(H2N2)-Hóa học xanh thực sự là khái niệm về phát triển hóa học một cách bền vững và trong một số bài báo còn được gọi là “hóa học bền vững”. Đó là một cách suy nghĩ tích cực cho hóa học để khuyến khích phát triển các phương pháp và tạo ra các sản phẩm thay thế nhằm hạn chế việc sản xuất và sử dụng các chất nguy hiểm. Một vấn đề quan trọng hơn là khả năng đánh giá mức độ nguy hiểm trong một khoảng thời gian dài hơn.
Thực tế, từ năm 1850, những thành tích đạt được trong hóa học, đặc biệt là ở quy mô công nghiệp, thường để lại những hậu quả lớn có hại cho môi trường. Đôi khi, không phải chỉ đơn giản là các sản phẩm hóa học được sản xuất gây hại cho môi trường mà còn là vấn đề trong quá trình sản xuất đòi hỏi các thao tác xử lý sản phẩm có độ rủi ro cao và hình thành chất thải hóa học rất khó để loại bỏ.
Khái niệm về “hóa học xanh” xuất phát từ các kiến nghị của Hiệp ước Phòng chống ô nhiễm được thông qua Quốc hội Hoa Kỳ vào năm 1990. Ý tưởng về cách tốt nhất để giảm chi phí do ô nhiễm là kiểm soát ngay tại nguồn hơn là giải quyết các vấn đề liên quan đến việc thải chất độc hóa học vào môi trường. Năm 1998, Paul Anastas, nhân viên của Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) Hoa Kỳ, cho công bố một bài báo (cùng hợp tác với J. C. Warner) đặt ra 12 nguyên tắc của “hóa học xanh”. Bất kỳ quá trình hóa học nào đều phải đáp ứng được 12 tiêu chuẩn mới có thể được xem là thực sự bền vững và không có tác động xấu đến môi trường. 12 nguyên tắc hóa học xanh như sau :
1- Biện pháp phòng ngừa : Việc ngăn ngừa phát sinh chất thải sẽ tốt hơn việc làm sạch, xử lý hoặc tái chế chất thải sau đó.
2- Kinh tế hóa quy trình ngay ở mức nguyên tử : Các phương pháp tổng hợp hoá chất phải được thiết kế sao cho phần lớn các nguyên tử từ tác chất được tìm thấy trong sản phẩm cuối cùng. Ví dụ thực tế là việc thêm một nhóm bảo vệ một nhóm chức, kế đến loại bỏ nó sau một số giai đoạn là một phương pháp có tính tiết kiệm nguyên tử rất thấp.
3- Tổng hợp những chất ít gây nguy hiểm : Nếu có thể, phương pháp tổng hợp cần được thiết kế để sử dụng và tạo ra những chất có độc tính rất ít thậm chí không độc hại đối với sức khỏe con người và môi trường.
4- Việc thiết kế quy trình sử dụng các hóa chất an toàn hơn : Hóa chất sản xuất phải đáp ứng được nhu cầu sử dụng nhưng phải có độc tính rất thấp. Mục tiêu này liên quan đến việc nâng cao tính chọn lọc của các hợp chất và thúc đẩy sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu độc tính.
5- Sử dụng các dung môi hoặc chất phụ trợ an toàn hơn : Việc sử dụng các chất phụ trợ cũng như dung môi, các tác nhân phân tích cần phải được lựa chọn kỹ càng nhằm tránh những tác động bất lợi phát sinh. Các phân tử hóa học ở pha rắn và các dung môi có thể sử dụng lại là các công cụ có thể giúp thực hiện được mục đích này.
6- Tiết kiệm năng lượng: Tác động kinh tế và môi trường từ chi phí năng lượng của các quá trình hóa học cần được xem xét. Lý tưởng nhất, các phản ứng phải được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất phòng.
7- Sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo: Các vật liệu và chất phản ứng của cho các quá trình hóa học thường lấy từ các nguồn tái tạo hơn là tài nguyên sẵn có. Một số lượng lớn các hóa chất thương mại được sử dụng ngày nay có nguồn gốc từ dầu mỏ và nhiên liệu hóa thạch khác, trong khi nhiều người đã biết sử dụng nguồn năng lượng sinh khối.
8- Giảm các chất dẫn xuất: Các dẫn xuất của các hợp chất tổng hợp, chẳng hạn như các nhóm chất bảo vệ và phụ trợ quang hoạt, chúng ta nên tránh hoặc giảm thiểu tối đa việc sử dụng chúng, bởi vì việc đó tạo nên các quá trình đòi hỏi bổ sung các chất thử và tạo ra chất thải, cũng như một hiệu suất sử dụng tác chất rất thấp.
9- Chất xúc tác: Nếu có thể, việc sử dụng hàm lượng cao của tác chất để tăng chuyển dịch cân bằng về sản phẩm nên được thay thế bằng các chất xúc tác để làm giảm lượng chất thải và các sản phẩm để xử lý. Có nhiều loại chất xúc tác khác nhau (hợp chất cơ kim, hữu cơ, enzyme, v.v.) có thể được áp dụng cho một loạt các phản ứng.
10- Tạo các sản phẩm có khả năng phân hủy: Các sản phẩm sản xuất ra phải thực hiện được chức năng mong muốn, và sau đó phân hủy thành các chất vô hại sau khi sử dụng. Tiêu chí này nhằm tránh sự tích tụ các chất hóa học khi thải ra môi trường và trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm.
11- Phân tích thời gian thực của các chất ô nhiễm: Các phương pháp phân tích sẽ cho phép theo dõi chính xác thời gian hình thành các hợp chất độc hại trong suốt quá trình. Từ đó có thể xác định được mục đích, định lượng, và kiểm soát lượng khí thải một cách hợp lí nhất của các hợp chất này.
12- Phát triển hóa học an toàn hơn: Cần lựa chọn các tác chất cho các quá trình hóa học một cách cẩn thận để tránh gây ra tai nạn như cháy, nổ hoặc sự lan rộng của các chất gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Rõ ràng là không dễ để đáp ứng được theo những ý kiến được đề ra, và đến nay vẫn chưa có qui trình hóa học nào có thể thỏa mãn đầy đủ các tiêu chuẩn hoàn hảo. Thay vào đó, họ được đề nghị được áp dụng các quy trình mới hoặc cải thiện quy trình hiện có.
Vẫn còn một chặng đường dài phía trước để hóa học có thể được nhìn nhận hoàn toàn là “hóa học xanh”, nhưng việc đưa ra những cân nhắc về môi trường mà các nhà khoa học và kỹ sư đã thực hiện là một bước tiến tốt. Những đề nghị này được kiến nghị trong tình hình kinh tế khó khăn và sự khan hiếm nguyên liệu. Đáp ứng “hóa học xanh” rõ ràng là nhiệm vụ vô cùng phức tạp nhưng hết sức cần thiết cho việc phát triển một quá trình hóa học trên quy mô công nghiệp. Và không chỉ dừng lại ở các quy mô công nghiệp, các nguyên tắc “hóa học xanh” vẫn phải được áp dụng cho các quy mô nhỏ hơn như là phòng thí nghiệm và nghiên cứu hóa học.
Nguyễn Toàn Thắng
