יישום עקרונות הכימיה הירוקים בפיתוח כימיקלים רעילים

יישום עקרונות הכימיה הירוקים בפיתוח כימיקלים רעילים

חומרים מזינים נוספים - בעיקר חנקן ו זרחן - החל מפלט חקלאי, שחרור מים פסולת, ואפקטים תעשייתיים הם נהגים מרכזיים של סחרחורת באגמים, נהרות ומים החוף.תהליך זה מרוקן חמצן, הורג דגים, ויוצר אלגל מזיק כי הם מזיקים כי שתיית מים ומערכות אקולוגיות מסורתיות, כגון אלומיניום, כמו גם חומרים מזינים, ביעילות, כי הם גורמים כימיקלים מזיקים יותר מסוכנים, אך ורק מאחור, כגון חומרים מזינים טבעיים, לעתים קרובות, כגון חומרים מזינים, כגון חומרים מזינים, כגון חומרים מזינים, לעתים קרובות, כגון חומרים מזינים, כגון חומרים מזינים טבעיים, אך ורק חומרים כימיים מזיקים, אך ורק חומרים מזינים, הם לעתים קרובות, כי הם גורמים רעילים, כי הם גורמים כימיים מזיקים, כי הם גורמים כימיים מזיקים, כגון חומרים מזינים מזיקים, כגון חומרים מזינים, אך ורק מזיקים, כגון חומרים כימיים מזיקים, כי הם לעתים קרובות, כגון חומרים כימיים מזיקים, אך ורק כדי למנוע כימיקלים מזיקים, כגון חומרים מזינים מזיקים, כגון חומרים מזינים מזיקים, כגון חומרים מזינים מזיקים, כגון חומרים מזינים מזיקים, כי הם לעתים קרובות, כגון חומרים מזינים טבעיים, כגון חומרים מזינים מזיקים, אך ורק מזיקים, כגון חומרים מזינים מזיקים, כגון חומרים מזינים מזיקים, כי הם לעתים קרובות, כגון חומרים מזינים מזיקים, כי הם גורמים סביבתיים מזיקים, כגון חומרים

12 העקרונות בפרקטיקה: שינוי לקראת ניהול תזונתי בטוח יותר

כימיה ירוקה, המתפרסמת על ידי פול אנסטס וג'ון וורנר בשנת 1998, מורכבת מ-12 עקרונות המנחים את העיצוב של מוצרים ותהליכים כימיים כדי להפחית או לחסל חומרים מסוכנים.כאשר הם מוחלים על הסרת חומרים מזינים, עקרונות אלה מניעים חדשנות כיצד כימיקלים מסונתזים, מנוצלים, ומפוזרים של.הסעיפים הבאים בודקים כיצד עקרונות ספציפיים מממשים בתחום זה.

עיצוב כימיקלים בטוחים יותר: ממגוון רחב של ספקטרום Toxicity to Targeted Action

סוכני להסרת חומרים מזינים מסורתיים, כגון אלומיניום sulfate ו ferric chloride, עבודה על ידי precipitating זרמי פוספט מתוך הפתרון. בעוד יעיל, אלה coagulants המבוססים על מתכת יכולים לשחרר אלומיניום חינם או זרמי ברזל כי הם רעילים לאורגניזמים מימיים, במיוחד pH נמוך או בתנאים אלקטרוקיים.

החוקרים, למשל, סינתז פולימרים בעלי יכולת ביולוגית, שמרכיבים קומפלקסים יציבים עם פוספט, המאפשרים התאוששות ושימוש חוזר במקום קבוע. בדומה, פוליצרידים משתנים - כגון תאוז וגזרות צ'יטוסאן - הונדסו כדי לכוון את המין המכיל חנקן תוך כדי להיות תרכובות ביו-דידנטיות לחלוטין.

מניעת פסולת: הרחק מתהליכים נשפים-Intensive

הסרת חומרים מזינים ארומטית לעתים קרובות מייצרת פסולת תנודתית, מטבול עשיר כי דורש טיפול יקר וסילוק. העיקרון הראשון של כימיה ירוקה - למנוע פסולת ולא לנקות פסולת לאחר שהוא נוצר - מעודד את התפתחות של כימיקלים הממזערים נפח חיץ או לחסל אותו לחלוטין. מזהמים חדשים המבוססים על מגפת אלומיניום amphiphilic copolymer יכול לצבור חומרים מזינים בקלות מפוצלים עם כמה תרכובות מוצקות חנקן או ירידה של פחות חנקן.

יעילות אנרגיה: אופטימיזציה לסינטות ותנאי טיפול

הפחתת חומרים כימיים קונבנציונליים כמו אלומיניום sulfate דורש calcination עתירי זמן גבוהה וקלטי אנרגיה משמעותיים. ירוק כימיה מקדם מסלולים סינתטיים הפועלים בטמפרטורה ולחץ. סינתזה ממוסמכת מיקרוגל של floccccccants מבוסס ביולוגית, למשל, חתכת פעמים תגובה משעות עד דקות ומפחיתה את צריכת האנרגיה עד 60%, חומרים מזינים חדשים הם נועדו להורדת תפקוד כימי באופן ישיר של טיפול תרופתי.

שימוש ב-Educstocks Renewable: Reising Petrochemicals with Biomass

רבים מהמזהמים המסורתיים והפלודרים להסתמך על מונומרנים בעלי אופי זעיר-דרומי.עיקרון הכימיה הירוק השביעי – שימוש באכילק מתחדשים – דוחף את השדה לעבר חומרים שמקורם ביומסה מתחדשת מדי שנה.

• (FLT:0) צ'יטונסראטפל 1 (ChitosanveFLT:1) - נגזר משיטין בפגזי קרום - מציג ריצוף חזק ונכסים אנטימיקרוביאליים.זה יכול להסיר עד 90% של מוצקים מושעה ו זרחן קולונואידי ממי פסולת ללא תוספים סינתטיים.
• (FLT:0) אלג'ינראטפל 1 (אלג'ינראט) – מופק מים מחוננים חום - צורות הידרוגלות שאינן תואמות אשר מחלחלות ומיישבות חומרים מזינים נוספים.
• (FLT:0) , coagulantscioph:1 ; המיוצר מנבי עץ ומקורות צמחיים אחרים - יעילים מאוד על טווח pH רחב לייצר פעימה שניתן לנסח.
• (FLT:0)-Starch-grafted copolymersFLT 1 - שילוב של עמילן מתחדש עם כמויות קטנות של מטעים סינתטיים בעלי ערך ביומדרד - מציע צפיפות מטען מתאימה להסרת חומרים מזינים ממוקדת.

פתרונות בטוחים יותר ו Auxiliaries: הימנעות מתוספת רעילה

הייצור והיישום של כימיקלים להסרת חומרים מזינים כרוכים לעתים קרובות בפתקים, מתפזרים וייצובים שיכולים להיות מסוכנים.כימיה ירוקה מכתיבת את המינימיזציה או חיסול של עזרים, וכאשר הם הכרחיים, הם צריכים להיות בלתי מזוהים. הרבה פורמולות חדשות להשתמש במים כמו המפתור היחיד במהלך הסינתזה, וכמה קוגניות מבוססות ביולוגית מועברות כפתרונות מורכבים כי אין צורך בחלבון אורגני, או מתפזרים.

פיתוחים חדשניים בכימיקלים צמחיים בטוחים יותר

שילוב עקרונות הכימיה הירוקה הביא מגוון של חומרים ותהליכים חדשים. להלן הם קטגוריות מפתח של חדשנות, כל מלווה במחקרי מקרה ומחקר עדכני.

פלוגנטים המבוססים על Bio-based Flocculants and Coagulants

פוליצרידים טבעיים, חלבונים, ושפתיים השתנו כדי לשפר את יכולת הקידוד התזונתי שלהם תוך שמירה על ביודידה. לדוגמה, מחקר של 2022 הראה כי נגזרת ⁇ של חניכיים גורר הורידה 95% של פוספט ממי פסולת סינתטית במינון אחד-אטים אחד-אטים של פוליאקמיד קונבנציונלי.עוד צוות אחר פיתח תרכובת של אלג'ינט וברזל (III) חלקיקים שהוסרו בו-זמנית, תוך חמש דקות מהר יותר מאשר ניטראטים מהירים יותר, מאשר ניטראטים, מאשר חמש דקות.

ננו-חומרים עם לכידת חומרים מזינים ממוקדת

חומרים ננומטריים מציעים יחסים על פני השטח גבוה וכימיה פני השטח טונה. ירוק- Syntheגודל nanomaterials - המיוצר באמצעות תמצית צמחים או חיידקים - להימנע מסוכני הפחתת הרעילים המשמשים בדרך כלל בסינתזה ננו-חומרית קונבנציונלית.

• (FLT:0)Layered hydroxides כפול (LDHssenti)FLT:1 - חימר סינתטי כי intercalate pusulfate sulfate sulfate LDHs מוכן באמצעות פסולת אלקליין מ מ מ מילימטר שמן זית הראו phosepted סרפט יכולות מעל 100 מ"ג / g.
• (FLT:0 Magnetic nanoparticlesFLT:1 פונקציונלי עם קבוצות amine כי כופים nitrate ו- פוספט. לאחר השימוש, שדה מגנטי מחלים את החלקיקים, אשר ניתן לשחזר עם פתרון מלח מתון, צמצום פסולת כימית.
• (FLT:0)Zinc oxide nanorodsFirLT:1) - גדל על סיבים צלולים - כי תרכובות חנקן אורגניות מדרגות פוטו-קטליטיות תחת אור השמש, מה שממיר אותם לתוך גז חנקן לא מזיק.

גישות אנזומטיות וביו-Catalytic

Enzymes מציעים מפרט גבוה ופועל בתנאים קלים, בהתאמה מושלמת עם הדגש של כימיה ירוקה על קטליזה ותנאי תגובה קלים יותר. שתי אסטרטגיות אנזאומטיות בולט הן:

• (FLT:0) Urease מעכב מעכב את 1FLT - לשלוט שחרור אמוניה מפריים. Immobilized urease in a ⁇ biopolymer ממטריקס יכול לאט hydrolyze urea, למנוע ספוי אמוניה מהירה כי דלק algals.
• (FLT:0) יישום שלPhytaseue (FLT:1) - כדי degrade phytate, זרחן אורגני נפוץ במניפסט בעלי חיים. Phytase הפך 70% של זרחן אורגני בזחל חזיר לתוך אורתול, אשר היה אז precipitate כמו סטרוויט, דשן בעל ערך איטי.

Crystallization עם תוספות ירוקות

שחזור זרחן כסטרובייט (magnesium ammonium pupt) הוא טכנולוגיה מבוססת, אבל משקעים מסורתיים משתמשים כימיקלים קשים. החידושים הכימיים הירוקים כוללים שימוש במי ים (עשירים במגנזיום) כמקור מגנזיום ומעסיקים חומצה סוציאלית כמו מאמת גבישי-growth לייצר גבישים גדולים יותר, טהורים יותר קלים לקציר.

אתגרים וההזדרזים בדרך לאימוץ

למרות התקדמות ניכרת, אימוץ מסחרי נרחב של כימיקלים להסרת חומרים מזינים ירוקים עומד בפני כמה מכשולים.הבנת האתגרים הללו חיונית לחוקרים ולמקבלי מדיניות שמטרתם להאיץ את המעבר.

עלויות ו Scalability

מזונות המבוססים על ביולוגית, במיוחד אלה שמקורם ביבולים נישה או פגז, לעתים קרובות לשאת עלויות רכש גבוהות יותר ועיבוד מאשר גורוכימיקלים גדולים. יתר על כן, הייצור של ניסוחים אנזומטיים רבים נשאר יקר בשל תשואה נמוכה וטיהור מורכב. Scaling up מ גרם מעבדה בקנה מידה תעשייתי של טון דורש אופטימיזציה כי הוא עדיין עבור חומרים מבטיחים רבים.

החיים והשישים

פולימרים טבעיים וביולוגיה רגישים לטמפרטורה, pH, והשפלה מיקרוביאלית. a Chitosan מבוסס coagulant, למשל, עלול לאבד 30% מפעילותו בתוך שישה חודשים אם לא מאוחסנים בתנאים מבוקרים. ניסוחים חזקים - באמצעות lyophilization, encapsulation, או תוספת של כמויות קטנות של preservatives מאושר - הוא תחום פעיל של מחקר.

אישור קבלה והסכמה ציבורית

כימיקלים חדשים חייבים לעבור בדיקות קפדניות כדי לעמוד בסטנדרטים רגולטוריים של שתיית תוספי מים (למשל, NSF / NANSI 60) ומגבלות השחרור המופרכות.תהליך האישור יכול לקחת שנים ולעלות מיליוני דולרים.עבור כימיקלים שמקורם באורגניזמים מהונדסים גנטית (למשל, אנזימים מהונדסים), נדרשים הערכות ביו-בטיחות נוספות על חומרים חדשים, במיוחד ננו-חומרים, יש לטפל גם באמצעות הערכת סיכון עצמאית וסיכון.

ביצועים לאורך מים מתתיקים

פסולת בעולם האמיתי וגופים טבעיים משתנים באופן נרחב ב- pH, זעזועים, עומס אורגני וכוח ionic. a ירוק coagulant שעובד מצוין במים מעבדה סינתטית עשוי להופיע גרוע בכבדות גבוהה או מצבים מאוד מטרידים. חוקרים עובדים כעת על ניסוחים מתאימים - כגון מערכות דו-קרבמר שניתן לכוון באינטרנט - כדי להבטיח ביצועים עקביים על פני מקורות.

פרספקטיבה עתידית: לקראת כלכלה תזונתית מעגלית

המטרה הסופית של יישום כימיה ירוקה להסרת חומרים מזינים היא לא רק לטפל בזיהום, אלא להפוך חומרים מזינים פסולת למשאבים יקרי ערך.חזון זה תואם את עקרונות הכלכלה המעגלית, שבו חומרים נשמרים בשימוש ופסולת מתוכנן החוצה.

התאוששות תזונתית ו-Reuse

כימיקלים של הדור הבא מתוכננים מראש כדי להקל על ההתאוששות.לדוגמה, מפולנים מתחלפות - פולימרים שמשנים פינופילות בתגובה לגורם (למשל, CO2 bubbling) - מאפשרים הפרדה מהירה והתחדשות של סוכן הלכידת וגם חומרים מזינים שנתפסו, כמו גם מערכות כאלה יכולות לאפשר טיפול במים כדי למכור צמחי חיתול מחדש כמו דשן, בהשוואה להפחתה של מחזור חיים סטנדרטי.

שילוב עם אנרגיה מתחדשת

כימיה ירוקה יכולה גם להפחית את עוצמת האנרגיה של חומרים מזינים.חומרי צילום-אקטיביים, כגון מרוכבים פחמן ניטריד, להשתמש באור גלוי כדי להניע את ההפחתה הקטליטית של ניטריט לגז חנקן.לשלב את החומרים האלה עם בריכה סולארית או מערכות פוטו-וולטאיות יכול בסופו של דבר לחסל את הצורך בחשמל ברשת בצעדים מסוימים לטיפול.

אינטליגנציה מלאכותית ומסך גבוה

כדי להאיץ את גילוי הכימיקלים של הסרת חומרים מזינים ירוקים, החוקרים משתמשים ב-AI ו- Machine Learning כדי לחזות את הביצועים וה רעילות של אלפי מולקולות מועמד.מחקר שנערך לאחרונה על 10,000 פולימרים בעלי עוצמה ביולוגית ב-Silico, זיהוי 20 מבנים המבטיחים שמאוחר יותר זועמים ונבדקו - תהליך שלקח חודשים ולא שנים.

מדיניות ומודיעין

אימוץ יאץ כאשר מסגרות רגולטוריות יגמל את השימוש בכימיקלים בטוחים יותר.תוכנית האבטחה של הסוכנות להגנת הסביבה של הסוכנות האמריקאית ועיקרון ההחלפה של הסוכנות האירופית הן דוגמאות של מדיניות שמעודדה יצרנים להתרחק מחומרים מסוכנים.אשראיי מס עבור כימיה ירוקה R&D, מדיניות רכש ציבורי ירוקה, ואישורים כי חלופות נמוכות יותר לתגמול יכולות לקדם את הכדאיות הכלכלית לטובתן של החידושים הללו.

מסקנה

כימיה ירוקה אינה תת-קבוצה של טיפול במים – היא הבסיס שעליו טכנולוגיות להסרת מזון בטוחות יותר, בר-קיימא יותר, צריכות להיבנות.על ידי יישום עקרונות כגון מניעת פסולת, הזנות מתחדשות, עיצוב כימי בטוח יותר, חוקרים ואנשי מקצוע בתעשייה מפתחים כימיקלים שגנים ביעילות על איכות המים מבלי להשאיר מורשת של נזק, בעוד עלות, יציבות, ואתגרי קנה מידה נשאר, קצב החדשנות הוא מאיץ עם שיתוף פעולה כימי מתמשך, ומאובטח, כאשר הוא בטוח, הוא בטוח, הוא מקבל השפעה על פני מולקולה חדשה, אך ורק על פני השטח של חומרים מזינים, אך ורק על פני השטח, אך ורק על פני השטח, הוא בטוח, אך ורק על פני השטח, הוא בטוח, הוא בטוח, הוא בטוח, הוא בטוח, הוא בטוח, ללא השפעה על פני איכות חיים, אך ורק על פני השטח של חומרים מזינים, אך ורק על פני השטח של חומרים מזינים, אך ורק על פני השטח של חומרים מזינים, ללא השפעה, ללא השפעה, אך ורק על פני השטח של חומרים מזינים, אך ורק על פני השטח של חומרים מזינים, הוא בטוח, ללא השפעה, אך ורק על פני השטח של איכות, ללא השפעה, ללא השפעה, אך ורק על פני השטח של חומרים מזינים, היא יעילה, אך ורק על פני השטח של חומרים מזינים, אך ורק על פני השטח

לקריאה נוספת על עקרונות כימיה ירוקה, ראה את הסקירה של האגודה הכימית האמריקנית של 12 עקרונות FLT:1 [מידע על קוגניקט מבוסס ביולוגית ניתן למצוא ב-FLT:2] סקירה זו במדעי הסביבה וחקר זיהום: עבור ההתפתחויות האחרונות בהסרה תזונתית האנזימטית, מתייחס למחקר זה 2022 במדעי הסביבה ו-Fevoment:5;5;