ЗЕЛЕНАЯ ХИМИЯ: ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РАЗВИТИЯ

GREEN CHEMISTRY: ACHIEVEMENTS, PROBLEMS AND WAYS OF DEVELOPMENT

Stepan Chief

student, Bronnitsky branch of Moscow Automobile and Highway State Technical University,

Russia, Bronnits

Rakip Sufiyanov,

scientific supervisor, PhD. Technical sciences, assoc., Bronnitsky branch of Moscow Automobile and Highway State Technical University,

Russia, Bronnits

АННОТАЦИЯ

D статье анализируется развитие концепции «зеленой» или устойчивой химии. Рассматриваются предпосылки зарождения данного научного направления, его основополагающие принципы, наиболее значимые достижения. Уделено внимание примерам практической реализации идей зеленой химии в разработке биоразлагаемых материалов, использовании биокатализаторов в органическом синтезе, а также в фармацевтическом производстве. Отмечены трудности, препятствующие более широкому использованию зеленой химии. Рассмотрены возможные меры государственной политики по стимулированию спроса на продукцию, производимую с использованием зеленой химии.

ABSTRACT

The article analyzes the development of the concept of "green" or sustainable chemistry. The prerequisites for the origin of this scientific direction, its fundamental principles, and the most significant achievements are considered. Attention is paid to examples of practical implementation of the ideas of green chemistry in the development of biodegradable materials, the use of biocatalysts in organic synthesis, as well as in pharmaceutical production. Difficulties hindering the wider use of green chemistry are noted. Possible measures of state policy to stimulate demand for products produced using green chemicals are considered.

Ключевые слова: концепция зеленой химии, биоразлагаемые полимеры, биокаталитические процессы, органический синтез, безотходные технологии.

Keywords: the concept of green chemistry, biodegradable polymers, biocatalytic processes, organic synthesis, waste-free technologies.

Зеленая химия, или устойчивая химия, - относительно новое, но интенсивно развивающееся научное направление, цель которого сделать химические производства и технологии максимально безопасными для окружающей среды и здоровья человека.

Концепция зеленой химии зародилась в начале 1990-х годов в США, когда химики осознали необходимость кардинальных изменений существующих подходов, чтобы предотвратить дальнейшее накопление токсичных отходов и снизить затраты на очистку выбросов. Был предложен набор из 12 принципов зеленой химии, охватывающий весь жизненный цикл химической продукции - от дизайна веществ и процессов до конечной утилизации производимой продукции.

В настоящее время концепция прочно вошла в научный и производственный оборот. Появились научные центры и институты зеленой химии, запущены сотни пилотных проектов по внедрению более экологичных технологий. Тем не менее, широкомасштабная реализация принципов зеленой химии все еще сталкивается с рядом барьеров.

Зеленая химия — это концепция в химии и химической технологии, направленная на снижение использования и производства опасных веществ. Основные принципы зеленой химии включают предотвращение образования отходов, максимальное использование возобновляемого сырья, разработку менее опасных химических продуктов и процессов.

Примеры применения принципов зеленой химии:

1. Использование катализаторов и ферментов вместо агрессивных химических реагентов. Например, ферменты могут ускорять химические реакции при комнатной температуре и атмосферном давлении, что экономит энергию.
2. Разработка технологий, позволяющих использовать возобновляемое сырье вместо нефтепродуктов. Использование биоразлагаемых полимеров на основе кукурузного крахмала, целлюлозы и других натуральных материалов.
3. Модификация существующих токсичных веществ в менее вредные аналоги. Так, органические красители были заменены на менее токсичные неорганические пигменты.
4. Разработка "безотходных" технологий, при которых все материалы циклически используются внутри производственного процесса. Например, непрерывный химический синтез, при котором реагенты постоянно добавляются в реактор, а продукты выводятся из него.

За последние годы с момента зарождения концепции зеленой химии в этой области накоплен значительный практический опыт и достигнуты определенные успехи.

Одним из главных достижений можно назвать создание более экологичных химических производств в фармацевтической промышленности. Ряд крупнейших фармкомпаний («Pfizer», «GSK», «Sanofi» и др.) перевели технологии синтеза лекарств на использование безопасных растворителей, возобновляемого сырья, энергоэффективных процессов. Это позволило существенно снизить объемы отходов и выбросов [1].

Активно развивается такое направление как биокатализ - использование ферментов для ускорения химических реакций. Уже внедрены десятки биокаталитических процессов в производстве витаминов, аминокислот, полимеров [2]. Помимо экологичности, биокатализ отличается высокой эффективностью и селективностью.

Многочисленные стартапы работают над созданием инновационных биоразлагаемых упаковочных материалов, "умных" удобрений с пролонгированным действием, экологичных красителей и добавок к топливу [3]. Некоторые технологии уже вышли на рынок.

В то же время широкомасштабному внедрению зеленой химии препятствует ряд факторов: высокая стоимость инноваций, неразвитость необходимой инфраструктуры, низкие цены на ископаемое сырье, отсутствие жестких экологических нормативов.

Для преодоления этих барьеров необходима целенаправленная государственная политика, стимулирующая спрос на устойчивую продукцию, субсидирующая научные разработки в этой области и внедрение передовых технологий на производстве.

Реализация масштабной программы "озеленения" химической промышленности могла бы стать одним из приоритетов научно-технического развития страны на ближайшие десятилетия. Это не только существенно снизит негативное воздействие отраслей промышленности на окружающую среду, но и обеспечит лидерство в производстве востребованной инновационной продукции в условиях "зеленой" глобальной экономики будущего.

Список литературы:

1. Аналитический обзор рынка биоразлагаемых полимеров в Европе. [электронный ресурс] – Режим доступа. - www.bccresearch.com/market-research/plastics/biodegradable-polymers-europe-report.html (дата обращения 11.12.2023).
2. Anastas P. Green chemistry: principles and practice / P. Anastas, N. Eghbali // Chemical Society Reviews. – 2010. – Vol. 39. – P. 301–312.
3. Йоргенсен, С. Экологизация химического синтеза лекарств / С.Йоргенсен // Журнал прикладной химии. - 2018. - Т 91, № 3. - С. 343-350.