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DOZN™: Strumento di valutazione quantitativa della chimica verde

Lo strumento DOZN™ è uno strumento quantitativo, primo nel settore, che utilizza i 12 principi della chimica verde per confrontare il grado relativo di sostenibilità di sostanze chimiche simili, percorsi di sintesi e processi chimici.  

Sintetizziamo questi 12 Principi della chimica verde in tre categorie principali: miglioramento dell’utilizzo delle risorse, uso più efficiente dell’energia e riduzione al minimo dei rischi per l’uomo e l’ambiente. Al momento non includiamo gli impatti del ciclo di vita delle materie prime (ovvero estrazione, pre-lavorazione e produzione), ma prendiamo in considerazione i rischi e l’uso efficiente di tali materiali. Condividiamo con i nostri clienti i risultati relativi alle prestazioni dei prodotti, dimostrando in che modo i nostri prodotti siano in linea con ciascuno dei 12 principi, nonché con le tre categorie principali. 

Lo strumento DOZN™ utilizza i dati per aiutare la nostra azienda e i nostri clienti a prendere decisioni consapevoli volte a ridurre il loro impatto ambientale, aumentare l'efficienza chimica e promuovere la sostenibilità.

I 12 principi della chimica verde: spiegazione degli algoritmi

1. Prevenzione

Il Principio 1 guida un approccio globale all’efficienza delle risorse, tenendo conto della relazione tra tutti i materiali di input di un processo (reagenti e sostanze ausiliarie) e il prodotto desiderato che ne deriva. Altri Principi, come il 2, il 5, l’8, il 9 ecc., guidano elementi o approcci specifici all’efficienza delle risorse. Stiamo esplorando approcci che ci consentano di ponderare in modo diverso le strategie di gestione dei rifiuti più o meno auspicabili.

Mentre il Principio 1 si concentra su tutte le materie prime, abbiamo elaborato il nostro approccio al Principio 2 in modo da concentrarci sull’individuazione di opportunità per ridurre la quantità di reagente utilizzato per produrre il prodotto desiderato.

Nei Principi 3, 4 e 5 valutiamo sia la quantità che la tossicità dei vari componenti della sintesi chimica, in particolare materie prime, prodotti e solventi, come descritto in dettaglio nel presente documento.

Il nostro approccio al Principio 3 consiste nel ridurre la quantità media e la tossicità delle materie prime utilizzate per kg di prodotto. Riconosciamo le molteplici forme di tossicità e abbiamo allineato il nostro approccio al GHS. Grazie all’allineamento con il GHS, ottimizziamo sia l’efficienza che la rilevanza globale del nostro processo di raccolta dati.

Nel Principio 3 ci concentriamo sull’utilizzo di materie prime meno tossiche, mentre nel Principio 4 adottiamo lo stesso approccio basato sul GHS per concentrarci sulla tossicità del prodotto ottenuto. Tenendo conto del fatto che un processo chimico può generare più prodotti (“coprodotti”), prestiamo particolare attenzione a considerare la tossicità sia dei prodotti che dei coprodotti quando affrontiamo questo Principio.

Ci avvaliamo dell’approccio utilizzato per i Principi 3 e 4, per concentrarci sulla riduzione della quantità e della tossicità dei solventi e degli altri agenti di separazione impiegati per ogni kg di prodotto.

Stiamo elaborando una stima dell'impatto energetico tenendo conto del tempo durante il quale le fasi di sintesi si discostano dalla pressione e dalla temperatura ambientali.

Diamo priorità all’uso di materie prime rinnovabili, ove possibile. Ai fini di questo principio, registriamo come minimo se vengono utilizzate materie prime di origine biologica.

Siamo consapevoli che ogni fase di derivatizzazione richiede reagenti aggiuntivi e può generare rifiuti. Il nostro obiettivo, nell’ambito di questo principio, è quello di sviluppare un processo che consenta di catalogare la riduzione dei rifiuti derivanti dalla derivatizzazione, sia direttamente che indirettamente.

Il nostro obiettivo riguardo a questo Principio è quello di sviluppare un processo per individuare i casi in cui l’uso di un catalizzatore riduce gli scarti, sia direttamente che indirettamente. Il Principio 9 funge da complemento al Principio 2, contribuendo probabilmente a migliorare l’economia atomica proprio attraverso l’uso dei catalizzatori.

Nel trattare il Principio 10, partiamo dal presupposto che sia necessario valutare sia la biodegradabilità immediata di un prodotto, sia i rischi legati ai prodotti della biodegradazione. Come riferimento di base, ci atteniamo ai criteri di rischio ambientale del GHS sia per la sostanza madre che per i prodotti di degradazione.

Per quanto riguarda il Principio 11, stiamo adottando un approccio volto a riconoscere il valore delle fasi di processo che integrano la chimica analitica di processo, ad esempio l’analisi in tempo reale e in corso di processo per rilevare variazioni della temperatura o del pH di processo. Riconosciamo che quanto prima vengono corrette le deviazioni dal piano, tanto minore è la probabilità che un processo generi rifiuti aggiuntivi o causi ulteriori pericoli.

L'obiettivo del principio 12 è quello di ridurre i rischi fisici medi delle materie prime per kg di prodotto. Applichiamo i criteri di rischio fisico del GHS a tutta la gamma di tipi di rischio, quali esplosività, infiammabilità, proprietà ossidanti e corrosività.

Caso di studio: β-amilasi

La β-amilasi è un enzima comunemente presente nelle patate dolci, che idrolizza l'amido trasformandolo in zucchero. Lo strumento DOZN™ ha consentito di riprogettare il processo di produzione della β-amilasi trasformandolo in un processo a basso consumo energetico e non pericoloso, con maggiore efficienza e resa. In questo modo, il punteggio DOZN™ è sceso da 57 a 1!

Scopri lo strumento DOZN™ in azione e consulta la scheda di valutazione calcolata per un processo migliorato relativo alla β-amilasi.