Allgemein Technologie

“Green Chemistry” – Aber was ist das eigentlich?

geschrieben von Ole

Der Bio-Schriftzug klebt schon lange nicht mehr nur auf Lebensmitteln. Mittlerweile ist er auf Plastikbechern aber auch an einigen Tankstellen in Form von Biodiesel zu finden. Was verstehen wir (Chemiker) aber unter dem Schlagwort “Bio”?
Das ist gar nicht so einfach zu fassen. Sind Bio-Chemikalien Substanzen, die aus Biomasse hergestellt wurden? Oder sind Bio-Chemikalien solche Substanzen, die die Umwelt nicht belasten, sich also ohne Probleme wieder zersetzen können? Bio-Chemikalien könnten aber auch all jene Substanzen sein, die äußerst Energieeffizient hergestellt wurden und deshalb für diesen Schritt nur eine geringe Umweltbelastung aufweisen.
Wir sprechen deshalb lieber von Nachhaltigkeit, auch wenn der Begriff selbst wieder recht schwammig ist. Nachhaltig können Produkte sein, die nicht aus Erdöl und Erdgas hergestellt wurden. Nachhaltig könnten aber auch Produkte der Petrochemie sein, die sich wieder gut zersetzen und die Umwelt nicht belasten…
Deshalb wird noch lieber, gerade im Englischen, von “Green Chemistry” – “Grüner Chemie” gesprochen.
Und nein, wir probieren dabei nicht alle Substanzen in grünlicher Färbung herzustellen. Aber auch dieser Begriff hilft nicht gerade dem Verständnis.
Aus diesem Grund wurde im Jahr 1998 ein qualitativer Rahmen für den Begriff “Green Chemistry” gesteckt. Er besteht aus 12 Prinzipien, die es zu einer gewissen Prominenz bei den Chemikern geschafft haben. Worum es sich dabei handelt probiere ich mal im Folgenden zu erklären:

  1. Prävention
    Lieber Abfälle vermeiden, als sie aufzuarbeiten wenn sie entstehen.
  2. Atom Ökonomie
    Substanzen sollten so hergestellt werden, dass sich möglichst alle Atome der Ausgangsstoffe in der Produktsubstanz befinden. Es sollen also möglichst wenig Nebenprodukte entstehen.
  3. Weniger gefährliche chemische Synthesen
    Wenn möglich, sollten Synthesen ohne gefährliche oder toxische Substanzen durchgeführt werden.
  4. Designen von sichereren Chemikalien
    Neue Substanzen sollten für ihr Einsatzgebiet optimiert sein und eine möglichst geringe Toxizität aufweisen.
  5. Sicherere Lösungsmittel und Auxiliare
    Verwendung von Lösungsmitteln und Auxiliaren sollte minimiert werden und durch harmlose Alternativen ersetzt werden.
  6. Energieeffizienz
    Wenn möglich sollten Synthesen bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck ablaufen, die benötigte Energie sollte in jedem Fall so niedrig wie möglich gehalten werden.
  7. Nutzung der erneuerbaren Energien
    Wenn es technisch und ökonomisch umsetzbar ist, sollte ein regenerativer Feedstock genutzt werden. (Biomasse statt Erdöl)
  8. Reduzierung von Derivatisierungen
    Unnötige Derivatisierungen (Einführung von Schutzgruppen, temporäre Veränderung physico-chemischer Eigenschaften) sollten vermieden werden, da sie die Synthese verlängern und Abfälle produzieren.
  9. Katalyse
    Katalysatoren können Synthesen effizient verkürzen und stöchiometrischen Einsatz von bspw. Oxidations- und Reduktionsmitteln umgehen. [stöchiometrisch bedeutet, dass ich bei einer Reaktion die in der Reaktionsgleichung stehende Stoffmenge einsetzen muss]
  10. Design zur Zersetzung
    Substanzen sollten so entwickelt werden, dass sie sich nach Erfüllung ihrer Aufgabe in ungefährliche(, abbaubare) Abfälle zersetzen können.
  11. Echtzeitanalyse zur Vermeidung von Verschmutzungen
    Die Analytik sollte so weit verbessert werden, dass es in Prozessen gar nicht zur Entstehung von gefährlichen Substanzen kommt.
  12. Inhärente sichere Chemie zur Unfallprävention
    Substanzen und ihre vorliegende Form (in Lösung, gasförmig, …) sollten so gewählt werden, dass möglichst wenige Unfälle passieren können.

Diese zwölf Prinzipien werden vielfach zitiert und als Maßstab genommen, aber wer sich die Punkte durchliest, stellt auch fest, dass einige Punkte doch sehr ähnlich klingen oder sehr vage bleiben. Leider werden diese Punkte auch oftmals falsch verstanden (ungewollt und gewollt). Was zu absolut absurden Veröffentlichungen führt, wie beispielsweise der gleichzeitigen Nutzung eines Lösungsmittels, das aus Biomasse zugänglich ist, und hochgiftigen Chromverbindungen.
Oder einem Lösungsmittelscreening für eine Reaktion, welches neben den gefährlichen Dichlormethan, Toluol, Hexan auch 2-Methyltetrahydrofuran (DEM grünen Lösungsmittel zur Zeit) testet, die Reaktion aber in allen konventionellen (gefährlichen) Lösungsmitteln um Größenordnungen besser verläuft.

Die synthetische Chemie befindet sich gerade in diesem sehr wichtigen Umbruch. Weg von konventionellen (aber gefährlicheren) Verfahren, hin zu neuen, nachhaltigen und sichereren Herstellungswegen. Natürlich wird es noch einige Zeit dauern, bis die Mehrheit den konventionellen Verfahren den Rücken zukehrt, man ist aber auf dem richtigen Weg.

Zu den Bio-Plastikbechern könnt ihr bei Kathi im Blog einen äußerst ausführlichen Artikel lesen. Kathi ist selbst Chemikern, lebt in der Schweiz und unterrichtet an Schulen. Auf ihrem Blog gibt es, wie sie selbst schreibt “Geschichten aus Natur und Alltag”. Da solltet ihr in jedem Fall mal vorbei schauen. Für den Blog-Schreibwettbewerb im Blog vom Florian Freistetter hat sie zudem einen Artikel über die Energie geschrieben.

Beitragsbild: Rainer Sturm  / pixelio.de

About the author

Ole

Leave a Comment