Принципы зеленой химии и биохимическая переработка макулатуры.
Новое направление в науке - развитие зеленой химии, то есть таких технологий, которые позволяют людям получать нужные им вещества в гармонии с окружающим миром, не загрязняя его.
Подробнее на сайте http://www.greenchemistry.ru/
Гидролиз макулатуры, при условии применения новых технологий, вполне соответствует этим принципам.
Под новыми технологиями здесь я имею ввиду гидролиз при помощи энзимов или при помощи сверхперегретой воды, а не старые кислотные технологии, которые были ужасны и фактически были антиподами Зеленой химии.
Итак разберем по пунктам 12 принципов:
ДВЕНАДЦАТЬ ПРИНЦИПОВ ЗЕЛЕНОЙ ХИМИИ:
1. Лучше предотвратить потери, чем перерабатывать и чистить остатки. - По сравнению с получением спирта из этилена, при котором идут куча параллельных реакций, с получением разных побочных продуктов, от которых потом приходится избавляться, гидролиз при помощи энзимов и последующее получение этанола практически не производят побочных продуктов, которые можно было бы рассматривать как остатки, требующие чистки.
2. Методы синтеза надо выбирать таким образом, чтобы все материалы, использованные в процессе, были максимально переведены в конечный продукт. - Целлюлоза, содержащаяся в макулатуре, максимально полно перерабатывается в растворимые сахара и далее в этанол.
3. Методы синтеза по возможности следует выбирать так, чтобы используемые и синтезируемые вещества были как можно менее вредными для человека и окружающей среды. - Используемые при гидролизе макулатуры вещества: макулатура, вода, энзимы неопасны для окружающей среды.
4. Создавая новые химические продукты, надо стараться сохранить эффективность работы, достигнутую ранее, при этом токсичность должна уменьшаться. - Продукт химической переработки макулатуры, этанол - нетоксичен.
5. Вспомогательные вещества при производстве, такие, как растворители или разделяющие агенты, лучше не использовать совсем, а если это невозможно, их использование должно быть безвредным. - При гидролизе в перегретой воде, кроме воды, другие агенты не используются. При гидролизе с применением энзимов, они, потеряв активность утилизируются вместе с остатками лигнина и негидрализованной целлюлозы. Энзимы не токсичны. Они сродни тем ферментам, которые у нас в жулудках расщепляют пищу.
6. Обязательно следует учитывать энергетические затраты и их влияние на окружающую среду и стоимость продукта. Синтез по возможности надо проводить при температуре, близкой к температуре окружающей среды, и при атмосферном давлении. - Если говорить о гидролизе в перегретой воде, то, поскольку процесс идет при повышенных температурах более 300 градусов и повышенном давлении, то казалось бы, это слабое место. Однако же, если эти энергетические затраты сравнить с затратами на крекинг бензина, и последующее выделение этилена из смеси газов, методом последовательного охлаждения - сжатия, то преимущество данного способа очевидно.
7. сходные и расходуемые материалы должны быть возобновляемыми во всех случаях, когда это технически и экономически выгодно.- Пожалуй, самое главное преимущества этанола из макулатуры. Макулатура вдвойне возобновляема. Во-первых, бумагу делают из древесины, сырья, которым, при грамотном использовании человечество сможет располагать и через тысячу лет и через десять тысяч лет. Во-вторых, макулатура постоянно доступна, чем больше ее будет собрано и переработано, тем меньше отправится на свалку.
8. Где возможно, надо избегать получения промежуточных продуктов (блокирующих групп, присоединение и снятие защиты и т. д.).- Процесс линейный, идет всего в три основных последовательных этапа. Гидролиз- ферментация - ректификация.
9. Всегда следует отдавать предпочтение каталитическим процессам (по возможности наиболее селективным).- Энзимы, по сути, несут свойства катализаторов. Они не участвуют в самой реакции гидролиза, они лишь являются ключиками для разделения целлюлозы на растворимые сахара. Энзимы очень избирательны.
10. Химический продукт должен быть таким, чтобы после его использования он не оставался в окружающей среде, а разлагался на безопасные продукты. - Этанол безопасен.
11. Нужно развивать аналитические методики, чтобы можно было следить в реальном времени за образованием опасных продуктов. - Опасных продуктов нет.
12. Вещества и формы веществ, используемые в химических процессах, нужно выбирать таким образом, чтобы риск химической опасности, включая утечки, взрыв и пожар, были минимальными. При выработке этанола из макулатуры нет огнеопасных и взрывоопасных процессов, тем более таких, как при крекинге нефтного сырья и синтезе этанола из этилена.