녹색 화학

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지속가능한 화학이라고도 불리는 녹색 화학은 화학과 화학공학의 범주에 속하며, 위험한 물질의 사용 및 생성을 최소화하는 제품의 공정을 주 목적으로 하고 있다.[1] 오염 물질이 환경에 끼치는 영향에 주목하는 환경 화학과 달리 녹색 화학은 오염을 미연에 방지하고, 재생불가능한 자원의 소비를 감소시키는 기술에 초점을 맞추고 있다. [2][3][4][5][6][7]

녹색 화학은 화학의 모든 하위 학문을 아우르지만, 그 중에서도 화학물질의 합성, 화학 공정, 화학 공학과 그 산업 동향에 더 깊이 주목하고 있다. 녹색 화학의 이상향은-효율적인 자원 이용, 분자, 기술, 공정, 제품등의 안전함 추구-는 이 지문에서 더욱 자세하게 설명하고자 한다.

녹색화학의 12가지 원칙[8][편집]

1.폐기물은 만들어지고 나서 처리하는 것보다, 발생을 막는 것이 더 좋다.

2.사용하는 모든 원료가 전부 최종 생성물에 들어가도록 합성방법을 개발해야 한다.

3.건강과 환경에 덜해로운 물질을 사용하거나 제조하도록 합성법을 개발해야 한다.

4.물질의 기능은 유지하면서 독성이 적은 물질을 개발해야 한다.

5.용매 등 보조 물질은 가능하면 사용하지 않아야 하며, 사용 시는 무해한 것이어야 한다.

6.가능하다면 물질 합성은 실온과 대기압에서 실시하여 에너지 소비를 줄여야 한다.

7.기술적, 경제적으로 허용된다면, 항상 재생 가능한 원료를 사용해야 한다.

8.합성과정에서 불필요한 유도체화 과정은 피하거나 최소화되어야 한다.

9.화학양론적 시약보다는 가능한 한 촉매(될 수 있으면 선택적인 촉매)를 사용하는 것이 바람직하다.

10.화학물질은 기능을 다한 후에는 해가 없는것으로 분해되는 것으로 고안되어야 한다.

11.실시간으로 화학공정을 감시하고 유해 물질의 생성을 통제할 수 있는 분석법의 개발이 필요하다.

12.화학공정에 사용되는 물질은 여러 사고 가능성이 최소화되도록 선택해야 한다.

녹색과학 기술의 예[9][편집]

첫 번째 녹색화학 기술 : 제조(ze zo) 방법(bang bup)을 친환경적으로 바꾸자(Ba ccu za)[편집]

녹색화학의 개념이 대두된 이후, 많은 녹색화학 기술들이 개발되었다. 그 중 한 가지 예는 제초제의 중간체인 이미노다이아세트산 다이소듐(DSIDA: disodium iminodiacetate)의 제조방법이다. 그림에서 보듯이, 종전의 합성 방법에서는 독극물인 시안화수소(HCN)를 사용하며, 발열반응으로 불안정한 중간체가 생길 가능성이 크다. 또한, 생성물 1 kg당 약 0.14 kg의 폐기물이 나오는데, 그 안에는 인체에해로운 시안화물과 포름알데하이드가 들어 있다. 새로 개발된 녹색화학적 방법에서는 촉매를 써서 다이에탄올아민(diethanolamine)을산화시켜 DSIDA를 얻는데, 이런 문제점이 거의 없다.

녹색화학적 방법에서는 독극물인 포름알데히드와 시안화수소를 사용하지 않는다.

다른 예는 단열재로 쓰이는 스티로폼의 제조인데, 이때 필요한 발포제로 처음에는 지구온난화와 오존층 파괴 물질인 CFC를 쓰다가 나중에는 가연성이고 폭발성인 탄화수소를 사용하였는데, 녹색화학적 방법에서는 이를 이산화탄소로 바꾼 것이다. 비록 이산화탄소는 온실가스이지만, 다른 화학공정에서 부산물로 얻어지는 것을 사용하기 때문에 실질적인 이산화탄소 배출량의 증가는 없다. 또 다른 예로는 유기화합물의 합성과 추출에 유기용매를 대신에 임계(supercritical) 이산화탄소를 사용하는 것과 산화제로 중금속 화합물 대신에 과산화수소를 사용하는 것 등이 있다.

두 번째 녹색화학 기술 : 생명체의 합성(hap ssung) 방식(bang sick)을 흉내(heung nae)낸다[편집]

여러 합성 고분자 물질들이 합성 섬유와 플라스틱으로 이용되고 있는데, 이들은 대부분 석유를 원료로 하여 만들어지며, 자연환경에서 잘 분해되지 않고, 제조과정에서도 여러 유해 물질이 배출된다. 최근에 옥수수를 발효시켜 얻은 락타이드를 중합시켜 고성능 고분자 물질인 폴리락트산(PLA: Polylactic acid)을 얻었다. 이 고분자 물질은 재생 가능한 원료를 사용하고, 제조과정에서 해로운 유기용매를 사용하지 않으며, 재활용도 가능하다. 이런 장점 때문에 이미 일부 유통 업체는 식품 포장에 PLA를 사용하고 있다. 또한, 포도당을 이용하여 생화학 반응을 가능하게 하는 효소들을 가진 미생물을 이용한 아디프산 생산과 재생 연료 연소를 이용한 바이오디젤 생산을 예로 들 수 있다.

생물체 특히 식물은 유기용매 없이, 자연 그대로의 온도에서, 유해물질을 배출하지 않으면서 아름다운 염료, 성능 좋은 약물, 살충제, 비단실 등을 합성해 낸다. 이는 모두 생체 촉매인 효소의 작용으로 가능하다. 따라서 생명계에서 일어나는 화학을 흉내 내어 원하는 성능의 화학물질을 얻는 생체모방적 접근도 녹색화학의 유용한 방식이다. 많은 화학 공정이 생체 또는 생체 모방 촉매를 이용하여 보다 온화한 조건에서 높은 효율로 수행되고 있다. 또한, 생명공학적으로 만들어진 유기체를 이용하거나 세포 배양물에서 중요한 화학물질을 얻을 수도 있는데, 좋은 예가 주목에서 분리한 항암제 파클리탁셀(paclitaxel)이다. 이 물질은 종전에는 천연물에서 얻은 중간체로부터 무려 11단계의 합성 과정을 거쳐 상업적으로 생산되었으나, 이제는 식물 세포 배양법으로 쉽게 얻고 있다.

각주[편집]

  1. “Green Chemistry”. United States Environmental Protection Agency. 2006년 6월 28일. 2011년 3월 23일에 확인함. 
  2. Sheldon, R. A.; Arends, I. W. C. E.; Hanefeld, U. (2007). “Green Chemistry and Catalysis”. ISBN 9783527611003. doi:10.1002/9783527611003. 
  3. Clark, J. H.; Luque, R.; Matharu, A. S. (2012). “Green Chemistry, Biofuels, and Biorefinery”. 《Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering》 3: 183–207. PMID 22468603. doi:10.1146/annurev-chembioeng-062011-081014. 
  4. Cernansky, R. (2015). “Chemistry: Green refill”. 《Nature》 519 (7543): 379. doi:10.1038/nj7543-379a. 
  5. Sanderson, K. (2011). “Chemistry: It's not easy being green”. 《Nature》 469 (7328): 18. doi:10.1038/469018a. 
  6. Poliakoff, M.; Licence, P. (2007).
  7. Clark, J. H. (1999). “Green chemistry: Challenges and opportunities”. 《Green Chemistry》 1: 1. doi:10.1039/A807961G. 
  8. http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=44&contents_id=1806.  |제목=이(가) 없거나 비었음 (도움말)
  9. http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=44&contents_id=1806.  |제목=이(가) 없거나 비었음 (도움말)