از شماره 5، پیک خبری اقدام به معرفی فعالیت های شاخص این اداره کل و ارائه بخشی از دستاوردهای علمی نموده است. وجه انتخاب این دستاوردها کاربردی بودن و تأثیر آن ها در معرفی توانمندی سازمان و یا اهمیت علمی آن ها خواهد بود.
شیمی سبز
و اجرای آن در آزمایشگاه های شیمی تجزیه
تهیه کننده: سحرناز تاج‌بخش
سال ها کار در آزمایشگاه شیمی و سپری کردن زمان زیادی در کنار انواع مواد شیمیایی، برای من همواره این سوال را در پی داشت: "آیا می توان روزی از اثرات زیان بار این مواد پرهیز کرد؟" و "چگونه می توان آسیب رساندنِ این مواد به طبیعت را کاهش داد؟". تا اینکه روزی مانند یک معجزه، در یک نمایشگاه تخصصی، کتابی به دستم رسید که پاسخ همه ی این سوالات را در خود داشت. کتابِ “Green Analytical Chemistry: Theory and Practice”. مطالعه ی این کتاب، و آشنایی با سرفصل های آن چنان جذاب بود که بلافاصله قسمت هایی از آن که در آزمایشگاه ما قابل اجرا بود، انتخاب شد و در دستور قرار گرفت. گمان می کنم خلاصه ای که از این کتاب برداشت کرده ام، برای همه ی کسانی که بر روی این سیاره زیست می کنند و به آینده ی آن امیدوارند، مفید خواهد بود. اما بیشتر از همه برای دوست داران محیط زیست و صد البته همه ی آنها که با شیمی تجزیه سر وکار دارند، کاربرد خواهد داشت.
معرفی مختصری از شیمی سبز:
اولین بار پروفسور مالیسا (H. Malissa) از دانشگاه فنی وین، در سال 1987 مطلبی را تحت عنوان "تغییر پارادایم ها در شیمی تجزیه"ارائه کرد. وی با اشاره به مراحل رشد علم شیمی، تاکید می کند که این مراحل در جهت نیازهای بشر و ضرورت های زندگی در هر دوره از حیات وی بوده است. طبق نظر وی وظیفه ی این علم در حال حاضر حفظ و حمایت از محیط زیست و بقای اکوسیستم ها است. به این ترتیب وقتی به یک فرآیند شیمیایی نگاه می کنیم، نباید فقط به مسائل، نمونه ها و اطلاعات به دست آمده توجه کنیم بلکه لازم است به نوع، مقدار و اثرات جانبی موادی که استفاده می شوند، انرژی مورد نیاز و ضایعات حاصل از این فرآیند نیز دقت کنیم.
در مجموع می توان گفت شیمی سبز در جستجوی ارائه ی راهکارهایی برای زندگی بهتر و پایدارتر می گردد. از طریق کاهش:
پل آناستاز (Paul Anastas) اولین بار اصطلاح شیمی سبز را در سال 1994 به کار برد و سپس با همکاری وارنر(J. Warner) تا سال 1998 دوازده اصل برای آن در نظر گرفت که خلاصه ی آن در نگاره 1 نشان داده شده است.
نگاره 1- خلاصه دوازده اصل شیمی سبز؛ ارائه شده توسط آناستاز و وارنر؛ 1998
آنچه از شیمی سبز در ایران شناخته شده است، بیشتر در رابطه با سنتز مواد شیمیایی یا ضایعات شیمیایی به خصوص در حوزه شیمی آلی است. اما امروزه شیمی سبز، در مباحث شیمی تجزیه جایگاه مهمی پیدا کرده و از اهمیت خاص برخوردار شده است. در واقع هنر شیمی سبز در مطالعات شیمی تجزیه، تضمین بیشتر برنامه های توسعه پایدار است به نحوی که حتی برای آزمایشگاه‌های کوچک هم قابل اجرا باشد. شناخت و رعایت دستورالعمل های «شیمی سبز»، می تواند در برنامه های توسعه ی پایدار سازمان های مرتبط و در نهایت کشور، به اصلاح روش ها و جایگزینی روش های بهتر و سازگارتر با محیط زیست و روش های کم هزینه تر منجرشود.
شیمی تجزیه در مطالعات علوم زمین کاربرد فراوان دارد. روش های انحلال و آماده سازی، اندازه-گیری های کیفی، نیمه کمی و کمی در مطالعات زمین شناسی و اکتشاف به فراوانی صورت می گیرد. بنابراین آوردن شیمی سبز به آزمایشگاه های اندازه گیری مواد معدنی اهمیت دارد.
برای اجرای شیمی سبز در آزمایشگاه چه می توان کرد؟
نکته مهم درباره اجرای شیمی سبز در یک آزمایشگاه این است که هر چقدر امکانات آزمایشگاهی محدود و حتی قدیمی باشد و اینطور به نظر برسد که از برنامه های شیمی سبز بسیار عقب هستیم، اما باز هم با دانستن و آگاهی از آن، می توانیم گام هایی برای هم سو شدن با این فرآیند مهم جهانی برداریم. این کاری است که ما در آزمایشگاه شیمی اداره کل مشهد انجام داده ایم. نخستین گام برای ما پاسخ به این سوال بود: «برای اجرای شیمی سبز در آزمایشگاه چه می توان کرد؟» برای پاسخ از الگوی عمومی که در نگاره 2 به نمایش درآمده است استفاده کردیم. این چارت بر اساس امکانات و شیوه ی کاری ما خلاصه شده است، در واقع الگوی هر آزمایشگاه مخصوص به خودِ آن آزمایشگاه است. پس از آن پنج مرحله ی اصلی اجرای شیمی سبز به ترتیب و به طور آزمایشی انجام گرفت. در ادامه به این موارد اشاره شده است.
نگاره 2- طرح اجرای شیمی سبز در آزمایشگاه شیمی مشهد بر اساس امکانات و نوع کار
پنج محور اصلی اجرای شیمی سبز در آزمایشگاه مرکز مشهد عبارتند از:
1. ارزیابی اولیه از روش های موجود.
2. پرهیز یا کاهش مراحل آماده سازی نمونه تا حد امکان.
3. استفاده از روش های تعیین چند عنصری به جای تک عنصری.
4. کوچک سازی روش ها.
5. تبدیل ضایعات و اضافات شیمیایی آزمایشگاه ها به مواد پاک تر و سالم تر.
آینده ی فعالیت‌های آزمایشگاهی در سازمان زمین شناسی، منوط به برنامه ریزی های همه جانبه و از جمله توجه به شیمی سبز است. بی گمان شیمیِ آینده، شیمی سبز است. مسیر حرکت آزمایشگاه ها نیز اگرچه به همین سو بوده، اما بی تردید با دانش و آگاهی بیشتر، می توان بهره وری و مدیریت مجموعه را افزایش داد. بنابراین لازم است اجرای مباحث مربوط به شیمی سبز به عنوان رویکردی فراگیر در تمامی آزمایشگاه های شیمی کشور در دستور کار مدیران قرار گیرد.
در آزمایشگاه شیمی اداره کل زمین شناسی و اکتشافات معدنی منطقه شمال شرق (مشهد)، تاکنون این گام ها در راستای اجرای شیمی سبز برداشته است:
- استفاده از روش های غیرمخرب و آنالیز مستقیم (دستگاه XRF، Laser ablation) برای آنالیز برخی از نمونه ها. این روش ها نیاز به آماده سازی نمونه ندارد.
- استفاده از روش هایی که کمترین میزان آماده سازی را بر روی نمونه ها دارند. در برخی موارد می توان مطالعه ی مورد نظر را با روش های مختلف انجام داد. اکنون انتخاب سبزترین روش مد نظر قرار می گیرد. دانش ما از ویژگی های نمونه و خواص مواد شیمیایی کمک بزرگی به این امر مهم است. به عنوان مثال خوانش نمونه های منگنز و آهن در نمونه های معمولی می تواند به جای روش رنگ سنجی با اسپکتروفوتومتر، توسط ICP یا جذب اتمی خوانده شود. در این صورت مراحل آماده‌سازی نمونه‌ها و ظاهر ساختن رنگ حذف شده، هم در مصرف معرف های لازم و هم زمان صرفه جویی می‌شود.
- جایگزین کردن روش های قدیمی با خوانش تک عنصری با دستگاه های جدید و خوانش های چند عنصری و همزمان. به عنوان نمونه اندازه گیری اکسیدهای اصلی با روش ICP به جای روش شیمیِ تر. مدیران و تصمیم گیرندگان تجهیز آزمایشگاه ها حسب نیازهای خود، هنگام انتخاب وسایل و تجهیزات، توجه به شیمی سبز را در نظر داشته باشند.
- کم کردن حجم معرف ها و حلال های مورد استفاده تا جایی که به انجام آزمایش صدمه نزند. مثلا استفاده ی بهینه از اسید مخلوط در آماده سازی اسیدی نمونه های معدنی، کاهش حجم معرف های مورد نیاز در حد نیاز ازمایش به نحوی که ماده ی شیمیایی اضافی باقی نماند.
- کم کردن مصرف انرژی با استفاده از دستگاه های پرمصرف در ساعات اولیه روز، جایگزینی روش های کم هزینه تر برای تهیه مواد مصرفی (مثلا آب مقطر) یا انجام روش-های سریع تر و کم هزینه‌تر.
