DOZN™ – Instrument zur quantitativen Bewertung grüner Chemie
Das DOZN™-Tool ist ein quantitatives, branchenweit einzigartiges Instrument, das die 12 Prinzipien der Grünen Chemie nutzt, um die relative Umweltverträglichkeit ähnlicher Chemikalien, Synthesewege und chemischer Prozesse zu vergleichen.
Wir fassen diese 12 Prinzipien der grünen Chemie in drei Hauptkategorien zusammen: Verbesserung der Ressourcennutzung, effizientere Energienutzung sowie Minimierung von Gefahren für Mensch und Umwelt. Derzeit berücksichtigen wir zwar nicht die Auswirkungen des Lebenszyklus von Rohstoffen (d. h. Rohstoffgewinnung, Vorverarbeitung und Herstellung), aber wir berücksichtigen die Gefahren und die effiziente Nutzung solcher Materialien. Wir teilen unsere Ergebnisse zur Produktleistung mit unseren Kunden und zeigen auf, inwiefern unsere Produkte den einzelnen der 12 Prinzipien sowie den drei Hauptkategorien entsprechen.
Das DOZN™-Tool nutzt Daten, um unser Unternehmen und unsere Kunden dabei zu unterstützen, fundierte Entscheidungen zu treffen, um ihren ökologischen Fußabdruck zu verringern, die Chemikalieneffizienz zu steigern und Nachhaltigkeit zu fördern.
Die 12 Prinzipien der Grünen Chemie – Algorithmen erklärt
2. Atomwirtschaft
Während sich Grundsatz 1 auf alle Einsatzstoffe konzentriert, haben wir unseren Ansatz für Grundsatz 2 so gestaltet, dass der Schwerpunkt auf der Suche nach Möglichkeiten liegt, die Menge der zur Herstellung des gewünschten Produkts verwendeten Reaktanten zu reduzieren.
In den Grundsätzen 3, 4 und 5 bewerten wir sowohl die Menge als auch die Toxizität der verschiedenen Komponenten der chemischen Synthese, insbesondere der Rohstoffe, Produkte und Lösungsmittel, wie hierin näher erläutert.
3. Weniger gefährliche chemische Synthesen
Unser Ansatz für Grundsatz 3 besteht darin, die durchschnittliche Menge und Toxizität der pro Kilogramm Produkt verwendeten Rohstoffe zu reduzieren. Wir sind uns der vielfältigen Formen der Toxizität bewusst und haben unseren Ansatz an unser GHS angepasst. Durch die Anpassung an das GHS optimieren wir sowohl die Effizienz als auch die globale Relevanz unseres Datenerfassungsprozesses.
4. Entwicklung sichererer Chemikalien
In Grundsatz 3 konzentrieren wir uns auf die Verwendung weniger toxischer Ausgangsstoffe; bei Grundsatz 4 wenden wir denselben GHS-basierten Ansatz an, um die Toxizität des hergestellten Produkts in den Mittelpunkt zu stellen. Da wir uns bewusst sind, dass bei einem chemischen Prozess mehrere Produkte („Nebenprodukte“) entstehen können, achten wir bei der Umsetzung dieses Grundsatzes sorgfältig darauf, die Toxizität sowohl der Produkte als auch der Nebenprodukte zu berücksichtigen.
5. Sicherere Lösungsmittel und Hilfsstoffe
Wir greifen auf den Ansatz zurück, der bereits bei den Grundsätzen 3 und 4 zum Einsatz kam, um den Fokus auf die Verringerung der Menge und der Toxizität von Lösungsmitteln und anderen Trennmitteln pro Kilogramm Produkt zu legen.
6. Energieeffiziente Konstruktion
Wir entwickeln eine Schätzung der energetischen Auswirkungen, indem wir die Zeitdauer berücksichtigen, in der die Syntheseschritte vom Umgebungsdruck und der Umgebungstemperatur abweichen.
7. Verwendung nachwachsender Rohstoffe
Wir geben der Verwendung nachwachsender Rohstoffe den Vorrang, sofern dies praktikabel ist. Im Rahmen dieses Grundsatzes erfassen wir zumindest, ob biobasierte Rohstoffe zum Einsatz kommen.
8. Derivate reduzieren
Wir sind uns bewusst, dass jeder Derivatisierungsschritt zusätzliche Reagenzien erfordert und Abfall verursachen kann. Unser Ziel im Rahmen dieses Grundsatzes ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem sich die Reduzierung von Derivatisierungsabfällen entweder direkt oder indirekt erfassen lässt.
9. Katalyse
Unser Ziel im Rahmen dieses Prinzips ist es, einen Prozess zu entwickeln, mit dem erfasst werden kann, wo der Einsatz eines Katalysators Abfall entweder direkt oder indirekt reduziert. Prinzip 9 ergänzt Prinzip 2 und dürfte über den spezifischen Ansatz des Katalysatoreinsatzes zu Verbesserungen bei der Atomökonomie führen.
10. Auf den Abbau ausgelegtes Design
Bei der Umsetzung von Grundsatz 10 gehen wir davon aus, dass wir sowohl die leichte biologische Abbaubarkeit eines Produkts als auch die Gefahren der Abbauprodukte berücksichtigen müssen. Wir stützen uns dabei standardmäßig auf die GHS-Kriterien für Umweltgefahren für Ausgangsstoffe und Abbauprodukte.
11. Echtzeitanalyse zur Vermeidung von Umweltverschmutzung
Im Rahmen von Grundsatz 11 verfolgen wir einen Ansatz, der den Wert von Prozessschritten anerkennt, bei denen die Prozessanalytik zum Einsatz kommt, beispielsweise Echtzeit-In-Process-Analysen zur Erkennung von Veränderungen der Prozesstemperatur oder des pH-Werts. Wir sind uns bewusst, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Prozess zusätzlichen Abfall erzeugt oder zusätzliche Gefahren verursacht, umso geringer ist, je früher Abweichungen vom Plan korrigiert werden.
12. Inhärent sicherere Chemie zur Unfallverhütung
Der Zweck von Grundsatz 12 besteht darin, die durchschnittlichen physikalischen Gefahren von Rohstoffen pro Kilogramm Produkt zu verringern. Wir wenden die GHS-Kriterien für physikalische Gefahren auf alle Arten von Gefahren an, wie beispielsweise Explosionsgefahr, Entflammbarkeit, Oxidationsfähigkeit und Korrosivität.
Fallstudie: β-Amylase
β-Amylase ist ein Enzym, das häufig in Süßkartoffeln vorkommt und Stärke in Zucker hydrolysiert. Das DOZN™-Tool ermöglichte die Neugestaltung des Herstellungsprozesses von β-Amylase zu einem energieeffizienten, ungefährlichen Verfahren mit höherer Effizienz und Ausbeute. Dadurch konnte der DOZN™-Wert von 57 auf 1 gesenkt werden!