x
x
GERİ

YEŞİL KİMYA: KAVRAMSAL ÇERÇEVE

YEŞİL KİMYA: KAVRAMSAL ÇERÇEVE

27.06.2022

Başlangıçta modern hayat için gerekli buluşların kaynağı olarak düşünülen kimya, günümüzde çoğu kişi tarafından dünyamızı tehdit eden evrensel kirliliğin temel kaynağı olarak görülmektedir. Fakat, tehlikeli ve zararlı ürünlere odaklanıp medikal ürünler, kozmetikler, kumaşlar, sıvı kristaller, yapay organlar gibi hayatımızı kolaylaştıran ve renklendiren kimya çıktılarının gözden kaçırılmaması gerekmektedir.

Kimyanın 150 yılı aşkın geçmişiyle kıyaslandığında, yeşil kimya oldukça genç bir kavramdır. Yeşil kimya akımı 1990’larda endüstriyi sonradan temizlemek yerine kirliliği kaynağında azaltmaya ya da yok etmeye çağıran kirlilik engelleme hareketi ile başlamıştır. EPA Çevre Kirliliği Önleme ve Toksikoloji Ofisi, yeşil kimyayı; çevresel kirliliği önleme yaklaşımları, envanter kontrolü, proses kontrolü, proses içinde geri dönüşüm olarak tanımlamaktadır. Yeşil kimya yaklaşımı, verimi artırmakla beraber bir kimyasal süreçte açığa çıkan atıkların bertaraf maliyetini de azaltan ekonomik ve eko-uyumlu yöntemlerin kullanımını teşvik etmektedir. 1

1998 yılında, Paul Anastas ve John Warner tarafından yeşil kimyanın 12 ilkesi belirlenmiştir. Bu ilkeler, yeni kimyasal ürün ve süreçlerin tasarımı yapılırken, üretimde hammadde aşamasından başlayacak şekilde ürünün tüm yaşam döngüsüne uygulanabilecek bir kılavuz niteliğindedir. Söz konusu ilkeler aşağıda sıralanmıştır:

  • Atıkları Önlemek: Kimyasal bir süreç sonucu oluşabilecek atık oluşumunu en aza indirmek ve/veya yok etmektir. 
  • Atom Ekonomisi: Kimyasal süreçte gerçekleşecek tepkimenin ekonomik verimidir. Örneğin bir hammaddenin eğer tümü ürüne dönüşüyorsa, bu sürecin verimi %100’dür. Ancak tepkime sırasında yan ürünler oluşuyorsa, bu durumda verim düşecektir. İşte atom ekonomisi, kullanılacak hammaddenin %100’e yakın verimle istenilen ürüne dönüşümünü sağlamak için gereken önemli bir yöntemdir. 
  • Daha Az Tehlikeli Kimyasal Sentezi: Tamamı olmasa da kimyasalların birçoğu dikkatli kullanılmadıklarında hem insan hayatına hem çevreye geri dönüşü olmayan zararlar verebilir. Bu kimyasallara tehlikeli kimyasallar denir. Tehlikeli kimyasal maddelerden kaçınmanın en iyi yolu eleme ve ikamedir; yani tehlikeli kimyasalları hiç kullanmamak ya da o kimyasallar yerine daha az zararlı bir kimyasal kullanmaktır. Yeşil kimyanın temel ilkelerinden biri olan 3. ilke insanlara, çevreye ve hayvanlara zararı olmayan kimyasal hammaddelerin ve süreçlerin geliştirilmesini hedeflemektedir.
  • Daha Güvenli Kimyasalların Tasarlanması: Hem sürecin verimini düşürmeyen hem de insan ve çevreye zarar vermeyen kimyasalların tasarlanması yeşil kimya için çok önemlidir. Bu ilke bir yandan 3. ilkeyi de tamamlamaktadır
  • Daha Güvenli Çözücüler ve Yardımcı Maddeler: Çözücüler kimyasal süreçlerin vazgeçilmez bir parçasıdır. Ancak birçok çözücü madde, tehlikeli kimyasallar sınıfına girmektedir (amonyak, benzen, hidrojen florür). Hem bu çözücüler ve yardımcı maddelerle çalışan insanlar için hem de toplum ve çevre için tehlike arz eden bu kimyasallar yerine, güvenli ve tehlikeli olmayan sürdürülebilir çözücülerin tasarlanması ve üretilmesi oldukça önemlidir. 
  • Enerji Verimliliği İçin Tasarım: Çevresel ve ekonomik açılardan enerji tasarrufu ve verimliliği oldukça önemlidir. Verimliliği yüksek bir süreç daha az atık, daha az kirlilik ve daha çok tasarruf ve kazanç demektir. 
  • Yenilenebilir Hammadde Kullanımı: Süreçte kullanılacak hammaddeler sürdürülebilir olmalıdır. Böylece çevreye verilen zarar ve karbon salımı en aza inmiş olacaktır ve bu da ekonomik açıdan karlı bir kullanım sağlayacaktır. 
  • Türevleri Azaltma: Kimyasal süreçte gereksiz türevlendirme (örneğin kimyasal üretimde bloklama ya da koruma amaçlı kullanılan kimyasallar) en aza indirilmeli ve bundan olabildiğince kaçınılmalıdır. Çünkü türevlendirme beraberinde ek kimyasal kullanımı ve dolayısıyla ek atık getirecektir. 
  • Kataliz: Seçici katalitik reaktifler, stokiyometrik reaktiflerden üstündür. Çünkü katalitik reaktiflere geçiş, tepkime verimini artırır ve dolayısıyla atık ve yan tepkime oluşumunun da önüne geçer. Bu sebeple katalizör kullanımı ve seçimi çok önemlidir. (Katalizör, bir kimyasal tepkimenin aktivasyon enerjisini düşürerek tepkime hızını artıran ve tepkime sonrasında kimyasal yapısında bir değişiklik meydana gelmeyen maddelerdir.) 
  • Bozunma İçin Tasarım: Kimyasal ürünler ve atıklar, kullanım sonucunda zararsız bozunma ürünlerine dönüştürülmeli ve çevreye zarar vermeyecek, çevrede kalıcı olmayacak şekilde tasarlanmalıdır. 
  • Kirliliği Önlemek İçin Gerçek Zamanlı Analiz: Yeşil kimya dünyanın en büyük problemlerinden biri olan çevre kirliliğini önlenmesi ve kirliliğin en aza indirilmesi için gerçek zamanlı analizlerin kullanılmasını gerektirir. Bu da kimyasal süreci izleme ve kontrole dayalı bir dizi analitik metot demektir. 
  • Kazaların Önlenmesi İçin Doğası Gereği Daha Güvenli Kimya: Bir kimyasal süreç ve bu süreçte kullanılacak maddeler (varsa) kimyasal kaza potansiyelini en aza indirecek şekilde seçilmeli ve tasarlanmalıdır.²

Yeşil kimya ilkelerinin her biri, mevcut kimyasal sentezlere başarılı değişiklikler sunarak geleneksel reaksiyonları çevre dostu reaksiyonlar haline getirmektedir. Yeşil kimyanın birbiriyle kuvvetli bir ilişki içerisinde bulunan ilkeleri, bir bütünlük içerisinde yeşil süreçler tasarlanmasında rol oynamıştır. Örneğin 3. ilke (daha az tehlikeli kimyasal sentez) kapsamında, çevre ve insan sağlığına az etkisi olan veya hiç zehirleyici etkisi olmayan maddelerin kullanımını ve üretimini sağlayacak sentetik bir yöntem tasarlandığında, bu yöntem diğer ilkelerden bir tanesini veya birkaçını içine almaktadır. İnsan sağlığı, çevre ve güvenlik açısından kimyasal yöntemlerin giderek daha yeşil hale getirilmesi kaçınılmaz bir ihtiyaçtır. Yeşil kimya ve ilkeleri bu amaç için mükemmel bir yol göstericidir. 3

Yeşil kimya ilkeleri çerçevesinde yapılacak tasarımların, uygulamaların ve süreç yönetimlerinin kirliliğin önlenmesinde, en kötü durumda azaltılmasında, atıkların başarıyla yönetilmesinde, enerjinin daha verimli kullanılmasında anlamlı katkılar sağladığı bilinmektedir. Bütün bu faydalar bir yandan çevreye olan zararları en aza indirirken, diğer yandan önemli maliyet tasarruflarını da beraberinde getirmektedir. Çevre duyarlılığının ve sürdürülebilirlik bilincinin yükseldiği günümüzde, yeşil kimya uygulamalarının yaygınlaşacağını kestirmek güç değildir.

Dipnotlar:

1https://dergipark.org.tr/en/download/articlefile/1711495

2https://www.turkchem.net/yesil-kimya-ve-tabaklamada-yesil-kimya-uygulamalari.html

3https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/941133