Новые пути синтеза с использованием катализаторов, снижающих выход нежелательных продуктов

ЗЕЛЕНАЯ  и БЕЛАЯ ХИМИЯ

Новые пути синтеза с использованием катализаторов,

снижающих выход нежелательных продуктов.

Замена традиционных органических растворителей

 сверхкритическими жидкостями, т. е. сжиженными газами.

Любые усовершенствования химических процессов,

направленные на защиту окружающей среды.

ЗЕЛЕНАЯ ХИМИЯ

Новые пути синтеза, чаще всего с применением катализа, усовершенствование катазизаторов. Замена традиционных органических растворителей – сверхкритическими жидкостями. Полнота использования исходного вещества (наз. атомной эффективностью)

КАТАЛИЗ

Идеальный катализатор позволяет снизить выход нежелательных продуктов и повысить выход целевого продукта.

Число атомов в продукте/ число атомов в исходных веществах  х 100% = атомная эффективность. Это показатель зелености химии. Цель- приблизить реакцию к точности биологических систем 6 Н.П. по катализу!

Примеры некоторых достижений в катализе

Замена никеля на палладий при производстве маргарина

Получение валидола с использованием палладиевого катализатора

Превращение CCl4 в хлороформ или хлористый метилен с использованием катализатора на основе меди

Керамические катализаторы для дегидрирования метанола при получении формальдегида

Замена токсичных и взрывоопасных растворителей из нефти на сверхкритические жидкости

СВЕРХКРИТИЧЕСКИЙ СО2

имеет такую же растворяющую способность, как гексан, используют для экстрагирования кофеина из кофе  при производстве  хмеля, ароматических веществ в парфюмерии, очистки машинных деталей от масла, для экстракции из воды и концентрирования вредных примесей с целью мониторинга чистоты воды. Нефтяной век заканчиваетсяВ 1819 г фр. Химик А Бракккано доказал, что целлюлоза, как и крахмал состоит из глюкозы. Он обработалльняное полотно 91% серной кислотой и получил глюкозуВпоследствии гидролиз делали разбавленной кислотой иполучали из 1 т древесины 500 кг смеси гексоз и пентоз, разбавленных до 3,5% и много примесей. Самостоятельной пищевой ценности эти гидролизатыне имели, но после их сбраживания можно было получитьэтиловый спирт. В древесине присутствует лигнин игемицеллюлоза, от которых надо избавиться. В годы ВОВ пустили в эксплуатацию Архангельский, Тавдинский, Канский и Саратовский гидролизные заводы. Они экономили 40 000 т зерна в год и тем спаслиот голода 900 000 человек. Сверхкритическая водапри температуре 374 градуса и давлении 220 атмосферрастворяет многие металлы их при обычных условияхнерастворимые соединения. После изменения условий растворенные веществамгновенно выпадают в осадок. Так получают носители для катализатора – частицыоксида циркония со сформированными на них кластерамиплатины, никеля, кобальта При участии таких катализаторов получаются цепиуглеродов в 5-6 атомов, а не от 2 до 6

ХИМИЯ БЕЗ НЕФТИ – БЕЛАЯ ХИМИЯ

Использование возобновляемых исходных продуктов, химия без нефти.

Лидер в развитии белой химии – США. К 2025 году они планируют перевести 25% химической промышленности на возобновляемое сырье.

Главная задача – получать топливо и химические реагенты из растительной биомассы – соломы и других отходов сельского хозяйства.

Основной углевод растений – целлюлоза образует с лигнином и гемицеллюлозой  трехмерный комплекс. Поэтому сначала его расщепляют, а затем целлюлозу и гемицеллюлозу Обрабатывают ферментом целлюлазой для получения сахаров.

1. Топливный и питьевой спирт

Смесь сахаров можно получить и из крахмала, например из кукурузного. В США есть заводы по получению топливного спирта из него. Спирт дороже получать гидролизом из целлюлозы ( опилок), чем из зерна. Поэтому во многих странах гидролизные заводы закрываются. В Канаде есть заводы, делающие спирт из соломы.