Текст выступления:

Жасыл химияның 12 принципі
1. Жасыл химия: жалпы түсінік және 12 принциптің шолу тақырыптары

Жасыл химия – бұл қазіргі заманғы ғылыми тәжірибе мен өндіріс технологияларын экологиялық таза, қауіпсіз және ресурсты үнемдейтін бағытта ұштастырудың негізі болып табылады. Бұл сала химиялық өндірістердің табиғатқа зиянын азайтуға, адам денсаулығын қорғауға және тұрақтылықты қамтамасыз етуге бағытталған. Осы презентацияда жасыл химияның мәні мен оның 12 негізгі принципін атап өтіп, олардың өнеркәсіп пен экологияға тигізер пайдасын талқылайтын боламыз.

2. Жасыл химияның пайда болу себептері мен тарихы

1990 жылдардың басында экологиялық проблемалар әлемдік қауымдастықтың назарына ілінді. Осы кезде химия ғылымының екі ғалымы – Пол Анэстас пен Джон Уорнер жасыл химия тұжырымдамасын енгізді. Олар химиялық процестерді табиғатқа аз зиян келтіретіндей етіп қайта құру үшін 12 принципті жасады. Бұл идея адамзаттың қоршаған ортамен үйлесімді өмір сүруіне жаңа мүмкіндіктер ашты, сондай-ақ жасыл химия әлемдік өндірістің тұрақты даму бағыты ретінде мойындалды.

3. 1-принцип: Қалдықтардың түзілуін алдын алу

Өндірістік дизайн кезінде қалдықтардың пайда болуын алдын ала болжау және оны жою арқылы өндіріс экологиялық тұрғыдан тиімдірек бола алады. Бұл тәсіл шикізатты барынша тиімді пайдаланып, материалдық және қаржылық шығындарды азайтады. Сонымен бірге, қалдықтар түзу ықтималдығын болдырмау өндірісті тұрақты және қауіпсіз етуге маңызды үлес қосады, бұл экологиялық және экономикалық тұрғыдан тиімді болып табылады.

4. 2-принцип: Барынша атом тиімділігі - құрылымдық ерекшеліктер

Барынша атом тиімділігі принципі химиялық реакцияларда қолданылатын атомдардың көпшілігін соңғы өнімге енгізуді көздейді. Бұл тәсіл қалдықтардың азаюына және шикізаттың үнемді пайдаланылуына көмектеседі. Мысалы, кейбір синтез әдістері молекулалық құрылымды өзгерту арқылы реакцияның тиімділігін арттырып, қоршаған ортаға зиянды әсерін төмендетеді. Осылайша, атом тиімділігін арттыру – химиялық өндірістегі экологиялық және экономикалық артықшылықтардың негізі болып табылады.

5. 3-принцип: Қауіпсіз синтез әдістері

Қауіпсіз синтез әдістері химиялық өндірісте уытты және қауіпті заттарды қолдануды азайтуға бағытталған. Бұл әдістер арқылы өндіріс орындарында жұмыс істейтін қызметкерлердің денсаулығы сақталады, әрі экологиялық зиянды азайтуға мүмкіндік туады. Мысалы, реакцияларды төмен температурада жүргізу немесе улы реагенттерді қауіпсіз баламаларға ауыстыру арқылы өндіріске қауіпсіздік деңгейін көтеруге болады. Бұл принцип химиядағы инновациялар мен технологиялардың үйлесімін көрсетеді.

6. 4-принцип: Қауіпті химиялық заттарды болдырмау

Химиялық өндірісте ең басты мақсат – адамдарға және қоршаған ортаға қауіп төндіретін уытты заттардың қолданылуын азайту. Аралық және соңғы өнімдердің уыттылығы төмен болуы қажет, бұл өз кезегінде өндірістің қауіпсіздігін арттырады. Қауіпті реагенттер мен қосымшаларды минимизациялау арқылы экологиялық қауіптерді төмендетуге және еңбек шарттарын жақсартуға болады. Бұл тәсіл табиғатқа зиянсыз, әрі адам денсаулығын қорғайтын өндірісті құруға бағытталған маңызды қадам.

7. 5-принцип: Дәстүрлі және жасыл еріткіштерді салыстыру

Кестеде дәстүрлі еріткіштер, мысалы бензол және гексанның, жасыл еріткіштермен, атап айтқанда этанол және судың физикалық қасиеттері мен экологиялық әсерлері салыстырылған. Бұл көрсеткіштер жасыл еріткіштердің қоршаған ортаға аз зиян келтіріп, тез ыдырап, биологиялық ыдырайтындығын дәлелдейді. Мұндай еріткіштер химиялық өндірісте қолданылғанда, экологиялық қауіптің азаюы мен қалдықтардың төмендеуі байқалады, бұл өндірістің экологиялық тұрақтылығын арттырады.

8. 6-принцип: Энергия тиімді процестер мен өндірістегі қолданылуы

Энергия үнемділігі – заманауи химиялық өндірістің аса маңызды аспектісі. Қазбалар мен энергия ресурстарын ақылға қонымды пайдалану өндірістік шығындарды азайтып қана қоймайды, экологияға әсерді де төмендетеді. Мысалы, төмен температурада немесе ықшам технологиялар арқылы реакцияларды жүргізу энергияны үнемдеудің тиімді жолы. Бұлайша өндірістер жаңартылатын энергия көздерін пайдаланып, тұрақты даму принциптеріне сай жұмыс атқарады.

9. 7-принцип: Тұрақты және жаңартылатын шикізатты енгізу

Жасыл химияда тұрақты және жаңартылатын шикізаттарды пайдалану – атмосфераға аз зиян келтірудің әрі жаңа қорларды тиімді пайдалану тәсілі. Уақыт өте келе мысалы, биомасса негізіндегі шикізаттарды қолдану дәстүрлі мұнай өнімдерімен салыстырғанда экологиялық тұрғыдан анағұрлым тиімді деп танылды. Бұл үрдіс химия өндірісінің айналымды экономикаға көшуін жеңілдетіп, ресурс тапшылығын шешуге септігін тигізеді.

10. 8-принцип: Аралық және қосымша заттарды аз қолдану

Аралық өнімдер мен қосымша заттардың санын азайту химиялық өндірісті барынша оңтайландыруға мүмкіндік береді. Қоспаларды төмендету арқылы энергия мен шикізат шығындары қысқарып, өндіріс тиімділігі артады. Сонымен қатар, интеграцияланған бірқадамды реакциялар химиялық қосылыстарды өндіруде артық еріткіштер мен реагенттер қолданудан сақтайды. Мысалы, биохимиялық катализ әдістері ақуыздар арқасында жылдам және таза реакциялар жүргізуге жағдай жасайды.

11. 9-принцип: Катализаторларды қолданудың артықшылықтары

Катализаторлардың химиялық процестердегі қолданылуы реакциялардың энергия тиімділігін арттыруда және өнімнің сапасын жоғарылатуда маңызды рөл атқарады. Катализаторлар реакцияның жылдамдығын арттырып, жабық және қауіпсіз өндірістік процестерге жол ашады. Бұл технологиялар зиянды қалдықтардың түзілуін азайтып, экологиялық эквиваленттілікті жақсартады. Сонымен қатар, катализдің арқасында химиялық синтездер қаржы шығындарын азайту және энергияны үнемдеу тиімді жүзеге асады.

12. 10-принцип: Биологиялық ыдырайтын өнімдер жасау

Жасыл химияда табиғи ортада тез ыдырайтын материалдарды құрастыру ерекше маңызға ие. Полилактид (PLA) және крахмал негізіндегі биоқағаз сияқты өнімдер экологиялық тұрғыдан пластиктерге қарағанда әлдеқайда қауіпсіз. Олар табиғатта органикалық қосылыстарға ыдырау арқылы қалдықтың санын азайтады және қоршаған ортаға зиянын төмендетеді. Инфографика көрсеткендей, биоыдырайтын материалдардың ыдырау уақыты мұнай негізіндегі аналогтарға қарағанда анағұрлым қысқа.

13. 11-принцип: Процестерді талдау мен мониторингтің мәні

Қазіргі заманғы өндірісте онлайн сенсорлар химиялық процестердің сапасы мен қауіпсіздігін нақты уақыт режимінде бақылауға мүмкіндік береді. Бұл технологиялар арқылы ақаулар ерте кезеңде анықталып, өндірістің тиімділігін арттыруға жағдай жасалады. Спектроскопия және басқа аналитикалық әдістер реакцияның динамикасын зерттеп, қалдықтардың түзілу себептерін талдауға көмектеседі. Нәтижесінде, сенсорлық технологиялардың енгізілуі химиялық өндірістің экологиясына және экономикалық көрсеткіштеріне оң әсер етеді.

14. 12-принцип: Апат қаупін төмендету және қауіпсіздікті арттыру

Химиялық өндірістерде қауіпсіздікті қамтамасыз ету – басты міндеттердің бірі. Қауіпсіз реакциялық шарттарды таңдау улы және жарылғыш заттардың түзілу ықтималдығын едәуір азайтады. Сонымен қатар, жұмсақ технологиялар мен қауіпсіз реагенттерді қолдану апаттық жағдайлардың алдын алуда шешуші рөл атқарады. Автоматты тоқтату жүйелері өндірістегі төтенше жағдайларды ерте анықтап, қызметкерлердің өмірі мен денсаулығын сақтауға көмектеседі. 1984 жылғы Бхопал апаты осы шаралардың маңыздылығын ашық көрсетті және қазіргі таңда да өзектілігін жоғалтқан жоқ.

15. Халықаралық өнеркәсіпте жасыл химияны қолдану мысалдары

Жасыл химия принциптері әлемдік өнеркәсіпте кеңінен қолданыс тауып, ауа, су және топырақ ластануын азайтуда маңызды рөл атқаруда. Мысалы, кейбір фармацевтикалық компаниялар қауіпсіз реагенттерді пайдаланып, синтездерді экологиялық таза етуде. Көптеген химиялық зауыттар энергия үнемдейтін технологияларды енгізіп, қалдықтарды қысқартуда. Сонымен қатар, биопластиктер өндірісінің өсуі пластиктің зиянды әсерлерін төмендетуге септігін тигізуде. Бұл қағидалар халықаралық деңгейде тұрақты даму стратегияларының ажырамас бөлігіне айналды.

16. Эмиссия, қалдықтар және энергия тұтыну көрсеткіштері, жасыл химия енгізу нәтижелері

Жасыл химия технологияларын енгізу нәтижесінде өндірістегі эмиссия мөлшері азайып, қалдықтарды қайта өңдеудің тиімділігі артты, энергия тұтыну көрсеткіштері оң динамика көрсетті. Осы бағыттағы жетістіктер өңдеу саласында экологиялық тұрақтылық пен экономикалық тиімділікті үйлестіруге мүмкіндік берді. 2022 жылғы International Energy Agency мәліметтеріне сүйенсек, жасыл химияның құрылымдық өзгерістерге әсері өндіріс тиімділігін арттырып, қоршаған ортаға зиянды эмиссияларды төмендеткенін дәлелдейді. Бұл саланың инновациялық технологиялары химиялық процестердің экологиялық және энергетикалық тиімділігін қамтамасыз етеді, нәтижесінде өнеркәсіп секторындағы тұрақты даму стратегияларын жүзеге асыруға мол мүмкіндік туғызады.

17. Қазақстанда жасыл химия саласының дамуы мен жетістіктері

Қазақстанда жасыл химия саласының даму тарихы маңызды кезеңдерден өтуде. Елде осы бағытта мемлекеттік бағдарламалар қабылданып, 2010 жылдан бастап тұрақты даму мақсаттары шеңберінде ғылыми-зерттеу жұмыстары қарқынды жүріп келеді. 2015 жылы жасыл химияға арналған алғашқы индустриялық жобалар іске қосылып, 2020 жылға қарай отандық компаниялар экологиялық таза технологияларды қолдануды кеңейтті. Жаңа жылдарда халықаралық ынтымақтастық аясында шетелдік серіктестермен бірлескен жобалар мен тәжірибе алмасу механизмі дамып, бұл салада үлкен серпіліс туғызды. Осы уақыт аралығында Қазақстан жасыл химия саласындағы аймақтық көшбасшы ретінде өз орнын нығайтып келеді.

18. Жасыл химия саласындағы маңызды ғылыми зерттеулер

2021 жылы химиялық катализаторлардың биоөңделуі мен су негізіндегі еріткіштердің полимер синтезінде қолданылуы жөнінде 30-дан астам ғылыми мақала жарық көрді. Сонымен қатар, оптикалық талдау, спектроскопия және биокатализ салаларындағы жаңа әдістер өнеркәсіптік процестердің тиімділігін арттыруда бірқатар жетістіктерге қол жеткізді. Бұл зерттеулер жасыл химияның теориялық негіздерін кеңейтіп, оның практикалық қолданылуын нығайтуда маңызды рөл атқарды. Отандастарымыздың да, шетелдік мамандардың ғылыми еңбектері экологиялық таза өндіріс пен инновациялық технологияларды дамытуға бағытталған.

19. Жасыл химияның болашағы және жаңа ғылыми бағыттар

Инновациялар мен жаңартулар әлемдік химия ғылымында жаңаша технологияларға – жаңартылатын энергия көздері, қалдықсыз синтез процестері және органикалық фотокатализге басымдық беруде. Бұл жаңалықтар тұрақты даму стратегияларының негізі ретінде экологиялық және экономикалық тиімділікті біріктіреді. Сонымен қатар, жасыл химия саласындағы кәсіби даму мен халықаралық ынтымақтастық ғылыми зерттеулер мен өндірістік тәжірибенің интеграциясына мол мүмкіндіктер туғызып, саланың кеңеюіне серпін береді. Бұл бағыттағы байланыстар жаңа технологияларды ендіру мен білім алмасу үрдістерін жеделдетуге бағытталған.

20. Жасыл химияның тұрақты дамуындағы маңыздылығы

Жасыл химияның принциптері экологиялық жауапкершілік пен инновацияны үйлестіріп, адам мен табиғаттың жан-жақты қауіпсіздігін қамтамасыз етуде басты міндет атқарады. Бұл ғылымнің тұрақты даму мен қоршаған ортаны қорғау саласындағы рөлі зор, себебі ол химиялық өндірісті экологиялық залалсыздандыруға және экономикалық тиімділікке бағыттайды. Осы принциптер негізінде құрылған технологиялар табиғи ресурстарды үнемдеуге, атмосфера мен су қорларын қорғауға ықпал етеді. Соның арқасында жасыл химия – болашақ ұрпаққа таза және тұрақты әлем қалдыратын маңызды фактор ретінде бағаланады.

Дереккөздер

Анэстас П.Т., Уорнер Дж. К., Жасыл химия: теория мен практика. – М., 2002.

Кузнецова Е.В., Экология и химия: современные подходы и вызовы. – СПб., 2015.

Green Chemistry Principles and Practice, P.T. Anastas and J. Warner, Oxford University Press, 1998.

“Green Solvents in Chemistry” (2018), Journal of Sustainable Chemistry.

Еркинбаев Д.Т., Безопасность химических производств, Алматы, 2019.

International Energy Agency. Energy Technology Perspectives 2022. — Paris, 2022.

А.К. Ахметов. Жасыл химия: теория және практика. — Алматы: Химия, 2021.

Международный союз по теоретической и прикладной химии. Зеленая химия: направления и перспективы. — Москва, 2020.

Қазақстан Республикасының Үкіметі. Тұрақты даму стратегиясы 2030. — Нұр-Сұлтан, 2019.