Введение в зелёную химию ЛЕКЦИЯ 2 There is

Введение в «зелёную» химию ЛЕКЦИЯ 2 There is a sufficiency in the world for man’s need but not for man’s greed Mahatma Gandhi

The Royal Society of Chemistry in UK The International Journal GREEN CHEMISTRY The American Chemical Society The Institute of GREEN CHEMISTRY The US Environmental Protection Agency Office of Pollution Prevention and Toxics The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Symposia on GREEN CHEMISTRY

Основные положения • Снижение или устранение производства, использования и размещения опасных химических веществ Химия и устойчивое развитие • Жесткий мониторинг и контроль воздействия химических веществ на окружающую среду Законодательство в природоохранной деятельности и экологический менеджмент

«ЗЕЛЕНАЯ» ХИМИЯ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ

«Рецепт» ХХ века – Использовать сырье на основе нефти (Start with a petroleum-based feedstock) – Использовать растворитель (Dissolve it in solvent) – Добавить реагент (Add a reagent) – Провести реакцию с образованием промежуточного продукта (React to form an intermediate chemical)

«Рецепт» ХХ века – Повторить процесс 2 -4 раза, пока не образуется конечный продукт. Выбросить все отходы и использованный реагент. Переработать растворитель, если это экономически выгодно (Repeat 2 -4 several times until the final product is obtained, discard all waste and spent reagent, recycle solvent where economically viable) – Распространить продукт повсеместно, часто для длительного хранения (Transport the product worldwide, often for long-term storage) – Выбросить продукт в окружающую среду без соответствующей оценки его долговременного эффекта воздействия (Release the product into the ecosystem without proper evaluation of its long-term effects)

Мировая химическая промышленность • Общий товарооборот достигал € 1 496 миллиарда • ЕС : 31 % мирового рынка (США 28%) • ЕС удерживал 2 место после Азии (Китай, Индия) • ЕС: Около 4, 7 миллионов людей заняты в ХП

ПРОБЛЕМЫ Ø ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕВОЗОБНОВЛЯЕМОГО СЫРЬЯ

ПРОБЛЕМЫ Ø НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССОВ Чрезвычайные ситуации • Взрывы • Пожары • Выброс токсичных веществ • Загрязнение окружающей среды

Некоторые масштабные катастрофы конца ХХ века Бхопал, Индия, 1984 г. выброс в атмосферу метилизоционата Базель, Швейцария, 1986 г. пожар на складе химической продукции Ионова, Литва, 1989 г. выброс сжиженного аммиака, возгорание склада с нитрофоской Румыния, 2000 г. утечка цианида из емкостей

ПРОБЛЕМЫ Ø ОПАСНЫЕ ВЕЩЕСТВА Различают так называемые «старые» вещества („old, phase-in“ chemicals), которые появились на рынке до 1981 г. (100. 000), «новые» вещества („new“ chemicals) (4. 000), появившиеся после 1981 г. Недостаточно знаний о свойствах «старых» веществ, поскольку до 1981 г. было возможно поставлять на рынок вещества без особого разрешения. Только около 9. 000 (8%) «старых» веществ достаточно хорошо изучены с точки зрения их воздействия на окружающую среду и здоровье человека.

ПРОБЛЕМЫ Ø ОТХОДЫ Стоимость отходов при производстве типичных химических веществ составляет около 40% от общей стоимости

СТОИМОСТЬ ОТХОДОВ Прямые расходы: Переработка и размещение, Неэффективное использование сырья и энергии Производство побочного продукта Общественное мнение Негативное воздействие на окружающую среду

Стратегии • Дампинг – «утопление» в водоемах, морях вредных химических веществ и отходов в емкостях или «навал» . • «Заметание сора под лавку» - концентрирование или наоборот разбавление вредных веществ в больших объемах воздуха и воды. • «Экологическая геополитика» - экспорт опасных химических веществ в слаборазвитые страны.

Решения типа «end-of-pipe» ( «конец трубы» ) ТВЕРДЫЕ ОТХОДЫ Основной метод – захоронение на полигонах • • • Отходы добывающей промышленности; Коммунальные отходы; Строительные отходы; Осадок от очистных сооружений; др. виды отходов.

Решения типа «end-of-pipe» ( «конец трубы» ) СТОКИ Загрязнител и: • промышленные предприятия; • сельское хозяйство; • диффузные стоки с городских территорий. Очистка: Физические методы Химические методы Биологические методы

Решения типа «end-of-pipe» ( «конец трубы» ) ВЫБРОСЫ Выбрасываем ые вещества: • диоксид углерода; • диоксид серы; • оксиды азота; • металлы: Hg, Pb, Cd Способы очистки: Сухие и влажные фильтры Каталитическое разложение Химическая очистка

Стратегия «конца трубы» (“end of pipe” strategy) В атмосфере: 60 -70 млн. т S 02 Технически хорошо отработан процесс: Са. О + S 02 = Са. SО 3 70 млн. т S 02 - 61, 25 млн. т Са. О - 109, 4 млн. т. известняка В отвалах: около 200 млн. т пустой породы от добычи известняка Расход значительного количества кокса Образование дымовых газов Захоронение или утилизация около 132 млн. т Са. SО 3 Результат: Новые экологические проблемы

ЧТО НУЖНО ИЗМЕНИТЬ? The world can only be grasped by action not by contemplation Jacob Bronowski

Принципы защиты окружающей среды • Превентивный; • Замещения; • «Загрязнитель платит» При разработке стратегий использования технологий в области охраны окружающей среды всегда следует помнить «ЛЕГЧЕ ПРЕДУПРЕДИТЬ, ЧЕМ ЛЕЧИТЬ» !!!!

Стратегии XXI века Негативное воздействие на окружающую среду можно уменьшить благодаря использованию стратегий: • • • Более чистое производство; Система экологического менеджмента; Оценка жизненного цикла; Экологическая маркировка; Расширенная ответственность производителя.

Более чистое производство • Идея разработана в 1980 -е годы в США. • Норвежская модель «Более Чистого производства» апробирована и отработана на многих предприятиях Европы и мира. • Принципы более чистого производства обозначены в Международной Декларации ЮНЕП по ЧП (1998 г. ). • В 2006 г. около 1700 организаций подписали Декларацию ЮНЕП, включая 89 государств. • С 1994 г. в 25 странах мира был создан 31 Национальный Центр по БЧП. • В 2005 г. создана первая региональная сеть по более чистому производству (Regional Cleaner Production Network) в Латинской Америке, которая включает в себя 14 государств этого региона.

Более чистое производство Стратегия «win-win» ( «трехкратная победа» ) Направлена на: – совершенствование производственного процесса, – улучшение качества производимого продукта, – совершенствование системы менеджмента.

Методы БПЧ

«Рецепт» ХХI века – Спроектировать молекулу, чтобы получить минимальное воздействие на окружающую среду (вещество должно иметь короткое время разложения, быть биоразлагаемым) (Design the molecule to have minimal impact on the environment (short residence time, biodegradable) – Получить вещество из возобновляемого сырья (Manufacture from renewable feedstock) – Использовать катализатор (Use a long-life catalyst)

«Рецепт» ХХI века – Не использовать растворитель или использовать «мягкий» растворитель (Use no solvent or a totally recyclable benign solvent) – Провести синтез с минимально возможным количеством промежуточных стадий (Use the smallest possible number of steps in the synthesis) – Произвести продукт как можно ближе к тому месту, где он востребован (Manufacture the product as required and as close as possible to where it is required)

Идеальная химическая реакция • • • Простота Безопасность Высокий выход и селективность Энергосбережение Возобновляемое сырье с низким содержанием примесей

Устойчивое развитие История 1972 г. Стокгольмская Конференции ООН по окружающей среде Создание Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП) Развитие экологической политики и дипломатии Появление министерств и ведомств по окружающей среде

Устойчивое развитие История 1980 г. Всемирная стратегия охраны природы Первое упоминание в международном документе понятия «устойчивое развитие» . 1987 г. Доклад Международной комиссии по окружающей среде и развитию «Наше общее будущее» (комиссия Брутланд, которую возглавляла премьер-министр Норвегии Гру Харлем Брутланд). 1992 г. Конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де. Жанейро Повестка дня на 21 век

Устойчивое развитие (sustainable development) – развитие цивилизации, обеспечивающее сбалансированное решение социальноэкономических задач и проблем сохранения благоприятной окружающей среды, природно-ресурсного потенциала в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений людей.

Устойчивое развитие Базовые цели Экологические сохранение целостности экосистем, биологического разнообразия и биосферы в целом Экономические рост экономики, повышение ее эффективности Социальные улучшение условий жизни, конституционное развитие, достижение социальной справедливости

Триединая концепция устойчивого развития PLANET (Планета) PEOPLE (Люди) PROFIT (Прибыль)

Индикаторы устойчивого развития • Индекс развития человеческого потенциала (ИРЧП); • Производство валового внутреннего продукта на душу населения; • Уровень антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Детская смертность Продолжительнос ть жизни Грамотность Индекс человеческог о развития

Национальная стратегия устойчивого развития Впервые НСУР РБ была разработана в 1997 г. Основывалась на «Повестке дня на XXI век» Конференции ООН по окружающей среде и развитию. НСУР-2020 разработана в соответствии с: Законом Республики Беларусь «О государственном прогнозировании и программах социальноэкономического развития Республики Беларусь» . Декларации тысячелетия ООН (сентябрь 2000 г. ) Политической декларации Всемирной встречи на высшем уровне по устойчивому развитию в Йоханнесбурге (сентябрь 2002 г. ) и др.

Использование возобновляемых ресурсов Рациональное использование энергии Устойчивое общество Эффективные технологии Новое мировоззрение и новые ценности

Responsible Care • Cамая большая в мире добровольная программа для промышленности, одобренная и согласованная с ООН • Всемирный Саммит по устойчивому развитию в Йоханнесбурге (2002) • Создать химической промышленности имидж отрасли, которая на всех своих предприятиях применяет строгие нормы гигиены труда и охраны окружающей среды.

Responsible Care Затрагивает сферы: • Охрана труда • Охрана окружающей среды • Контроль и распределение продукции

Responsible Care 53 страны, 90% от общего производства химической продукции

Responsible Care Основные положения: • Повышать безопасность технологий, процессов и продукции, учитывая воздействия на здоровье людей и окружающую среду в течение всего жизненного цикла. • Эффективно использовать ресурсы и минимизировать отходы. • Открыто отчитываться обо всем, что связано с деятельностью предприятия. • Отвечать и реагировать на запросы граждан. • Сотрудничать с правительствами и организациями в области разработки и соблюдения эффективных нормативно-правовых актов и стандартов.

Устойчивое развитие и «зеленая» химия • • Вода Сырье Энергия Окружающая среда по отношению к внешнему воздействию

Сырье

Энергия

Окружающая среда НET ОТХОДАМ! (ZERO WASTE)

Three ways to define Zero Every substance has are of Zero! • Absolute Zero the nature substancesa detection to In strictest definition subject sensitivity limit. „natural“ fluctuations. no waste • Analytical Zero If the. By this definitionwatermeans: in concentration of Zero no sewage a substance • Zero Impact a stream impact on the environment No is below this limit, it will not no polluted air and be detected by analyticalno energy loss Emission methods. ► No

Three ways to define Zero Problems: • Absolute Zero - Much easier to convince companies from implementing! - Harddetection systems are New to convince companies • Analytical Zero - Noof the need invented every year. negative effect on environment • Zero Impact - Implementation possible - Hard to implement of Permanent adoption - Expensive environmental protection plants way we define Zero! The is required. - Expensive

«Зеленая» химия и Химия окружающей среды