녹색 화학

20세기 유기화학은 새로운 의약품, 살충제, 접착제, 섬유 염료, 건축재, 복합체 및 모든 종류의 고분자들로 세상을 변화시켰다. 그러나 이러한 발전들이 대가 없이 얻어진 것은 아니다. 모든 화학 공정의 반응 용매나 유독성 부산물 등을 적절하게 처리하지 않으면 공기 중으로 증발하거나 지하수로 스며들 수 있는 폐기물들이 생성되어, 이들에대한 적절한 처리 방인이 필수적이다. 명백하게 무해한 부산물들도 안전하게 묻거나 격리시켜야만 한다. 항상 그러하듯이 공짜는 없으며, 좋은 것은 나쁜 것들과 함께 온다. 유기 화학을 완벽하게 친화적으로 만들 수는 없지만, 많은 화학 공정에 의해 일어나는 환경 문제들에 대한 경각심이 최근 급격히 확대되어 녹색 화학 이라는 운동이 전개되고 있다. 녹색 화학이란 폐기물을 줄이고 유해한 물질이 발생하지 않도록 화학 물질과 공정을 설계하고 이행하도록 하는 것이다. 

다음 12가지 원칙은 녹색화학의 기본 원칙이다.

1.  폐기물이 발생하지 않도록 하는 것 - 폐기물을 가공처리 하는 것보다 발생하지 않도록 한다.

2. 원자 경제성을 최대화 하는 것. - 합성 방법은 공정에서 사용된 모든 물질들이 폐기물이 최소화되도록 최대한 많이 최종 생성물에 들어가도록 해야만 한다.

3. 더욱 안전한 화학 물질을 설계하는 것. - 화학 생성물은 독성이 최소화되도록 고안되어야 한다.

4. 안전한 용매를 사용하는 것. - 화학 공정에 필요한 에너지를 최소화 하고, 가능하면 반응은 상온에서 진행하도록 한다.

5. 덜 위험한 공정을 사용하는 것. - 합성 방법은 반응물을 사용하고 폐기물이 생성되는 과정에서 건강과 환경에 미치는 독성을 최소화하도록 한다.

6. 에너지 사용을 효율적으로 하는 것. - 화학 공정에 필요한 에너지를 최소화하고, 가능하면 반응은 상온에서 진행되도록 한다.

7. 재생가능한 재료를 사용하는 것 . 원료는 가능하면 재생 가능한 자원으로부터 얻어야 한다.

8. 유도체를 최소화 하는 것. - 반응 단계의 수와 폐기물을 줄이기 위해서 보호기의 사용을 최소화한 합성법을 고안해야한다.

9. 촉매를 사용하는 것. - 화학양론적인 반응보다는 촉매 반응이여야만 한다.

10. 생분해가 가능하게 만드는 것. - 생성물은 사용 기한이 지나면 생분해되도록 설계해야한다.

11. 실시간으로 오염을 감시하는 것. - 유해 물질의 발생에 대비하여 공정을 실시간으로 감시해야만 한다.

12. 사고를 예방하는 것. - 화학 물질 및 공정에서 화재 및 폭발 등의 사고 발생 가능성이 최소화 되도록 해야한다.

실질적인 응용에서 위의 12가지 원칙을 다 만족시킬 수는 없지만, 이것들을 달성할 가치가 있는 목표들이며, 화학자들이 그들의 일에서 환경적 의미를 더욱 주의깊게 생각해보아야 한다.

 

연간 700만 파운드의 ibuprofen이 녹색 공정으로 만들어지고 있으며 이전 공정보다 폐기물을 99% 이하로 줄일 수 있다.

세 단계 반응만이 필요하며, 첫 단계에서 사용한 무수 HF는 회수되어 재사용 되고, 두 번째와 세 번째 단계는 촉매 반응이다.