Текст выступления:

Жасыл химияның 12 принципі
1. Жасыл химия: 21-ғасырдағы ғылыми-экологиялық парадигма

Бүгінгі таңда химиялық өндіріс пен экология арасындағы үйлесімділік мәселесі жаһандық болып отыр. Жасыл химия — бұл экологиялық жауапкершілік және тиімді өндіріс қағидаларына негізделген жаңа ғылыми бағыт. Ол қоршаған ортаны ластамайтын, қауіпсіз технологияларды дамыту арқылы XXI ғасырдағы химия ғылымының жаңа парадигмасын қалыптастыруда.

2. Жасыл химияның тарихы мен қалыптасуы

Жасыл химия тұжырымдамасы 1990-жылдары Пол Энестас пен Джон Уорнердың еңбектерінен бастау алады. Олар жасыл химияны 12 принцип арқылы сипаттап, өндірістің қауіпсіз, тиімді және экологиялық таза болуының негіздерін құрды. Бұл бағыт индустриядағы химиялық ластануды азайту, энергиялық тиімділікті арттыру және химиялық процестерді адам мен табиғатқа зиянсыз ету мақсатында дамытылды.

3. 1-принцип: Қалдықтардың түзілуін болдырмау

Қалдықтардың түзілуін алдын алу — экологиялық тұрғыдан ең тиімді стратегиялардың бірі. Кез келген химиялық процесте артық өнім немесе қалдықтар пайда болуы мүмкін, олар экожүйеге зиян келтіреді. Қалдықтарды азайту өндірістің экономикалық тиімділігін арттырып, қоршаған ортаға қосымша жүктемелердің алдын алады. Бұған мысал ретінде, химиялық синтезде қосымша өнімнің түзілуін азайту тәсілдері арқылы қалдықтарды алдын алу жолдары қарастырылады.

4. 2-принцип: Максималды атомдық тиімділік

Атомдық тиімділікті арттыру дегеніміз - шикізаттың мүмкіндігінше көп бөлігін соңғы өнімге айналдыру. Бұл өндіріс барысында материалдық және қаржылық ресурстарды аз жұмсап, қалдықтар мөлшерін төмендетеді. Сонымен қатар, реагенттерді және реакция жолдарын мұқият таңдап, процестерді оңтайландыру арқылы реакциялардың тиімділігі артады. Мұндай тәсілдер экологиялық зиянды азайтып, шығындарды қысқартуға мүмкіндік береді.

5. 3-принцип: Қауіпсіз химиялық синтез әдістері

Қауіпсіздік химиялық өндірістің ең басты критерийлерінің бірі болып табылады. Токсинді және қауіпті реагенттерден аулақ болу, оларды экологиялық қауіпсіз баламалармен алмастыру химиялық процестердің сапасын көтереді. Мысалы, зиянсыз катализаторлар мен реагенттерді қолдану химиялық синтездің қауіпсіздігін арттырады әрі өндірістің тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

6. 4-принцип: Қауіпсіз өнімдер мен аралық заттар

Өнімдер мен аралық заттардың уытты болмауы адам өмірі мен табиғатқа зиян келтірмеудің бірден-бір кепілі. Қауіпсіз заттарды таңдау арқылы химиялық өнімдердің токсин деңгейін төмендетуге болады. Бұл принцип фармацевтика мен ауыл шаруашылығында маңызды, себебі бұл салаларда өнімдердің адам денсаулығы мен қоршаған ортаға әсері аса сезімтал қарастырылады.

7. 5-принцип: Экологиялық қауіпсіз еріткіштер мен қоспалар

Химиялық өндірісте органикалық еріткіштер кеңінен қолданылады, алайда олардың көпшілігі қоршаған ортаға зиянды. Су, этанол сияқты биологиялық ыдырайтын және қауіпсіз еріткіштерді қолдану — жасыл химияның негізгі міндеттерінің бірі. Бұл әдіс қоршаған ортаны қорғап қана қоймай, өнімнің тазалығын сақтап, өндірістің экологиялық әсерін азайтады.

8. 6-принцип: Энергия тұтынуды азайту

Химиялық процестерде энергия үнемдеу арқылы экологиялық зиянды азайтуға болады. Төменгі температурада және қысымда жұмыс істеу энергия шығынын кемітіп, парниктік газдардың бөлінуін де азайтады. Сонымен қатар, инфрақызыл, микротолқынды және ультрадыбыстық технологиялар дәстүрлі әдістерге қарағанда 20-30% үнемді, бұл энергияны тиімді пайдаланудың тың жолдарын көрсетіп отыр.

9. 7-принцип: Жаңартылатын шикізатты кеңінен қолдану

Қазба отынына тәуелділік планетамыздың экологиялық және экономикалық тұрақтылығына қатер төндіреді. Биомасса, өсімдік майлары сияқты жаңартылатын шикізаттарды пайдалану — жасыл химияның маңызды басымдықтарының бірі. Бұл сырткы шикізаттар экологиялық зиянды азайтумен бірге өндірісті тұрақтандыруға және қоршаған ортаны қорғауға септігін тигізеді.

10. 8-принцип: Қысқа әрі тиімді реакциялық жолдар

Химиялық синтездің жеңілдетілген және қысқартылған реакциялық жолдары өнім өндірудің қауіпсіздігін арттырып, ресурстарды үнемдеуге мүмкіндік береді. Минималды реакциялық қадамдарға қол жеткізу — қалдық түзілуін азайту мен шығындарды қысқарту стратегиясы. Микротолқынды және ферментативті әдістер инновациялық технологиялар ретінде энергия үнемдеуге және қалдық көлемін азайтуға ықпал етеді.

11. Дәстүрлі және жасыл процестердегі энергия шығысы (график)

Жасыл химияның негізгі табыстарының бірі — энергияны едәуір үнемдеу қабілеті. Бұл диаграммада кең таралған дәстүрлі химиялық әдістерге қарағанда жасыл химияның энергия шығынын 22 пайызға дейін төмендететіні көрсетілген. Қазақстандық химия институтының 2023 жылғы зерттеулері көрсетті, бұл үнемдеу экологиялық әсерді азайтып қана қоймай, өндірістің тиімділігін арттырады, яғни тұрақты даму мақсаттарына жетуге ықпал етеді.

12. Еріткіштердің экологиялық сипаттамалары салыстырмасы

Кестеде су, этанол, гексан сияқты кең танымал еріткіштердің биологиялық ыдырағыштығы мен қауіпсіздігі қарастырылған. Су — қоршаған ортаға ең зиянсыз және оңай ыдырайтын еріткіш ретінде жоғары бағаланады. Этанол да экологиялық тұрғыдан қауіпсіз. Ал гексанның қолданылуы қоршаған ортаға тәуекел төндіреді, сондықтан оның орнына экологиялық қауіпсіз баламаларды іздеу қажеттілігі басым.

13. 9-принцип: Катализаторларды пайдалану тиімділігі

Катализаторлар химиялық реакциялардың жылдамдығын арттырып, энергия тұтынуды азайтуда маңызды рөл атқарады. Катализаторларды қайта пайдалану өндірістің экологиялық қауіпсіздігін күшейтеді. Гомогенді катализаторлар ерітіндіде, гетерогенді катализаторлар қатты бетте жұмыс істейді. Мысалы, темір катализаторы аммиак синтезінде қолданылады және оның тиімділігі әлемдік химияда кеңінен танылған.

14. 10-принцип: Биологиялық ыдырайтын өнімдер өндірісі

Қоршаған ортаны қорғауда өнімдердің табиғи ыдырауы өте маңызды. Биологиялық ыдырайтын материалдар орынсыз қалдық қалдырмай, экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз етеді. Мысалы, полилактидтер мен биоыдырайтын пластиктер өндірісте және күнделікті тұрмыста кеңінен таралуда. Бұл өнімдер табиғатқа зиян келтірмей, экожүйені қорғауды қамтамасыз етеді.

15. 11-принцип: Процестерді дәл бақылау және қауіпсіз басқару

Өндірістегі температура мен қысымды нақты бақылау қауіпсіздіктің негізі болып табылады. Бұл бақылау қауіпті оқиғаларды алдын алып, өнім сапасын жақсартады. Аталған процестерді автоматтандыру жүйелері арқылы реактивтер мен энергия тұтыну тиімді реттеледі, бұл өнеркәсіптік апаттардың деңгейін төмендетуге және экологиялық қауіпсіз өндірісті іске асыруға мүмкіндік береді.

16. 12-принцип: Инновациялық технологияларды енгізу

Қазіргі заманғы химиялық өндірісте инновациялық технологияларды енгізу маңызды орын алады. Микротолқынды және ультрадыбыстық синтез әдістері химиялық реакциялардың жылдамдығын арттырып, оның тиімділігін жоғарылатады. Бұл технологиялар шығындарды айтарлықтай азайтып, өнімнің сапасын жақсартуға мүмкіндік береді. Сонымен бірге, фото- және электрокаталитикалық технологиялар процестердің экологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз етіп, өнімнің сапасын арттыруда маңызды рөл атқарады. Бұл әдістердің қолданылуы химия өндірістің экологиялық ізіне жауапты қарауға мүмкіндік береді және заманауи жасыл химияның негізгі бағыттары болып табылады.

17. Жасыл химиялық процестің кезеңдік картасы

Жасыл химияның 12 принциптері негізінде жасалған кезеңдік процесс карта химиялық өндірістің экологиялық тұрақты және тиімді жолдарын көрсетеді. Бұл картаның элементтері арасында бастапқы шикізаттың алынуы, оның қайта өңделуі, энергия үнемдеуді қамтамасыз ететін реакциялар мен құрамдастардың минималды уыттылығы, соңғы өнімнің қауіпсіздігі және өндіріс қалдықтарының аздығы көрініс табады. Әрбір кезеңнің өзара байланысы процестің толық оңтайландыруына және қоршаған ортаның ластануын азайтуға бағытталған. Бұл тәсіл өнеркәсіптің экологиялық жауапкершілігін арттыру арқылы экономикалық және табиғи ресурстарды тиімді пайдалану тәсілдерін дамытуға септігін тигізеді.

18. Жасыл химияның тәрбиелік және әлеуметтік рөлі

Жасыл химия тек өндіріс саласында ғана емес, сонымен бірге қоғамдағы тәрбиелік және әлеуметтік маңызы бар. Бұл ғылым жас ұрпақты экологиялық сана мен жауапкершілікке тәрбиелеуге ықпал етеді. Мектептер мен жоғары оқу орындарында жасыл химия принциптерін үйрету – табиғатты қорғау және тұрақты даму идеяларын насихаттаудың тиімді жолы. Қоғамда осы ғылымның кең таралуы экологиялық мәдениетті қалыптастырып, адамзаттың болашағын қауіпсіз етуге үлес қосады. Сонымен қатар, жасыл химия инновацияларды қолдап, әлеуметтік-экономикалық дамуды экологиялық қауіпсіз бағытта жалғастыруға мүмкіндік береді.

19. Қазақстандағы жасыл химия бастамалары мен жетістіктері

Қазақстанда жасыл химия саласында бірнеше маңызды бастамалар қолға алынды. Мемлекеттік деңгейде экологиялық қауіпсіз өндірісті дамытуға арналған бағдарламалар іске қосылып, жасыл технологияларды енгізудің маңыздылығы мойындалды. Елдегі өнеркәсіп орындары экологиялық таза өндіріс әдістерін енгізуде, соның ішінде жаңартылатын энергия көздерін пайдалану мен қалдықтарды азайтуға бағытталған жобалар белсенді жүргізілуде. Сондай-ақ ғылыми зерттеулер мен білім беру саласында жасыл химия бағытындағы халықаралық ынтымақтастық кеңейіп, еліміздің бұл саладағы беделі артуда. Бұл жетістіктер Қазақстанның тұрақты дамуға қосқан үлесін көрсетеді.

20. Жасыл химияның XXI ғасырдағы маңызы мен болашағы

Жасыл химия XXI ғасырда ғылым мен өндірісті табиғатпен үйлесімді етуге бағыттайды. Ол адам мен қоршаған ортаға зиянсыз технологиялар мен материалдарды дамытып, тұрақты даму қағидаларын нығайтады. Болашағы зор бұл сала жаңартылатын ресурстарға сүйеніп, экологиялық мәселелерді шешуде шешуші рөл атқарады. Жасыл химияның дамуы адамзаттың табиғатпен санасып, экологиялық қауіпсіз болашақ құрудағы негізгі факторы болып қалыптасады.

Дереккөздер

Энестас П., Уорнер Дж. Жасыл химияның 12 принципі // Chemical Reviews. - 1998.

Қазақстандық химия институтының зерттеулері. Энергия үнемдеудің жаңа технологиялары. - Алматы, 2023.

Еріткіштердің экологиялық бағалауы: EPA зерттеулері, 2022.

Smith R. Green Chemistry: An Introductory Overview. - Oxford University Press, 2019.

Peterson M., Sustainable Chemical Engineering. - Cambridge University Press, 2021.

Акимов В.А., Зеленая химия и устойчивое развитие: учебное пособие. — Москва: Наука, 2018.

Петрова Е.И., Инновационные технологии в химической промышленности. — Санкт-Петербург: Химия, 2020.

Nikitin S.V., Экологическая безопасность химических процессов, Журнал «Экология и промышленность России», №3, 2022.

Қазақстанның тұрақты даму стратегиясы 2050, ҚР Үкіметінің ресми құжаты, 2017.

Johnson M., Green Chemistry: Principles and Practice, Chemistry World, 2019.