Hoe Wetenschappers Chemie 'Vergroenen'

{h1}

Chemici werken eraan om de impact van hun werk op het milieu te beperken door hun synthesen schoner, sneller en goedkoper te maken.

Cleaner! Sneller! Goedkoper! is een strijdkreet voor chemici die werken aan het beperken van de impact van hun werk op het milieu.

Hun inspanningen weerspiegelen de 12 leidende beginselen ontwikkeld door chemici Paul Anastas en John Warner, die de groene chemiebeweging halverwege de jaren negentig oprichtte. Een van de regels: het is beter om afvalproductie te voorkomen dan om het daarna op te ruimen. Maar als er afval moet zijn, moet deze niet-toxisch of minimaal giftig zijn - net als de chemische producten zelf. Chemische reacties moeten energie-efficiënt zijn, bijvoorbeeld door op kamertemperatuur te werken in plaats van te worden opgewarmd. En idealiter zouden chemici hernieuwbare bronnen moeten gebruiken.

Chemie is misschien niet zo overduidelijk groen als het planten van een boom, maar onderzoekers werken eraan om het voor de planeet beter te maken, één reactie per keer. Hier zijn een paar voorbeelden van hoe chemici die door de National Institutes of Health worden gefinancierd, groen worden door de chemische processen te verbeteren die worden gebruikt om medicijnen, kunststoffen en andere producten te maken.

Water, water overal

Als twee chemicaliën gaan reageren, hebben ze meestal een vloeistof nodig om dat te doen. Vaak is dat een giftig oplosmiddel. Wanneer de reactie voorbij is, moeten de chemici het oplosmiddel dumpen of proberen het te recyclen. Een groener alternatief is om te beginnen met een veiliger oplosmiddel - water.

Bruce Lipshutz aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara, ontwierp minuscule, bubbelachtige deeltjes (nanodeeltjes) die de reacties beschutten terwijl ze omringd zijn door water. De chemicaliën gaan de deeltjes binnen, waar ze de perfecte omgeving vinden om samen te reageren, en het product komt eruit. Omdat de reacties zo sterk geconcentreerd zijn, kunnen ze gebeuren bij kamertemperatuur. Wetenschappers hoeven de reacties niet te starten met behulp van warmte, waardoor ze tijd en energie besparen.

Roep de Microbes op

Een andere manier om reacties op basis van water te maken, in plaats van op basis van oplosmiddelen, is om microben te werven om reacties mee te helpen. Wetenschappers manipuleren microben om bruikbare moleculen te maken, meestal enzymen wiens taak het is om chemische reacties uit te voeren in op water gebaseerde oplossingen. Chemici kunnen de microben of alleen hun enzymen gebruiken om chemische reacties in een wateroplossing te versnellen.

Jay Keasling van de University of California, Berkeley, ontwerpt bijvoorbeeld microben om bepaalde moleculen te maken. Enkele jaren geleden heeft hij meer dan een dozijn genen in de gewone bacterie gestopt Escherichia coli en gist die de organismen in staat stelde om een ​​anti-malaria medicijn te produceren dat anders duur is om te produceren. Hij onderzoekt een vergelijkbare techniek om hiv-medicijnen te genereren en milieuvriendelijke biobrandstoffen die fossiele brandstoffen zoals benzine kunnen vervangen.

Kortere syntheses

Andere onderzoekers verfijnen ouderwetse chemische recepten om ze groener te maken. Heparine, een medicijn dat bloedstolsels bij mensen met een hartaandoening voorkomt, vereist bijvoorbeeld meestal 50 stappen om te synthetiseren in een laboratorium en genereert onderweg nutteloos afval.

Vorig jaar sneden Robert Linhardt van het Rensselaer Polytechnic Institute in Troy, New York en Jian Liu van de University of North Carolina in Chapel Hill de trap af tot een dozijn. Hun proces creëerde minder afval, terwijl ze ook meer van het medicijn produceerden, wat mogelijk de totale kosten van het maken van het medicijn verminderde.

Een veel voorkomende manier om een ​​chemische reactie te versnellen, is met een katalysator, vaak een metaal, dat de reactie helpt. Shannon Stahl van de Universiteit van Wisconsin-Madison ontwikkelde een manier om de katalytische metalen palladium en koper te gebruiken om waterstof af te scheiden van een reeks chemische verbindingen. Wanneer de waterstof wordt gecombineerd met de zuurstof die uit een chemische reactie komt, is water het enige bijproduct.

Normaal gesproken zijn wetenschappers die grootschalige reacties uitvoeren op hun hoede voor zuurstof, omdat het explosies kan veroorzaken. Stahl heeft met onderzoekers van drugmaker Eli Lilly gewerkt om dit risico te minimaliseren door de reacties in vloeistoffen door buizen te laten lopen, in plaats van in een gigantisch vat. Uiteindelijk zou de methode wetenschappers kunnen helpen op grote schaal geneesmiddelen te produceren.

Dit Inside Life Science-artikel is aan WordsSideKick.com gegeven in samenwerking met het National Institute of General Medical Sciences, onderdeel van de National Institutes of Health.

Kom meer te weten:

  • Maak kennis met een chemicus: Jay Keasling
  • Maak kennis met een chemicus: Shannon Stahl

Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com