Yeşil kimya; kimyasalların dizaynı, üretimini, kullanımı ve kullanım sonrası ortaya çıkabilecek olumsuzlukları bertaraf eden veya azaltan yeni teknolojilerin geliştirilmesini teşvik etmektedir. Bu konudaki temel başvuru kitabı P.T Anastas ve J.C Warner’ın Yeşil Kimya: Teori ve Uygulama (Green Chemistry-Theory and Practice) kitabıdır. Yeşil kimyanın öngördüğü kimyasalların üretimi ve kullanımı; atık ürünlerin azaltılması, toksik olmayan bileşenlerin kullanımı ve verimliliklerinin arttırılmasını içermektedir. Yeşil kimya; çevre kirliliğinin önlenmesi için oldukça etkili bir yaklaşımdır. P.T Anastas ve J.C Warner’ın kitabında ortaya konan ‘yeşil kimyanın 12 prensibi’ yeşil kimyayı uygulamak için kimyacılara bir yol haritası sunmaktadır. Bu 12 prensip şu şekilde sıralanmıştır:
1-Önleme(Prevention): Bir kirliliği
temizlemeye çalışmaktansa; hiç kirletmemek yani kirletme öncesi önlem almak
daha doğru bir yaklaşımdır. Bu prensibe ‘Atıkların Önlenmesi’ de diyebiliriz.
2-Atom Ekonomisi (Atom Economy): Sentezlenmek istenilen maddenin atom
ağırlığının, o maddenin sentezinde kullanılan reaktiflerin atom ağırlığına
oranının % olarak ifadesidir. Bu yüzde oranı atom ekonomisinin bir göstergesidir.
Eğer sonuç %100 ise bu reaksiyonun %100 atom ekonomisi ile gerçekleştiği
söylenebilir.
3-Zararsız kimyasal sentez (Less Hazardous
Chemical Syntheses): Çevre ve insan sağlığı açısından zararlı bir sentez
tekniği yerine daha az zararlı başka bir alternatifi tercih edilmelidir.
Maliyet bakımında zararlı kimyasal sentez daha avantajlı olsa dahi, kirliliğin
temizlenmesi de bir maliyet oluşturacağından ekonomik açıdan da
dezavantajlıdır.
4-Güvenli kimyasalların tasarımı (Designing
Safer Chemicals): Kullanılan kimyasalların toksik etkisini en aza indirecek
tasarımların gerçekleştirilmesi gerekmektedir.
5-Güvenli çözücüler ve yardımcı
kimyasalların kullanımı: Aşırı ve gereksiz çözücü veya ayırıcı yardımcı
kimyasalların kullanımından kaçınarak, çevre
ve insan sağlığı açısından daha az zararsız olanlar tercih edilmelidir.
6-Enerjinin verimli kullanımı: Kimyasal
proseslerdeki enerji eşitlikleri hem çevre hem de ekonomi açısından en az
olacak şekilde düzenlenmelidir. Sentezlerde kullanılacak ortam sıcaklığı ve basıncı
mümkünse minimum olacak şekilde ayarlanmalıdır.
7-Yenilenebilir hammadde kullanımı (Use
of Renewable Feedstocks): Bir reaksiyonun sentezinde kullanılan ham
maddelerin veya reaksiyon sonucu oluşan yan ürünlerin yeniden kullanılabilir
olanları tercih edilmesi gerekmektedir. Her türlü ham maddenin; ürün ömrünün
tamamlamasından sonra yeniden kullanılabilir özellikte olması gerekir.
8-İlave reaktif gerektiren uygulamaları
azaltma, mümkünse kaçınma: Reaksiyonlar tasarlanırken en az basamaklı
olacak şekilde tasarlanmalıdır. Çünkü fazla basamaklı reaksiyonlarda kimyasal
kullanımı artacağından; reaksiyon basamakları azaltılmalıdır.
9-Kataliz (Catalysis): Katalitik
reaktifler( yeteri kadar selektif) stokiyometrik reaktiflerden daha üstündür.
10-Bozunma için tasarım: Kimyasal
ürünler zararsız bir şekilde bozunacak şekilde tasarlanmalıdır. Bu gün
kullanılan pek çok kimyasal ürün doğada yüzlerce yıl bozunmadan kalmaktadır.
Yeşil ürünlerde bu süre daha kısa olmalı ve bozunma ürünler çevre yada insan
sağlığına zararsız olmalıdır.
11-Kirliliğin önlenmesi için gerçek zamanlı analiz: Kirliliğin
önlenmesi için gerçek zamanlı analitik metotlar kullanabilen; izleme ve kontrol
sistemleri kurarak; oluşabilecek kirlenmenin anında tespit edilerek; önlemlerin
anında geliştirilmesi gerekmektedir.
12-Kazaları önlemek için güvenli kimya: Patlamalar,
yangınlar gibi kimya kazalarının en aza indirilmesi için kimyasal prosesler bu
şekilde tasarlanmalıdır [2].
Yeşil kimya
kavramı ABD’de 1990 yılında ‘Kirliliği Önleme Yasası’(PPA,PDF) ile birlikte
ortaya çıkmıştır. Bu yasanın çıkışıyla birlikte; 1977 yılında EPA (Envorimental
Product in America) bünyesinde kurulan OPPT’in ( Office of Pullution Prevention
and Toxics) sorumlulukları da genişlemiştir. OPPT tarafından ‘Kirliliği Önleme
ve Alternatif Yollar’ başlıklı bir araştırma programı başlatılmıştır. Bu
programda, kimyasal maddelerin dizaynı ve sentezinde kirliliği önlemeyi
amaçlayan projelere destek verilmiştir. Ofis bu konudaki çalışmalarını bu gün
de etkin bir şekilde gerçekleştirmekte olup, yeni gelişmekte olan
biyoteknoloji ve nanoteknoloji gibi
bilim dallarını yeşil kimyaya hizmet edecek şekilde desteklemektedir. Ofis bu
çalışmaları gerçekleştirmek için iki yol geliştirmiştir:Bunlardan birincisi;
mevcut kimyasalların potansiyel risklerini belirlemek ve yeni kimyasalların en
az riskle üretilmesini sağlamak, diğeri ise; sürdürülebilir çevre
politikalarıdır [3]. 1997 yılında yeşil
kimya çalışmalarını dünya çapında gerçekleştirmek amacıyla Yeşil Kimya
Enstitüsü (GCI-Green Chemistry Institute)kurulmuştur. 2001 Ocak ayında GCI
kimya ve çevrenin kesiştiği küresel sorunlara çözüm geliştirmek için Amerikan
Kimya Topluluğu (ACS-American Chemical Society) ortaklık kurmuştur [4]. ACS/GCI
ortaklığının temel hedefi; politikacıların, iş liderlerinin ve bilimsel
toplulukların çıkarlarını birleştirerek; ulusal bir araştırma önceliği olarak
yeşil kimyayı oluşturmaktır. Bu gün bir çok üniversitede yeşil kimya araştırma
kürsüleri kurulmuştur.
Biz
kimyagerler; hayatın her alanı ile ilgili olan kimya sektöründe, etkin olarak
çalışmaktayız. Bu nedenle attığımız her adımda bir sonrasını düşünerek; yeşil
uygulamalara ağırlık vermeliyiz. Yeşil kimyanın en yoğun çalıştığı alanlardan
biri çözücüler ile ilgili olan çalışmalardır. Özellikle organik çözücüler toksik,
yanıcı ve uçucudur. Laboratuar ölçekli kullandığımız çözücüler geniş çaplı
çevre sorununa yol açmasa da yerel sorunlar olasıdır. Başta kendi sağlığımız
tehdit altındadır. Burada yeşil uygulama olarak; çalıştığımız
çözeltilerden ucuz olanı değil, mümkünse
en az zararsız olanları tercih etmeliyiz. Bir kimyagerin ar-ge’sini yaptığı
ürün yeşil kimyanın tüm prensiplerine uygun olmalıdır. Bu yöndeki sonuç vermiş
çalışmalardan biri; doğada yıllarca bozulmadan kalan ve çevre yönünden zararlı
plastiklerin yeşil olanın üretilmesidir. İngiliz bilim adamları, gıda
paketlemesinde kullanılmak üzere şekerden plastik yapmışlardır. Telegraph
gazetesinin haberine göre, Imperial College London'dan bilim adamları, hızlı
büyüyen ağaçlar ve çimenlerdeki şekeri, plastik üretmek üzere, polimer olarak
bilinen büyük bir moleküle dönüştürmüşlerdir. Dünyada üretilen petrol ve petrol
ürünlerinin yüzde 7'si plastik üretiminde kullanılmaktadır. Plastiklerin yüzde
99'u fosil yakıtlarından üretilmektedir. Şekerden plastik üretme yönteminde,
geleneksel plastik üretimine göre daha az enerji tüketildiği bildirilmektedir
[5]. Bitkisel bazlı plastikler yenilenebilir ve biyolojik olarak da doğada
parçalanabildikleri için yeşildirler. Benzer yeşil örnekler atıkların geri
dönüşümü ilgili olarak verilebilir: Kağıt geri dönüşümü oldukça zor bir
süreçtir. Kağıt üzerindeki yapışkanların, plastiklerin, mürekkepleri organik
çözücülerle temizlenmesi gerekmektedir. Bu işlemi daha yeşil gerçekleştirmek
için bir laboratuar bir enzim geliştirmiştir. Bu enzim atık kağıtların
üzerindeki polivinilasetat gibi polimerleri temizlemektedir. Bu enzim sayesinde
polimerler suda çözünen polivinil alkol ve asetik asite çevrilmektedir. Bu
maddeler de sudan kolaylıkla ayrıştırılabilmektedir. Bu şekilde kullanılan bir
enzim geri dönüşüm fabrikasının üretimini günde %6 daha arttırmakta ve bunu
doğaya zarar vermeden gerçekleştirmektedir [6].
Gelecek nesiller
için yaşanabilir bir dünya bırakmak için kimyagerler büyük görev ve sorumluk
düşmektedir. Yeşil kimyager olgusu oluşturularak, üniversitelerde bu konuda
eğitim verilmelidir. Ayrıca kamu oyunu yeşil uygulamalar hakkında
bilgilendirerek; gerekli bilinç oluşturulmalıdır. Unutmayalım ki bu dünyada
sadece biz yaşamıyoruz!
Dr.Kimyager Hasan ÖZ
hasanmail@hotmail.com
KAYNAKLAR
[1] Envorimental Product in America webpage, http://www.epa.gov/gcc/pubs/about_gc.html,
Erişim tarihi:17.05.2011
[2] Anastas, P.,T., Warner, J., C., Green Chemistry:
Theory and Practice, Oxford University Pres, Newyork, 1998, p.30.
[3] Office of Pullution Prevention and Toxics webpage, http://www.epa.gov/oppt/, Erişim
tarihi:25.05.2011
[4] Green Chemistry Institute webpage, http://www.epa.gov/gcc/pubs/gcinstitute.html,
Erişim tarihi:25.05.2011
[5] Gray, L., Scientists develop new plastic made from
sugar that can be composted, The Telgraph Newspaper , 18.02.2010, http://www.telegraph.co.uk/earth/earthnews/7258503/Scientists-develop-new-plastic-made-from-sugar-that-can-be-composted.html,
Erişim tarihi: 31.05.2011
[6] 2004 Greener Reaction Conditions Award, Buckman
Laboratories International, Inc., Optimyze®: A New Enzyme Technology to Improve
Paper Recycling, Web page: http://www.epa.gov/gcc/pubs/pgcc/winners/grca04.html,
Erişim tarihi: 31.05.2011
Bu yazımız Kimyagerler Derneği Bülteni 'Kimyager' 9. Sayıda da yayınlanmıştır. Kimyager'de okumak için Tıklayınız.
