• No results found

Grön  kemis  principer  och  perspektiven  på  hållbar  utveckling

Enkät om elevers kunskaper inom grön kemi och hållbar utveckling efter synteslabb

BILAGA  5:   Grön  kemis  principer  och  perspektiven  på  hållbar  utveckling

I  denna  bilaga  argumenterar  jag  för  sambandet  mellan  grön  kemis  principer  och   perspektiven  på  hållbar  utveckling  som  jag  använt.  Jag  gör  det  princip  för  princip   med  principerna  angivna  enligt  deras  nummer,  för  att  läsa  principens  fulla  

formulering  se  avsnittet  om  tidigare  forskning  eller  bilaga  4  där  principerna  står   på  engelska  i  nummerordning.  Jag  lägger  även  in  bilden  som  visualiserar  

sambandet  igen.    

 

Bildtext:  Hur  de  olika  principerna  1-­‐12  om  grön  kemi  förhåller  sig  till  perspektiven  på  hållbar  utveckling    

1.  Principen  handlar  om  att  undvika  avfall.  Avfall  ackumuleras  och  förstör   naturen.  Utöver  ett  tydligt  ekologiskt  perspektiv  är  även  ett  ekonomiskt  

perspektiv  närvarande  genom  att  kemiska  produkter  avgiftsbeläggs  baserat  på   deras  sluthantering  och  giftighet.  Alltså  om  ämnet  efter  att  ha  producerats   förväntas  bilda  mycket  eller  skadligt  avfall  avgiftsbeläggs  produktionen  och   produkten  går  upp  i  pris  för  att  göra  miljövänligare  alternativ  

konkurrenskraftiga.    

2.  Principen  handlar  om  att  inkorporera  så  mycket  av  materialen  som  används  i   processen  som  möjligt  i  produkten.  Ett  sätt  är  att  maximera  atomekonomin,   vilket  gör  processen  betydligt  mer  kostnadseffektiv.  Därför  är  ekonomi  en  stark   drivkraft  bakom  principen.  Det  går  att  argumentera  för  att  principen  bidrar  till   mindre  avfall  och  eftersom  mindre  avfall  är  bra  för  miljön  borde  ekologi  också   vara  en  drivkraft.  Jag  har  valt  att  inte  inkludera  ekologi  som  drivkraft  för   principen  eftersom  det  är  en  effekt  av  att  avfallet  minskar,  vilket  ju  är  en  annan   princip.  Som  Anastas  själv  påpekar  hänger  principerna  sinsemellan  ihop1  men   det  är  inte  det  sambandet  jag  är  ute  efter  att  belysa  här.  

 

3.  Principen  anammar  alla  tre  perspektiven  på  hållbar  utveckling.  Säkra  synteser   betyder  mindre  skadliga  kemikalier  och  det  ökar  den  sociala  tryggheten  för   arbetarna  och  den  ekologiska  hållbarheten.  Den  ekonomiska  stabiliteten  gynnas   också  genom  de  ekonomiska  sanktioner  som  finns  att  få  om  processen  uppfyller   vissa  krav.  ISO  standarder  och  miljömärkningar  är  attraktiva  sätt  att  öka  

försäljningen  i  dagens  samhälle  och  därför  vägs  även  det  ekonomiska   perspektivet  in.  

 

4.  Principen  handlar  om  att  producera  säkrare  kemikalier.  Säkrare  kemikalier   leder  till  mindre  skadligt  avfall  och  en  ekologisk  hållbarhet  men  det  leder  även   till  att  produkterna  vi  människor  använder  är  säkrare  och  vi  kan  bibehålla  vår   sociala  trygghet.  Därför  hamnar  principen  mellan  ekologi  och  social.  

 

5.  Principen  handlar  om  att  använda  säkra  kemikalier  och  lösningsmedel.   Argumentationen  blir  väldigt  lik  den  för  princip  tre  med  sociala  och  ekologiska   effekter  samt  ekonomiska  konsekvenser  genom  produktionsomställningen.    

6.  Principen  handlar  om  att  öka  energi  effektiviteten.  Det  finns  en  stor  

ekonomisk  vinning  att  göra  genom  att  minska  energiförbrukningen  och  det  är   det  stora  perspektivet  bakom  principen.    

 

7.  Principen  handlar  om  att  använda  förnybara  material  och  det  ekologiska   perspektivet  är  givet  redan  i  formuleringen.  Det  finns  möjlighet  att  argumentera   för  att  social  och  ekonomi  också  passar  in  eftersom  principen  berör  framtiden   väldigt  starkt  men  jag  ser  den  ekologiska  vinningen  som  den  stora  drivkraften.    

8.  Principen  handlar  om  att  undvika  onödiga  reaktionssteg  och  kemiska  derivat.   Den  har  en  nära  koppling  till  principen  om  energi  men  här  ligger  fokus  på  de   ekologiska  fördelarna  genom  att  undvika  derivat.  Inga  onödiga  derivat  minskar   avfallen  och  belastningen  på  miljön.  

 

9.  Principen  handlar  om  att  använda  katalysatorer  och  katalysatorer  är  bra  ur   många  aspekter.  Bland  annat  minskar  de  energin  som  krävs  för  reaktionen  vilket   gör  den  billigare  att  genomföra  och  dessutom  minskar  den  avfallet  genom  att   färre  biprodukter  bildas  och  katalysatorn  ofta  återanvänds.  Tydlig  koppling  till   att  minska  miljöpåverkan  och  öka  den  ekonomiska  vinningen.  

 

10.  Principen  handlar  om  att  designa  produkter  som  är  lätta  att  ta  om  hand  eller   bryts  ned  naturligt  i  miljön  efter  avslutad  livslängd.  Som  med  princip  ett  finns   starka  ekonomiska  styrmedel  för  avfall  och  miljövinningen  vore  enorm  om  alla   produkter  kunde  brytas  ned  naturligt  till  oskadliga  ämnen.  

 

11.  Principen  handlar  om  att  analysera  i  realtid  för  att  motverka  att  föroreningar   bildas  under  processens  gång.  Genom  att  analysera  vet  kemisten  när  reaktionen   är  klar  och  slipper  vänta  otaliga  timmar  i  onödan.  Det  finns  därför  en  social   aspekt  genom  bättre  arbetsförhållanden.    

 

12.  Principen  handlar  om  att  minimera  olyckspotentialen  och  har  ett  tydligt   socialt  perspektiv  kopplat  till  arbetsmiljö.  Samtidigt  är  det  naturligtvis  en   nämnvärd  bonus  att  om  vi  minimerar  olyckspotentialen  kan  vi  minska   miljökatastroferna  i  antal.  

BILAGA  6:  Universitetslaborationen  

LABORATION  7  –  GRÖN  KEMI  

Grön  kemi  är  ett  koncept  som  utvecklats  inom  den  organiska  kemin  sedan  början  av   1990-­‐  talet  och  som  innebär  att  kemiska  processer  i  första  hand  utformas  från  ett   miljöperspektiv.  Grundtanken  bakom  grön  kemi  är  att  utforma  syntesarbetet  så  att   mängden  bildat  avfall  och  energiåtgången  minimeras,  samtidigt  som  så  få  giftiga  eller   svårhanterliga  föreningar  som  möjligt  används.  Processer  utformade  enligt  grön  kemi-­‐ konceptet  kännetecknas  av  att  den  totala  massan  onödiga  biprodukter  minimeras,   utbytet  blir  maximalt  och  att  mängden  lösningsmedel  från  icke-­‐förnyelsebara  råvaror   hålls  så  låg  som  möjligt.  

 

 

Sammanlagt  har  det  formulerats  tolv  principer  för  grön  kemi  som  fungerar  som   riktlinjer  när  miljövänligheten  beaktas  i  en  process.  

 

1.  Undvik  avfall  –  utforma  processer  som  ger  högt  utbyte  och  få  biprodukter.  

2.  Utforma  säkrare  kemikalier  –  undvik  om  möjligt  att  syntetisera  föreningar  med  hög   giftighet,  brandfarlighet  eller  miljöfarlighet  

3.  Utforma  säkrare  synteser  –  undvik  att  använda  reagens  med  hög  giftigtighet,   brandfarlighet  eller  miljöfarlighet  

4.  Använd  förnybara  råmaterial  

5.  Använd  katalysatorer  –  vid  användning  av  stökiometriska  reagenser  bildas  alltid   mer  biprodukter  

6.  Undvik  kemiska  derivat  –  att  introducera  skyddsgrupper  leder  till  extra  steg  och   därmed  mer  avfall  och  högre  energiåtgång  

7.  Maximera  atomekonomin  –  se  till  att  så  många  atomer  som  möjligt  i  reagensen   hamnar  i  slutprodukten  

8.  Använd  säkrare  lösningsmedel  och  reaktionsförhållanden  –  undvik  att  använda   giftiga  eller  brandfarliga  lösningsmedel,  och  arbeta  helst  inte  vid  höga  tryck  eller   extrema  temperaturer.  

9.  Öka  energieffektiviteten  

10.  Utforma  produkter  som  enkelt  kan  tas  om  hand  –  hög  nedbrytbarhet  till  något   ofarligt  är  mycket  attraktivt  

11.  Analysera  i  realtid  –  med  löpande  analys  är  det  lättare  att  se  när  något  i   processen  går  fel  och  därmed  att  rätta  till  problem  i  tid.  

12.  Minimera  olyckspotentialen  –  arbeta  under  säkra  förutsättningar,  med   säkra  kemikalier  och  lösningsmedel.  

 

Grön  kemi  

 

E:1  4-­‐Metylumbelliferon  

        Försök:    

Etylacetoacetat,  resorcinol  och  Dowex  sätts  till  en  E-­‐kolv.  I  ytterligare  en  E-­‐kolv  tillsätts   etanol  (15  mL)  och  till  en  tredje  vatten  (20  mL).  Alla  tre  E-­‐kolvarna  värms  på  låg  värme   på  en  värmeplatta  (ca  80  °C).  Rör/skaka  om  då  och  då  tills  reaktionsblandningen  slutat   bubbla  och  en  grå  massa  börjat  bildats.  När  reaktionen  är  klar  tillsätts  varm  etanol  (2   mL)  för  att  lösa  upp  massan.  En  Pasteurpipett  används  för  att  föra  över  lösningen  till  en   ren  E-­‐  kolv,  ytterligare  två  portioner  etanol  (2  mL)  används  för  att  få  med  all  produkt.    

Lösningen  värms  medan  varmt  vatten  tillsätts  i  portioner  till  lösningen,  när  den  blir   grumlig  kyls  den  långsamt  till  rumstemperatur.  Fällningen  sugfiltreras  sedan  och  tvättas   med  vatten.  

 

Tre  olika  lösningar  bereds  genom  att  i  tre  olika  provrör  eller  vialer  lösa  upp  ca  20  mg  av   produkten  i  etanol  (2-­‐3  mL).  Till  en  av  proverna  tillsätts  saltsyra  (2  mL,  10  %)  och  till  en   av  proverna  natriumkarbonatlösning  (2  mL,  10  %).  Observera  lösningarna  under  UV-­‐ ljus.  

 

Analys:  TLC,  fluorescens,  smältpunkt    

Mekanism-­‐hjälp:  Dowex  är  en  s.k.  katjonbytare  som  i  det  här  fallet  tillhandahåller  H+.    

BILAGA  7:  Gymnasielaborationen  

Laboration  Estersyntes  i  microskala  

 

Bakgrund:  

Estrar  är  en  viktig  del  av  den  organiska  kemin  och  syntetiseras  vanligen  genom   att  en  alkohol  och  en  karboxylsyra  får  reagera  under  inverkan  av  en  katalysator.   Karaktäristiskt  för  de  lågmolekylära  estrarna  är  att  de  har  ganska  specifika   lukter  vilket  är  anledningen  till  att  de  återfinns  i  många  kommersiella  produkter,   till  exempel  olika  oljor  och  parfymer.  

  Material:   • Finsprit  (etanol)   • Metanol   • Koncentrerad  svavelsyra   • Sur  grädde  

• Värktabletter  som  innehåller  acetylsalicylsyra,  t  ex  Aspirin,  Dispril  eller   Albyl   • Konserveringsmedlet  natriumbensoeat     • 3  små  glasrör   • 3  Droppipetter   • Kokande  vattenbad   • Ställ  för  små  provrör   • Liten  spatel   • Kapillärrör     Riskanalys:  

Varmt  vatten  kan  ge  brännskador  av  mildare  grad  och  om  man  bränner  sig  på   glasrören  kan  man  riskera  att  tappa  kemikalierna.  Iakttag  försiktighet  och  tänk   på  att  glaset  kommer  vara  varmt.  

 

Konc.  Svavelsyra  är  starkt  frätande  och  bör  handskas  med  försiktigt.  Man  får   absolut  inte  hälla  vatten  i  syran!  Om  man  får  syra  i  ögonen  ska  man  genast  till   ögonduschen  och  sedan  till  sjukhus.  Om  man  mår  illa  eller  får  yrsel  ska  man  säga   till  läraren  och  sedan  uppsöka  läkarhjälp.  

 

Glasvaror,  Tänk  på  att  glasvarorna  är  små  och  kapillärerna  i  synnerhet  är  sköra   så  iakttag  försiktighet  när  ni  använder  dem  för  att  undvika  olyckor  och  skärsår.  

Related documents