"Mierzone" podejście do rozwoju zielonej chemii

Dwóch chemików pracujących w różnych środowiskach wprowadza bardziej ekologiczne spojrzenie na ławkę i zachęca innych do zrobienia tego samego.

13 grudnia 2023 r. | 6 min

Na początku XXI wieku dr Ettigounder ("Samy") Ponnusamy pracował jako naukowiec w Merck w St. Louis w USA. Rozpoczął comiesięczną rozmowę telefoniczną, która ostatecznie zmieniła bieg jego kariery. Wywarło to na niego tak duży wpływ, że po latach pamięta numer telefonu i dokładną godzinę: co trzeci wtorek o 8 rano;

Zorganizował spotkania, ponieważ coś go niepokoiło. Chociaż miał talent do opracowywania nowych produktów - gromadząc siedem patentów w ciągu siedmiu lat - nie był usatysfakcjonowany. Im bardziej rozglądał się po branży, tym bardziej czuł, że jest szansa na zmianę. Okazja, by myśleć inaczej - myśleć bardziej ekologicznie - podczas opracowywania nowego produktu i procesu.

Te comiesięczne rozmowy były ważnym krokiem w realizacji pomysłów. Zaczęło się od niewielkiej liczby chemików. Z czasem liczba i zainteresowanie wzrosły. Ponnusamy zaczął zdawać sobie sprawę, że te rozmowy były wartościowe nie tylko dla chemików, ale także dla biznesu i nie tylko. Od czasu tych wczesnych spotkań zainteresowanie wprowadzeniem zrównoważonego sposobu myślenia do procesów, operacji i produktów tylko się nasiliło. Rozmowy te pomogły Merck zadebiutować nowym, bardziej ekologicznym produktom, a ostatecznie także narzędziu do oceny tego, jak zielone (lub nie) są procesy chemiczne.

Going Greener

Dziedzina zielonej chemii - która ma na celu zmniejszenie wpływu chemikaliów na zdrowie ludzkie i środowisko - pojawiła się na początku lat 90-tych. Zielona chemia została ustanowiona przez 12 zasad zielonej chemii, które uwzględniają pełny cykl życia produktu, od pozyskiwania materiałów po zarządzanie odpadami i wszystko pomiędzy. Podczas gdy same zasady mają szerokie zastosowanie, badaczom trudno jest szybko ocenić, jak zielone (lub nie) są ich produkty lub procesy.

Ponnusamy i inni chemicy, którzy dołączyli do comiesięcznej rozmowy, doświadczyli tego na własnej skórze. Chcieli wygenerować pojedynczy wynik, aby pokazać ogólną ekologiczność produktu lub procesu chemicznego. Ostatecznie chemicy, z pomocą ekspertów bioinformatycznych, wymyślili DOZN, pierwsze i jedyne narzędzie tego rodzaju.

DOZN zadebiutował publicznie w maju 2019 r., ku szybkiemu uznaniu. Narzędzie zdobyło wiele nagród na przestrzeni lat i obecnie ma tysiące zarejestrowanych użytkowników. Umożliwia naukowcom prowadzenie znaczących badań, pomagając im jednocześnie zmniejszyć ich wpływ na środowisko. Prawie zawsze istnieje więcej niż jeden proces, który chemicy mogą podjąć, aby stworzyć docelową cząsteczkę. Te różne procesy syntezy często wykorzystują różne surowce i tworzą różne produkty uboczne. Korzystając z DOZN, chemicy mogą bezpośrednio porównywać te podejścia w oparciu o zasady zielonej chemii.

W niektórych przypadkach niewielkie zmiany na początkowych etapach rozwoju zamieniają się w znaczną poprawę ekologiczności produktu, gdy jest on wytwarzany na większą skalę. Dla Ponnusamy'ego inspiracja jest prosta: "Chcę być lepszym chemikiem i lepszym wzorem dla przyszłych chemików" - mówi. "Chemia zmieni globalny zrównoważony rozwój."

Ponnusamy wiedział, że narzędzie będzie cenne dla chemików w laboratoriach badawczych. Nie wyobrażał sobie, że nauczyciele będą wykorzystywać to narzędzie w swoich klasach i laboratoriach z własnymi studentami, pomagając zapewnić, że następne pokolenie chemików będzie myśleć bardziej ekologicznie.

Into the Classroom

Przez lata studenci chemii uczyli się o zielonej chemii z niewielkiej wzmianki w podręczniku lub krótkiej wzmianki na wykładzie. W chemii organicznej studenci przyswajali struktury i reakcje, ale rzadko dowiadywali się o losie zużytych rozpuszczalników lub produktów ubocznych.

Wykładowcy tacy jak dr Shegufa Shetranjiwalla, która obecnie pracuje jako adiunkt na Memorial University of Newfoundland, zmieniają tę mentalność w salach wykładowych, laboratoriach i poza nimi. Robi to z pomocą naukowców takich jak Ponnusamy.

Zaledwie rok po zewnętrznym uruchomieniu DOZN, Shetranjiwalla wzięła udział w webinarium prezentowanym przez Ponnusamy'ego i prowadzonym przez Beyond Benign, globalną organizację non-profit zajmującą się edukacją w zakresie zielonej chemii, która Merckostatnio z którą pogłębiła współpracę. To właśnie wtedy miała swoje pierwsze - i jak się miało okazać instrumentalne - spotkanie z DOZN. W tym momencie swojej kariery wykładała na Uniwersytecie Trent i szukała sposobów, aby studenci czwartego roku chemii mogli ocenić, jak zrównoważone (lub nie) były różne procesy laboratoryjne. Integrowała już 12 zasad zielonej chemii i inne powiązane narzędzia w swojej pracy. Włączając DOZN do programu nauczania, była w stanie dodać do zestawu narzędzi swoich studentów narzędzie istotne dla przemysłu, umożliwiające podejmowanie świadomych, zrównoważonych decyzji.

"Moi uczniowie są pełni pasji. Chcą coś zmienić, ale nie wiedzą jak" - mówi. Wykorzystanie narzędzi do oceny "ekologiczności" procesu chemicznego jest jednym ze sposobów, w jaki mogą to zmienić. Shetranjiwalla ma nadzieję, że dzięki wykorzystaniu narzędzi takich jak DOZN w swoich zajęciach, jej studenci będą w stanie zintegrować to narzędzie z przyszłymi miejscami pracy i przedstawić je przyszłym kolegom. Dla studentów, którzy kontynuują karierę poza chemią, jest optymistką, że studenci będą kontynuować podejście analityczne.

Naukowcy tacy jak Shetranjiwalla i Ponnusamy mają nadzieję, że dziedzina zielonej chemii zniknie za ich życia. Nie chodzi o to, że chcą, aby ich wysiłki wygasły, chcą, aby wszyscy chemicy myśleli bardziej ekologicznie.

Dzięki narzędziom takim jak DOZN, Merck sprawia, że staje się to rzeczywistością - i przenosi zieloną chemię z zasad do praktyki.

O DOZN

DOZN to ilościowe, pierwsze w branży narzędzie, które porównuje względną ekologiczność podobnych substancji chemicznych, szlaków syntetycznych i procesów chemicznych. Narzędzie destyluje 12 zasad zielonej chemii na trzy główne obszary wpływu: poprawę wykorzystania zasobów, efektywność energetyczną i minimalizację zagrożeń dla ludzi i środowiska. Naukowcy Merck używają tego narzędzia do przeprojektowywania istniejących produktów i oceny procesów w trakcie ich pracy. Ty też możesz z niego korzystać! Dołącz do ponad 1900 użytkowników na całym świecie i zarejestruj się, aby korzystać z bezpłatnego narzędzia.