Khái niệm về Hóa học xanh xuất phát từ các kiến nghị của Hiệp ước Phòng chống ô nhiễm được Quốc hội Hoa Kỳ thông qua vào năm 1990.
Hóa học xanh là khái niệm về phát triển hóa học một cách bền vững thông qua việc triển khai những sáng kiến giảm thiểu hoặc loại bỏ các hóa chất độc hại ra khỏi quá trình sản xuất và thành phẩm. Hóa học xanh tìm cách giảm thiểu và ngăn ngừa ô nhiễm từ nguồn gốc của nó.
Những áp dụng của Hoá học xanh
Hóa học xanh được áp dụng vào những lĩnh vực sau đây
Xúc tác xanh (Green catalysis)
Xúc tác góp phần quan trọng cho ngành công nghiệp xanh, nó không chỉ thay thế một phần chất tham gia phản ứng hoặc làm cho quá trình diễn ra hiệu quả hơn (hiệu suất chuyển hóa cao hơn) mà còn giảm tác động xấu tới môi trường và giảm chi phí cho các quá trình sản xuất hóa chất.
Xúc tác xanh sử dụng bao gồm các xúc tác dị thể, đồng thể, xúc tác ánh sáng và đặc biệt xúc tác sinh học (sử dụng các enzym làm xúc tác cho phản ứng hóa học). Ví dụ: xúc tác sắt thay thế cho ruteni; sử dụng zeolit hạt nano làm xúc tác cho nhiều quá trình chuyển hóa trong ngành chế biến dầu, khí…
Thông thường, các xúc tác sinh học làm cho tốc độ phản ứng diễn ra nhanh và chọn lọc chất tốt hơn so với xúc tác hóa học. Vì vậy, sử dụng xúc tác sinh học trong tổng hợp hữu cơ đang là hướng phát triển mạnh và đầy tiềm năng. Ví dụ như sử dụng men cytochrom P450 monooxynase trong các phản ứng dehydro hóa, dehalogen hóa khử, isome hóa… Nói chung, các enzym đang trở thành công cụ quan trọng đối với quá trình tổng hợp xanh, đặc biệt trong lĩnh vực tổng hợp hóa dược và công nghiệp thực phẩm.
Dung môi xanh (Green solvents)
Hóa học xanh khuyến cáo thay thế sử dụng các dung môi hữu cơ truyền thống bằng những dung môi sở hữu các đặc tính thân thiện với môi trường như ít độc, an toàn (về cháy, nổ), ít bay hơi…; loại bỏ những dung môi làm suy giảm tầng ozon (các hợp chất CFC – Chloroluorocarbon); sử dụng dung môi nước hoặc dung môi siêu tới hạn (supercritical solvent) như CO2. Một dạng dung môi mới được giới thiệu là chất lỏng ion (ionic liquid), không bay hơi, thay thế các loại dung môi phân tử trong tổng hợp hóa học. Những dung môi này thường là dạng lỏng ở nhiệt độ thường và cấu tạo hoàn toàn từ các ion hữu cơ. Ngoài ra, Hóa học xanh còn khuyến khích sử dụng các quá trình hóa học không sử dụng dung môi.
Quá trình xanh (Green processes)
Quá trình xanh là các quy trình công nghệ có thể giảm thiểu tác động của sản xuất đến môi trường ở mức cao nhất và tạo ra sản phẩm sạch, an toàn, thân thiện với môi trường với chất lượng tốt hơn. Các quy trình công nghệ xanh được đánh giá bằng chỉ số môi trường E (Environmental Factor). Giá trị E thể hiện lượng chất thải sinh ra trong quá trình, kể cả dung môi hao hụt.
Trong ngành hóa học, quá trình xanh áp dụng đối với tất cả các lĩnh vực: hóa hữu cơ, vô cơ, sinh hóa, hóa phân tích và hóa lý. Quá trình xanh bao gồm:
Quá trình tổng hợp xanh (Green synthesis): Với bất kỳ quá trình chuyển hóa hóa học nào, cần phải đánh giá được tính độc hại của tất các các hợp chất sản sinh ra cũng như của tất cả các nguyên liệu ban đầu và các chất tham gia phản ứng.
Quá trình sinh tổng hợp hoặc mô phỏng quá trình sinh học (Bio-inspired processes)
Thiết kế ngành hóa chất an toàn hơn (Designing safer chemical)
Sản phẩm xanh (Green products)
Sản phẩm xanh là sản phẩm ít tác động đến môi trường hoặc ít có hại cho sức khỏe con người. Sản phẩm xanh có thể được hình thành hoặc hình thành một phần từ các thành phần tái chế, được sản xuất theo cách tiết kiệm năng lượng hơn. Nói cách khác, sản phẩm xanh là sản phẩm thân thiện với môi trường và chỉ có thể được tạo ra bằng:
Kỹ thuật xanh (Green engineering): là sự phát triển và thương mại hóa các quy trình công nghiệp có tính khả thi về kinh tế và giảm nguy cơ ô nhiễm cho sức khỏe con người và môi trường.
Khoa học nano (Nanoscience): là ngành nghiên cứu tạo ra các sản phẩm nano (kích thước dưới 100 nanomet). Các tính chất độc đáo của vật liệu nano sẽ rất có lợi trong việc khắc phục, phòng ngừa ô nhiễm và sử dụng hiệu quả tài nguyên.
Thiết kế sản phẩm bền vững (Sustainable product design)
