الكيمياء تتحول خضراء
تستطيع عمليات التصنيع الجديدة في المختبرات منع تكوين ملوثات صناعية وإنتاج وصنع منتجات صديقة أكثر للبيئة. تقلل إلى أدنى حد هذه التكنولوجيا المتطورة استعمال مواد خطرة في التصميم والتطوير، ولهذا تمثل طريقة مختلفة بأساسها لتخفيض مستوى التلوث.
يشير مصطلح "الكيمياء الخضراء" إلى تصميم منتجات، وعمليات تصنيع منتجات كيميائية تخفض أو تزيل توليد واستعمال المواد الخطرة. بدأت هذه الممارسات في الولايات المتحدة الأميركية بعد التصديق على قانون منع التلوث للعام 1990، الذي أرسى سياسة قومية لمنع أو تخفيض مستوى التلوث عند المصدر حيثما كان ذلك عملياً.
الكيمياء الخضراء العاملة
تُشكّل صناعة المواد الكيميائية مصدر العديد من المنتجات المفيدة. وتشمل المضادات الحيوية وأدوية أخرى، واللدائن/البلاستيك، البنزين وأنواع الوقود الأخرى، موادّ كيميائية زراعية كالأسمدة ومبيدات الحشرات الضارة، وأنسجة صناعية كالنايلون، الرايون، والبوليستر. رغم أهمية هذه المنتجات فان بعض المواد الكيميائية وعلميات التصنيع المستعملة لإنتاج هذه السلع تؤذي البيئة وصحة الإنسان. تهدف الكيمياء الخضراء إلى تخفيض مستوى التلوث من خلال منع تكونه في المقام الأول.
عند تصميم تفاعل كيميائي استناداً إلى مبادئ هذا العلم يدرس الكيميائيون عن كثب ما هو معروف من المخاطر المحتملة على الصحة أو على البيئة قبل استعمال المادة الكيميائية في توليد تفاعل كيميائي او في تصنيع هذه المادة كمنتج نهائي. بكلمات أخرى، يعالجون المخاطر الذي تطرحه خصائص مادة ما بحيث يتوجب أخذها في الاعتبار، سوية مع غيرها من الخاصيات الكيميائية والفيزيائية، ويختارون المواد التي تقلل من هذه المخاطر إلى الحد الأدنى.
في كتابهما المنشور عام 1998، تحت عنوان "الكيمياء الخضراء: النظرية والممارسة" (جامعة اوكسفورد) عرض بول اناستاس وجون ورنر تفاصيل 12 مبدأ لتقديم خريطة من الطرائق للكيميائيين لتطبيق مفهوم الكيمياء الخضراء. نُعطي أدناه تفاصيل أربعة من هذه المبادئ.
1. ابدأ من نقطة انطلاق آمنة: حدد التفاعلات الكيميائية التي تستخدم مواد غير خطرة لبدء صنع منتج مرغوب به.
يقلل هذا العمل إلى أدنى حد الخطر الذي يتعرض له العاملون في مصانع الإنتاج عندما يقومون بمناولة المواد الكيميائية، كما يمنع الانفلات العرضي للمواد الكيميائية الخطرة من خلال التسربات أو الانفجارات. يُبيّن هذا المبدأ في اعتماد طريقة جديدة لصنع حمض الاديبيك، المادة الكيميائية الصناعية الهامة.
تحتاج مصانع إنتاج النايلون، والبولي يورثاين، وزيوت التزليق، واللدائن/البلاستيكيات إلى حوالي بليوني كلغ من حمض الاديبيك كل سنة لصنع هذه المواد. تتمثل الطريقة القياسية لصنع حمض الاديبيك باستعمال البنزين، الذي قد يسبب السرطان، كمادة أولية. لكن هناك عملية تصنيع تم تطويرها مؤخراً تستعمل البكتيريا المعدلة وراثياً تُعرف باسم "المحفزات البيولوجية" حيث يحل فيها غلوكوز السكر البسيط محل البنزين.
يعني البدء باستعمال مادة آمنة كالغلوكوز لصنع حمض الاديبيك إمكانية تجنب استعمال كمية كبيرة من مادة كيميائية مؤذية في حال انتشار عمليات التصنيع الجديدة كهذه العملية.
2. استعمل موارد متجددة: شدّد بدرجة أكبر على استعمال مواد لبدء التصنيع يمكن تجديدها كالمواد المنتجة من نباتات نامية، بدلاً من استعمال موارد لا يمكن استبدالها كإمدادات النفط والغاز الطبيعي.
من الممكن إنتاج الغلوكوز، المشار إليه في المثال أعلاه، كمادة البدء في الإنتاج، من دقيق الذرة النشوي او الغلوكوز الموجود في مواد نباتية. وحتى أكواز الذرة، وسيقانها، والأوراق المتساقطة عنها تستطيع ان تنتج الغلوكوز. في مثال آخر، استعمل دقيق الذرة النشوي لإنتاج الكرات الصغيرة المستعملة للتوضيب التي تنسد المواد المشحونة في الحاويات. يمكن ان تحل هذه الكرات محل مواد التوضيب البلاستيكية المصنوعة من مواد كيميائية أساسها النفط.
3. استعمل مذيبات أكثر أماناً أكثر: تجنب استعمال مذيبات سمية لاذابة المواد المتفاعلة. المذيبات هي مواد كيميائية تستطيع إذابة مادة أخرى. أنواع عديدة من المذيبات المستعملة بكميات كبيرة في الصناعة مضرة بالصحة وقد تحدث أخطاراً أخرى كالانفجارات او الحرائق. تشمل المذيبات المستعملة بصورة منتشرة التي تنقل مخاطراً على الصحة: الكلورايد الرباعي (تتراكلورايد)، والكلوروفورم، وبيركلور الايثلين.
4. اقتصد في الذرّات: اعتمد تصميم التفاعلات التي تبقى فيها معظم أو كامل الذرّات، التي بدأت الإنتاج من خلالها، ضمن المنتج، وليس في المنتجات الثانوية المهدورة.
طور الكيميائي باري تروست، من جامعة ستانفورد، هذا المفهوم الذي أسماه اقتصاد الذرات. وكمثال على هذا المبدأ، عملية التصنيع المحسنة التي صممت عام 1991 لجعل مُسكّن الآلام "إيبوبروفن"، الجزء المكون النشط في صنع أدوية أخرى حملت أسماء موترين، ادفيل، نوبرين ومدبرين.
في عملية التصنيع الأصلية المكونة من ست خطوات التي جرى تطويرها في الستينات من القرن الماضي، بقيت نسبة 40% فقط من الذرّات المفاعلة في هذا المنتج (إببوبروفن) وانتهت نسبة 60 بالمئة منها في منتجات جانبية غير مرغوبة او في النفايات. تتألف عملية التصنيع الجديدة التي ابتكرها تورست من ثلاث خطوات بحيث تبقى نسبة 77% من ذرات المفاعلات في المنتج إيبوبروفن. تزيل هذه العملية الخضراء مئات الآلاف من الكيلوغرامات من منتجات جانبية كيميائية كل سنة وتخفض بمئات الآلاف من الكيلوغرامات كمية المفاعلات اللازمة لصنع إيبوبروفن.
إن التنبه لهذه المبادئ يساعد البيئة ويمكن الشركات من التوفير في نفقاتها على المدى الطويل من خلال تخفيض كلفة رصد مستوى التلوث واستهلاك اقل للطاقة.
منقول ...............بقلم شيريل بيلليرين
