ZIELONA CHEMIA Justyna Płotka, Marek Tobiszewski, Anna Sulej, Tomasz Chmiel, Jacek Namieśnik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny Politechnika Gdańska ul. G. Narutowicza 11/12 80 233 Gdańsk, Polska Tel: (058) 347 1010 Fax: (058) 347 2694 E mail: chemanal@pg.gda.pl 1 Zrównowa wnoważony ony rozwój Przesłanki do zmiany w sposobie działalności chemików i technologów 2
Zielone przysłowia Zapobieganie (zanieczyszczeniu) jest znacznie korzystniejsze niż walka ze skutkiem (zanieczyszczenia) ( An ounce of prevention is worth a pound of cure ) Ziemi nie odziedziczyliśmy po naszych ojcach, a jedynie pożyczyli yczyliśmy od naszych dzieci 3 Złe e rozwiązanie! zanie! Rozcieńczenie czenie jest najlepszym rozwiązaniem zaniem problemu zanieczyszczenia ( Dilution is the best solution to pollution ) 4
Serce Zielonej Chemii KOSZTY SUROWCE RYZYKO I ZAGROŻENIA REDUKCJA R Surowce ze źródeł nieodnawialnych ODPADY ENERGIA 5 Synonimy terminu ZIELONA CHEMIA Język angielski Environmentally Benign Chemistry Clean Chemistry Atom Economy Benign by Design Chemistry Green Chemistry Język polski Chemia przyjazna dla środowiska Chemia Prośrodowiskowa Czysta Chemia Ekonomia Atomów Chemia Ekologiczna Ekologiczna Technologia Chemiczna Zielona Chemia 6
1987 ZIELONA CHEMIA KRÓTKA HISTORIA Publikacja raportu ONZ pt. Nasza Wspólna Przyszłość (Our common future) opracowanego przez Komisję pod kierownictwem Gro Haarlem Brundtland. Przedstawienie przesłanek leżących u podstaw koncepcji zrównoważonego rozwoju (ekorozwoju). 1990 Uchwalenie Ustawy o Ochronie Powietrza przed Zanieczyszczeniami przez Kongres USA (U.S. Pollution Prevention Act). Zalecenia odnośnie eliminacji źródeł emisji zanieczyszczeń poprzez zmiany w procesie projektowania, wytwarzania i stosowania oraz recyrkulacji produktów chemicznych. Przejście z działań na końcu rury (end of pipe) do nowego typu filozofii, która mogłaby zostać określona za pomocą terminu od kołyski do grobu (from the cradle to the grave). 7 ZIELONA CHEMIA KR KRÓTKA HISTORIA cd. 1991 Ustanowienie przez U.S. EPA programu badawczego poświęconego zielonej chemii. Ogłoszenie konkursu grantowego przez Urząd Ochrony przed Zanieczyszczeniami Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (U.S. EPA Office of Pollution Prevention). Lata 1991 95 Ogłoszenie programu badań podstawowych przez U.S. EPA i U.S. National Science Foundation wielki krok w rozwoju zielonej chemii. Ogłoszenie przez U.S. EPA corocznego konkursu o nagrodę Prezydenta (Presidential Green Chemistry Award). 8
ZIELONA CHEMIA KR KRÓTKA HISTORIA cd. 1997 Utworzenie Instytutu Zielonej Chemii USA (Green Chemistry Institute GCI). 1998 Ogłoszenie 12 zasad zielonej chemii (P.C. Anastas, J.C. Warner, Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press: UK, 1998 ). 1999 Organizacja pierwszych konferencji z cyklu Gordon Research Conference on Green Chemistry poświęconych zagadnieniom zielonej chemii. Utworzenie czasopisma Green Chemistry przez Royal Society of Chemistry (IF=5.836, 2009). 2005 Przyznanie nagrody Nobla w dziedzinie chemii dla Y. Chauvin, R. Grubbs and R. Schrock "za opracowanie metody metatezy w syntezie organicznej". 9 ZASADY ZIELONEJ PRACY I DZIAŁALNO ALNOŚCI 12 Zasad Zielonej Chemii P.T. Anastas, J.C. Warner Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, USA 1999 12 Zasad Zielonej Chemii Wintertona (Zasady Zielonej Technologii) N. Winterton, Green Chem., 3, G73 G75 (2001) 12 Zasad Zielonej Inżynierii P.T. Anastas, J. B. Zimmerman, Environ. Sci. Technol., 37, 94A 101A (2003) 10
12 zasad ZIELONEJ CHEMII 1. Prewencja 2. Gospodarka atomami 3. Synteza bardziej bezpiecznych chemikaliów 4. Projektowanie bezpiecznych chemikaliów 5. Stosowanie bezpiecznych rozpuszczalników i innych substancji 6. Efektywne wykorzystanie energii 7. Wykorzystanie surowców ze źródeł odnawialnych 8. Unikanie procesów derywatyzacji 9. Wykorzystanie katalizatorów i biokatalizatorów 10. Wykorzystanie możliwości degradacji zużytych produktów 11. Monitoring przebiegu procesów technologicznych w czasie rzeczywistym 12. Zapewnienie właściwego poziomu bezpieczeństwa chemicznego Te zasady są powszechnie znane! P.T. Anastas, J.C. Warner Green Chemistry: Theory and Practise, Oxford University Press, USA 1999 11 Najważniejsze aspekty ZIELONEJ CHEMII 1. Łagodne metody syntezy z udziałem katalizatorów. 2. Katalityczna degradacja zanieczyszczeń. 3. Łagodne technologie procesowe. 4. Rozwój i wykorzystanie odnawialnych źródeł energii. 5. Poszukiwanie nowych źródeł zielonej energii. Pure Appl. Chem., 79, 1833 2100 (2007) 12
Narzędzia do pomiaru ZIELONEGO charakteru chemii I. Czynnik Środowiskowy (Environmental factor E Factor) II. III. Współczynnik Środowiskowy (Environmental quotient EQ) Wydajność masowa reakcji (Effective Mass Yield EMY) IV. Ekonomia atomów (Atom Economy AE) lub Efektywność atomów (Atom Efficiency AE) V. Efektywność masowa reakcji (Reaction Mass Efficiency RME) VI. Wydajność węglowa (Carbon Efficiency CE) VII. Efektywność rozpuszczalnikowa (Solvent Efficiency SE) VIII. Intensywność masowa (Mass Intensity MI) 13 MIARY EFEKTYWNOŚCI W ZIELONEJ CHEMII 1. Czynnik Środowiskowy E (kg/ kg) (E factor) E = Masa odpadów (kg) 1 kg produktu R. A. Sheldon, Chem. Ind.,23, 903 906 (1992) 14
Czynnik Środowiskowy E (cd( Wytwarzanie odpadów w przemyśle chemicznym Przemysł Skala produkcji (t) E (kg odpadów / kg produktu) Przemysł rafineryjny 10 6 10 8 ~0,1 Przemysł chemiczny (produkcja wielkotonażowa) Przemysł chemiczny (produkty o wysokim stopniu przetworzenia) 10 4 10 6 < 1 5 10 2 10 4 5 50 Przemysł farmaceutyczny 10 10 3 25 100 R. A. Sheldon, Green Chem., 9, 1273 1283 (2007) 15 Czynnik Środowiskowy E (cd( Słabą stroną tego parametru jest to, że e nie bierze się pod uwagę natury i oddziaływania na środowisko powstających odpadów. Przykład: Przyjazny dla środowiska proces syntezy CYTRYNIANU SILDENAFILU VIAGRA TM. E= 6 kg odpadów/ kg produktu finalnego P. J. Dunn, S. Galvin, K. Hettenbach, Green Chem., 6, 43 48 (2004) 16
Rozwój technologii wytwarzania cytrynianu sildenafilu (VIAGRA TM E= 6 kg odpadów/ kg produktu finalnego TM ) CH 2 CH 2 Aceton Etanol Metanol Eter Octan etylu 2-butanon Toluen Pirydyna t-butanol Inne P. J. Dunn, S. Galvin, K. Hettenbach, Green Chem., 6, 43 48 (2004) 17 MIARY EFEKTYWNOŚCI W ZIELONEJ CHEMII (cd( 2. WSPÓŁCZYNNIK ŚRODOWISKOWY (Environmental quotient EQ) EQ= E x Q [1] gdzie: Q iloraz zagrożenia środowiskowego (Environmental Hazard Quotient) Wartość liczbowa parametru Q związana jest z ekotoksycznością powstających odpadów, np.: NaCl Q=1 Metale ciężkie Q => <100;1000> Służy do przeprowadzania obliczeń niezbędnych do porównywania i oszacowywania uciążliwości środowiskowej reakcji chemicznych (Environmental Assessment Tool for Organic Synthesis EATOS [2]) [1] K. Hungerbuhler, Ind. Eng. Chem. Res., 37, 3395 3413 (1998) [2] K. Hungerbuhler, Ind. Eng. Chem. Res., 39, 960 972 (2000) 18
MIARY EFEKTYWNOŚCI W ZIELONEJ CHEMII (cd( 3. WYDAJNOŚĆ MASOWA REAKCJI (%) (Effective Mass Yield EMY) Masa produktu reakcji 100 Masa reagentów toksycznych lub niekorzystnie oddziaływujących na środowisko T. Hudlicky, D.A. Frey, L. Koroniak, C.D. Claeboe, L.E. Brammer, Green Chem., 1, 57 59 (1999) 19 MIARY EFEKTYWNOŚCI W ZIELONEJ CHEMII (cd( 4. EKONOMIA ATOMÓW (Atom Economy AE) LUB EFEKTYWNOŚĆ ATOMOWA (Atom Efficiency AE) Zapewnia możliwość obliczenia jaka część odczynników pozostaje w produkcie finalnym Przykłady: m.cz.c 1) A + B C AE = 100% m.cz.a + m.cz.b 2) A + B C m.cz.g C + D E AE = 100% m.cz.a + m.cz.b+ m.cz.d + m.cz.f E + F G B.M. Trost, Science, 254, 1471 1477 (1991) 20
MIARY EFEKTYWNOŚCI W ZIELONEJ CHEMII (cd( 5. EFEKTYWNOŚĆ MASOWA REAKCJI (Reaction Mass Efficiency RME) Służy do określenia jaki procent masy odczynników pozostaje w produkcie finalnym Przykład: A + B C m.cz.c RME = Wydajno reakcji m.cz.a ( m.cz.b stosunek molowy B A) + ść lub prościej masa produktu C RME = 100 masa odczynnika A + masa odczynnika B D.J.C. Constable, A.D. Curzons, V.L. Cunningham, Green Chem., 4, 521 527 (2002) 21 MIARY EFEKTYWNOŚCI W ZIELONEJ CHEMII (cd( 6. WYDAJNOŚĆ WĘGLOWA (Carbon Efficiency CE) Zapewnia możliwość obliczenia procentu węgla z użytych reagentów, który pozostaje w produkcie Przykład: CE = A + B C Ilość węgla w produkcie 100% Całkowita ilość węgla w odczynnikach 22
MIARY EFEKTYWNOŚCI W ZIELONEJ CHEMII (cd( 7. INTENSYWNOŚĆ MASOWA (Mass Intensity MI) MI = Całkowita masa odczynników użytych w procesie (kg) Masa produktu (kg) Parametry pochodne: Współczynnik E = MI 1 Produktywność masowa = 1 100% MI Masa produktu (kg) Całkowita masa zużytych odczynników (kg) A.D. Curzons, D.J.C. Constable, D.N. Mortimer, V.L. Cunningham, Green Chem., 3, 1 6 (2001) 23 MIARY EFEKTYWNOŚCI W ZIELONEJ CHEMII (cd( 8. WSPÓŁCZYNNIK STECHIOMETRYCZNOŚCI (Stoichiometric Factor SF) SF = 1 + (AE) Σ masa nadmiaru odczynników Masa oczekiwanego produktu (przy założeniu wydajności 100%) J. Andraos, Organic Process Res. Develop., 9, 404 431 (2005) 24
MIARY EFEKTYWNOŚCI W ZIELONEJ CHEMII (cd( 9. WSPÓŁCZYNNIK ODDZIAŁYWANIA ŚRODOWISKOWEGO ROZPUSZCZALNIKÓW I KATALIZATORÓW (Solvent and catalyst environmental impact parameter f) f = Σ masa użytych rozpuszczalników i odczynników + masa katalizatorów Masa otrzymanego produktu J. Andraos, Organic Process Res. Develop., 9, 404 431 (2005) 25 MIARY EFEKTYWNOŚCI ZIELONEJ CHEMII (przykład) Otrzymywanie p toluenosulfonianu benzylu (wydajność 90%). OH TsCl (C 2 H 5 ) 3 N O Ts Ts = C H 3 O S + O D.J.C. Constable, A.D. Curzons, V.L. Cunningham, Green Chem., 4, 521 527 (2002) 26
WYZNACZANIE EFEKTYWNOŚCI W ZIELONEJ CHEMII (przykład) Rodzaj odczynnika Nazwa związku Masa [g] Liczba moli [mol] Masa cząsteczkowa [u] Odczynnik Alkohol benzylowy 10,81 0,10 108,14 Odczynnik Chlorek p toluenosulfonowy 21,9 0,115 190,65 Rozpuszczalnik Toluen 500 5,43 92,14 Subst. pomocnicza Trietyloamina 15 0,15 101,19 Produkt p toluenosulfonian benzylu 23,6 0,09 262,29 kg odpadów E = [(10,81 + 21,9 + 500 + 15) 23,6)] / 23,6 = 22,2 1kg produktu AE = CE = RME = MI = [262,29 / (108,14 + 190,65)] 100% [(0,09 14) / (0,1 7 + 0,115 7)] 100% [23,6 / (10,81 + 21,9)] 100% (10,81 + 21,9 + 500 + 15) / 23,6 = 87,8% = 83,7% = 70,9% = 23,2 kg/kg D.J.C. Constable, A.D. Curzons, V.L. Cunningham, Green Chem., 4, 521 527 (2002) 27 EKOSKALA (Ecoscale) EKOSKALA: miara niekorzystnego oddziaływania różnych reakcji na środowisko. Nadrzędny cel opracowania skali: możliwo liwość porównania różnych r reakcji i technik prowadzenia syntezy. Zakres skali: 0 nieudane reakcje 100 idealne reakcje, czyli związek A (substrat) ulega reakcji z (lub w obecności) związku B w wyniku czego otrzymuje się pożądany produkt (związek C) z wydajnością równą 100 % w temperaturze pokojowej przy braku lub wystąpienia minimalnego zagrożenia dla zdrowia operatora i zagrożenia środowiskowego. Wystąpienie jakiejkolwiek uciążliwości lub zagrożenia pociąga za sobą PUNKTY KARNE. K. Van Aken,, L. Strekowski,, L. Patiny, Beilstein J. Org. Chem., 2,, 3 103 (2006) 28
1. Wydajność Punkty karne za uciąż ążliwości i zagrożenia związane zane ze sposobem i warunkami prowadzenia reakcji Parametr Punkty karne 2. Koszt odczynników (niezbędnych do otrzymania 10 mmoli produktu): mały duży bardzo duży 3. Bezpieczeństwo chemiczne odczynników: niebezpieczne dla środowiska (N) łatwopalne (F) toksyczne (T) wybuchowe (E) bardzo łatwopalne (F+) bardzo toksyczne (T+) K. Van Aken,, L. Strekowski,, L. Patiny, Beilstein J. Org. Chem., 2,, 3 103 (2006) 0 3 5 5 5 5 10 10 10 29 4. Złożoność zestawu: Punkty karne (cd( Parametr powszechnie dostępny dodatkowe urządzenie do kontroli procesu dodawania reagentów konieczność stosowania czynników wspomagających (np.: ultradźwięki, mikrofale) podwyższone ciśnienie (> 1 atm) konieczność dysponowania dodatkowym wyposażeniem szkła praca w atmosferze gazu obojętnego praca w komorze manipulacyjnej 5. Temperatura/ czas reakcji temperatura pokojowa, < 1 h temperatura pokojowa, < 24 h ogrzewanie, < 1 h ogrzewanie, > 1 h chłodzenie, do 0 o C chłodzenie, < 0 o C K. Van Aken,, L. Strekowski,, L. Patiny, Beilstein J. Org. Chem., 2,, 3 103 (2006) Punkty karne 0 1 2 3 1 1 3 0 1 2 3 4 5 30
Punkty karne (cd( Parametr 6. Przygotowanie i oczyszczanie: brak schładzanie do temperatury pokojowej dodawanie rozpuszczalników prosta filtracja usuwanie rozpuszczalnika (tw < 150 o C) krystalizacja i filtracja usuwanie rozpuszczalnika (tw > 150 o C) ekstrakcja do fazy stałej destylacja sublimacja ekstrakcja w układzie ciecz ciecz klasyczna chromatografia Punkty karne 0 0 0 0 0 1 2 2 3 3 3 10 K. Van Aken,, L. Strekowski,, L. Patiny, Beilstein J. Org. Chem., 2,, 3 103 (2006) 31 Wartość liczbowa EKOSKALI EKOSKALA: 100 - Σ PUNKTÓW KARNYCH OCENA REAKCJI WEDŁUG PUNKTÓW EKOSKALI Uzyskane punkty Ocena reakcji > 75 Reakcja doskonała > 50 Reakcja zadawalająca < 50 Reakcja niezadowalająca Możliwość przeprowadzenia odpowiednich obliczeń: http://fusion.stolaf.edu/gca http://www.ecoscale.org K. Van Aken,, L. Strekowski,, L. Patiny, Beilstein J. Org. Chem., 2,, 3 103 (2006) 32
Zielona Chemia Analityczna A. Gałuszka, P. Konieczka, Z. Migaszewski, J. Namieśnik, An assesment of the greenness of analytical procedures with the use of analytical Eco-Scale, Trends Anal. Chem. 2012 (w druku) Publikacje z zakresu ZIELONEJ CHEMII ANALITYCZNEJ 1. Curyło J., Wardencki W., Namieśnik J., Green aspects of sample preparation- a need for solvent reduction, Pol. J. Environ. Stud., 16, 5-16 (2007) 2. Wardencki W., Curyło J., Namieśnik J., Trends in solventless sample preparation techniques for environmental analysis, J. Biochem. Biophys. Methods, 70, 275-288 (2007) 3. Tobiszewski M. Mechlińska A., Zygmunt B., Namieśnik J., Green analytical chemistry in sample preparation for determination of trace organic pollutants, TrAC, 28, 943-951 (2009) 4. M. Tobiszewski, A. Mechlińska, J. Namieśnik Green analytical chemistry - theory and practice, Chem. Soc. Rev., 39, 2869-2878 (2010) http://www.pg.gda.pl/chem/katedry/analityczna/ 34
KOMPAS EKOINNOWACYJNOŚCI CI Kompas Ekoinnowacyjności to użyteczne narzędzie do oceny wpływu produktu lub usługi na środowisko. Zostało ono zaproponowane przez koncern Dow Chemical Company oraz Światową Radę Biznesu na Rzecz Zrównoważonego Rozwoju (World Bussiness Council for Sustainable Development WBCSD). [1] C. Fussler, P. James, Driving Eco innovation A Breakthrough Discipline for Innovation ans Sustainability, Pitman Publishing, London (1996) [2] D. Brown, J. Green, F. Hall, S. Rocchi, P. Rutter, A. Dearing, Building a Better Future Innovation, Technology and Sustainable Development A Progress Report, World Business Council for Sustainable Development (2000) 35 Kierunki działalno alności innowacyjnej prowadzące do zmniejszenia oddziaływania środowiskowego danego produktu lub usługi ugi 1. Przekształcenie PRODUKTU w USŁUGĘ przy możliwie najlepszym wykorzystaniu danych właściwości danego produktu. Przykład: wykorzystanie rozpuszczalników z grupy związków chlorowcoorganicznych w możliwie bezpieczny sposób jako środki czyszczące w pralniach chemicznych. 2. Przedłużenie czasu wykorzystania danego produktu. 3. Projektowanie produktu w ten sposób, aby mógł on być wykorzystany ponownie, np. po recyrkulacji. 4. Zmniejszenie intensywności masowej (Mass Intensity MI) na jednostkę usługową produktu. 5. Zmniejszenie zużycia energii na jednostkę usługową produktu. 6. Poprawa bezpieczeństwa środowiskowego i zmniejszenie narażenia konsumentów. 7. Poprawa sposobu wykorzystania zasobów wykorzystanie zasobów odnawialnych. 36
Kierunki działalno alności innowacyjnej prowadzące do zmniejszenia oddziaływania środowiskowego danego produktu lub usługi ugi ( SKALA: 0 5 0 zmniejszenie > 50 % 1 zmniejszenie < 50 % 2 brak zmian 3 wzrost < 100 % 4 dwukrotny wzrost 5 czterokrotny wzrost [1] C. Fussler, P. James, Driving Eco innovation A Breakthrough Discipline for Innovation ans Sustainability, Pitman Publishing, London (1996) [2] D. Brown, J. Green, F. Hall, S. Rocchi, P. Rutter, A. Dearing, Building a Better Future Innovation, Technology and Sustainable Development A Progress Report, World Business Council for Sustainable Development (2000) 37 OCENA CYKLU ŻYCIA narzędzie do oceny uciąż ążliwości środowiskowej (Life( Cycle Assessment LCA) Porównanie różnych technologii wytwarzania produktów i usług: energia (elektrownie konwencjonalne elektrownie jądrowe) opakowania do napojów (szkło tworzywa sztuczne aluminium) Podstawą do takiej porównawczej analizy jest postępowanie zgodne z koncepcją OD KOŁYSKI DO GROBU (from the cradle to the grave). WYDOBYCIE SUROWCÓW TRANSPORT PRODUKCJA RECYRKULACJA 38
Koncepcja Skumulowanego Zapotrzebowania na Energię (Cumulative Energy Demand CED) Trzy fazy cyklu życia produktu Produkcja (P) + Wykorzystanie (Z) + Utylizacja (U) CED = CED P + CED Z + CED U M. Röhrlich, M. Mistry, P.N. Martens, S. Buntenbach, M. Ruhrberg, M. Dienhart, S. Briem, R. Quinkertz, Z. Alkan, K. Kugeler, Int. J. Life Cycle Assess., 5, 369 373 (2000) 39 Skumulowane Zapotrzebowanie na Energię (produkcja rozpuszczalników) Ch. Capello, G. Wernet, J. Sutter, S. Hellweg, K. Hungerbuhler, Intern. J. Life Cycle Assess., 14, 467 479 (2009) 40
Ocena zagrożenia dla Środowiska, Zdrowia i Bezpieczeństwa (Environmental, Health and Safety EHS) Wiele różnych podejść proponowanych m.in. przez międzynarodowe Koncerny Chemiczne i różne zespoły badawcze. Mond FETI (Mond Fire, Explosion and Toxicity Index) HAZOP (Hazard and Operability Study) FTA (Fault Tree Analysis) ISI (Inherent Safety Index) HIRA (Hazard Identification and Ranking System) ISD (Inherently Safer Design) IISI (Integrated Inherent Safety Index) PRHI (Process Route Healthiness Index) EHI (Environmental Hazard Index) FMEA (Failure Mode Effect Analysis) DOW CEI (Dow Chemical Exposure Index) I. K. Adu, H. Sugiyama, U. Fischer, K. Hungerbuhler Process Saf. Environ. Prot., 86, 77 93 (2008) 41 Ocena zagrożenia dla Środowiska, Zdrowia i Bezpieczeństwa (Environmental, Health and Safety EHS) ( INDEKS = c n ( m i I i,k ) k= 1 l= 1 gdzie: m masa substancji i brana pod uwagę przy szacowaniu oddziaływania środowiskowego I i,k indeks zagrożenia środowiskowego substancji i w kategorii k n liczba substancji biorących udział w reakcji c liczba kategorii branych pod uwagę przy ocenie I.K. Adu, H. Sugiyama, U. Fischer, K. Hungerbühler, Process Saf. Environ. Prot., 86, 77 93 (2008) 42
Struktura metod EHS w przypadku OCENY ILOŚCIOWEJ Trwałość Masa reakcyjna Środowisko Powietrze Woda Wynik końcowy Jednostka masy Zdrowie Gleba Toksyczność ostra Toksyczność chroniczna Pożar/ eksplozja Bezpieczeństwo Reakcja/ rozkład Toksyczność ostra I.K. Adu, H. Sugiyama, U. Fischer, K. Hungerbühler, Process Saf. Environ. Prot., 86, 77 93 (2008) 43 Ocena cyklu życia rozpuszczalników Ch. Capello, U. Fischer, K. Hungerbühler, Green Chem., 9, 927 934 (2007) 44
Ocena oddziaływania rozpuszczalników (przy wykorzystaniu połączenia technik EHS i LCA) Ch. Capello, U. Fischer, K. Hungerbühler, Green Chem., 9, 927 934 (2007) 45 Wskazówki dla właściwej w realizacji procesu edukacyjnego Nauczyciele zielonej chemii winni chodzić zieloną ścieżką jeśli używaju ywają zielonych słów ( Green chemical educators must walk the green walk while they talk the green talk ). 46
Narzędzia do EDUKACJI PROŚRODOWISKOWEJ RODOWISKOWEJ 1) GREENER EDUCATIONAL MATERIALS GEM s Database for Chemists http://greenchem.uoregon.edu/gems.html 2) GREEN CHEMISTRY EDUCATION RESOURCES WEB PAGE (The ACS Green Chemistry Institute) http://portal.acs.org/portal/publicwebsite/greenchemistry / education/resources/index.htm 47 Czasopisma poświ więcone ZIELONEJ CHEMII Green Chemistry Environmental Conservation Nazwa czasopisma Wydawca Impact Factor International Journal of Life Cycle Assessment The Royal Society of Chemistry Chem Sus Chem John Wiley and Sons 4,77 Environmental Science and Technology (oddzielny dział poświęcony tematyce Zielonej Chemii) The American Chemical Society Springer Verlag Cambridge Journals 5,836 4,630 Ecological Engineering Elsevier Science Direct 2,745 2,636 2.000 Resources Conservation and Recycling Elsevier Science Direct 1.969 Journal of Cleaner Production Elsevier Science Direct 1,867 Journal of Clean Processes and Products Springer Verlag 1,09 Green Chemistry Letters and Reviews Taylor & Francis 48
Czasopisma poświ więcone ZIELONEJ CHEMII (cd( Czasopisma poświęcone zrównoważonemu rozwojowi: Czasopismo Wydawca Impact Factor Sustainable Development John Wiley and Sons 1,209 Environment, Development, Sustainability International Journal of Sustainable Development and World Ecology Springer Verlag Taylor & Francis 0,954 0,518 POLSKIE CZASOPISMO Nazwa czasopisma Wydawca pkt. MNiSzW Problemy ekorozwoju (Problems of Sustainable Development) Europejska Akademia Nauki i Sztuki 9 49 Opracowania książ ążkowe z zakresu ZIELONEJ CHEMII 1. Anastas, P. T.; Warner, J. C. Green Chemistry: Theory and Practice; Oxford University Press: Oxford, U.K., 1998. Pierwotne źródło 12 zasad zielonej chemii wraz z przykładami dokumentującymi. Zawiera opis badań z zakresu zielonych technologii (prowadzonych od 1998 roku). 2. Cann, M. C.; Connelly, M. E. Real World Cases in Green Chemistry; American Chemical Society: Washington, DC, 2000. Przedstawienie wybranych Prezydenckich Nagród w Zakresie Zielonej Chemii (USEPA). Zaprezentowanie najlepszych rozwiązań w zakresie stosowania 12 zasad zielonej chemii oraz ich znaczenia w życiu codziennym. 3. Matlack, A.; Introduction to Green Chemistry; Marcel Dekker: New York,2001. Praktyczne działania związane ze stosowaniem 12 zasad zielonej chemii (5,000 odniesień literaturowych). 50
Opracowania książ ążkowe z zakresu ZIELONEJ CHEMII (cd( 4. Lancaster, M., Green Chemistry: An Introductory Text; Royal Society of Chemistry: London, 2002. Zagadnienia związane z zieloną inżynierią materiałową. 5. Going Green: Introducing Green Chemistry into the Curriculum; Parent. K., Kirchhoff, M., Eds.; American Chemical Society: Washington, DC, 2004. Spojrzenie na zieloną chemię oraz omówienie kwestii zrównoważonego rozwoju oraz celów tego rozwoju. Przykłady wprowadzania przez nauczycieli tematyki zielonej chemii do programu nauczania chemii. 6. Manahan, S. E. Green Chemistry and the Ten Commandments of Sustainability,2nd ed.; ChemChar Research, Inc.: Columbia, MO, 2005. Opisy sposobów projektowania bezpiecznych związków chemicznych oraz wpływu chemii na wszystkie elementy środowiska. Omówienie tematyki odnawialnych surowców oraz alternatywnych źródeł energii. 51 7. Greener Approaches to Undergraduate Chemistry Experiments; Kirchhoff, M., Ryan, M. A., Eds.; American Chemical Society: Washington, DC, 2002. Zbiór opisów 14 doświadczeń z zakresu chemii organicznej. Dyskusja o sposobie projektowania tych doświadczeń zgodnie z zasadami zielonej chemii. 8. Introduction to Green Chemistry; Ryan, M. A., Tinnesand, M., Eds.; American Chemical Society: Washington, DC, 2002. Opracowania książ ążkowe z zakresu ZIELONEJ CHEMII (cd( Opis czynności laboratoryjnych, które mogą stanowić ilustrację dla 12 zasad zielonej chemii. 9. Doxsee, K. M.; Hutchison, J. E. Green Organic Chemistry: Strategies,Tools, and Laboratory Experiments; Thomson Brooks/Cole: Belmont, CA,2003. Zbiór doświadczeń, które mają ułatwić naukę i zrozumienie zasad zielonej chemii organicznej. Przykłady reakcji bezrozpuszczalnikowych, modelowania molekularnego, gospodarki atomami, katalizy i zapobiegania powstawaniu odpadów. 52
Opracowania książ ążkowe z zakresu ZIELONEJ CHEMII (cd( 10. Lapkin A., Constable D., Green Chemistry Metrics: Measuring and Monitoring Sustainable Processes; Wiley Blackwell: Hardcover, 2008 Omówienie kwestii zrównoważonego rozwoju technologii chemicznych. Przedstawienie narzędzi do pomiaru zielonego charakteru procesów chemicznych oraz ich wykorzystanie w przemyśle oraz rządowych i pozarządowych organizacjach zajmujących się problemami ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju. 53 Opracowanie w JĘZYKU J POLSKIM T. Paryjczak, A. Lewicki, M. Zaborski, Zielona Chemia, Wydawnictwo PAN, Łódź (2005) 1. Niebezpieczeństwa cywilizacyjnego rozwoju a zielona chemia 2. Zielona chemia i jej historia 3. Zasady zielonej chemii i ich znaczenie 4. Patenty z zielonej chemii 5. Filar zielonej chemii kataliza 6. Nowoczesne syntezy chemiczne w zielonej chemii 7. Ciecze jonowe 8. Płyny nadkrytyczne w zielonej chemii 9. Zielona chemia analityczna 10. Uwagi o problemach energetycznych 11. Zielona chemia w rolnictwie 12. Odpady i niebezpieczne reagenty a zielona chemia 13. Uwagi o recyklingu 14. Zagadnienia zielonej chemii w materiałach polimerowych 15. Edukacja w zielonej chemii 54
Źródła a informacji na temat ZIELONEJ CHEMII U. S. EPA Green Chemistry Page (www.epa.gov/greenchemistry) Green Chemistry Institute GCI (www.greenchemistryinstitute.org) Green Educational Materials GEMS (http://greenchem.uoregon.edu/gems.html) Green Chemistry Resource Exchange (http://www.greenchemex.org/) Greening Accross the Chemistry Curriculum (http://academic.scranton.edu/faculty/cannm1/dreyfusmodules.html ) Green Science and Technology (http://manahanse.googlepages.com/ ) Solutions in Green Chemistry An Introduction to Green Chemistry in High School (http://www.beyondbenign.org/k12education/highschool.html ) 55 NARZĘDZIA I BAZY DANYCH 1. The Greener Education Materials (GEMs) for Chemists Database. http://greenchem.uoregon.edu/gems.html (accessed: 25.03.2011). Baza danych GMS stanowi jedno z najlepszych internetowych źródeł edukacyjnych w zakresie ćwiczeń laboratoryjnych Zawiera opis procedur, doświadczeń, technik laboratoryjnych z zakresu zielonej chemii 2. The ACS Green Chemistry Institute. Green Chemistry Educational Resources Web Page. http://portal.acs.org/portal/navigate?nodeid=1444 (accessed: 25.03.2011). Możliwość bezpłatnego pobierania materiałów edukacyjnych i opisu doświadczeń z zakresu zielonej chemii 56
NARZĘDZIA I BAZY DANYCH (cd( 3. U.S. Environmental Protection Agency. Green Chemistry Expert System (GCES) version 0.99 Home Jan Page. http://www.epa.gov/greenchemistry/ pubs/gces.html (accessed: 25.03.2011). Baza danych zawierająca informacje o publikacjach w czasopismach, patentach i broszurach na temat zielonych odczynników, procesów, syntez oraz wykorzystania surowców odnawialnych. 4. Hanson, R.; Campbell, P.; Christianson, A.; Klingshirn, M.; Engler, R.Green Chemistry Assistant. http://fusion.stolaf.edu/gca (accessed: 25.03.2011). Usprawnienie modułu GCES: Synthetic Methodology Assessment for Reduction Techniques (SMART). Baza danych umożliwiająca oszacowanie oddziaływania na środowisko procesów, uwzględniając zagrożenia, surowce oraz analizę z wykorzystaniem techniki LCA. 57 WARTO ODWIEDZIĆ! http://www.pg.gda.pl www.pg.gda.pl/chem/katedry/analityczna/ 58
59 KURSY I SZKOLENIA TEMATYKA KURSU Kursy indywidualne "Na zamówienie" Chromatografia Gazowa poziom podstawowy Aspekty praktyczne wykorzystania Chromatografii Gazowej Kontrola i jakość wyników pomiarów analitycznych Współczesna chromatografia cieczowa Praktyczne zastosowania chromatografii cieczowej Kurs LC MS Przygotowanie próbek do analizy ABC techniki SPE OSOBA ODPOWIEDZIALNA dr hab. inż. Piotr Konieczka; kaczor@chem.pg.gda.pl dr inż. Bożena Zabiegała; pszczola@chem.pg.gda.pl dr hab. Lidia Wolska; lidia@chem.pg.gda.pl dr hab. inż. Piotr Konieczka; kaczor@chem.pg.gda.pl dr hab. inż. Agata Kot Wasik; agata@chem.pg.gda.pl dr hab. inż. Agata Kot Wasik; agata@chem.pg.gda.pl dr hab. inż. Agata Kot Wasik; agata@chem.pg.gda.pl dr hab. inż. Agata Kot Wasik; agata@chem.pg.gda.pl dr hab. inż. Agata Kot Wasik; agata@chem.pg.gda.pl 60
AGROBIOKAP 61 GRANT przyznany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Opracowanie i atestacja nowych typów materiałów odniesienia niezbędnych do uzyskania akredytacji europejskiej przez polskie laboratoria, zajmujące się analityką przemysłową. Realizatorzy: prof. Baranowska (WCh PŚl) prof. E. Bulska (WCh UW) prof. B. Buszewski (WCh UMK) prof. K. Chojnacka (WCh PWr) prof. M. Jarosz (WCh PW) dr hab. H. Motrenko-Polkowska (ICHTiJ) prof. J. Namieśnik (WCh PG)- Kierownik 62
GRANT z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego Numer projektu: 006/2012/2013/2014 8545/R 12/R 14 Tytuł: Developing, improving and validating environmentally sustainable ( green ) sampling and sample preparation techniques in environmental analysis of water and air samples. Uczestnicy: Instytut Technologii Chemicznej i Analityki, Politechnika Wiedeńska Katedra Chemii Analitycznej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska 63 ERASMUS MUNDUS European Master in Quality in Analytical Laboratories EMQAL University of Algarve (Portugal, PT), University of Barcelona (Spain, ES), University of Bergen (Norway, NO), University of Cadiz (Spain, ES), Gdansk University of Technology (Poland, PL) http://eacea.ec.europa.eu/erasmus_mundus/ 64
DZIĘKUJ KUJĘ ZA UWAGĘ 65