Michał Burdyński
Laboratorium Badawczo - Rozwojowe, Lipopharm.pl
strony wersji drukowanej: 9-11


Wyzwaniem stojącym przed przemysłem chemicznym w XXI wieku jest wdrożenie zasad zrównoważonej chemii. Pojęcie zrównoważonej chemii powstało na przełomie XX i XXI wieku po opublikowaniu w 1987 r. raportu „Nasza Wspólna Ziemia” komisji H.Brundtland prezentującego nową koncepcję „zrównoważonego rozwoju”.
 
W 2000 roku OECD zdefiniowała pojęcie „zrównoważonej chemii” jako rozwinięcie pojęcia „zrównoważonego rozwoju”. Oznacza ono projektowanie, wytwarzanie i wykorzystywanie w procesach chemicznych produktów pozwalających na osiąganie dużych korzyści ekonomicznych i jednocześnie przyjaznych środowisku. W trakcie projektowania i prowadzenia procesów chemicznych należy zmniejszać ilość zużywanej energii, surowców nieodnawialnych i wody. Koncepcja „zrównoważonej chemii” nakazuje również redukować ilość wytwarzanych zanieczyszczeń i odpadów na każdym etapie produkcji oraz produkować takie produkty chemiczne, które mogą być użyte ponownie lub poddane recyklingowi. Głównymi zaletami idei „zrównoważonej chemii” jest zmniejszenie ilości produkowanych oraz w dalszym etapie wycofanie z produkcji substancji kumulujących się w środowisku i organizmach żywych. Korzystne jest zmniejszenie zapotrzebowania na surowce nieodnawialne oraz zwiększenie wykorzystania surowców wtórnych. Koncepcja „zrównoważonej chemii” zakłada oprócz zmniejszenia wpływu na środowisko, również zmniejszenie kosztów utylizacji odpadów poprzemysłowych, promowanie i wdrażanie technologii zwiększających innowacyjność i konkurencyjność przemysłu.

Projekt „zrównoważonej chemii” porusza także aspekt edukacyjny - poszukiwanie nowych szlaków syntez, wykorzystanie substancji bezpieczniejszych dla środowiska niż dotychczas używane. W analizie chemicznej za istotne uznano wykorzystywanie odczynniko- i energooszczędnych metod analitycznych1,2.

Pojęcie „zrównoważonej chemii” obejmuje dodatkowo analizę czynników ekonomicznych i społecznych produktu i procesu chemicznego w odróżnieniu od „zielonej chemii”, której zakres obejmuje właściwie opracowanie przyjaznego środowisku procesu lub produktu. Szersze spojrzenie na finalny produkt chemiczny spowodowała, że istotna stała się analiza całego cyklu życia produktu (LCA). Okazało się, bowiem, że nie tylko wytwarzanie produktu generuje niekorzystny wpływ na środowisko, ale również użytkowanie gotowego produktu przez konsumenta i procesy utylizacji zużytego produktu.

Analiza LCA obejmuje jakościową i ilościową ocenę wpływu procesu chemicznego w na-stępujących aspektach:

•    wyczerpywanie surowców nieodnawialnych,

•    wpływ na efekt cieplarniany,

•    wpływ na warstwę ozonową,

•    użyźnianie zbiorników wodnych,

•    udział w powstawianiu kwaśnych deszczów,

•    udział w emisji lotnych związków,

•    toksyczność dla człowieka i organizmów żywych.

Analiza LCA pozwala na syntetyczne i całościowe określenie zagrożeń i elementów, w których można przez wprowadzenie zmian, zmniejszyć wpływ procesu na środowisko3.
 
Oprócz analizy LCA dokonuje się określenia ilościowych wskaźników procesu, takich jak czynnik środowiskowy E, współczynnik środowiskowy EQ, wydajność atomową, efektywność masową, lecz taka analiza pozwala jedynie ocenić jego wpływ na środowisko w dość wąskim zakresie4.

Społeczny aspekt „zrównoważonej chemii” obejmuje rzetelne informowanie społeczeństw o wpływie projektowanego lub istniejącego produktu na środowisko, a także promowanie współpracy pomiędzy ośrodkami naukowymi, przemysłem i organami państwowymi w celu przyspieszenia wdrażania innowacyjnych pomysłów. Celem społecznym jest również zmiana sposobu postrzegania przemysłu z zorientowanego na wykorzystywanie ropy naftowej na przemysł używający surowców wtórnych lub pochodzących ze źródeł odnawialnych3.

Zrównoważona chemia w Europie
Przemysł chemiczny jest w Unii Europejskiej trzecim co do wielkości sektorem przemysłu. Zatrudnia ok. 1,7 miliona pracowników i wytwarza 28 % światowej produkcji chemikaliów. Wartość wytworzonych substancji i produktów stanowi 2,4 % PKB UE. W związku z odgrywaną rolą w gospodarce europejskiej została opracowana strategia rozwoju sektora chemicznego uwzględnia-jącą założenia „zrównoważonej chemii”.

Celem strategii „zrównoważonego rozwoju” przemysłu chemicznego UE jest:

•    opracowanie nowych metod syntezy produktów chemicznych,

•    dopracowanie technologii katalizatorów i otrzymywania półproduktów,

•    opracowanie i wdrożenie nowych materiałów kompozytowych i membran,

•  opracowanie nowych bardziej przetworzonych związków chemicznych oraz metod otrzymywania półproduktów pozwalających na lepsze wykorzystanie możliwości syntezy przemysłowej w ramach wielkiej Syntezy Chemicznej,

•    opracowanie nowych produktów przemysłu petrochemicznego oraz metod ich otrzymywania.

Kolejnym ważnym obszarem działań w ramach zrównoważonej chemii jest poszukiwanie nowych sposobów przyspieszania i katalizy procesów chemicznych, umożliwiających pełniejsze wykorzystanie posiadanych urządzeń i maszyn. Założenia „zrównoważonej chemii” mają zastosowanie w chemikaliach stosowanych w rolnictwie – planowane jest opracowanie nowych innowacyjnych metod otrzymywania wieloskładnikowych produktów.

Aspekt ekologiczny strategii „zrównoważonej chemii” zakłada coraz większe wykorzystanie surowców wtórnych w syntezie chemicznej. Istotne jest znalezienie metod recyklingu odpadów chemicznych, polimerów oraz utylizacji urządzeń produkcyjnych.

Ważnym zagadnieniem w ramach strategii „zrównoważonej chemii” UE jest analiza i opracowanie metod transportu i składowania produktów chemicznych Dotyczy to głównie sposobu wykorzystania istniejących i projektowanych rurociągów oraz wykorzystania transportu rzecznego. Intensywne wykorzystywanie kawern do magazynowania ropy naftowej, produktów petrochemicznych i gazu ziemnego powoduje, że istotne jest zbadanie oddziaływania takich obiektów na otaczające środowisko, jak również optymalizacja wykorzystania istniejących zbiorników.
   
Ostatnim aspektem poruszanym przez europejską strategię rozwoju zrównoważonej chemii jest dostosowanie programów kształcenia nowych pracowników do zmieniającego się przemysłu chemicznego. W ramach strategii zrównoważonego rozwoju chemii powołano Polską Platformę Technologiczną Zrównoważonej Chemii. Zadaniami powstałej instytucji jest udział w pracach europejskiej platformy technologicznej zrównoważonej chemii, promowanie polskich inicjatyw w zakresie zrównoważonej chemii oraz koordynacja badań nad innowacyjnymi rozwiązaniami5.

Wdrażanie zasad zrównoważonego rozwoju chemii
Przykładem wdrażania zasad zrównoważonego rozwoju są programy recyklingu polichlorku winylu. W 2000 roku firmy produkujące PCV zobowiązały się do wprowadzenia zasad zrównoważonej produkcji w programie Vinyl 2010.  Wiązało się to z zorganizowaniem punktów odbioru i przetwarzania PCV. Do 2010 roku moce przerobowe pozwalały przerobić 250 tys. ton zużytego PCV. Po zakończeniu z sukcesem programu Vinyl 2010, wdrożono program VinylPlus, którego celem jest prawie 4-krotne zwiększenie ilości odzyskiwanego PCV do 2020 roku, z czego przynajmniej 100 tys. ton będzie przetwarzane innowacyjnymi metodami. Plany obejmują również wydawanie certyfikatów VinylPlus oraz znakowania produktów objętych tym programem6. W przypadku pojedynczych firm także osiągnięto postęp w zakresie wdrażania zasad zrównoważonego rozwoju. Firma KNAUF wyprodukowała wełnę mineralną w technologii ECOSE, która zmniejsza ilość zużywanej energii i surowców. Do produkcji wykorzystano szkło z recyklingu. Wełna otrzymała deklarację środowiskową III typu, nadaną przez Instytut Techniki Budowlanej, która potwierdza, że produkt nie wpływa negatywnie na środowisko7.

Chemia polimerów jest kolejną dziedziną chemii, w której dokonał się duży postęp we wdrażaniu zasad zrównoważonego rozwoju. W produkcji polimerów coraz szerzej stosuje się surowce odnawialne i półprodukty otrzymywane z roślin i zwierząt zamiast nieodnawialnej ropy naftowej. W trakcie syntezy stosuje się katalizatory metalocenowe oraz enzymy. Silny nacisk kładzie się na wykorzystywanie bezpiecznych dla środowiska rozpuszczalników takich jak ciecze jonowe i ciecze w stanie nadkrytycznym. Istotnym elementem w pracach badawczych dotyczących polimerów jest ich biodegradowalność i możliwość ponownego użycia8.


Literatura:

1.    Sustainable Chemistry, Environmental Directorate OECD, http://www.oecd.org/dataoecd/16/25/29361016.pdf

2.    OECD Need for research and development programmes in sustainable chemistry , http://www.oecd.org/dataoecd/16/25/42784720.pdf

3.    B. Burczyk, Zielona chemia – zrównoważona chemia: perspektywy rozwoju, Przemysł Chemiczny 84/3 (2005)

4.    J. Namieśnik, J. Płotka, M. Tobiszewski, A. Sulej, T. Chmiel, Zielona Chemia, Referat, Ogólnopolskie Sympozjum “Nauka i Przemysł”, Lublin 2011

5.    Polska Platforma Technologiczna Zrównowazonej Chemii, http://www.kpk.gov.pl/ppt/ppt.html?id=816&sct=4

8.    H. Pińkowska, Zielona chemia polimerów, Polimery 2006, 51, 11-12