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DOZN™ Analysetool für „Grüne Chemie‟

DOZN™ ist das branchenweit erste quantitative Tool, mit dem sich anhand der 12 Prinzipien der Grünen Chemie die relative Umweltfreundlichkeit ähnlicher Chemikalien, Synthesewege und chemischer Prozesse vergleichen lässt.  

Wir fassen diese 12 Prinzipien Grüner Chemie in drei Hauptkategorien zusammen: bessere Ressourcennutzung, effizientere Energienutzung und Minimierung von Gefahren für Mensch und Umwelt. Derzeit finden Auswirkungen der Rohstoffe während ihres Lebenszyklus keine Berücksichtigung (d. h. Gewinnung, Vorverarbeitung und Herstellung von Rohstoffen). Allerdings berücksichtigen wir die Risiken und den effizienten Einsatz solcher Materialien. Die Ergebnisse bezüglich der Produktleistung stellen wir unseren Kunden zur Verfügung und zeigen auf, inwiefern unsere Produkte mit jedem der 12 Prinzipien in Einklang stehen sowie wie sie innerhalb der drei Hauptkategorien verortet sind. 

Das DOZN™ Tool basiert auf Daten, um unser Geschäft und unsere Kunden bei ihrer fundierten Entscheidungsfindung zu unterstützen und so den ökologischen Fußabdruck zu verringern, die chemische Effizienz zu steigern und die Nachhaltigkeit zu fördern.

Algorithmen zu den 12 Prinzipien der Grünen Chemie erklärt

1. Abfallvermeidung

Prinzip 1 verfolgt einen umfassenden Ansatz zur Ressourceneffizienz, wobei das Verhältnis zwischen allen in einen Prozess eingebrachten Substanzen (Reaktanten und Hilfsstoffe) und dem gewünschten Endprodukt berücksichtigt wird. Die Prinzipien 2, 5, 8 und 9 zum Beispiel treiben spezifische Elemente oder Ansätze zur effizienten Nutzung von Ressourcen voran. Wir ergründen Ansätze, die es uns ermöglichen, mehr oder weniger wünschenswerte Abfallmanagementpraktiken unterschiedlich zu gewichten.

Während sich Prinzip 1 auf alle Ausgangssubstanzen konzentriert, haben wir unseren Ansatz für Prinzip 2 daraufhin ausgerichtet, nach Möglichkeiten zur Verringerung der Menge der für die Herstellung eines gewünschten Produkts verwendeten Reaktanten zu suchen.

Bei den Prinzipien 3, 4 und 5 bewerten wir sowohl die Menge als auch die Toxizität der verschiedenen Komponenten der chemischen Synthese, insbesondere der Rohstoffe, Produkte und Lösungsmittel, wie in den einzelnen Prinzipien beschrieben.

Unser Ansatz für Prinzip 3 besteht darin, die durchschnittliche Menge und Toxizität der pro kg eines Produkts verwendeten Rohstoffe zu reduzieren. Wir sind uns der zahlreichen Formen von Toxizität bewusst und haben unseren Ansatz an unser GHS angepasst. Durch die Anpassung an das GHS optimieren wir sowohl die Effizienz als auch die globale Relevanz unseres Datenerfassungsprozesses.

Bei Prinzip 3 liegt unser Fokus auf der Verwendung weniger toxischer Ausgangssubstanzen, bei Prinzip 4 nutzen wir den gleichen GHS-basierten Ansatz, um uns auf die Toxizität des hergestellten Produkts zu konzentrieren. Da ein chemischer Prozess mehrere Produkte („Koprodukte“) erzeugen kann, achten wir bei diesem Prinzip sorgfältig auf die Toxizität der Produkte und Koprodukte.

Basierend auf dem bei den Prinzipien 3 und 4 angewandten Ansatz konzentrieren wir uns hier darauf, die Menge und Toxizität der pro kg eines Produkts verwendeten Lösungsmittel und anderen Trennungsmittel zu reduzieren.

Wir entwickeln eine Abschätzung der Energieauswirkungen, indem wir die Zeitspanne zugrunde legen, in der die Syntheseschritte von Umgebungsdruck und -temperatur abweichen.

Nach Möglichkeit setzen wir vorrangig nachwachsende Rohstoffe ein. Zu diesem Prinzip katalogisieren wir zumindest, ob biobasierte Rohstoffe verwendet werden.

Wir sind uns bewusst, dass jeder Derivatisierungsschritt zusätzliche Reagenzien erfordert und Abfall erzeugen kann. Unser Ziel für dieses Prinzip ist es, ein Verfahren zu entwickeln, um entweder direkte oder via Proxy erfolgte Verringerungen von derivatisierungsbedingten Abfällen zu katalogisieren.

Bei diesem Prinzip wollen wir ein Verfahren entwickeln, um katalogisieren zu können, wo der Einsatz eines Katalysators entweder direkt oder via Proxy dazu führt, dass weniger Abfälle anfallen. Prinzip 9 fungiert als Ergänzung zu Prinzip 2 und soll über den spezifischen Weg der Katalysatorverwendung ähnliche Verbesserungen bei der Atomökonomie voranbringen.

Beim Ansatz zu Prinzip 10 haben wir erkannt, dass es zu berücksichtigen gilt, ob ein Produkt leicht biologisch abbaubar ist und welche Gefahren von biologisch abbaubaren Produkten ausgehen. In Bezug auf Ausgangs- und Abbauprodukte orientieren wir uns an den GHS-Kriterien für Umweltgefahren.

Für Prinzip 11 haben wir einen Ansatz entwickelt, um den Wert von Verfahrensschritten zu erfassen, die prozessanalytische Chemie einschließen, z. B. In-Prozess-Analysen in Echtzeit zur Erkennung von Veränderungen der Prozesstemperatur oder des pH-Werts, um nur einige zu nennen. Uns ist bewusst, dass, je früher Abweichungen vom Plan korrigiert werden, desto geringer die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein Prozess zusätzlichen Abfall erzeugt oder zusätzliche Gefahren verursacht.

Die Bedeutung von Prinzip 12 besteht darin, die durchschnittlichen physikalischen Gefahren der pro kg eines Produkts verwendeten Rohstoffe zu reduzieren. Wir legen die GHS-Kriterien für physikalische Gefahren auf die verschiedenen Gefahrentypen an, dazu zählen Explosionsgefährlichkeit, Entzündlichkeit, brandfördernde Eigenschaften und Ätzwirkung.

Fallstudie: β-Amylase

β-Amylase ist ein in Süßkartoffeln häufig vorkommendes Enzym, das Stärke zu Zucker hydrolysiert. Mithilfe des DOZN™ Tools konnte der Prozess zur Herstellung von β-Amylase überarbeitet werden. Das Ergebnis: ein energieeffizientes, ungefährliches Verfahren mit höherer Effizienz und Ausbeute. Damit konnte der DOZN™ Score von 57 auf 1 gesenkt werden!

Überzeugen Sie sich vom DOZN™ Tool in der praktischen Anwendung anhand der kalkulierten Scorecard eines optimierten Herstellprozesses für β-Amylase.




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