Un approccio “misurato” per il progresso della chimica verde

Due chimici che operano in contesti diversi portano sul banco di laboratorio una visione più “verde” consentendo ad altri di fare lo stesso.

13 dicembre 2023 | 6 min

All’inizio degli anni 2000, il Dr. Ettigounder (“Samy”) Ponnusamy che lavorava come ricercatore presso la Merck a St. Louis, USA, diede il via a call con cadenza mensile che avrebbero cambiato il corso della sua carriera. Esse hanno avuto un tale impatto che a distanza di anni ricorda ancora il numero di telefono per le conferenze e l'ora esatta: ogni terzo martedì del mese alle 8 del mattino.

Egli aveva istituito questi incontri perché qualcosa lo disturbava. Pur avendo un sesto senso nello sviluppo di nuovi prodotti, tanto che aveva accumulato sette brevetti in sette anni, non si sentiva soddisfatto. Più si guardava intorno nel settore, più aveva la sensazione che ci fosse l’opportunità di segnare una svolta. Un’opportunità di pensare in modo diverso, in modo più “verde” quando si sviluppa un nuovo prodotto e un nuovo processo.

Quelle conferenze mensili sono state un passo importante per trasformare le idee in azioni. Sono cominciate in piccolo, coinvolgendo appena una manciata di chimici. Nel tempo, i numeri e l’interesse sono cresciuti. Ponnusamy iniziò a rendersi conto che quelle conversazioni non erano utili solo per i chimici che vi prendevano parte, ma anche per l’azienda, e non solo. Da quei primi incontri, l'interesse nel portare un’attitudine mentale sostenibile nei processi, nelle operazioni aziendali e nei prodotti si è solo intensificato Quelle conversazioni hanno aiutato Merck a lanciare nuovi prodotti più ecologici e, infine, uno strumento per valutare quanto siano verdi (o meno) i processi chimici.

Svolta ecologica

Il campo della chimica verde, che mira a ridurre l'impatto delle sostanze chimiche sulla salute umana e sull'ambiente, è emerso all'inizio degli anni '90. La chimica verde è stata istituita con i 12 Principi della Chimica Verde che considerano l'intero ciclo di vita di un prodotto, dall'approvvigionamento dei materiali fino alla gestione dei rifiuti. Sebbene i principi in sé siano ampiamente applicabili, è difficile per i ricercatori valutare rapidamente quanto siano ecologici (o no) i propri prodotti o i propri processi.

Ponnusamy e gli altri chimici che partecipavano alle call mensili lo hanno sperimentato in prima persona. Essi volevano dar vita a un sistema di misura univoco con cui quantificare la sostenibilità complessiva di un prodotto o di un processo chimico. Alla fine i chimici, con l'aiuto di esperti di bioinformatica, hanno ideato DOZN, il primo e unico strumento di questo tipo.

Reso disponibile al pubblico nel maggio 2019, DOZN ha riscontrato un rapido successo. Lo strumento ha vinto numerosi premi nel corso degli anni e attualmente conta migliaia di utenti registrati. Permette agli scienziati di svolgere ricerche significative, aiutandoli al contempo a ridurre il loro impatto ambientale. Quasi sempre i chimici possono scegliere tra più di un processo per creare una molecola di interesse. Questi processi sintetici differenti spesso richiedono materie prime diverse e danno origine a sottoprodotti diversi. Utilizzando DOZN, i chimici possono confrontare direttamente il posizionamento dei diversi approcci sulla base dei principi della chimica verde.

In alcuni casi, piccoli cambiamenti nelle fasi iniziali dello sviluppo si trasformano in importanti miglioramenti in termini di ecosostenibilità di un prodotto quando si passa alla produzione su scala più larga. Questo è il potere di DOZN.

La fonte di ispirazione di Ponnusamy è presto detta. “Voglio essere un chimico migliore e un modello migliore per i futuri chimici” afferma. “La chimica cambierà la sostenibilità globale”.

Ponnusamy sapeva che questo strumento sarebbe stato prezioso per i chimici nei laboratori di ricerca, ma non immaginava che gli educatori lo avrebbero sfruttato nelle loro classi e nei loro laboratori con i propri studenti, contribuendo a instillare una mentalità più “verde” nelle future generazioni di chimici.

In classe

Per anni, gli studenti di chimica sono venuti a conoscenza della chimica verde da un piccolo trafiletto in un libro di testo o da un breve accenno in una lezione. In chimica organica, gli studenti hanno interiorizzato strutture e reazioni, ma raramente è stato loro illustrato il destino dei solventi utilizzati o dei sottoprodotti delle reazioni.

Docenti come la dottoressa Shegufa Shetranjiwalla, che ora lavora come assistente alla Memorial University of Newfoundland, stanno cambiando questa mentalità nelle aule, nei laboratori e non solo. La dottoressa Shetranjiwalla sta facendo tutto ciò con l’aiuto di scienziati come Ponnusamy.

Appena un anno dopo il lancio esterno di DOZN, Shetranjiwalla ha partecipato a un webinar presentato da Ponnusamy e ospitato da Beyond Benign, un'organizzazione globale no-profit per l'educazione alla chimica verde con cui Merck ha recentemente approfondito la collaborazione. È stato allora che ha avuto il suo primo incontro con DOZN, che si sarebbe poi rivelato determinante. In quel momento della sua carriera, insegnava alla Trent University e cercava un modo per consentire agli studenti del quarto anno del corso di chimica di valutare la sostenibilità (o meno) di diversi processi di laboratorio. Applicava già i 12 principi della chimica verde e altri strumenti ad essi correlati nel suo lavoro. Integrando DOZN nel programma di studi, ha potuto aggiungere uno strumento rilevante dal punto di vista industriale nella cassetta degli attrezzi dei suoi studenti, mettendoli in grado di prendere decisioni informate sulla sostenibilità.

“I miei studenti sono appassionati. Vogliono fare la differenza, ma non sanno come”, dice. Sfruttare gli strumenti per la valutazione dell’ecosostenibilità del processo chimico è un modo in cui possono fare la differenza. Shetranjiwalla spera che, grazie all’impiego di strumenti come DOZN nei corsi universitari, i suoi studenti saranno in grado di integrarlo nei futuri posti di lavoro e di presentarlo ai futuri colleghi. Per gli studenti che intraprendono carriere al di fuori della chimica, conta sul fatto che essi porteranno avanti l'approccio analitico.

Scienziati come Shetranjiwalla e Ponnusamy sperano che il campo della chimica verde scompaia nel corso della loro vita, non nel senso che i loro sforzi vadano in fumo, ma che tutti i chimici acquisiscano una mentalità “verde”. I giovani chimici devono essere in grado di partire subito in quarta con la chimica verde quando entrano nel mondo del lavoro.

Con strumenti come DOZN, Merck sta facendo in modo che ciò diventi realtà e che con la chimica verde si passi dalla teoria alla pratica.

A proposito di DOZN

DOZN è il primo strumento quantitativo del settore che confronta la sostenibilità relativa di prodotti chimici, vie sintetiche e processi chimici simili. Esso suddivide i 12 principi della chimica verde in tre grandi aree di impatto ambientale: miglior impiego delle risorse, uso più efficiente dell’energia e minimizzazione dei rischi per l’uomo e per l’ambiente. I ricercatori Merck si servono di questo strumento per reingegnerizzare prodotti già esistenti e per valutare il funzionamento dei processi. Potete usarlo anche voi! Unitevi a più di 1.900 utenti di tutto il mondo e registratevi per utilizzarlo gratuitamente.