hóa môi trường hóa học xanh và an toàn nông nghiệp

Mở ĐầuBảo vệ môi trường và phát triển bền vững có tầm quan trọng đặc biệt trong từng quốc gia, trong tất cả các ngành kinh tế và đặc biệt trong ngành hóa chất - một trong các ngành gây ô

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-o0o -TIỂU LUẬN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

KEO TỤ

Học viên: Trịnh Thị Thủy

Mã học viên: 19812025 Lớp: Kỹ thuật Môi trường 2020A Khoa: Công nghệ Môi trường

Hà Nội, năm 2021

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-o0o -TIỂU LUẬN HÓA MÔI TRƯỜNG

Chuyên đề: Hóa học xanh và An toàn nông nghiệp

Học viên thực hiện: Trịnh Thị Thủy

Hoàng Thị Phượng Nguyễn Văn Hào Đinh Việt Hưng Lớp: Kỹ thuật Môi trường 2020A Khoa: Công nghệ Môi trường

Hà Nội, năm 2021

MỤC LỤC

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-o0o -TIỂU LUẬN HÓA MÔI TRƯỜNG

Chuyên đề: Hóa học xanh và An toàn nông nghiệp

Học viên thực hiện: Trịnh Thị Thủy

Hoàng Thị Phượng Nguyễn Văn Hào Đinh Việt Hưng Lớp: Kỹ thuật Môi trường 2020A Khoa: Công nghệ Môi trường

Hà Nội, năm 2021

Danh mục bảng

Danh mục hình

Từ viết tắt

Mở Đầu

Bảo vệ môi trường và phát triển bền vững có tầm quan trọng đặc biệt trong từng quốc gia, trong tất cả các ngành kinh tế và đặc biệt trong ngành hóa chất - một trong các ngành gây

ô nhiễm lớn nhất do tính độc, tính oxy hóa, tính cháy nổ của các hóa chất Các nhà hoạt động môi trường, các tổ chức, các đảng hoạt động với tôn chỉ bảo vệ môi trường, giữ gìn sự xanh, sạch, đẹp của trái đất đều chọn màu xanh là biểu tượng của mình như đảng Xanh hoặc nhóm Hòa bình Xanh Màu xanh cũng được các nhà hóa học chọn lựa làm biểu tượng cho hóa học bền vững dưới tên gọi hóa học xanh Hóa học xanh nghĩa là thiết kế, phát triển và ứng dụng các sản phẩm hóa chất cũng như các quá trình sản xuất, tổng hợp hóa chất nhằm giảm thiểu hoặc loại trừ việc sử dụng các chất gây nguy hại tới sức khỏe cộng đồng và môi trường Dưới đây là những nét chính liên quan đến khái niệm, tình hình phát triển, hiệu quả và khả năng áp dụng hóa học xanh trong các lĩnh vực sản xuất, nghiên cứu, giáo dục, đào tạo cũng như sử dụng hóa chất Mục tiêu của hóa học xanh là mục tiêu có tính chất khoa học hướng tới sự phát triển bền vững Khái niệm phát triển bền vững thu hút được sự quan tâm rộng rãi của các quốc gia khi năm 1987 Liên hợp quốc công bố bản báo cáo “Tương lai của chúng ta ”; trong báo cáo này sự phát triển bền vững được định nghĩa là “sự phát triển đáp ứng những yêu cầu của hiện tại nhưng không gây trở ngại cho việc đáp ứng nhu cầu của thế hệ mai sau ” Như thế, phát triển bền vững đòi hỏi phải đạt tới hai mặt được coi là mâu thuẫn với nhau, một mặt phải phát triển để đáp ứng ngày càng tốt hơn những nhu cầu về vật chất và tinh thần của con người và nhằm thỏa mãn sự tăng dân số thế giới, mặt khác tính bền vững trong phát triển đòi hỏi phải giới hạn và thay đổi cách sử dụng các nguồn tài nguyên và sinh thái để không những bảo tồn mà còn cải thiện tài nguyên và môi trường cho thế hệ tương lai Môi trường là nơi chúng ta sinh sống, còn phát triển là cái mà chúng ta cố gắng làm để cho mọi thứ ngày càng tốt hơn trong môi trường đó

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HÓA HỌC XANH

1.1 Khái niệm cơ bản

Hóa học xanh là khái niệm về phát triển hóa học một cách bền vững (còn gọi là hóa học bền vững), qua đó khuyến khích phát triển các phương pháp và quá trình tạo

ra sản phẩm nhằm hạn chế sản xuất và sử dụng các hóa chất độc hại Hóa học xanh tìm cách giảm thiểu và ngăn ngừa ô nhiễm tại nguồn của nó

Hóa học xanh áp dụng cho hóa hữu cơ, hóa học vô cơ, hóa sinh, hóa phân tích, và thậm chí hóa học vật lý Trọng tâm là giảm thiểu các nguy hiểm và tối đa hóa hiệu quả của sự lựa chọn bất kỳ hóa chất sử dụng Khác biệt với hóa học môi trường là tập trung vào các hiện tượng hóa học trong môi trường

Khái niệm về Hóa học xanh xuất phát từ các kiến nghị của Hiệp ước Phòng chống ô nhiễm được Quốc hội Hoa Kỳ thông qua vào năm 1990 Ý tưởng về cách tốt nhất để giảm chi phí do ô nhiễm là kiểm soát ngay tại nguồn hơn là giải quyết các vấn

đề liên quan đến việc thải chất độc hóa học vào môi trường Hóa học xanh kết hợp cách tiếp cận mới đối với các quá trình tổng hợp, chế biến và sử dụng các hóa chất sao cho giảm thiểu mối đe dọa đối với sức khỏe và môi trường

Năm 1998, Paul T Anastas và John C Warner thuộc Cơ quan bảo vệ môi trường

Mỹ (EPA) đã đề ra 12 nguyên tắc nền tảng cho Hóa học xanh [1] Bất kỳ quá trình hóa học nào đều phải đáp ứng được 12 tiêu chuẩn trên mới được xem là thực sự bền vững, không tác động xấu tới môi trường Năm 2001, Winterton đưa ra 12 nguyên tắc khác, nhằm làm rõ hơn 12 nguyên tắc ban đầu [2] Năm 2005, Tang, Smith và Poliakoff rút gọn 12 nguyên tắc lại thành thuật ngữ PRODUCTIVELY để dễ nhớ [3]

Nhu cầu phát triển Hóa học xanh: Sự hình thành và phát triển một nền hóa học xanh hay hóa học bền vững xuất phát từ nhu cầu thực tế Ngay từ năm 1850, những thành tích đạt được trong hóa học, đặc biệt ở quy mô công nghiệp, thường để lại hậu quả lớn có hại cho môi trường Đôi khi, không phải chỉ đơn giản là các sản phẩm hóa học được sản xuất gây hại cho môi trường mà ngay trong quá trình sản xuất, các thao tác, xử lý sản phẩm có độ rủi ro cao và hình thành chất thải hóa học rất khó để loại bỏ Xuyên suốt trong lịch sử, loài người chúng ta đã phải sống với sự độc hại và ô nhiễm thường xuyên, nhưng chỉ thời gian gần đây chúng ta mới được trang bị những kiến thức để hiểu về nguyên nhân và hậu quả của chúng Đặc biệt, phải đến khi tai nạn khủng khiếp của ngành sản xuất hóa chất xảy ra ở Bohpal, Ấn Độ năm 1984, Liên Hiệp Quốc mới đề ra khẩu hiệu “phát triển bền vững” (1987)

Từ đầu những năm 60 của thế kỷ trước, những tiêu chuẩn và luật về môi trường phát triển mạnh theo hướng tăng kinh phí và hình phạt, hạn chế việc sử dụng các loại hóa chất độc hại Công chúng cũng yêu cầu được biết thêm thông tin về các loại hóa chất mà họ gặp phải trong đời sống Kết quả là, ngành công nghiệp đã phải đối mặt với một áp lực rất lớn, không chỉ trong việc giảm sự phát thải những hóa chất độc hại vào môi trường và còn phải giảm sử dụng những hóa chất độc hại nói chung Điều này đã trở thành động lực mạnh mẽ cho cho ngành công nghiệp hóa chất phải tìm ra những sự thay thế, những sự nâng cấp

Những năm gần đây, Hóa học xanh đóng vai trò chủ đạo trong việc phát triển, nhận biết những vấn đề liên quan đến môi trường Qua ứng dụng các nguyên tắc của hóa học và khoa học phân tử, người ta thấy vai trò của Hóa học xanh trong phát triển bền vững là hết sức cần thiết Để thực hiện được điều này thì nền hóa học phải đồng thời đáp ứng được cả những nhu cầu về phát triển kinh tế và các mục tiêu về môi trường qua việc áp dụng những nguyên tắc khoa học cơ bản

Vậy có thể hiểu một cách tổng quát về khái niệm Hóa học xanh như sự phát minh, thiết kế, ứng dụng các sản phẩm hóa học, các quá trình hóa học nhằm giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng và phát thải các hóa chất độc hại

1.2 Nội dung cơ bản (nguyên tắc nền tảng) của Hóa học xanh

Ngày nay, 12 nguyên tắc nền tảng đầu tiên cho Hóa học xanh được Paul T Anastas và John C Warner đưa ra năm 1998 đã được thế giới biết đến, đặc biệt với các nhà hóa học Nôi dung cơ bản được đề cập trong Hóa học xanh là:

1 Ngăn ngừa: Tốt nhất là ngăn ngừa sự phát sinh của chất thải hơn là xử lý hay làm sạch chúng

2 Tính kinh tế: Các phương pháp tổng hợp phải được thiết kế sao cho các nguyên liệu tham gia vào quá trình tổng hợp có mặt tới mức tối đa trong sản phẩm cuối cùng

3 Phương pháp tổng hợp ít nguy hại: Các phương pháp tổng hợp được thiết kế nhằm

sử dụng và tái sinh các chất ít hoặc không gây nguy hại tới sức khỏe con người và cộng đồng

4 Hóa chất an toàn hơn: Sản phẩm hóa chất được thiết kế, tính toán sao cho có thể đồng thời thực hiện được chức năng đòi hỏi của sản phẩm nhưng lại giảm thiểu được tính độc hại

5 Dung môi và các chất phụ trợ an toàn hơn: Trong mọi trường hợp có thể nên dùng các dung môi, các chất tham gia vào quá trình tách và các chất phụ trợ khác không có tính độc hại

6 Thiết kế nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng: Các phương pháp tổng hợp được tính toán sao cho năng lượng sử dụng cho các quá trình hóa học ở mức thấp nhất Nếu như

có thể, phương pháp tổng hợp nên được tiến hành ở nhiệt độ và áp suất bình thường

7 Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh: Nguyên liệu dùng cho các quá trình hóa học có thể tái sử dụng thay cho việc loại bỏ

8 Giảm thiểu dẫn xuất: Vì các quá trình tổng hợp dẫn xuất đòi hỏi thêm các hóa chất khác và thường tạo thêm chất thải

9 Xúc tác: Tác nhân xúc tác nên dùng ở mức cao hơn so với đương lượng các chất phản ứng

10 Tính toán, thiết kế để sản phẩm có thể phân hủy sau sử dụng: Các sản phẩm hóa chất được tính toán và thiết kế sao cho khi thải bỏ chúng có thể bị phân huỷ trong môi trường

11 Phân tích thời gian hữu ích để ngăn ngừa ô nhiễm: Phát triển các phương pháp phân tích cho phép quan sát và kiểm soát việc tạo thành các chất thải nguy hại

12 Hóa học an toàn hơn để đề phòng các sự cố: Các hợp chất và quá trình tạo thành các hợp chất sử dụng trong các quá trình hóa học cần được chọn lựa sao cho có thể hạn chế tới mức thấp nhất mối nguy hiểm có thể xảy ra do các tai nạn, kể cả việc thải bỏ,

nổ hay cháy, hóa chất

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 quy trình của công nghệ hóa học, nhằm mục tiêu làm tăng hiệu suất và giảm lượng thải độc hại, như: Xúc tác xanh; Dung môi xanh; Phương pháp vi sóng–siêu âm; Vi bình phản ứng (micro reactor).

- Sử dụng nguyên vật liệu một cách chọn lọc ít độc và có thể thu hồi thay cho những loại đang dần cạn kiệt

- Sử dụng các chất phản ứng không độc hại và có xúc tác nếu có thể

- Sử dụng các quá trình tự nhiên như tổng hợp sinh học, xúc tác sinh học, và các phản ứng hóa học dựa trên công nghệ sinh học để đạt hiệu quả và tính chọn lọc cao

- Sử dụng dung môi một cách chọn lọc nhằm giảm ảnh hưởng xấu đến môi trường, thay thế các dung môi hữu cơ dễ bay hơi, dung môi chứa clo và các dung môi

có thể ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên

- Thiết kế ngành hóa chất an toàn hơn: Sử dụng mô hình thiết lập cấu trúc phân

tử, tham khảo những nguyên lí về độc học và cơ chế tác động để giảm thiểu tính độc của sản phẩm nhưng vẫn duy trì được hiệu quả và chức năng của nó

- Áp dụng những điều kiện phản ứng nhằm tăng tính chọn lọc của sản phẩm

- Giảm thiểu tiêu thụ năng lượng: Thiết kế các phản ứng hóa học cần ít năng lượng hơn (cho cả thiết bị và nhiệt cung), qua đó giảm ảnh hưởng đến môi trường từ việc sử dụng năng lượng bừa bãi

1.3 Định hướng áp dụng và triển vọng tương lai

CHƯƠNG II ÁP DỤNG HÓA HỌC XANH TRONG AN TOÀN TRONG NÔNG NGHỆP