài ồ ư ả ả ấ ầ ư ứ
cu c,….ộ
VI. TÀI LI U THAM KH OỆ Ả
Th vi n đi n t đ i h c Trà Vinh.ư ệ ệ ử ạ ọ
https://
https://hoahocngaynay.wordpress.com/tag/hoah%E1%BB%8Dcxanh
Tailieu.vn