Хімія. 11 клас

Прадухіленне забруджвання навакольнага асяроддзя

«Зялёная хімія» — гэта стратэгія вытворчасці і прымянення хімічных прадуктаў і працэсаў, якая прадугледжвае памяншэнне або адыход ад выкарыстання і ўтварэння шкодных рэчываў.

Разгледзім, як у рамках «зялёнай хіміі» прапаноўваецца вырашаць экалагічныя праблемы.

1. Каб пазбегнуць пападання хімічных рэчываў у навакольнае асяроддзе і знізіць страты прыродных рэсурсаў, неабходна распрацоўваць хімічныя працэсы, якія даюць магчымасць пазбегнуць утварэння пабочных прадуктаў. Напрыклад, у вядомым вам традыцыйным лабараторным метадзе сінтэзу хлоравадароду па рэакцыі

NaCl_(цв) + H₂SO_4(канц) = HCl↑ + NaHSO₄

тэарэтычна толькі 2 з 9 атамаў рэагентаў уваходзяць у састаў патрэбнага прадукту. Так званая атамная эфектыўнасць гэтага працэсу складае 22 %.

На ААТ «Беларуськалій» хлоравадарод атрымліваюць прамым узаемадзеяннем хлору і вадароду, пры гэтым усе атамы рэагентаў уваходзяць у састаў прадукту:

H₂ + Cl₂ = 2HCl.

Значыць, эфектыўнасць працэсу складае 100 %.

2. Неабходна выкарыстоўваць тэхналагічныя працэсы, у якіх як зыходныя рэчывы, так і прадукты ці адходы не наносяць шкоды навакольнаму асяроддзю і персаналу прадпрыемстваў. Напрыклад, адбельванне цэлюлозы хлорам пры вытворчасці паперы прыводзіць да ўтварэння і паступлення ў навакольнае асяроддзе таксічных рэчываў — дыаксінаў. Каб гэтага пазбегнуць, лепш праводзіць адбельванне цэлюлозы пераксідам вадароду, які не ўяўляе такой небяспекі. Пры паданні ў навакольнае асяроддзе ён хутка раскладаецца:

2Н₂О₂ = 2Н₂О + О₂↑.

Вядома пра шкоду, якую наносяць усяму жывому выкінутыя палімерныя ўпакоўкі, пакеты, бутлі з пластыку. Аднак поўны пераход на папяровую ўпакоўку прывядзе да неабходнасці павелічэння вытворчасці паперы, а адсюль дадатковай высечкі лясоў. Таму прапануецца перайсці на выраб пакавальнага матэрыялу з біяраскладальных матэрыялаў, вырабленых, напрыклад, з малочнай кіслаты або вытворных цэлюлозы. Для вырабу бутэлек лепш выкарыстоўваць шкло, якім можна карыстацца паўторна або пераплаўляць і атрымліваць новыя вырабы.

3. Большасць хіміка-тэхналагічных працэсаў працякае ў растворах. Выкарыстаныя водныя або няводныя растваральнікі і прымесі, што ў іх змяшчаюцца, павінны праходзіць працэс ачысткі. Гэта нятанны працэс. Да таго ж поўнай ачысткі, як правіла, не адбываецца. Растваральнікі, якія ўтрымліваюць небяспечныя хімічныя рэагенты, у выглядзе сцёкавых вод скідаюцца ў рэкі. Выхадам з гэтай сітуацыі з’яўляецца адмова ад выкарыстання растваральнікаў ці выбар такіх, якія не забруджваюць навакольнае асяроддзе.

Напрыклад, у якасці растваральніку прапануюць ужываць вуглякіслы газ, сціснуты да стану, пры якім ён набліжаецца па шчыльнасці да вадкасці. Такі растваральнік ужо сёння выкарыстоўваюць для экстракцыі кафеіну з кававых зерняў, эфірных алеяў з раслін і ў некаторых хімічных рэакцыях. Пасля правядзення экстракцыі раствор дастаткова нагрэць і ўвесь СО₂ выпарыцца.

4. Каб прадухіліць вычарпанне прыродных рэсурсаў, неабходна ствараць вытворчасці або ажыццяўляць працэсы, у якіх выкарыстоўваюцца аднаўляльныя віды сыравіны — раслінныя алеі, цэлюлоза, бытавое смецце, вуглякіслы газ.

Такі падыход ляжыць у аснове атрымання метылавых эфіраў тлустых кіслот — біяпаліва з рапсавага алею.

Хімікі працуюць над стварэннем матэрыялаў для сонечных батарэй, якія ператвораць невычэрпную энергію Сонца ў электрычную (мал. 131).

5. Паменшыць пападанне выхлапных газаў аўтамабіляў у атмасферу і знізіць парніковы эфект можна шляхам замены рухавікоў унутранага згарання вуглевадародаў на электрарухавікі. Для гэтага хімікі працуюць над стварэннем новых хімічных крыніц току, у прыватнасці, над распрацоўкай эфектыўных паліўных элементаў, якія змогуць ператварыць энергію бясполымнага акіслення вадароду кіслародам у электрычную. Значным крокам у зніжэнні ўзроўню забруджвання атмасферы з’яўляецца прымяненне аўтамабільных каталізатараў — прылад у выхлапной сістэме аўтамабіля. Яны прызначаны для зніжэння таксічных выкідаў у атмасферу шляхам аднаўлення аксідаў азоту і акіслення чаднага газу, а таксама вуглевадародаў, якія не згарэлі.

У цяперашні час для ўстойлівага развіцця цывілізацыі чалавецтва павінна накіроўваць сваю дзейнасць не толькі на ліквідацыю шкодных наступстваў, але і на прадухіленне іх з’яўлення, дзейнічаць па прынцыпе «Не нашкодзь сабе, грамадству, прыродзе». Такая дзейнасць магчымая ва ўмовах развіцця хімічнай навукі, распрацоўкі на яе аснове рэсурса-, энергазберагальных і экалагічна бясшкодных тэхналогій, новых матэрыялаў і рэчываў.