Geleceğin Kimyası: Yeşil Kimya

Kimya ve kimyasal maddeler, geçmişten günümüze hayatımızın bir parçası olmuştur ve muhtemelen dünya varlığını sürdürmeye devam ettiği sürece, hayatımızın bir parçası olmaya devam edecektir. ‘’Hayatımızın bir parçası’’ cümlesi kimileri için klasikleşmiş bir kalıp olarak görünse de kimya cümlenin tam anlamıyla hayatımızın bir parçasıdır.

Nefes almamız, yiyecekleri enerjiye dönüştürmemiz, konuşmamız, hayatımızı devam ettirmemiz için gerekli enzimlerin üretimi hatta âşık olmak bile birer kimyasal reaksiyondur. Bu sebeple biz farkında olmasak bile kimya ve kimya biliminin gelişimi bizi ve toplumumuzu derinden etkileyebilecek güce sahiptir.

Bu güce sahip olması nesillerdir devam etse de kimya bilimindeki gelişim sanayi devrimi ile hız kazanmış ve daha da güçlenmeye başlamıştır. Artan nüfusu doyurmak, giydirmek, tüm temel ihtiyaçları sağlamak için kimyasal proseslere ihtiyaç duymaya başlayan insanoğlu, bu ihtiyacını en ucuz ve tabii ki en hızlı yoldan elde etmek istemiştir.

Başlangıçta sanayi devriminin çevreye olan etkileri göz ardı edilse de hızla gelişen teknoloji ve endüstri; küresel ısınma, insan sağlığını etkileyen tehlikeli kimyasalların çevreye yayılması (kanserojen, mutojen ve teratojen maddeler), asit yağmurlarının artması, hayvanların neslinin tükenmesi ve yaşam alanlarının kısıtlanması gibi birçok soruna yol açmaya başlamış ve bu sorunlar göz ardı edilemeyecek hale gelmiştir.

İşte bu noktada hayatımıza yeni bir kavram girdi; yeşil kimya. 1990’larda ortaya çıkan bu yeni nesil kimyanın temel amacı, sanayi atıklarının yarattığı etkileri sonradan değil, en başta durdurmak yani kirliliği kaynakta azaltmak hatta yok etmektir. Bu sebeple yeşil kimya, sürdürülebilir kimya ya da çevre kimyası olarak da adlandırılır (Gerçek, 2012).

Yeşil Kimya Nedir?

Yeşil kimya, kimyasal ürün ve süreçlerin tasarımı, üretimi, kullanımı ve nihai bertarafı dahil olmak üzere yaşam döngüsü boyunca tehlikeli maddelerin kullanımının veya oluşumunun azaltılmasını veya tamamen ortadan kaldırmasını hedefleyen bir kimya bilimi dalıdır.

Neden Yeşil Kimya?

1. Moleküler düzeyde kirliliği önler.
2. Tek bir kimya disiplini değil, kimyanın tüm alanları için geçerli olan bir felsefedir.
3. Gerçek dünyadaki çevre sorunlarına yenilikçi bilimsel çözümler uygular.
4. Kirlilik oluşumunu engellediği için kaynak azaltımı ile sonuçlanır.
5. Kimyasal ürün ve süreçlerin insan sağlığı ve çevre üzerindeki olumsuz etkilerini azaltır.
6. Mevcut ürün ve süreçlerden kaynaklanan tehlikeyi azaltır veya ortadan kaldırır.

Yeşil Kimyanın 12 İlkesi

Yeşil kimyanın uygulanabilmesi için 12 temel ilke bulunmaktadır. Bunlar:

1. Atıkları Önlemek: Kimyasal bir süreç sonucu oluşabilecek atık oluşumunu en aza indirmek ve/veya yok etmektir.

2. Atom Ekonomisi: Kimyasal süreçte gerçekleşecek tepkimenin ekonomik verimidir. Yani bir hammaddenin eğer tümü ürüne dönüşüyorsa o halde verimimiz %100’dür. Ancak tepkime sırasında yan ürünler oluşuyorsa, bu durumda verim düşecektir. İşte atom ekonomisi kullanılacak ham maddenin %100’e yakın verimle istenilen ürüne dönüşümünü sağlamak için kullanmamız gereken önemli bir yöntemdir.

Şekil 1. P. Anastas ve J. Warner’ın makalesinde yayınlanan “Yeşil Kimyanın 12 İlkesi”nin orijinal metni.

3. Daha Az Tehlikeli Kimyasal Sentezi: Tüm kimyasallar olmasa da birçoğu dikkatli kullanılmazsa hem insan hayatına hem çevreye geri dönüşü olmayan zararlar verebilir. İşte bu kimyasallara tehlikeli kimyasallar denir. Bu kimyasal maddelerden kaçınmanın en iyi yolu eleme ve ikamedir. Yani o kimyasalları hiç kullanmamak ya da o kimyasal yerine daha az zararlı bir kimyasal kullanmak. Yeşil kimyanın temel ilkelerinden biri olan 3. ilke insanlara, çevreye ve hayvanlara zararı olmayan kimyasal hammaddelerin ve süreçlerin geliştirilmesini hedefler.

4. 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.

5. 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.

6. Enerji Verimliliği için Tasarım: Çevresel ve ekonomiksel olarak enerji tasarrufu ve verimliliği oldukça önemlidir. Verimliği yüksek bir süreç daha az atık, daha az kirlilik ve daha çok tasarruf ve kazanç demektir.

7. Yenilenebilir Hammadde Kullanımı: Süreçte kullanılacak hammadde veya hammaddeler, sürdürülebilir olmalıdır. Böylece çevreye verdiği zarar ve karbon salımı en aza inmiş olacaktır ve ekonomik açıdan karlı bir kullanım sağlayacaktır.

8. Türevleri Azalt: Kimyasal süreçte gereksiz türevlendirme (örneğin kimyasal üretimde bloklama ya da koruma amaçlı kullanılan kimyasallar) en aza indirilme ve olabildiğince kaçınılmalıdır. Çünkü türevlendirme beraberinde ek kimyasal kullanımı ve dolayısıyla ek atık getirecektir.

9. Kataliz: Seçici katalitik reaktifler, stokiyometrik reaktiflerden üstündür. Çünkü katalik 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- Kaynak: https://tr.wikipedia.org/wiki/Kataliz )

3. Bozunma için Tasarım: Kimyasal ürünler ve atıklar, kullanım sonucunda zararsız bozunma ürünlerine dönüştürülmeli ve çevreye zarar vermeyecek, çevrede kalıcı olmayacak şekilde tasarlanmalıdır.

4. Kirliliği Önlemek için Gerçek Zamanlı Analiz: Yeşil kimya dünyanın en büyük problemlerinden biri olan çevre kirliliğini önlemek ve kirliliğin en aza inmesi için gerçek zamanlı analizlerin kullanılmasını gerektirir. Bu da kimyasal süreci izleme ve kontrole dayalı bir dizi analitik metot demektir.

5. Kazaların Önlenmesi için Doğası Gereği Daha Güvenli Kimya: Bir kimyasal süreç ve bu süreçte kullanılacak maddeler (varsa) kimyasal kaza potansiyelini en aza indirecek şekilde seçilmeli ve tasarlanmalıdır.

Yeşil kimyanın temellerini oluşturan, yukarıda okuduğunuz 12 temel ilke sizce, sanayi devriminden bu yana oluşan hasarı önleyebilir hatta yok edebilir mi?

Bizce cevap evet. Tabii bu ilkeler tam anlamıyla uygulanırsa.

Bir sonraki yazımızda yeşil kimyanın uygulamalarını beraber inceleyelim. O zamana kadar sağlıkla ve yeşil kalın.