8. Необходимо сокращать число стадий процесса (для этого избегать при синтезе стадий блокирования групп, введения-снятия защиты, временной модификации физико-химических процессов).

Полнота использования исходного вещества называется атомной эффективностью (АЭ), и этот показатель можно использовать как меру "зелёности" химического производства:

АЭ = Кол-во атомов в продукте × 100%/Кол-во атомов в исходных веществах.

Естественно, процесс в одну стадию А + В = С (например, полимеризация этилена) гораздо эффективнее, чем А + В = С (нужный продукт) + D (побочный продукт).

Идею атомной эффективности Р. Шелдон выражал через Е-фактор, который показывает количество потерь на килограмм продукта

Промышленность	Кол-во тонн продуктов	Соотношение, кг (Е) побочный продукт/нужный продукт
Нефтехимическая	106-108	-0,1
Крупнотоннажная основная химия	104-106	<1-5
Тонкая химия	102-104	5–50
Фармацевтическая	101-103	25–100+

9. Каталитические реагенты (по возможности максимально селективные) предпочтительны по сравнению со стехиометрическими.

Катализатор используется в небольших количествах,

• обычно регенерируется,

• при этом применение катализатора часто позволяет существенно улучшить производительность и селективность процесса.

Пожалуй, самый известный катализатор находится у нас в машине, в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов.

Он представляет собой мелкоячеистую металлическую сетку, сделанную из палладия и платины, через которую пропускаются выхлопы из автомобильного двигателя.

Эти металлы катализируют ряд химических взаимодействий.

Они абсорбируют окись углерода (CO), окись азота (NO) и кислород, причем каждая молекула NO распадается на составляющие ее атомы.

CO соединяется с атомом кислорода, образуя диоксид углерода, а атомы азота соединяются, и получаются молекулы азота.

В то же время избыток кислорода дает возможность углеводородам, не до конца сгоревшим в автомобильных цилиндрах, полностью окислиться до диоксида углерода и воды.

Вот так выхлопные газы, которые содержат окись углерода (смертельный яд) и вещества, приводящие к кислотным дождям, а также несгоревшие фрагменты исходных молекул бензина, превращаются в относительно безвредную смесь диоксида углерода, азота и воды.

Каталитический преобразователь проделывает большую работу по уменьшению загрязнения окружающей среды, но его производительность может быть существенно улучшена.

Одним из недостатков является то, что каталитический преобразователь работает только при достаточно большой температуре. Когда вы только заводите машину, каталитический преобразователь почти не работает.

Наибольшие температуры требуются для превращения NO_x в N₂.

С этой целью в последнее время применяют керамические мембраны, допированные платиной (завод во Франции)

В последнее время нитрование ароматических соединений стремятся проводить с использованием только азотной кислоты, а не ее смеси с серной, что снижает экологические риски. При этом найдено, что определенные сорта цеолитов в качестве катализаторов позволяют проводить процесс с высокой скоростью и селективностью.

Сами же цеолиты – природные или синтетические глины – вполне экологичны, легко отделяются от реакционной среды и регенерируются азеотропным удалением воды.

Нейтрализация выхлопных газов: Нанесение Fe или Cu на пентаксилы (цеолит) с ионами редкоземельных элементов позволяет превратить почти 90% NO_x в N₂ при 350⁰С.

Относительно новое направление использования катализаторов – синтез биоразлагаемых полимеров вместо используемых в настоящее время устойчивых марок. Так, каталитический процесс позволил снизить температуру получения и улучшить физико-химические свойства полиаспаргиновой кислоты. Этот полимер можно использовать вместо полиакриловой кислоты, которая в природе не разлагается

В нефтепроизводствах и крупнотоннажной основной химии почти 75% продуктов получены каталитическим методом. В каталитических процессах, как правило, степень использования исходного продукта довольно высокая. Например, при получении уксусной кислоты с помощью родиевого катализатора (технология „BP-Monsanto“) метанол расходуется на 100%:

CH3OH + CO = CH3COOH

Цеолиты:

Биокатализаторы - естественные инструменты "для зеленой химии.

- Ферменты - эффективные катализаторы химических реакций. В качестве примера можно привести биокаталитический процесс получения акриламида. Внедрен в Российской Федерации. Премия Правительства Российской Федерации за 1995 год. Завод М8П (Москва-Штокхаузен-Пермь) в г. Перми.

10. Химические продукты желательно применять такие, чтобы по окончании нужды в них они не сохранялись в окружающей среде, а разлагались до безопасных веществ.

Биоразлагаемые упаковочные материалы

11. Аналитические методики следует развивать так, чтобы в режиме реального времени обеспечивать мониторинг образования продуктов реакции, среди которых могут оказаться опасные.

12. Вещества, используемые в химических процессах, следует выбирать так, чтобы свести к минимуму возможные аварии, включая разливы, взрывы и пожары.

Если:

риск = случай × экспозиция,

при

случай = 0, риск будет равным 0

следовательно, нет необходимости контролировать производство.

Это скорее идеал, чем ближайшая цель. Но ближайшая цель и состоит в том, чтобы как можно быстрее достичь идеала.