כימיה ירוקה

01.08.2001
 
פרופ' רוני ניומן. הפסולת שנוצרת היא מים
 
ההגנה הטובה ביותר אינה ההתקפה,אלא המניעה. התפיסה הזאת עומדת בבסיסה של אחת מהגישות המודרניות בתחומי איכות הסביבה, המכוונת למניעת היווצרותם של זיהומים סביבתיים, ולא להגבלת כמותם. אותה תפיסה עומדת גם בבסיס התפתחותו של ענף מדעי חדש יחסית, המכונה "כימיה ירוקה". ה"כימיה הירוקה" נועדה להיות ידידותית לסביבה,תוך שהיא מתמקדת בפיתוח תהליכים חדשים שאינם משתמשים בחומרים מסוכנים ואינם יוצרים חומרים כאלה.הסוכנות האמריקאית להגנה על הסביבה יזמה בראשית שנות ה-90 תוכנית מיוחדת לעידוד ה"כימיה הירוקה". מאז הצטרפו ליוזמה כמה מדינות ברחבי העולם.
 
בתעשייה הכימית, כמו בפתגם הידוע, גרם אחד של מניעה עשוי לחסוך קילוגרם של רפואה. ומצד שני, ייצור של קילוגרם אחד של חומרים יקרי ערך מסוימים עלול להתבטא בייצור טונה של חומרי פסולת. לדוגמה, בארה"ב לבדה התעשייה הכבדה משחררת לסביבה,מדי שנה, יותר משלושה מיליארד טונות של פסולת כימית, הכוללת חומרים רעילים.באותה עת מוציאה התעשייה כ-150 מיליארד דולר כדי להפחית את נזקה של הפסולת הזאת,כמתחייב מהחוקים השונים המגדירים ומסדירים את תהליכי עיבוד ואיחסון הפסולת. מדעני מכון ויצמן למדע חוקרים ובוחנים דרכים חדשות למניעת היווצרותה של פסולת כימית,העשויות לפשט ולהוזיל את התהליכים האלה, תוך הגברת השמירה על איכות הסביבה וניקיונה.
 
לדוגמה, תהליכי חימצון של חומרי גלם כגון נפט משמשים להפקת מספר רב מאוד של מוצרים כימיים, החל מתרופות ועד לחומרים פלסטיים חשובים. חימצון הוא תהליך כימי שבו חומר כלשהו מוסיף אליו את היסוד חמצן. אבל, לרוע המזל, רבות משיטות החימצון הידועות והנפוצות כיום יוצרות זיהום רב. למשל, בתהליכי הייצור של פרופילן אוקסיד (המשמש לייצור מוצרי פלסטיק שונים, לרבות תקליטורים וכיסויים לחממות, הנמכר בכ5- מיליארד דולר מדי שנה), נוצרות כמויות גדולות של תרכובות המכילות כלור. ליתר דיוק: כמאה אלף טונות תרכובות המכילות כלור הנוצרות בתהליך זה נשלחות מדי שנה לאתרי פסולת, מה שיוצר מפגעים וסיכונים סביבתיים.פרופ' רוני נוימן מהמחלקה לכימיה אורגנית במכון ויצמן למדע חוקר את הדרכים ליישם תהליכים של "חימצון ירוק", שאינו משאיר בעקבותיו פסולת מסוכנת. גישתו המקורית של נוימן מבוססת על שימוש בחמצן מהאוויר כבמגיב כימי בתהליכים שהפסולת היחידה העשויה להיווצר בהם היא מים.
 
כידוע, האוויר שאנו נושמים מכיל 12% חמצן.למזלם של היצורים השונים החיים בכדור-הארץ, החמצן שבאוויר אינו נוטה להגיב עם חומר אורגני בטמפרטורות הקיימות במערכת האקלימית שלנו בדרך הטבע. אבל, בטמפרטורה גבוהה, חומרים אורגניים בכל זאת מגיבים עם חמצן, אלא שתוך כדי כך הם נשרפים. אחת מטרותיה המוצהרות של ה"כימיה הירוקה" היא לפתח תנאים מבוקרים ומתונים שבהם יוכל החמצן שבאוויר להגיב עם חומרים אורגניים מבלי לגרום לשריפתם. כדי להשיג את המטרה הזאת, המדענים משתמשים בקטליזטורים (חומרים שכמויות קטנות שלהם עשויות לזרז תגובות כימיות ולכוון אותן למסלול מסוים). פרופ' רוני נוימן מפתח קטליזטורים ומערכות קטליטיות שונות,תוך התמקדות במנגנוני הקטליזה של החימצון.
 
אחד הפרויקטים של נוימן מיועד לפיתוח תהליך נקי לייצור פרופילן אוקסיד.תהליך זה מתבסס על שימוש בחמצן שבאוויר תוך הוספת זרז המבוסס על המתכת רותניום. המדענים כבר הראו שתגובה זו מתחוללת במעבדה ותיארו את המנגנונים שלה. היעד שאליו הם שואפים עתה הוא התאמה של התגובה הזאת לשימוש בתעשייה. הבנה חדשה של מנגנוני החימצון שהושגה במעבדתו של נוימן יכולה גם לשרת מטרה נוספת בתחום הקטליזה: ביצוע מניפולציות בררניות לתגובות החימצון או תהליכים כימים אחרים. למשל, בפרויקט של חימצון חומרים אלקיל-ארומטיים מנסה נוימן למצוא דרך לעצור את שרשרת תגובות החימצון באמצע הדרך,ולקבל כתוצרים אלדיהידים ארומטיים. תהליך בררני כזה לא ניתן כיום לביצוע באמצעות החמצן שבאוויר.חשיבות פיתוחו של תהליך כזה נובעת מהעובדה שהאלדיהידים הארומטיים הם חומרי ביניים חשובים לייצור תרופות, חומרי טעם וריח, וחומרים המשמשים להדברה בחקלאות.

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם