Хімія для навколишнього середовища (Презентація)

підготували: вчитель хімії Сокальської школи-інтернату ім. Т. Шевченка Деленко Олег Леонович вчитель хімії Савчинської ЗШ І-ІІІ ст. Деленко Світлана Петрівна

 Зелена хімія - науковий напрямок в хімії, до якого можна віднести будь-яке вдосконалення хімічних процесів, що позитивно впливає на навколишнє середовище. Передбачає: вдумливий вибір вихідних матеріалів і схем процесів, який взагалі виключає використання шкідливих речовин. Дозволяє: не просто отримати потрібну речовину, але отримати її таким шляхом, який, в ідеалі, не шкодить навколишньому середовищу на всіх стадіях свого отримання. Послідовне використання принципів Зеленої хімії призводить до зниження витрат на виробництво тому, що не потрібно вводити стадії знищення і переробки шкідливих побічних продуктів, використаних розчинників та інших відходів, - оскільки їх просто не утворюється. Скорочення числа стадій веде до економії енергії, і це теж позитивно позначається на екологічній та економічній оцінці виробництва. Зелена хімія

Відмінності Зеленої хімії від Екологічної хімії Хімія навколишнього середовища вивчає джерела, поширення, стійкість і вплив хімічних забруднювачів. Хімія для навколишнього середовища забезпечує хімічні рішення для того, щоб позбутися забруднень. При цьому існують такі можливі шляхи хімічних рішень: знищувати забруднювачі, що надійшли в навколишнє середовище; обмежувати їх поширення, якщо вони локальні; припинити їх виробництво – шляхом заміни існуючих способів отримання хімічних продуктів на нові. Два перші напрямки входять в область досліджень Екологічної хімії, останній напрям є той, яким займається Зелена хімія. Зелена хімія – новий науковий напрям має велику кількість прихильників.

Дванадцять принципів зеленої хімії П.Т.Анастас і Дж.С.Уорнер 1998р Краще запобігти втратам, ніж переробляти і чистити залишки. Методи синтезу треба вибирати таким чином, щоб всі матеріали, використані в процесі, були максимально переведені в кінцевий продукт. Методи синтезу по можливості слід вибирати так, щоб використані і синтезовані речовини були як можна менш шкідливими для людини і навколишнього середовища. Створюючи нові хімічні продукти, треба намагатися зберегти ефективність роботи, досягнуту раніше, при цьому токсичність повинна зменшуватися. Допоміжні речовини при виробництві, такі, як розчинники, краще не використовувати зовсім, а якщо це можливо, їх використання має бути не шкідливим. Обов'язково слід враховувати енергетичні витрати та їх вплив на навколишнє середовище і вартість продукту. Синтез по можливості треба проводити при нормальних умовах (тиск і температура).

7. Вихідні і необхідні матеріали повинні бути відновлюваними у всіх випадках, коли це технічно і економічно вигідно. 8. Де можливо, треба уникнути отримання проміжних продуктів. 9. Завжди слід віддавати перевагу каталітичним процесам. 10. Хімічний продукт повинен бути таким, щоб після його використання він не залишався в навколишньому середовищі, а розкладався на безпечні продукти. Потрібно розвивати аналітичні методики, щоб можна було стежити в реальному часі за утворенням небезпечних продуктів. Речовини і форми речовин, що використовуються в хімічних процесах, потрібно вибирати таким чином, щоб ризик хімічної небезпеки, включаючи витік, вибух і пожежа, були мінімальними. Є. Локтаєва і В. Лунін додали додатковий 13-й принцип: 13. Якщо ви робите все так, як звикли, то і отримаєте те, що зазвичай отримуєте.

В 2005 р. Р. Найорі виділив три ключові напрямки розвитку Зеленої хімії:

Використання каталізатора Використання каталізатора, який знижує енергетичний бар’єр реакції. Наприклад, процес синтезу оцтової кислоти з метанолу та СО на родієвому каталізаторі, розроблений фірмою “Монсанто”, протікає з 100% виходом. CH3OH + CO => CH3COOH Каталітична схема процесу фірми Monsanto

Реакція карбонілювання метанолу була відкрита вченими фірми BASF в 1913 р. У 1960 р. ця компанія запустила перший завод, що виробляв оцтову кислоту цим методом. Каталізатором реакції служив йодид кобальту. Удосконалена реакція синтезу оцтової кислоти карбонілювання метанолу була впроваджена дослідниками фірми Monsanto в 1970. Це гомогенний процес, в якому використовуються солі родію в якості каталізаторів, а також йодид-йони в якості промоторів. Важливою особливістю методу є велика швидкість, а також висока селективність (99% по метанолу та 90% по CO). Цим способом отримують трохи більше 50% всієї промислової оцтової кислоти. У виробництві інших фірм в якості каталізаторів використовуються з'єднання іридію. Біохімічний спосіб виробництва При біохімічному виробництво оцтової кислоти використовується здатність деяких мікроорганізмів окиснювати етанол. Цей процес називають оцтовокислим бродінням. Використовуються етанолвмісні рідини (вино, зброджені соки), або ж просто водний розчин етанолу. Реакція його окиснення до оцтової кислоти протікає за участю ферменту алкогольоксидази. Це складний багатоступінчастий процес, який описується формальним рівнянням: СН3СН2ОН + О2 → СН3СООН + Н2О

Фотохі́мія — галузь хімічної науки, яка вивчає хімічні реакції, що відбуваються під дією світлової радіації. Ефективність фотохімічних реакцій визначають квантовим виходом: γ = число молекул продукту реакції / число поглинутих квантів До числа найважливіших фотохімічних реакцій, які мають практичне значення, відносять реакції утворення озону з молекулярного кисню під дією ультрафіолетової радіації Сонця: O2 + hυ → 2O• + O2 → O3 + O• Озон, що утворюється, поглинає ультрафіолетову радіацію Сонця в області 250–260 нм, яка згубно діє на живі організми. До другої важливої фотохімічної реакції відносять реакцію виділення кисню і асиміляція карбон(IV) оксиду в процесі фотосинтезу. Фотохімічне розкладання броміду срібла лежить в основі фотографічного процесу. Цей напрямок дозволяє знизити витрати енергії.

Велика надія покладається на використання надкритичних рідин (в основному, вуглекислий газ і вода, меншою мірою - аміак, етан, пропан і ін.) Надкритичний CO2 вже широко застосовується в якості нешкідливого, екологічно чистого розчинника - наприклад, для екстракції кофеїну з кавових зерен, ефірних олій з рослин і як розчинник для деяких хімічних реакцій. Іншими прикладами є реакції окиснення, що протікають в надкритичній воді, реакції, що протікають в водній емульсії, а також реакції без розчинників (включаючи твердофазні реакції).

Хімічна галузь Вуглекислий газ використовується при виробництві синтетичних хімічних речовин та регулюванні реакторних температур. Він також служить для нейтралізації лужних стічних вод. У закритих умовах вуглекислий газ використовується в процесах очищення або осушування полімерів, волокон тваринного або рослинного походження.

Металургійна галузь Найбільш популярним застосуванням вуглекислого газу в металургії є захист навколишнього середовища: CO2 застосовується для осадження бурого диму в процесах переробки брухту і закачування вуглецю, для скорочення об’єму поглинання азоту в процесі відкриття електродугових печей, а також для донного перемішування. Галузь переробки кольорових металів використовує вуглекислий газ для осадження диму в процесі ковшового транспортування Штейна (виробництво Cu/Ni) або злитків (виробництво Zn/Pb). Невелика кількість рідкого вуглекислого газу може використовуватися при рециркуляції води в процесі відведення кислотних шахтних вод. Лазери, що використовують вуглекислий газ, добре відомі ще й як споживачі деяких спеціальних марок діоксиду вуглецю.

Відповідно з роботою Мартіна Полякова (Mаrtyn Poliаkoff) з Університету Ноттінгема, комбінація відомих ознак двох екологічно чистих процесів: надкритичних рідин і фотохімічної активації дозволить проводити екологічно безпечні реакції в промисловому масштабі. ПОЄДНАННЯ НАДКРИТИЧНИХ РІДИН І ФОТОХІМІЧНОЇ АКТИВАЦІЇ Фотореактор, розроблений у групі Полякова. (Малюнок з Chem. Commun., 2008, 4457) За словами Полякова, в його лабораторії в даний час розроблений прототип мікрореактора, за допомогою якого можливо проводити безперервні фотохімічні реакції в надкритичним CO2. Зазвичай такі реакції здійснюють у тетрахлорметані, який заборонений до використання в ряді країн через негативний вплив на озоновий шар. Надкритичний CO2 в якості розчинника має ряд переваг - він не токсичний, не горючий і легко видаляються з реакційної суміші за рахунок зменшення тиску, в результаті чого вуглекислий газ переходить в газову фазу.

йонна рідина — це рідина, що містить тільки іони. У широкому сенсі цього поняття йонні рідини — це будь-які розплавлені солі, наприклад, розплавлений хлорид натрію при температурі вище 800 градусів Цельсія. В наш час під терміном «йонні рідини» найчастіше мають на увазі солі, температура плавлення яких нижче температури кипіння води, тобто нижче 100 градусів Цельсія( тобто – це рідкі солі при низьких температурах). Зокрема, це солі які плавляться (або вже рідкі) при кімнатній температурі. Вони називаються «RTIL» або англ. «Room-Temperature Ionic Liquids». Це новий клас розчинників, які не мають тиску насиченої пари і тому не випаровуються й не є горючими. Мають дуже хорошу здатність розчиняти широкі гами речовин, у тому числі біополімери. Основні застосування: прикладна наука, біотехнології, енергетика, хімія. Йонні рідини відносяться до так званих «зелених розчинників», які відповідають принципам зеленої хімії. Структура 1-бутил-3-метил-імідазол-біс-трифторметилсульфоніл-іміда, як приклад йонної рідини

Йонні рідини розглядаються як розчини з високим потенціалом і поліпшеною ефективністю застосування в широкому діапазоні: у хімічних реакціях і в процесах поділу, в обробці металів і полімерів,  у якості електролітів в електронних пристроях, а також у якості функціональних та інженерних рідин. Прикладами катіонів таких солей: імідазолій, піридиній, піролідиній, гуанідин, уроній, амоній та фосфоній. Підходить аніони галогенідів і комплексних йонів, таких як тетрафтороборат, трифторацетат, трифталат, фосфінати. Серед органічних аніонів можуть бути іміди та аміди. Їх можлива кількість не обмежена, і вони можуть бути отримані з будь-якими заданими на перед властивостями. Крім того, вони можуть бути отримані з поновлювальних джерел, бути не токсичними і не небезпечними для навколишнього середовища і людини.

У Великобританії надійшла в продаж мінеральна вода Belu Mineral Water, пляшка з-під якої виготовлена з полімеру на основі кукурудзи і піддається біохімічному розпаду за участю мікроорганізмів. І це не перший випадок появи пляшок, що саморозкладаються, так званих "biodegradable bottle". Ще в 2004 році американська джерельна вода BIOTA Spring Water була розлита в першу в світі біодеградуючу пляшку, для повного розкладання якої потрібно близько 80 діб. Те ж саме можна сказати і про англійську Belu, і про ароматизовану воду Jivita, і про декілька інших продуктів. Секрет полягає в особливому полімері - полілактиді, або PLA (Polylactide), який є продуктом конденсації молочної кислоти. Потенційних споживачів більше хвилює, чи не почне пляшка, виготовлена з полілактиду, розкладатися прямо на полиці магазину або, що ще гірше, в автомобілі, лежачи під сонцем. Виробники поспішають заспокоїти покупців, запевняючи, що для розкладання пляшки потрібні правильні умови: вона неодмінно повинна бути відкрита, крім того, потрібні висока вологість і особливі мікроорганізми. Етикетка також розкладається, але не пробка.

ПОЛІЛАКТИД ПОЛІЛАКТИД – пластик з поліефіру, який самовільно розкладається у навколишньому середовищі. Загальні властивості Систематична назва полі (3,6-диметил-1,4-ди-оксан-2,5-діон)] Молекулярна формула (C3H4O3)n Молярна маса (76)n г/моль Властивості Густина кристалічний стан аморфний стан 1,290 г/смі 1,248 г/смі Температура застигання L-ПЛА L,D-ПЛА Температура плавлення 170—180 °C Питома теплота плавлення 100 % L-ПЛА 93 Дж/г Стрибок теплоємності 100 % аморф. ПЛА 0,54 Дж/(г* °С)

Полілактид (ПЛА) - біодеградуючий, біосумісний, термопластичний, аліфатичний поліефір, мономером якого є молочна кислота. Сировиною для виробництва служать щорічно відновлювані ресурси, такі як кукурудза і цукрова тростина. Використовується для виготовлення виробів з коротким терміном служби (харчова упаковка, одноразовий посуд, пакети, різна тара), а також в медицині, для виробництва хірургічних ниток і штифтів. У природних умовах термін розкладання складає від 2-х місяців до 2-х років. Однією з переваг полілактиду є можливість його виробництва різними способами - як синтетичним, так і ферментативним бродінням цукру і мальтози, сусла зерна, картоплі або кукурудзи. Полілактид розкладається в компості, а на виході утворюються вода, вуглекислий газ і гумус. Засвоюється він також і мікробами морської води. Продукт схвалений для контакту з їжею та водою, але, як і у випадку із пластиковими продуктами, біодеградуючу пляшку не рекомендується вживати в їжу.

Важливою перевагою полілактиду є те, що він прозорий, безбарвний термопластичний полімер, який може бути перероблений всіма способами для переробки відомих термопластів. При відповідній пластифікації полілактид стає еластичним й імітує поліетилен, пластифікований полівінілхлорид або поліпропілен. Інша перевага матеріалу - варіювання терміну служби. Запрограмувати тривалість існування полімеру можна зменшивши мономер в його складі. Також, за бажанням, можна підвищити міцність, пружність і термостабільність. При виробництві ПЛА в атмосферу викидається на 50% менше вуглекислого газу, ніж при виробництві полімерів на основі нафти, а використання викопних ресурсів менше на 35%, при цьому використання розчинника не потрібне. Таким чином, виробництво ПЛА є екологічно-чистим.

Біопа́ливо або біологічне паливо — (англ. biofuels) — органічні матеріали , як-от деревина, відходи та спирти, які використовуються для виробництва енергії. Це — відновлюване джерело енергії, на відміну від інших природних ресурсів, таких як нафта, вугілля й ядерне паливо. Офіційне визначення біопалива — будь-яке паливо, яке містить (за об'ємом) не менш ніж 80% матеріалів, отриманих від живих організмів, зібраних у межах десяти років перед виробництвом. Подібно до вугілля й нафти, біомаса — це форма збереженої сонячної енергії. Енергія сонця «захоплюється» через процес фотосинтезу під час росту рослин. Одна перевага біологічного палива в порівнянні з іншими типами палива — те, що воно повністю розкладається мікроорганізмами, і тому відносно безпечне для навколишнього середовища. Розрізняють: тверде біопаливо (дрова, солома), рідке біопаливо (етанол, метанол, біодизель), газоподібне біопаливо (біогаз, водень).

Сільськогосподарська продукція, яку вирощують для використання як біопаливо, включає кукурудзу і сою (перш за все в США), льон та ріпак (перш за все в Європі), цукровий очерет в Бразилії й пальмову олію в Південно-Східній Азії. Розкладена мікроорганізмами продукція промисловості, сільського господарства, лісового господарства та побутові відходи також можуть використовуватися для отримання біоенергії. Наприклад, солома, лісоматеріал, добриво, рисове лушпиння, стічні води й залишки продуктів харчування. Ці продукти перетворюються на біогаз через анаеробне травлення. Біомаса, яка використовується як паливо, також часто складається з недовикористаної продукції, такої як соломи й відходів тваринництва. З чого виготовляють біопаливо?

Дрова ‒ найдавніше паливо. Нині для виробництва дров або біомаси вирощують енергетичні ліси, які складаються з швидкозростаючих рослин. Через значне зростання цін на нафту останнім часом населення багатьох країн скорочує споживання нафтового палива і збільшує використання дров. Це призводить до винищення лісів.

(гній, відходи деревина, торф) брикетують, сушать і спалюють в камінах житлових будинків і топках теплових електростанцій, виробляючи дешеву електрику для побутових і виробничих потреб. Відходи деревини з мінімальним ступенем підготовки до спалювання (тирса, кора, лушпиння, солома тощо) пресують в паливні брикети або в пелети, які мають форму циліндричних або сферичних гранул діаметром 8-23 мм і довжину 10-30 мм.

Біоетанол ‒ це звичайний етанол, який отримують шляхом переробки рослинної сировини і використовують як біопаливо. Етанол (етиловий спирт) ‒ C2H5OH або CH3-CH2-OH, другий представник гомологічного ряду одноатомних спиртів, у просторіччі ‒ спирт або алкоголь.  Існує 2 основних способи отримання етанолу ‒ мікробіологічний (спиртове бродіння) і синтетичний (гідратація етилену). Наслідком бродіння є розчин, що містить не більше 15% етанолу, оскільки в більш концентрованих розчинах дріжджі зазвичай гинуть. Отриманий таким чином етанол потребує очищення і концентрування, звичайно шляхом дистиляції. У промислових масштабах етиловий спирт отримують із сировини, що містить целюлозу (деревина, солома), яку попередньо гідролізують.  Суміш, що утворилася при цьому, піддають спиртовому бродінню. 

Етанол у порівнянні з бензином є менш «енергонасиченим» джерелом енергії. Пробіг машин, що працюють на Е85 (суміш 85% етанолу і 15% бензину; буква «Е» від англійського Ethanol), на одиницю об'єму палива складає близько 75% від пробігу стандартних машин. Звичайні машини не можуть працювати на Е85, хоча двигуни внутрішнього згоряння працюють на Е10. На «справжньому» етанолі можуть працювати лише т. з. «Flex-Fuel» машини. Ці автомобілі можуть працювати на звичайному бензині або на довільній суміші того й іншого. Серйозним недоліком біоетанолу є те, що при згорянні етанолу у вихлопних газах двигунів з'являються альдегіди (формальдегід і ацетальдегід), які завдають живим організмам не менший збиток, ніж ароматичні вуглеводні.

Біобутанол -C4H10O ‒ бутиловий спирт. Безбарвна рідина з характерним запахом. Широко використовується у промисловості. Виробництво бутанолу почалося на початку XX століття. У 50-х роках через падіння цін на нафту бутанол почали воробляти з нафтопродуктів. Бутанол не володіє корозійними властивостями, може передаватися існуючою інфраструктурою. Може, але не обов'язково повинен, змішуватися з традиційним  паливом . Енергоємність бутанолу близька до енергоємності бензину. Бутанол може використовуватися в паливних елементах, а також як сировина для виробництва водню. Сировиною для виробництва біобутанолу можуть бути цукрова тростина, буряк, кукурудза, пшениця, а в майбутньому і целюлоза.

Диметиловий естер (ДМЕ) ‒ C2H6O може вироблятися як з вугілля, природного газу, так і з біомаси. Велика кількість диметилового естеру виробляється з відходів целюлозно-паперового виробництва. Скраплюється при невеликому тиску.  Диметиловий естер ‒ екологічно чисте пальне без вмісту сірки, вміст оксидів азоту у вихлопних газах на 90% менший, ніж у бензині. Застосування його не вимагає спеціальних фільтрів, але необхідна переробка систем живлення (установка газобалонного обладнання, коректування сумішоутворення) та запалювання двигуна. Без переробки можливе застосування на автомобілях з LPG-двигунами при 30% вмісті в паливі. 

Біодизель ‒ паливо на основі жирів тваринного, рослинного і мікробного походження, а також продуктів їх етерифікації.  Для отримання біодизельного палива використовуються рослинні або тваринні жири. Сировиною можуть бути рапсове, соєве, пальмове, кокосове масло, або будь-яке інше масло-сирець, а також відходи харчової промисловості. Розробляються технології виробництва біодизеля з водоростей. 

Паливо, яке отримане різними методами піролізу біомаси, або інші палива, відмінні від метанолу, етанолу, біодизеля.  Швидкий піроліз дозволяє перетворити біомасу на рідину, яку легше і дешевше транспортувати, зберігати і використовувати. З рідини можна зробити автомобільне паливо або паливо для електростанцій. 

Газоподібне біопаливо Біогаз ‒ продукт зброджування органічних відходів (біомаси), що представляє суміш метану і вуглекислого газу. Розкладання біомаси відбувається під впливом бактерій класу метаногенів.  Біога́з (також каналізаційний газ) утворюється при мікробіологічному розкладанні метановим угрупованням біомаси чи біовідходів (розкладання біомаси відбувається під впливом трьох видів бактерій), твердих і рідких органічних відходів: на звалищах, болотах, каналізації, вигрібних ямах. Добувають із відходів тваринництва, харчової промисловості, стічних вод та твердих побутових відходів (відсортованих, без неорганічних домішок та домішок неприродного походження). Склад газу нестабільний і залежить від багатьох факторів. Склад біогазу: 55-75% метану, 25-45% СО2, незначні домішки водню (Н2) і сірководню (Н2S), азоту, ароматичних вуглеводнів, галогено-ароматичних вуглеводнів.

Отриманий в результаті метанового бродіння біогаз, як правило, поступається за теплотворними властивостями природному газу. Проте після відповідної технологічної сепарації (поглинання і використання на інші технологічні потреби наявного вуглекислого газу) перевершує природний газ за теплотворністю. Сік рослини близький до дизельного палива з нафти. Такий ефект забезпечує наявність у біогазі метану.

Перспективи використання біогазу Біогаз, отримуваний з відходів життєдіяльності тварин і птахів, може замінити в Україні 6 млрд. м3 природного газу, однак для його одержання необхідні значні інвестиції, термін відновлення яких становить 4 - 5 років. Китай проектує через кілька років довести виробництво біогазу до 100—120 млрд. мі. Щорічні потреби споживання в Україні становлять 70 млрд мі природного газу (2008 рік). Біогаз може бути використаний в будь-яких газових приладах так само, як використовується природний газ. Найбільш ефективним є використання біогазу для приготування їжі, обігріву приміщень, вироблення електроенергії і заправки автомобілів.

  Розрахунок добового виходу біогазу підраховується залежно від типу сировини і добової порції завантаження. Тип сировини   Вихід газу (м3 на 1 кг сухої речовини) Вихід газу (м3 на 1 тонну при вологості 85 %) Гній КРС          0,250 -0,340      38-51.5 Свинячий гній   0,340 -0,580      51,5-88 Пташиний послід          0,310 -0,620      47-94 Кінський гній    0,200 -0,300      30.3-45,5 Овечий гній      0,300 -0,620      45,5-94

Для отримання біогазу в домашніх умовах можна використовувати рослинні та господарські відходи, гній, стічні води і т. п. У процесі ферментації рідина в резервуарі має тенденцію до поділу на три фракції. Верхня - кірка, утворена з великих частинок, які захоплюються та піднімаються бульбашками газу. Через деякий вона час може стати досить твердою і буде заважати виділенню біогазу. У середній частині ферментатора накопичується рідина, а нижня, кашоподібна фракція випадає в осад. Бактерії найбільш активні в середній зоні. Тому вміст резервуара необхідно періодично перемішувати - хоча б один раз на добу, а бажано - до шести разів. Перемішування може здійснюватися за допомогою механічних пристроїв, гідравлічними засобами (рециркуляція під дією насоса), під натиском пневматичної системи (часткова рециркуляція біогазу) або за допомогою різних методів самоперемішування.

У Румунії генератори біогазу отримали широке поширення. Одна з перших індивідуальних установок була введена в експлуатацію ще в грудні 1982 року. Відтоді вона успішно забезпечує газом три сусідні сім'ї, які мають кожна по звичайній газовій плиті з трьома конфорками і духовкою.

Ферментатор знаходиться в ямі діаметром близько 4 м і глибиною 2 м (об’єм приблизно 25 м3), викладеній зсередини покрівельним залізом, звареним двічі: спочатку електричним зварюванням, а потім, для надійності, газовим. Для антикорозійного захисту внутрішня поверхня резервуара покрита смолою. Зовні верхньої кромки ферментатора зроблена кільцева канавка з бетону глибиною приблизно 1 м, що виконує функцію гідро затвору. В цій канавці, заповненій водою, ковзає вертикальна частина дзвону, що закриває резервуар. Дзвін заввишки близько 2,5 м - з листової двохміліметрової сталі. У верхній його частині і збирається газ. Ферментатор завантажується приблизно 12 м3 свіжого гною, поверх якого виливається коров'яча сеча (без додавання води). Генератор починає працювати через 7 днів після наповнення. Аналогічну конструкцію має і генератор біогазу, розрахований на прийом 6 м3 змішаного гною (від корів, овець і свиней). Цього виявилося достатньо, щоб забезпечити нормальну роботу газової плити з трьома конфорками і духовкою.

ЗВАЛИЩНИЙ ГАЗ Одним з перспективних джерел енергії є звалищний газ, що утворюється в результаті розкладання органічної частини твердих побутових відходів в анаеробних умовах, що виникають невдовзі після їхнього санітарного поховання. Тільки в містах утворюється 400—450 млн. т твердих побутових відходів на рік. Вихід газу з теплотою згоряння 17-20 МДж/м3 становить 100 м3/т твердих побутових відходів протягом 20 років зі швидкістю 5 м3/т у рік. Потенціал звалищного газу в країнах Європейського Союзу наближається до 9 млрд. м3/рік, у США — 13 млрд. м3/рік, в Україні — близько 1 млрд. м3 на рік. Зі звалищ може бути добутий за допомогою свердловини і вакуум-насосів.

Біопаливо третього покоління ‒ паливо, отримане з водоростей.  Крім вирощування водоростей у відкритих ставках існують технології вирощування водоростей в малих біореакторах, розташованих поблизу електростанцій. Скидне тепло ТЕЦ здатне покрити до 77% потреб в теплі, необхідному для вирощування водоростей. Ця технологія не вимагає спекотного тропічного клімату. 

БІОМАСА як джерело енергії Відходи сільського господарства (солома, стебла кукурудзи тощо) і деревини, торф, тверді побутові відходи, вирощування спеціальних енергетичних культур (швидкоростучі верби, тополі, лоза й ін.) є перспективними енергоресурсами. Зокрема, вербу можна вирощувати практично на будь-якій ділянці, непридатній для сільськогосподарського виробництва – в ярах і на пагорбах, піщаних сухих ґрунтах і ділянках з підвищеною вологістю. Крім цього енергетичні плантації біомаси попереджують ерозію ґрунтів, сприяють покращенню навколишнього середовища. При згорянні біомаси на електростанціях або в котлах в атмосферу викидається тільки СО2, який був поглинутий рослиною в період її росту.

На сьогоднішній день відомо близько 20 видів швидкоростучих рослин, які можна вирощувати для отримання рослинної біомаси. Це евкаліпт, верба, міскантус та інші. Зібрана біомаса використовується для виробництва теплової та електричної енергії, може бути сировиною для виробництва твердого біопалива, як паливні гранули і брикети.

- Один гектар плантації енергетичної верби поглинає з повітря понад 200 тон вуглекислого газу за 3 роки. - Ідеально підходить для засадження забруднених та земель, малопродуктивних з точки зору вирощування сільськогосподарських культур. - Ефективно застосовується у протиерозійних заходах для укріплення ґрунтів. - Збагачує ґрунти мінералами та мікроелементами, поживними речовинами природного походження. - Плантації енергетичної верби є природними фільтрами для видалення відходів агро-промислового виробництва, застосовуються як буферні зони в місцях накопичення біологічних відходів фермерських господарств. - Енергетична верба є природним фільтром для очищення ґрунтів від пестицидів.

Органічна речовина, що поряд з целюлозою є складовою частиною здерев’янілих тканин вищих рослин. Разом з геміцелюлозою зумовлює міцність стовбурів і стебел рослин. При геліфікації і фюзенізації утворює затверділу безструктурну торфову масу. Найбільше лігніну містить деревина хвойних (до 35%) і листяних (20-25%) порід. У нижчих рослин – водоростей, грибів, мохів лігніну немає. Гідролізний лігнін – штучно виготовлений.

Лігнін – нерегулярно побудована високомолекулярна сполука із тривимірною структурою розгалужених макромолекул. Початі спроби представити будову лігніну у вигляді хімічних формул відбивають лише загальні принципи його будови. Не з’ясовано ще, чи складається лігнін із цілком ідентичних макромолекул, а також не встановлена його молекулярна маса; приймають від 682 до 1000000. Для лігніну з молекулярною масою 784 (виділеного із сосни) запропонована наступна формула: Елементний склад лігніну з різних рослин приблизно наступний, % мас: С – 63, Н – 6 і О – 31.

Лігнін може бути виділений з деревини двома способами: обробкою гідролізуючими агентами (концентрованими кислотами – HCl і Н2SO4 для видалення полісахаридів (у залишку виходить лігнін); розчиненням самого лігніну (обробкою 2,5%-м розчином лугу при підвищених тиску й температурі). Виділений лігнін являє собою аморфний порошок або волокна, зафарбовані в жовтувато-коричневі кольори, нерозчинні у воді й органічних розчинниках. Важливо відзначити, що лігнін легше руйнується мікроорганізмами в живих рослинах, але стійкіший у відмерлих рослинах. Целюлоза, навпаки, має високу стійкість до дії мікроорганізмів у живих рослинах, але порівняно легко піддається бактеріальному розпаду у відмерлих рослинах.

Біоінженерія розглядається в якості перспективної техніки для досягнення цілей Зеленої хімії. Ряд промислово важливих хімічних сполук може бути синтезований за допомогою біологічних агентів (мікроорганізмів, вірусів, трансген- них рослин і тварин. Біоінженерія або біомедична інженерія (англ. bioengineering) —— напрям науки і техніки, застосування інженерних принципів в біології та медицині. Цілеспрямоване внесення змін в організми рослин, тварин і людини і керування їх функціями; відповідна галузь генетики.

Сфера діяльності біоінженерії простягається від створення штучних органів для компенсації знижених або втрачених фізіологічних функцій (біомедична інженерія) і до розробки генетично модифікованих організмів, наприклад, сільськогосподарських рослин і тварин (генетична інженерія), а також молекулярного конструювання сполук із заданими властивостями (білкова інженерія, інженерна ензимологія). У немедичних аспектах біоінженерія тісно стикається з біотехнологією.

НАНОТЕХНОЛОГІЇ Нанотехнології здатні також стабілізувати екологічну обстановку. Нові види промисловості не вироблятимуть відходів, що отруюють планету, а нанороботи зможуть знищувати наслідки старих забруднень. Крім того, нанотехнології нині використовуються для фільтрації води та інших рідин.

Нові схеми хімічних реакцій і процесів кардинально скорочують вплив на навколишнє середовище великотонажних хімічних виробництв. Зелена хімія передбачає іншу стратегію – вдумливий відбір вихідних матеріалів і схем процесів, який взагалі виключає використання шкідливих речовин. Потрібна лише зміна позиції держави на відбір і впровадження зелених технологій виробництва. Застосування вищеперелічених технологій створює умови для зниження природоохоронних витрат.

Використані джерела інформації: Аkclub.narod.ru. 2. Bioengineering // Merriam-Webster Online Dictionary, 2009. — www.merriam-webster.com/dictionary/bioengineering. 3. Тлумачний український словник. 4. Ширинский Владимир Павлович. «Биоинженерия «Словарь нанотехнологичных терминов»». РОСНАНО. http://thesaurus.rusnano.com/wiki/article565. Процитовано 2011-11-27 5. Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3. 6. В.І. Саранчук,М.О.Ільяшов, В.В. Ошовський, В.С.Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. - Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. – с. 600. ISBN 978-966-317-024-4. 7.http://www.salixenergy.com/index.php?option=com_content&view=article&id=55&Itemid=62 8. http://www.ucci.org.ua/synopsis/dv/2012/dv1206191.ua.html 9. http://rencentre.com/news-and-insights/7410 10.http://www.salixenergy.com/index.php?option=com_content&view=article&id=55&Itemid=62 11. http://ua-energy.org/post/16456  

Використані джерела інформації: 12. Chem. Commun., 2008, 4457, DOI: 10.1039/b806063k. 13. Гончаров А. І., Корнілов М. Ю. Довідник з хімії. — К.: Вища школа, 1974.- 304 с. 14. Оцтова кислота: Медичний портал Eurolab - www.eurolab.ua/encyclopedia/urgent.medica.aid/342/2469/ 15. Біотехнологія органічних кислот і білкових препаратів: Навчальний посібник - window.edu.ru / window_catalog / redir? id = 56750 & file = muratova-r.pdf 16. Jones, RE; Templeton, DH (1958). "The crystal structure of acetic acid". Acta Crystallogr. 11 (7): pp. 484-87. DOI : 10.1107/S0365110X 58001341 - dx.doi.org/10.1107/S0365110X58001341. 17. Екологічний фактор, або навколишнє середовище як стимул еволюції промислової хімії - www.chem.msu.su / rus / journals / chemlife / env.html 18. Реутов О.А. Органічна хімія. - М .: Изд-во МГУ, 1999. - Т. 4. 19. Тьомкін О.Н., Брук Л.Г., Комплекси Pd(II, I, 0) в реакціях окисного карбонілювання. Кінетика і каталіз, 2003, № 5.