La Chimica Verde è un approccio innovativo per la progettazione, produzione e utilizzo di sostanze chimiche che mira a ridurre o eliminare completamente l’uso e la formazione di sostanze pericolose per l’ambiente e la salute umana.
L’ obiettivo fondamentale della chimica verde è quello di sviluppare processi chimici efficienti ed ecocompatibili, utilizzando materie prime rinnovabili, riducendo i rifiuti e promuovendo l’adozione di pratiche sostenibili in tutto il ciclo vita di un prodotto chimico.
La chimica, sin dai suoi albori, ha contribuito in maniera significativa allo sviluppo della società moderna. Tuttavia, l’espansione delle industrie chimiche ha portato anche a un aumento dell’inquinamento e delle problematiche ambientali.
Pertanto nel 1991 da Paul T. Anastas, un chimico organico che lavorava nell’Ufficio Pollution Prevention and Toxins dell’EPA (Environmental Protection Agency, USA) e John C. Warner svilupparono i dodici principi della Chimica Verde.
La Chimica Verde fornisce soluzioni a sfide globali come il cambiamento climatico, l’agricoltura sostenibile, l’energia, le sostanze tossiche nell’ambiente e l’esaurimento delle risorse naturali
L’adozione della Chimica Verde comporta numerosi vantaggi per l’ambiente e la società. Riducendo l’inquinamento e l’utilizzo di sostanze tossiche, si può contribuire alla preservazione degli ecosistemi, proteggere la biodiversità e migliorare la qualità dell’aria e dell’acqua. Inoltre essa può creare nuove opportunità di lavoro, promuovendo l’innovazione e la crescita economica sostenibile.
I 12 principi della Chimica Verde
Prevenzione: secondo questo principio l’obiettivo principale è evitare la formazione di sostanze pericolose fin dall’inizio del processo di produzione piuttosto che trattare o ripulire i rifiuti dopo che sono stati creati. Si possono quindi progettare processi chimici che riducono gli sprechi la domanda di fonti non rinnovabili come il petrolio o i combustibili fossili e impiegare processi che utilizzano minori quantità di energia.
Economia atomica relativa all’efficienza di conversione di un processo chimico in termini di tutti gli atomi coinvolti e dei prodotti desiderati prodotti ed è pari al rapporto, espresso in termini percentuali, tra la massa del prodotto desiderato e la massa totale dei prodotti. Ciò implica che la maggior parte degli atomi dei reagenti sono incorporati nei prodotti di reazione con formazione di piccole quantità di sottoprodotti indesiderati
Sintesi chimiche meno pericolose utilizzando metodi e reagenti che riducano al minimo il rischio di incidenti chimici, inquinamento e danni alla salute umana. I metodi sintetici dovrebbero quindi essere progettati per utilizzare e produrre sostanze che possiedono poca o nessuna tossicità per la salute umana e l’ambiente.
Progettare prodotti chimici che siano intrinsecamente sicuri e sostenibili nel loro utilizzo finale. I prodotti chimici dovrebbero essere progettati per preservare l’efficacia della funzione riducendo al contempo la tossicità
Solventi e sostanze ausiliarie più sicuri. Questo principio riguarda tutte le sostanze che non contribuiscono direttamente alla struttura del prodotto di reazione, ma sono comunque necessarie affinché si verifichi la reazione chimica. Si dovrebbero utilizzare solventi verdi che devono soddisfare numerosi criteri come bassa tossicità, non infiammabilità, non mutagenicità, non volatilità e disponibilità diffusa.
Progettazione per l’efficienza energetica. I requisiti energetici dei processi chimici dovrebbero essere riconosciuti per i loro impatti ambientali ed economici e dovrebbero essere ridotti al minimo. Se possibile, i metodi sintetici dovrebbero essere condotti a temperatura e pressione ambiente. È quindi necessario il passaggio alle energie rinnovabili sia la progettazione di processi più efficienti scegliendo le tecnologie e le operazioni più adatte
Uso di materie prime rinnovabili: una materia prima o una materia prima dovrebbe essere rinnovabile. Per attuare questo principio è necessario lo sviluppo di carburanti, polimeri e altri materiali di nuova generazione e l’utilizzo di risorse rinnovabili come la biomassa
Riduzione dei derivati. Uno dei principi chiave della Chimica Verde è ridurre l’uso di derivati che non vengono incorporati nel prodotto finale e gruppi protettivi nella sintesi di molecole bersaglio. Molti processi potrebbero essere progettati in modo tale da ridurre l’uso di reagenti aggiuntivi
Catalisi. I catalizzatori svolgono un ruolo essenziale nella moderna economia industriale, nella gestione dell’ambiente e in tutti i processi biologici. Sono sostanze che accelerano una reazione consentendo uno stato di transizione energeticamente favorito tra i reagenti, ma che non vengono consumate. L’utilizzo dei catalizzatori tradizionali può essere sostituito con enzimi che accelerano le reazioni in condizioni blande di temperatura e pressione e sono altamente selettivi
Progettazione per la degradazione: i prodotti chimici dovrebbero essere progettati in modo tale che al termine della loro funzione si decompongano in innocui prodotti di degradazione e non persistano nell’ambiente.
Analisi in tempo reale per la prevenzione dell’inquinamento. Le metodologie analitiche devono essere sviluppate per consentire il monitoraggio e il controllo in tempo reale durante il processo prima della formazione di sostanze pericolose. La chimica verde mira a eliminare l’uso e la generazione di sostanze pericolose progettando processi migliori con una produzione minima di rifiuti mediante il monitoraggio in tempo reale dei processi in corso. Ciò consente di conseguenza un intervento tempestivo prima che si generino scorie o tossine.
Chimica intrinsecamente più sicura per la prevenzione degli incidenti: le sostanze utilizzate in un processo chimico dovrebbero essere scelte per ridurre al minimo il potenziale di incidenti chimici, inclusi rilasci, esplosioni e incendi.
Applicazioni della Chimica Verde
Lo sviluppo di processi e prodotti commerciali meno pericolosi, il passaggio da percorsi chimici inefficienti alla biosintesi e la sostituzione di materie prime a base di petrolio con materie prime rinnovabili sono solo alcuni esempi che avranno un enorme impatto.
Utilizzando i principi della Chimica Verde si possono ottenere plastiche da materie prime rinnovabili, nuovi farmaci ottenuti attraverso l’uso di solventi verdi, reattivi meno tossici e processi più efficienti, riducendo l’impatto ambientale. Oggi la ricerca è infatti principalmente rivolta alla sintesi di plastiche biodegradabili ottenute da risorse rinnovabili.
Per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità, sempre più aziende lavorano nell’area della progettazione e dell’utilizzo di enzimi come biocatalizzatori che portato a una riduzione nell’utilizzo di solventi, del fabbisogno di materie prime oltre al risparmio energetico.