Wie sind die Wissenschaftler "Ökologisierung" Chemie

Sauberer! Schneller! Billiger! ist ein Schlachtruf für Chemiker arbeiten, um die Auswirkungen ihrer Arbeit auf die Umwelt zu begrenzen.

Ihre Bemühungen spiegeln die 12 Leitsätze entwickelt von Chemiker Paul Anastas und John Warner, die die grüne Chemie-Bewegung in der Mitte der 1990er Jahre gegründet. Unter die Regeln: Es ist besser, Vermeidung von Abfall Produktion als zum Aufräumen danach. Aber wenn es Abfall darf, es sollte minimal giftig oder ungiftig – wie die chemischen Produkte selbst sein sollte. Chemische Reaktionen sollte energieeffizient, zum Beispiel indem man bei Raumtemperatur statt aufgeheizt wird. Und im Idealfall Chemiker nachwachsende Rohstoffe zur Verfügung.

Chemie ist möglicherweise nicht so offensichtlich grün als einen Baum zu Pflanzen, aber Forscher arbeiten daran, um es besser für den Planeten, eine Reaktion zu einem Zeitpunkt zu machen. Hier sind ein paar Beispiele wie Chemiker, gefördert durch die National Institutes of Health grün gehen durch die Verbesserung der chemischen Prozesse verwendet, um Medikamente, Kunststoffen und anderen Produkten.

Wasser, Wasser überall

Wenn zwei Chemikalien reagieren wollen, brauchen sie in der Regel eine Flüssigkeit, um dies zu tun. Oft ist das eine giftige Lösungsmittel. Wenn die Reaktion beendet ist, haben die Chemiker, dump des Lösungsmittels oder versuchen, es zu recyceln. Eine umweltfreundlichere Alternative ist zu Beginn mit einem sichereren Lösungsmittel-Wasser.

Bruce Lipshutz an der University of California, Santa Barbara, entwickelt winzige, blasenartige Partikel (Nanopartikel), die die Reaktionen umgeben von Wasser zu schützen. Die Chemikalien gehen hinein die Partikel, wo finden sie die perfekte Umgebung, um gemeinsam zu reagieren, und das Produkt herauskommt. Da die Reaktionen so hoch konzentriert sind, können sie bei Raumtemperatur geschehen. Wissenschaftler haben nicht zu Kick-Start die Reaktionen mit Wärme, spart Zeit und Energie.

Rufen Sie in der Mikroben

Ein weiterer Weg, um Reaktionen Wasserbasis, ist stattdessen der lösemittelhaltige, Mikroben um Reaktionen entlang zu helfen zu rekrutieren. Wissenschaftler entwickeln Mikroben um nützliche Moleküle, in der Regel Enzyme, deren Aufgabe zur Durchführung chemischer Reaktionen in wässrigen Lösungen ist. Chemiker können die Mikroben oder nur ihre Enzyme beschleunigen chemische Reaktionen in einer Wasserlösung.

Zum Beispiel entwirft Jay Keasling an der University of California, Berkeley, Mikroben, bestimmte Moleküle herzustellen. Vor einigen Jahren eingefügt er mehr als ein Dutzend Gene in die gemeinsamen Bakterien Escherichia coli und Hefen, die die Organismen zur Abwanderung aus einer Anti-Malaria-Medikament, das sonst teuer zu produzieren ist aktiviert. Er erkundet ein ähnliches Verfahren zum Generieren von HIV-Medikamenten und umweltfreundlichen Biokraftstoffen, die fossile Brennstoffe wie Benzin ersetzen könnte.

Kürzere Synthesen

Andere Forscher sind altmodische chemische Rezepte, grüner zu machen Optimierungen. Zum Beispiel Heparin, ein Medikament, das verhindert, Blut gerinnt bei Menschen mit Herz-Kreislauferkrankungen dass, in der Regel 50 Schritten, in einem Labor zu synthetisieren und nutzlose Verschwendung auf dem Weg erzeugt.

Im vergangenen Jahr Schnitt Robert Linhardt des Rensselaer Polytechnic Institute in Troy, New York und Jian Liu von der University of North Carolina in Chapel Hill die Treppe nur ein Dutzend. Ihren Prozess weniger Müll während produziert auch mehr von der Droge, potenziell verringert die Gesamtkosten dafür erstellt.

Eine gängige Methode, um eine chemische Reaktion zu beschleunigen ist mit einem Katalysator, häufig ein Metall, welches, die Reaktion entlang hilft. Shannon Stahl von der University of Wisconsin-Madison entwickelt, die katalytischen Metalle Palladium und Kupfer zu verwenden, um Wasserstoff aus einer Vielzahl von chemischen Verbindungen abziehen. Wenn der Wasserstoff mit dem Verlassen einer chemischen Reaktion Sauerstoff kombiniert wird, ist Wasser das einzige Nebenprodukt.

Normalerweise sind Wissenschaftler, die Durchführung großer Reaktionen vorsichtig von Sauerstoff, weil es Explosionen verursachen können. Stahl ist bei Medikament Hersteller Eli Lilly, dieses Risiko zu minimieren, indem man die Reaktionen in Flüssigkeiten fließen durch Rohre, anstatt in einen riesigen Bottich mit Forscher tätig. Schließlich könnten die Methode Wissenschaftler Medikamente in großem Maßstab zu produzieren.

Diese im Life Science-Artikel wurde bereitgestellt, um LiveScience in Zusammenarbeit mit dem National Institute of General Medical Sciences, Teil der National Institutes of Health.

Weitere Informationen:

• Ein Chemiker treffen: Jay Keasling
• Ein Chemiker treffen: Shannon Stahl