05paryjczak_t.pdf

Zielonachemia–podstawą

ochronyśrodowiskaXXIwieku

Tadeusz Paryjczak

Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej

Politechniki Łódzkiej

1. Wprowadzenie i stan ś rodowiska

Wiek XXI jest powszechnie uwaŜany za początek ery ekologicznej,

która następuje po erze rolniczej i przemysłowej [1÷4].

Sądzi się, Ŝe cywilizacja w swoim aktualnym rozwoju osiągnęła juŜ

stan krytyczny. Spowodowane to jest z niebezpiecznie wysokim stopniem inge-

rencji człowieka w środowisko i rozmiarem juŜ dokonanych zniszczeń. Skutki

tej ingerencji mają charakter nie tylko lokalny, ale teŜ globalny-światowy [1÷3].

Groźnej dewastacji ulega szczególnie gleba (nagromadzenie toksycznych metali

cięŜkich, promieniotwórczych nuklidów, pestycydów i innych). ZuŜywanie

warstwy stratosferycznego ozonu spowodowało ocieplenie klimatu, nie mówiąc

juŜ o zanieczyszczeniu wody.

Obecnie najwaŜniejszym wyzwaniem dla ludzkości staje się rozwiązywa-

nie problemów ekologicznych, gdyŜ mogą one w przyszłości zagrozić istnieniu

ludzi jako gatunku biologicznego. Według oszacowań ekspertów Międzynarodowej

Organizacji Zdrowia (WHO) ¾ wszystkich chorób człowieka to choroby związane

ze złym stanem środowiska naturalnego. Najbardziej niebezpieczne są tzw. ekolo-

giczne zachorowania (nowotwory złośliwe, astma oskrzelowa, upośledzenia wątro-

by, niektóre patologie odpornościowe i wewnątrz wydzielnicze, naruszenie zdrowia

reprodukcyjnego jak i bezpłodność, poronienia, wady rozwoju itp.). Źródłem zanie-

Tadeusz Paryjczak

czyszczeń dla człowieka mogą być róŜne produkty techniczne, materiały budowla-

ne, wyposaŜenie i osobista działalność w granicach naszych domowych środowisk.

Międzynarodowe przepisy prawne regulują tylko mały ułamek potencjalnie szko-

dliwych chemikaliów, które znajdują się w środowisku naturalnym w wyniku ludz-

kiej działalności jak i naturalnego pochodzenia [5,6]. Niektórzy nawet uwaŜają, Ŝe

trudno nam będzie szybko pozbyć się obecności toksycznych substancji w środowi-

sku, które były gromadzone przez ponad 50 lat.

Przyczyny degradacji środowiska na skalę globalną wiąŜą się najczę-

ściej z rosnącą liczbą ludzi Ŝądających coraz wyŜszego standardu Ŝycia i sięga-

jących w tym celu do technologii i praktyk, które zanieczyszczają lub dezinte-

grują środowisko naturalne [6]. Znana jest formuła Ehricha i Holderna opisują-

ca to zjawisko:

I = PAT

Oznacza ona, Ŝe wpływ na środowisko (I – environmental impact) rów-

ny jest iloczynowi populacji (P – product of population), dochodu na osobę [A]

(A – afluence per capital) i zastosowanej technologii (T – technological).

W okresie ostatnich pięćdziesięciu lat liczba ludzi zwiększyła się

z 2,5 mld do ponad 6 mld co postawiło przed ludzkością niezwykle odpowie-

dzialne, perspektywiczne zadania dalszego kompleksowego rozwoju. Te zada-

nia niezaleŜnie od poglądów demografów na dalszy rozwój populacji (stabiliza-

cja na poziomie 8 mld juŜ w roku 2050 lub 14 mld dopiero w roku 2125) stoją

juŜ obecnie przed międzynarodową społecznością, rządami poszczególnych

państw ale równieŜ przed instytucjami badawczymi i technologami.

Szczególnie istotne są działania słuŜące rozwiązywaniu problemów

ochrony zdrowia i wyŜywienia, zaspakajania potrzeb energetycznych, racjonal-

nego gospodarowania surowcami przy równoczesnym zachowaniu ostrych,

wymagań ochrony środowiska. We wszystkich wymienionych dziedzinach

chemia była, jest i będzie jedną z najwaŜniejszych gałęzi przemysłu tworzących

postęp, a więc oczywistym fundamentem rozwoju cywilizacji i kultury. Obecny

rozwój nauki, techniki i najogólniej kultury materialnej wskazuje, Ŝe chemia

utrzyma swą pierwszoplanową rolę w tym rozwoju, a nawet ją zwiększy.

W XX wieku rozwój chemii przyczynił się do ograniczenia, a nawet li-

kwidacji tych chorób, które dziesiątkowały ludzkość przez tysiąclecia. Stało się

to dzięki syntezie licznych leków w tym antybiotyków. Miedzy innymi w sku-

tek tego, przeciętna długość Ŝycia wzrosła z 47 lat w 1900 do 75 w końcu wieku

[3,6]. Chemia przyczyniła się do poprawy jakości Ŝycia we wszystkich dziedzi-

nach; transporcie, komunikacji, zdrowiu, przemyśle spoŜywczym, przemyśle

odzieŜowym, gospodarstwie domowym i innych przejawach egzystencji czło-

wieka. Szczególnie istotna rola przypadła chemii w ochronie zbiorów i zwięk-

VII Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Zielona chemia – podstawą ochrony środowiska XXI wieku

szeniu ich wydajności, co ograniczyło widmo głodu [1÷7]. Niestety te niewąt-

pliwe osiągnięcia i fascynacje nimi pozostawiły w cieniu zainteresowanie

o uniknięcie zagroŜeń środowiskowych.

Wprawdzie przemysł chemiczny jest tylko w części przyczyną zagroŜeń

(energetyka i transport znajdują się na czele tej niechlubnej listy) to jednak czę-

sto jest uwaŜany za głównego winowajcę. Paradoksalnie przyczynił się do tego

rozwój samej chemii, a zwłaszcza technik analitycznych, umoŜliwiających mie-

rzenie minimalnych stęŜeń substancji toksycznych [2]. Uświadomiło to społe-

czeństwu niebezpieczeństwa ze strony toksycznych substancji chemicznych, co

przy powszechnej ich obecności, tajemniczych przemianach oraz posługiwaniu

się hermetycznym językiem przyczyniło się do powstania swoistej „chemofo-

bii” [2,3,8]. MoŜna by Ŝartobliwie stwierdzić, Ŝe często dzisiejsza opinia

o chemii i chemikach w społeczeństwie jest bliska tej jaka w swych „Opowie-

ściach Kanterberyjskich” zawarł XIV-wieczny poeta angielski Goeffrey

Chaucer:

„Zawsze i wsz ę dzie i o ka Ŝ dej porze

Mo Ŝ na ich pozna ć po wstr ę tnym fetorze

Jak kozły ś mierdz ą dla całego ś wiata

Na mil ę naprzód ten odór zalata,

Taki gor ą cy i przenikliwy,

Wierz mi, niech zmyka ka Ŝ dy kto Ŝ ywy.”

W XXI wieku – erze ekologicznej musi być stosowana nowa strategia –

strategia zrównowaŜonego rozwoju, która zapewni trwałą równowagę pomiędzy

koniecznym zaspokojeniem potrzeb społeczno-ekonomicznych ludzkości,

a wymogami szeroko pojętej ochrony środowiska i harmonijnego z nim współ-

Ŝycia. Wymóg ochrony środowiska ma być traktowany jako nadrzędny priory-

tet, któremu podporządkowane zostaną wszystkie inne przesłanki rozwoju. Eko-

logia jako troska o przyrodę w najszerszym znaczeniu staje się głównym celem

nauki a takŜe polityki. Nie oznacza to rezygnacji z postępu cywilizacyjnego

który jest niezbędny dla dobra obecnych i przyszłych pokoleń. W Apelu He-

idelberskim do przywódców świata, grono laureatów nagrody Nobla w 1999

roku wskazuje, Ŝe „największym zagroŜeniem dla ziemi jest ignorancja i ucisk,

a nie nauka, technologia ani nawet przemysł. Te ostatnie są natomiast niezastą-

pionymi narzędziami zdolnymi do ukształtowania przyszłości ludzkości; wolnej

od głównych problemów świata takich jak przeludnienie, głód i choroby” [9].

Termin „sustainable development” (zrównowaŜony rozwój, rozwaŜny, trwały)

uŜyto po raz pierwszy w Raporcie Brundflanda jeszcze w 1987 roku na określe-

nie poŜądanego modelu dalszego rozwoju cywilizacji [10]. Raport definiuje to

VII Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Tadeusz Paryjczak

pojęcie jako; „zaspokojenie potrzeb obecnych pokoleń bez naruszenia moŜliwo-

ści przyszłych pokoleń do zaspokojenia swoich potrzeb”.

W zmodyfikowanej formie ustalonej na „Szczycie Ziemi” w Rio de Ja-

nerio w1992 roku i dziesięć lat później („Rio +10”) o zrównowaŜonym rozwoju

mówi się jako: „równym zaspokajaniu potrzeb obecnych i przyszłych pokoleń

w ich rozwoju, w warunkach koniecznego zachowania środowiska”. Ujęcie to

oznacza w zasadzie zgodę na wykorzystanie surowców nieodnawialnych, ale

w moŜliwie małych ilościach, a takŜe oczywiście wykorzystanie surowców

odnawialnych, roślinnych i zwierzęcych. ZrównowaŜony rozwój musi pogodzić

trzy cele: ekonomiczny, środowiskowy i społeczny (w języku angielskim 3E;

Economy, Environment, Equity).

ZrównowaŜony rozwój jest często pojmowany jako humanitarna kon-

cepcja rozwoju słuŜącemu poprawie jakości Ŝycia i dobrobytu ludzkości w wa-

runkach ograniczonych zasobów ziemi, uwzględniający dalekosięŜne skutki

działalności przemysłowej czyli tzw. „etykę środowiska” obejmującą poszano-

wanie przyrody i ochronę środowiska.

Idea „zrównowaŜonego rozwoju” dała początek róŜnym programom

pochodnym, wprowadzających zasady nowych zachowań i nowych obowiąz-

ków producenta, w tym nowych metod produkcji w postaci tzw. „zrównowaŜo-

nych technologii” (sustainable technologies). Bliskoznaczne pojęcia „czyste

technologie” (clean technologies) lub „zielone technologie” (green technolo-

gies) oznaczają w zasadzie idealne wersje technologii w pełni przyjazne środo-

wisku. Wszystkie te terminy są traktowane jako synonimy.

W początkach lat 90-tych ubiegłego stulecia powstał na świecie nowy

ruch naukowo-społeczny o znaczeniu historycznym, który za cel podstawowy

przyjął połoŜyć kres zagroŜeniom Ŝycia, zanieczyszczeniom niebezpiecznymi

substancjami środowiska przez technologię chemiczną. Ruch ten przyjął nazwę

„green chemistry” i stanowi zupełnie nowe podejście do rozwiązywania trudnych

problemów środowiskowych. Zielona chemia jest piątą w ciągu ostatnich 45 lat

inicjatywą uwzględniającą ochronę środowiska naturalnego w rozwoju przemysłu

i wpływu na ten rozwój. Pierwszą inicjatywą była tzw. teoria przemysłowa

(1960÷1970), następnie teoria regulacyjna (1970÷1982), teoria tzw. odpowie-

dzialności społecznej (1982÷1988) i teoria strategiczna (1988÷1993). W odróŜ-

nieniu od wymienionych inicjatyw, które były konfliktogenne w relacji rząd,

przemysł, towarzystwa ubezpieczeniowe, zielona chemia zaciera te konflikty,

następuje współdziałanie rządu, przemysłu, społeczeństwa, nauki, towarzystw

naukowych. Jest to wielka siła zielonej chemii w aspekcie strategicznego celu.

Na świecie pracuje około 3 mln chemików, często nie zdają sobie spra-

wy, Ŝe wytwarzając kilka tysięcy nowych produktów, nie mają dostatecznej

wiedzy o ich potencjalnym toksycznym działaniu albo potencjalnej interreakcji

z innymi materiałami w środowisku naturalnym. Wprowadzenie znajomości

VII Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Zielona chemia – podstawą ochrony środowiska XXI wieku

toksykologii i świadomości ekosystemów powinien być kluczowym składni-

kiem edukacji chemicznej. Niestety społeczeństwa uświadamiają sobie tylko

w małym stopniu iŜ droga do czystego środowiska prowadzi przez chemię.

Osiągnięcia chemii i technologii chemicznej przyczyniły się w ostatnich 30

latach do znacznego usunięcia zagroŜeń i jakościowej poprawy czystości śro-

dowiska. Potwierdzają to przykłady: opracowanie samochodowych katalizato-

rów trójfunkcyjnych (TWC), zastosowanie na szeroką skalę odsiarczania paliw

i gazów odlotowych, usuwanie lotnych związków organicznych (Voc’sów)

oczyszczanie i uzdatnianie wody, zbadanie czynników odpowiedzialnych za

zmiany w warstwie ozonowej, opracowanie polimerów „przyjaznych” środowi-

sku (biodegradowalnych), próby utylizacji ditlenku węgla i wiele innych [2,6].

2. Zielona chemia i jej historia

Pojęcie green chemistry – zielonej chemii zostało uŜyte przez Anastasa

po raz pierwszy w 1991 roku w programie Amerykańskiej Agencji Ochrony

Środowiska (US Environmental Protection Agency EPA) [11]. Była to bezpo-

średnia odpowiedź na uchwaloną w 1990 roku w USA ustawę o zapobieganiu

zanieczyszczeniom u źródła i odejściu w ochronie środowiska od działania „na-

kazowo-kontrolnego” [12]. JuŜ w 1993 roku powstał kompleksowy „Program

Zielonej Chemii” (US Green Chemistry Program) obejmujący współpracę, poza

Agencją Ochrony Środowiska, równieŜ inne instytucje m.in. Narodową Funda-

cję Nauki (National Science Foundation). Program zawiera większość działań

„zielonej chemii” w tym Konferencje Zielonej Chemii i InŜynierii oraz Konkurs

Prezydenta USA (US Presidential Green Chemistry Challange Award) w któ-

rym od 1996 roku przyznaje się nagrody w pięciu kategoriach w zakresie zielo-

nej chemii.

Nagrody w zakresie zielonej chemii przyznaje się teŜ we Włoszech,

Niemczech, Wielkiej Brytanii i Australii. W ciągu 14 lat od pojawienia się ter-

minu zielona chemia nastąpił szybki rozwój badań, powstały placówki badaw-

cze w uczelniach i przemyśle. Rozwinięto międzynarodową współpracę nauko-

wą, działalność edukacyjną i informacyjną. W 1997 powołano w USA Instytut

Zielonej Chemii [13], który ma 20 oddziałów w 20 krajach. Instytuty Zielonej

Chemii powstały w Wielkiej Brytanii [14], Japonii [15] i we Włoszech [16].

Zorganizowano szereg konferencji i sympozjów dotyczących zielonej chemii.

Pierwszą konferencję juŜ w 1993 roku, a pierwszą konferencję pod patronatem

IUPAC w Wenecji w 1997 roku. Odbyły się seminaria np. International Sympo-

sium of Green Chemistry (2001), Green Solvents for Catalysis (2002) i inne.

Pierwsza polska konferencja pt. „Zielona Chemia” odbyła się we Wrocławiu

w 2003 roku [6].

VII Ogólnopolska Konferencja Naukowa

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: