Enkät om elevers kunskaper inom grön kemi och hållbar utveckling efter synteslabb
BILAGA 3: Genomgångens innehåll
I denna bilaga presenteras innehållet i genomgången som inledde både gymnasielaborationen och universitetslaborationen. Som nämnts i rapporten handlade genomgången om att förse studenterna/eleverna med de verktyg som grön kemi bidrar med och ge relevanta exempel på hur hushåll vardagligt arbetar för att bidra till en hållbar utveckling. Tanken var att
studenterna/eleverna skulle få se kopplingen mellan principerna och vardagliga aktiviteter som bidrar till en hållbar utveckling. Därigenom kunde de också se att verktygen från grön kemi inte är unika till bara grön kemi utan används även vardagligt och utanför kemin. Genomgången behandlade var princip för sig själv och därför görs framställningen likadan i denna bilaga. För de fullständiga formuleringarna av principerna se bilaga 4 eller rubriken grön kemi under avsnittet tidigare forskning.
1. Den här principen handlar om att undvika avfall. Som kemist är det vanligt att detta sker genom att antalet biprodukter minimeras. Ett populärt sätt att
åstadkomma det är genom att använda en återvinningsbar katalysator.
Vardagligt gör vi liknande saker för att undvika avfall. Vi återanvänder och återvinner våra sopor. Vi gör matlåda av våra matrester och vi samåker för att undvika extra utsläpp.
2. Denna princip handlar om att maximera användandet av sina resurser. För gemene kemisten handlar det om att inkorporera så mycket som möjligt av materialen i produkterna. Det vanligaste sättet kemister gör detta på är genom att maximera både utbytet men också atomekonomin för reaktionerna. Det är otänkbart hur slösaktiga kemister genom tiden har varit med atomekonomin, ibland måste det separeras bort lika mycket biprodukter/lösningsmedel som det bildats produkt även om utbytet är 100%.
Detta kan jämföras med att om en kemist bara använder en liten del av en molekyl skulle det vara likvärdigt med om köttindustrin bara använde en liten del av djuret och resten (ibland upp emot 60%) gick till avfall. Lika självklart som det är att inte slösa med köttråvarorna borde det vara att inte slösa med kemiråvarorna. Till exempel bakar vi inte kakor och slänger hälften av
ingredienserna till vardags.
3. Denna princip handlar om att göra syntesen säkrare och fokus ligger på
processen. För kemisten handlar det om att ersätta om möjligt farliga kemikalier med mindre farliga och om möjligt eliminera farliga moment.
Detta görs hela tiden, människor i allmänhet gör farliga saker för att åstadkomma något. Det viktiga att ta med sig är hur vi genomför de farliga
sakerna. Till exempel kan vi välja att skriva i en skruv med en kniv men vi kanske väljer en skruvmejsel för att det är säkrare och det är så vi bör tänka inom kemin också. Det finns många styrmedel även för icke kemiska processer och bland alla miljömärkningar och ISO standarder syftar de till en sak. Öka säkerheten och hållbarheten i processerna.
4. Denna princip handlar om att designa produkter utan inherent skadlighet. Ett bra verktyg för kemister är riskfraser. Dessa är ett sätt att uppmärksamma faror i samband med kemikalier och även klassificera dessa efter typ av fara och effekten av kemikalierna.
Detta gäller dock för produkter i allmänhet och för produkter avsedda för barn i synnerhet. Det finns många kravprofiler att uppfylla och lika många
miljömärkningar att få. Skillnaden mot att få en miljömärkning för en process är att miljömärkningar för produkter, som till exempel KRAV märkningen, är något som ökar värdet på deras produkt för konsumenterna medan en ISO certifiering är något som ökar intresset för företag att vilja samarbeta med eller använda din process men inte nödvändigtvis din produkt.
5. Denna princip handlar om att minimera mängden lösningsmedel och andra hjälpsubstanser och där de är nödvändiga byta ut dessa mot oskadliga varianter. Ett populärt alternativ är att göra reaktioner helt utan lösningsmedel. Man kan då till exempel låta ena ämnet om det är en vätska vara lösningsmedel eller låta reaktionen ske på speciella ytor som är anpassade för att reaktionen ska kunna ske utan lösningsmedel. Annars är superkritiska vätskor ett annat populärt alternativ till traditionella lösningsmedel som är på uppsving.
En stor anledning till att välja bort just lösningsmedel varhelst det är möjligt är deras effekt på inte bara människor utan även på miljön. Det tydligaste exemplet från 1900talet är klorflorkolvätena (CFC) som användes i nästan alla typer av produkter på grund av sin mångsidighet och låga påverkan på människor. Däremot upptäcktes årtionden senare att gasen bröt ned livsnödvändigt ozon i stratosfären som fick stora konsekvenser för människor och djur. Ett annat exempel är att tillverkarna nyligen bytte från oljebaserade färger till
vattenbaserade färger på grund av skadligheten i färgerna. Även vid matlagning använder vi lösningsmedel som till exempel vatten när vi kokar potatis eller soppa.
6. Denna princip handlar om att uppmärksamma energiförbrukningen för dess påverkan på miljön. Det enklaste sättet att göra detta som kemist är att gå igenom de steg i processen som kräver tillförsel av energi på något sätt. Upphettning av reaktionsblandningen är en viktig aspekt av det hela. Både längden av värmningen och mängden värme som måste tillföras påverkar, men även om produkten ska kylas snabbt är det något som kräver tillförsel av energi.
Även i vardagen kräver nästan allt vi gör energi. Saker vi gör för att effektivisera energiförbrukningen kan inkludera att köpa energisparlampor eller stänga av elektroniska produkter istället för att sätta dem i standby läge. En viktig aspekt av detta är att välja elbolag med omsorg eftersom i slutändan handlar det inte bara om att minska sin energiförbrukning utan även att minska förbrukningen av energi från icke förnyelsebara energikällor. Intressant i samband med detta är att idag finns elbolag som erbjuder fjälltjänster för att kontrollera både
förbrukningen av el hemma men även för att styra till exempel lampor via mobilen trots att ingen är hemma.
7. Denna princip handlar om att där det är möjligt välja förnyelsebara material över icke förnyelsebara. För kemister handlar det mycket om att söka alternativa sätt att skapa de råvaror som behövs. Vanligt är att byta ut oljeråvaror mot odlade alternativa råvaror. Med odlade råvaror blir dock kontinuerlig tillgång ett problem. Missväxter påverkar redan världen över många miljoner människor varje år, om dessa missväxter också ska påverka vår industri blir det ännu fler människor som påverkas.
Även andra typer av produkter som inte är kemiska tillämpar denna princip och strävar hela tiden efter att använda sig av förnyelsebara råvaror. Men
lösningarna är fler än att bara använda förnyelsebara material, i stor
utsträckning används också återvunna material. Överallt där säkerheten kan garanteras används annat är så kallade jungfrumaterial.
8. Denna princip handlar om att undvika att använda skyddsgrupper och onödiga reaktionssteg varhelst de inte är nödvändiga. Som kemist är det viktigt att vara medveten om effekterna av de verktyg som används. Vad som kan göras är att utnyttja syntesvägar som används i naturen eftersom där är energiåtgången ofta låg och utgången gynnsam. Traditionellt inom kemi har det varit tvärt om att processerna har krävt hög energi och på ett eller annat sätt producerat gifter och skadliga ämnen.
9. Denna princip handlar om att använda katalysator. Katalysatorer påverkar energiåtgången och tidsåtgången för processer men även hur mycket
biprodukter som bildas.
Att katalysera något och undvika onödiga steg i produktionen är jämförbart med något som vi till vardags gör omedvetet. Minsta motståndets lag brukar det kallas när beslut fattas baserat på vad som ger mest vinning för minst
ansträngning. När vi ska välja väg hem låter vi inte enbart sträckan avgöra utan även förväntad trafik eftersom vi vill komma till målet så snabbt och enkelt som möjligt. Så endimensionella kan dock inte kemister vara eftersom de har fler principer att följa, vilken katalysator som helst duger inte.
10. Denna princip handlar om att kemiska produkter ska designas så att de bryts ned efter sin livstid. Detta är betydligt svårare än det låter. Framförallt är det svårt att garantera livslängden och samtidigt göra produkten lätt att bryta ned. För de flesta applikationer är det viktigare med kravprofilen än att produkten kan brytas ned lätt. Detta är något som kemisterna måste jobba på ska arbetas in i kravprofilen.
Vardagligt är detta med omhändertagande av produkten något som tas på stort allvar. För en del produkter är det så viktigt att vi infört vad vi kallar
producentansvaret. För övriga är återvinning och källsortering viktiga verktyg i att motverka miljöförstöring.
11. Denna princip handlar om att analysera processflöden i realtid för att
motverka föroreningar när de uppkommer istället för vid slutet av produktionen. Men det är mer till den här principen än bara föroreningsaspekten. Genom att
utveckla bättre analyser kan kemister också spara mycket energi genom att helt enkelt veta när en syntes är ”klar”. Ett bra knep att ta till för att åstadkomma en mer kontinuerlig analys är genom att följa reaktionerna TLC. På så sätt fås information om när reaktionen är klar och om när det börjar bildas biprodukter.
Vardagligt använder vi oss hela tiden av kontinuerliga utvärderingsmetoder. Våra mätinstrument är våra sinnen. Matlagning har många av de bästa exemplen på tester för att avgöra när produkten (maten) är klar. Till exempel smakar vi för att avgöra när vi är nöjda och vid tillagning av kött är det många som känner till köttestet, ett test där testaren trycker på köttbiten och jämför tryckmotståndet med att trycka på sin handled.
12. Denna princip handlar om att minimera olyckspotentialen genom val av utrustning och material. Vanliga skyddsanordningar på labbet är bland annat skyddskläder, handskar och dragskåp. När val av material ska göras bör definitivt de arbetandes säkerhet och riskerna med kemikalierna övervägas.
Samma principer gäller på diverse övriga ställen. Till exempel är
arbetsmiljörelaterade frågor något som legat högt på agendan ända sedan fackföreningar först bildades. Inom en del yrken är det dessutom en förutsättning med rätt utrustning. Till exempel kräver många yrken skyddsutrustning och inom vården är sterila verktyg ett krav för att verksamheten ska kunna genomföras.