5. Необходимо по возможности избегать использования в синтезе вспомогательных веществ (растворителей, экстрагентов и др.) или выбирать безвредные.

Растворители выполняют несколько функций: они играют роль транспорта (разведение краски, удаление грязи) или помогают смешивать компоненты. Также их используют для того, чтобы доставить или убрать тепло, более эффективно смешать реагенты или контролировать их реакционную способность.

Абсолютное большинство растворителей, применяемых сейчас, — это летучие органические вещества, производные нефти.

Следовательно, они

во-первых, не бесконечны, во-вторых, пожаро- и взрывоопасны, а в-третьих, вредны для окружающей среды.

Как от них избавиться?

Можно

• проводить химический процесс вообще без растворителя;

• использовать в качестве растворителя воду, биоразлагающиеся "зелёные" растворители, ионные жидкости (соли, плавящиеся при низких температурах), сверхкритические жидкости.

Реакция без растворителя удобна с экономической и экологической точек зрения, однако на практике довольно сложно осуществима — и то лишь в редких случаях, когда оба реагента — жидкости или один из них может служить растворителем.

"Зелёные" растворители надо подбирать — для каждой реакции свой.

Примером "зелёного" растворителя может служить перфторан (плазмозаменитель, «голубая кровь»). Правда, он довольно дорог на Западе (в России значительно дешевле), поэтому вряд ли его будут использовать в широких масштабах.

Сверхкритические жидкости — это газы, сжатые до такого состояния, что они почти становятся жидкостями, то есть их плотность приближается к плотности жидкости. Такое состояние возможно только при температурах более высоких, чем так называемые критические, поскольку ниже этого порога газ под давлением просто превратится в жидкость.

Критическая температура (⁰С) для наиболее часто используемых веществ изменяется в довольно широких пределах:

CO₂ – 31; C₂H₄ – 9; NH₃ – 132; H₂O – 374

Сверхкритический CO₂ (scCO₂) имеет почти такую же растворяющую способность, как гексан, и это его свойство используется в пищевой промышленности.

Например, кофеин из зёрен зелёного кофе извлекают именно с помощью scCO₂, причём в огромных масштабах. Углекислый газ экстрагирует только кофеин, оставляя все ароматные компоненты и не оставляя после себя никакого вредного следа, в отличие от своих органических „коллег“.

Фирма „Дюпон“ в ближайшем будущем собирается внедрить технологию производства фторполимеров, предполагающую использование сверхкритического CO2. Новая технология позволит лучше контролировать физические свойства фторполимера и его химический состав.

6. При планировании синтеза нужно учитывать экономические и экологические последствия производства энергии, необходимой для проведения химического процесса, и стремиться к их минимизации. Следует стремиться проводить синтез при температуре окружающей среды и нормальном давлении.

7. Следует использовать возобновляемое сырье там, где это технически и экономически обосновано.

Вся химическая продукция, произведенная в США в 1925 году из нефтяного сырья, весила 100 тонн.

	В настоящее время химическая индустрия питается нефтью. Состав молекул нефтяных углеводородов идеально подходит для промышленности тяжелого органического синтеза.
Из одного только этилена сегодня получают уксусный альдегид, уксусную кислоту и ее ангидрид, этиленгликоль, винилацетат и окись этилена - вещества, входящие в десятку самых многотоннажных. Запасы нефти ограничены, и в России их не так много - только 7% мирового запаса (столько же у Венесуэлы).

Выход - привлечь возобновляемые ресурсы, а именно - биомассу.

	Действительно, каждый год растения на Земле с помощью фотосинтеза фиксируют около 30 миллиардов тонн углерода, а нефти мы уничтожаем в десять раз меньше.
В 2000 году конгресс США принял акт "Об использовании биомассы", выделено финансирование на первый год, 500 миллионов долларов.

	Ученые должны придумать такую рентабельную технологию, чтобы можно было выделить из растительной массы (утилизациюя сельскохозяйственных отходов -лигноцеллюлоза) бесполезный лигнин, на долю которого приходится около 30%.

Оставшуюся целлюлозу и целлобиозу с помощью ферментов будут превращать в глюкозо-фруктозный сироп - это уже умеют делать.

Сироп станет универсальным сырьем для ферментационной, а затем и химической промышленности. Уже сегодня 60% сладостей, что едят американцы (а сладкого они едят много) сделаны на глюкозо-фруктозном сиропе, получаемом при переработке кукурузного крахмала.( В современной Кока-коле, Пепси-коле уже чистого сахара нет.)

Хорошим источником сахаров могут быть отсортированные бытовые отходы (до 60% по весу составляет целлюлоза и лигноцеллюлоза).

Из сахаров с помощью ферментов будут получать различные кислоты - щавелевую, молочную, лимонную, этаконовую, яблочную и прочие, а из этих кислот - огромное количество полупродуктов для химической индустрии:

Если отнять воду от молочной кислоты, то получается акриловая кислота. А из нее уже можно сделать тетра-гидрофуран, ацетальдегид, этиленгликоль, пропандиол.

Структура регионального потребления молочной кислоты

Сегодня в США запущена биотехнология получения молочной кислоты с конверсией, близкой к теоретической: из килограмма глюкозы - килограмм молочной кислоты. Такая кислота дешевая, поэтому из нее начали делать полимер, полилактат.

Он хорош тем, что бесследно разлагается в природе, причем достаточно быстро, за две-три недели. Раньше никому и в голову не приходило делать из молочной кислоты полимер, уж больно дорогое удовольствие. А теперь биодеградируемый полилактат постепенно заменит полиэтилен и полипропилен в упаковке

В США для этих целей в 2001 г. пущен завод по производству 140 тыс. тонн в год молочной кислоты.

Производство спирта из зерна - это "зеленая химия". В мире так производят 13 млн. тонн топливного спирта (в США около 5 млн. тонн). Стоимость около 350 долларов за тонну. Сегодня производство спирта из этилена прекращено во всех странах, так как это дороже. Производство топливного спирта в США будет утроено в течение 5 лет.
	Если спирт биотехнологический подешевеет еще в 2 раза, то из него будут делать этилен и полиэтилен. Из бензина будет удален метилтретбутиловый эфир и весь заменен на спирт.