Yeşil Kimya Prensipleri'nin Uygulama Safer Nutrient Yok Kimyasallar

Aşırı besinler - öncelikle azot ve fosfor - tarımsal tükenme, atık su deşarjı ve endüstriyel effluentler göllerde, nehirler ve kıyı sularının arkasındaki büyük engeller, bu işlem depletes oksijeni, balıkları öldürür ve su kaynaklarını ve su kirliliğini tehdit eden zararlı algal çiçek yaratır. Geleneksel kimyasal tedaviler, mezunları ve ferric klorür gibi, bu besinleri etkili bir şekilde kaldırır, ancak çoğu zaman toksik kalıntılar geride bırakır.

Uygulamadaki 12 İlke: Safer Nutrient Yönetimine Bir Değiştir

Green kimya, 1998 yılında Paul Anastas ve John Warner tarafından resmi olarak kabul edilen, kimyasal ürünlerin ve proseslerin tasarımını azaltıp tehlikeli maddeler ortadan kaldırmak için yönlendiren on iki ilkeden oluşur.

Safer Kimyasalları Tasarım: Geniş Tahmini Hedeflenen Eylemden Hedeflenen Eylemden

Geleneksel besin geri yükleme ajanları, alüminyum sulfate ve ferric klorür gibi, tam olarak etkili olan kimyasal ürünlerin tasarımını sağlayarak, bu metal bazlı koagulantlar, özellikle de düşük pH veya aşırı derecede biyodinamik etkilere sahip olan yeni bileşiklerin gelişimini teşvik edebilir.

Araştırmacılar örneğin, zimotik kompleksleri tam olarak biyodegradize edilmiş hücreli ve şık türevleri gibi sentezlenmiş biyodegradatif polimerler, aynı zamanda kalıcı karbon dioksit ve su gibi ürünlerin kullanımı için tamamen biyodegrad edilebilir bir şekilde kullanılmasını sağlamak için mühendislere izin verdi.

Atık Önleme: Sludge-I Yoğun Süreçlerden Uzaklaşma

Konvansiyonel kimyasal bez genellikle pahalıya mal olan metal-zenfek kesmeler üretir. Yeşil kimyanın ilk prensibi - daha az kütleli tedavi veya temiz atıkların oluşmasından ziyade atıkları tedavi etmek veya temizlemek - geleneksel alumbazlara kıyasla bazı enfematik yaklaşımlara teşvik eder veya tamamen ortadan kaldırır.

Enerji Verimliliği: Synthesis ve Tedavi Koşulları

Metal sulfate gibi geleneksel kimyasal koagulantları azaltmak, yüksek sıcaklık calcinasyon ve önemli enerji girdilerini teşvik eder. Yeşil kimya, çevre sıcaklığı ve basıncında çalışan sentetik rotaları teşvik eder. Mikrodalga bazlı flokülatörlerin sentezini ortadan kaldırır, örneğin, su arıtma operasyonlarının zamanlarını azaltır ve enerji tüketimini% 60'a kadar azaltır.

Yenilenebilir Feedstocks Kullanımı: Biyomass ile Petrokimyaları Yeniden Yeniden Oluşturun

Birçok geleneksel koagulant ve flokülantlar petrokimyasal-derived monomers'e güveniyor. yedinci yeşil kimya prensibi - yenilenebilir yemlemeleri kullanımı - her yıl yenilenebilir biyokütmelerden kaynaklanan alana doğru itler.

  • [FONT:0)Chitosan[[Dönetici:0) - kabuklu kabuklardan elde edilen - güçlü floktasyon ve antimik özellikler sergileyebilir.
  • [FONT:0)Alginate[DÜDÜT:1) - kahverengi denizden çıkarılmıştır - kapayan ve aşırı besinlerin yer aldığı biyo-konuşturucu Hidrojektifler oluşturur. Modified alginates have göstermiştir >80% remove of ammonium ions from polled waterways.
  • [FONT:0]Tannin bazlı koagulants[[Dönetici: 1) - ağaç bark ve diğer bitki kaynaklarından üretilen - geniş bir pH aralığı üzerinde oldukça etkilidir ve kompostlanabilir bir çamur üretir.
  • [FONT:0]Starch-gret kopolimers[[Dönetici:0) - küçük miktar biyodegrad edilebilir sentetik moieties ile yenilenebilir nişasta birleştirin - hedefli besin kaldırılması için ayarlanabilir şarj yoğunluğu sunar.

Safer Branson ve Auxiliaries: Toxic Katkılarından kaçının

Gıda kaldırma kimyasallarının üretimi ve uygulanması genellikle sentez sırasında tek çözücüler ve bazı biyo bazlı koagulantlar, organik olmayan bir çözücüler gerektirdiği gibi teslim edilir.Ayrıca, araştırmacılar “yeşil” dispersantlar veya toksik yan etkiler olmadan önce su kullanmaları gerekir.

Safer Nutrient Removal Kimyasallar

Yeşil kimya ilkelerinin entegrasyonu çeşitli yeni malzemeler ve süreçlere sahiptir. Aşağıda her biri vaka çalışmaları ve son araştırma ile birlikte inovasyonun önemli kategorileridir.

BioBased Flocculants ve Coagulants

Doğal polisaccharides, proteinler ve lipidler, geleneksel poliakrilamidin temellerini artırmak için değiştirildi, örneğin 2022 yılında bir çalışma, fosfat ve nitrat türünin beş dakika içinde dengeye kavuşturulmuş olduğunu gösterdi - mevcut yöntemlerden çok daha hızlı.

Hedeflenen Nutrient Yakalanan Nanomalzemeler

Nanoscale malzemeler yüksek yüzeysel-volume oranları ve tonable yüzey kimyası sunar. Yeşil-synthe boy nanomalzemeler - bitki ekstralarını veya bakterileri kullanarak üretilen - geleneksel nanomalzeme sentezlerinde yaygın olarak kullanılan toksik azaltma ajanlardan kaçının: Örnekler şunları içerir:

  • [FONT:0)Layered çift hidroxides (LDHs))[Dönetici fosfat ve sulfate iyonları içerek s. Bio-inspired LDHs, alkali atık sularını zeytinyağı değirmenlerinden kullanmaya hazırlamıştır.
  • [FONT:0)Magnetic nanopartiküller[DÜT:1] nitrat ve fosfatları birbirine bağlayan bir mayın grubu ile işlevselleştirilmiştir. kullandıktan sonra, manyetik alan hafif bir tuz çözümü ile yeniden oluşturulabilecek parçacıkları kurtarır, kimyasal atıklar.
  • [FONT:0)Zinc oksit nanorods[[Döntgen: 1) Hücre fiberler üzerinde büyüdü - bu fotocatali olarak güneş ışığında organik azot bileşikleri, onları zararsız azot gazına dönüştürmek.

Enzymatik ve Bio-Kataliz Yaklaşımlar

Enzymes yüksek spesifikite sunar ve hafif koşullar altında çalışır, yeşil kimyanın kataliz ve hafif reaksiyon koşulları üzerine vurgu yaparak mükemmel bir şekilde uyumludur.

  • [FONT:0)Urease engelion[[DÜT:1] - bir göz ardı edilebilir bir biyopolimer matrixinde akrepsiz dolaşımdan serbest bırakılmasını kontrol etmek için, yakıt amonyakların hızlı bir şekilde artmasını engelleyebilir.
  • [FONT:0)Phytase uygulaması [[Dönetici: 1), hayvancılıkta ortak bir organik fosfat. Phytase, organik fosforun %70'ini çözünen veyatofosofry'ye dönüştürdü, bu daha sonra da struvite olarak, değerli bir yavaş-dönüşümlü gübre.

Yeşil Katkılarla Kristalizasyon

phosphorus'u struvite (magnesyum ammonium fosfat) kurmak, ancak Hollanda'daki pilot bitki, deniz suyunu kullanarak (zenfekte olan magnezyum) daha düşük bir alüminyum sıvı ile birlikte, daha düşük bir ısıtımı kullanarak, daha düşük çözünürlükte bir ısıtımı kullanarak, daha kolay hale getirmek için bir kristal-growth modları kullanıyor.

Meydanlar ve intikamlar, Kabul Etme Yolunda

Önemli ilerlemeye rağmen, yeşil besin kaldırılması kimyasallarının yaygın ticari kabulü birkaç engelle karşı karşıyadır. Bu zorlukların anlaşılması, geçişleri hızlandırmayı amaçlayan araştırmacılar ve politika yapıcılar için önemlidir.

Maliyet ve Scalability

Bio bazlı yemstocks, özellikle de niş ürünler veya kabuk-zarardan gelen bu kaynak, genellikle birçok umut verici materyal için daha yüksek tedarik ve işleme maliyetleri taşır.Ayrıca, birçok enzymatik formülasyonların üretimi düşük verim ve karmaşık saf arıtma nedeniyle pahalı kalır.

Stability and Raf Life

Doğal polimerler ve biyolojikler sıcaklık, pH ve mikrobiyal bozulmaya karşı hassastır. Örneğin, kontrollü koşullar altında depolanmamış altı ay içinde faaliyetin% 30'unu kaybedebilir. Mühendislik sağlam formülasyonları - lyofilitasyon yoluyla, enkapsülasyon veya daha küçük miktarlarda onaylanmış koruyucudur - aktif bir araştırma alanıdır.

Onay ve Kamu Kabul

Yeni kimyasallar, genetik olarak değiştirilmiş organizmalardan elde edilen kimyasallar için yasal standartları karşılamak için titiz bir teste maruz olmalıdır (örneğin, NSF/ANSI 60) ve effluent deşarj limitleri. Onay süreci, genetik olarak değiştirilmiş organizmalardan elde edilen kimyasallar için milyonlarca dolar alabilir. (örneğin, mühendisler tarafından yapılan) ek olarak, biyogüvenlik değerlendirmeleri gereklidir.

Performans Eksileri Across Diverse Water Matrices

Gerçek dünya atıksu ve doğal su vücutları pH, turbidity, organik yük ve iyonik güçte geniş ölçüde değişebilir. sentetik laboratuvar suyunda mükemmel şekilde çalışır, yüksek hacimli koşullarda kötü performans gösterebilir. Araştırmacılar şimdi online olarak ayarlanabilir sistemler üzerinde çalışıyor - çeşitli kaynaklarda tutarlı performans sağlamak için.

Future Perspectives: Bir Geometrik Bir Ekonomiye Doğru

Yeşil kimyayı besin kaldırılmasına uygulamak için nihai hedef sadece kirliliği tedavi etmek değil, atık besinlerini değerli kaynaklara dönüştürmektir. Bu vizyon, kullanılan malzemelerin kullanıldığı ve atıkların yapıldığı yerdeki genel ekonomi ilkeleri ile uyumludur.

Nutrient Recovery ve Reuse

Sonraki nesil kimyasallar kurtarmayı kolaylaştırmak için outsetten tasarlanmıştır. Örneğin, taşınabilir flokülatörler - gübre olarak çözünürlükte olan polimerler (örneğin, CO2 boğa) - hem yakalama aracı hem de yakalanan besinlerin hızlı bir şekilde değiştirilmesine izin verir.

Yenilenebilir Enerji ile entegrasyon

Yeşil kimya aynı zamanda, oksijenin enerji yoğunluğunu azaltabilir. Karbon nitrit kompozitleri gibi, nitratın kedisi azot gazına kadar azaltımı için görünür ışık kullanabilir. Bu malzemeleri güneş havuzu veya fotovoltaik sistemlerle şarj etmek sonunda bazı tedavi adımlarında şebeke elektriğin ihtiyacını ortadan kaldırır.

Yapay Zeka ve Yüksek-Throughput Ekran

Yeşil besin uzaklaştırma kimyasallarının keşfini hızlandırmak için araştırmacılar, binlerce aday molekülünün performansını ve toksisitesini tahmin etmek için AI ve makine öğrenimi kullanıyor. Son bir çalışma, 10.000 biyo-derived polimerleri silico'da taradı, daha sonra sentezlenen ve test edilen 20 umut verici yapıyı tespit etti - robotik sentez ile birlikte aylarca bir süreç, uygulanabilir yeşil kimyasal kimyasalların kütüphanesini hızla genişletecektir.

Düzenleme ve Politika Teşvikleri

Uygulama, düzenleyici çerçevelerin daha güvenli kimyasalların kullanımını ödüllendirdiğinde hızlanacaktır. ABD Çevre Koruma Ajansı'nın Safer Seçim Programı ve Avrupa Kimyasal Ajansı'nın altkuru ilkesi, üreticilerin tehlikeli maddeler için vergi kredilerini teşvik etmesi için politikalara örnek olacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yeşil kimya su arıtmasının alt kümesi değildir - daha güvenli, daha sürdürülebilir beslenme teknolojilerinin inşa edilmesi gereken temeldir. Atık önleme, yenilenebilir yemleme, ve daha güvenli kimyasal tasarım, araştırmacılar ve endüstri profesyonelleri, zarar vermeden su kalitesini etkin bir şekilde korumakta olan kimyasallar geliştirirken - maliyet altında, istikrar ve ölçeklenebilirlik sorunları kalır, inovasyonun hızı da kimya, mühendislik, biyoloji ve politika, ve politika, bir dairesel besin tasarımı gibi ilkeleri uygulamak gerekir.

Yeşil kimya ilkeleri hakkında daha fazla okuma için, bakınız:0) Amerikan Kimya Topluluğunun 12 İlkelerine genel bakışı).Bu 2022 yılında Çevre Bilimi ve Notlandırmada çalışma; Teknoloji).