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U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie per la Realizzazione di Processi.

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Presentazione sul tema: "U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie per la Realizzazione di Processi."— Transcript della presentazione:

1 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili

2 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili * Grande reputazione e riconoscimento da parte della Comunità Scientifica * Paura ed avversione da parte dell Opinione Pubblica LOpinione Attuale sulla Chimica

3 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili * Pesticidi e Fertilizzanti: aumento della disponibilità di cibo a livello mondiale * Nuovi Farmaci: aspettativa di vita da 47 anni (1900) a 75 (1990) Contributi fondamentali forniti dalla Chimica:

4 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Rilascio di rifiuti tossici nellambiente da parte dei maggiori settori industriali (TRI, 1994, 300 chemical, 10 6 Ton.,dal 1986)

5 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili * Silent Spring denuncia gli effetti del DDT (1962) * Scoppia il caso del Talidomide (1961) * Cuyahoga River, Ohio (USA,1970) * Seveso (Italia) 1976 * Bhopal (India) 1984 Eclatanti fatti negativi implicanti la Chimica verificatisi nel mondo

6 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Rischio Chimico = f [pericolosità, esposizione]

7 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili 1. Prevenzione dei prodotti di scarto 2.Incorporazione di tutti i materiali usati allinterno del prodotto 3. Sintesi chimiche meno pericolose 4. Progettare prodotti chimici minimizzando la loro tossicità 5. Minimizzare luso di solventi e sostanze ausiliarie 6.Minimizzare limpatto economico ed ambientale dei requisiti energetici I dodici principi della Green Chemistry

8 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili 7. Utilizzare materiali rinnovabili 8. Ridurre le derivatizzazioni 9. Utilizzare catalizzatori piuttosto che reazioni stechiometriche 11. Le analisi dovrebbero essere monitorate in tempo reale mediante appropriati dispositivi 12. Le sostanze usate devono essere scelte per minimizzare potenziali incidenti 10.I prodotti finali devono degradarsi in modo innocuo e non persistere I dodici principi della Green Chemistry

9 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili * Materie prime alternative * Processi alternativi * Reagenti alternativi * Prodotti alternativi * Catalizzatori alternativi * Solventi alternativi Analisi di processo Gli Strumenti della Green Chemistry

10 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Anastas,Warner:GREEN CHEMISTRY:theory and practice 1998 Materie Prime Verdi: Prodotti chimici dal Glucosio D-Glucosio E.coli Acido 3-deidroscichimico Acido cis,cis muconico E.coli Pt,H 2 Acido adipico

11 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Processi alternativi: Prodotti Chimici dalla Conversione di Biomasse

12 U of T Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Solutia process Riduzione dellemissione di N 2 O EniChem process Evita luso di idrossilammina ( tossica ) EniChem process Riduzione di rifiuti polialchilati Rhodia Process Evita luso di AlCl 3 / BF 3 Catalytica process Riduce la formazione di rifiuti clorurati EniChem process Evita la formazione di clorurati organici come sottoprodotti Aventis process Riduce la formazione di rifiuti N 2 O Fe/Sil. NH 3,H 2 O 2 TS-1 B-Silic zeolite Ac 2 O clays O 2 Pd-H n V 6 Mo 6 O 40 H 2 O 2 TS-1 O 2 FeVMo-oxides Processi alternativi

13 U of T Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Mo(VI),H 2 O 2,KBr H 2 O / CH 2 Cl 2 94% 6% Mo(VI),H 2 O 2,KBr H 2 O / CH 2 Cl 2 V(V),H 2 O 2,KBr H 2 O / CH 2 Cl 2 V(V),H 2 O 2,KBr H 2 O / CH 2 Cl 2 73% 27% 94% 6% 100% 0% Reagenti Alternativi (H 2 O 2 e Br - in luogo di Br 2 )

14 U of T Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Gruppo di Chimica Supramolecolare * Sistemi acquosi * Solventi immobilizzati * Liquidi ionici * Dendrimeri * Fluidi supercritici SOLVENTI ALTERNATIVI

15 U of T Sandro Campestrini Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Gruppo di Chimica Supramolecolare * Sea-Nine(tm) AntiFouling della Rohm & Haas come alternativa al TBTO * Confirm (tm) insetticida della Rohm & Haas * il TPA (Poli Aspartato Termico) della Donlar * Nuovi Sviluppatori Fotografici dellaPolaroid Esempi di Prodotti Verdi

16 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Trasformazioni Chimiche in scCO 2

17 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili VALORI DI ALCUNE PROPRIETÀ FISICHE RELATIVE A VARIE FASI Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini

18 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili

19 Ossidazione di alcoli con O 2 catalizzata da TPAP inglobato in ormosils, in scCO 2 Alcoli benzilici ed alchilici vengono ossidati con selettività elevatissime in scCO 2 utilizzando come ossidante primario ossigeno molecolare e come catalizzatore TPAP inglobato in silice modificata organicamente con catene alchiliche o fluoroalchiliche. La superiore capacità di permeazione di scCO 2 e la totale miscibilità di O 2 in tale mezzo permettono di veicolare reagenti e prodotti entro e fuori il catalizzatore eterogeneo garantendo una efficienza non ottenibile nei convenzionali solventi liquidi. S. Campestrini, M. Carraro, R. Ciriminna, M. Pagliaro, U. Tonellato, Adv. Synth.& Catal. 2005, 347, 825. S. Campestrini, M. Carraro, R. Ciriminna, M. Pagliaro, Adv. Funct. Mat. 2005, 15, 5, 848. Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili

20 Micro-onde in Chimica Organica Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini

21 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini Micro-onde:energia elettromagnetica

22 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Lo spettro elettromagnetico Telecomunicazion Frequenze Radar 300 MHz 300 GHz l (m) (Hz) 1mm1 m Long wavesRadiowavesMicrowavesIRUVX Rays Rays ,45 GHz 12,5 cm Luso delle micro-onde (domestico, commerciale e scientifico)è regolato da convenzioni internazionali Rotazioni molecolari Effetti sugli elettroni di valenza Effetti sugli elettroni interni Vibrazioni molecolari

23 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Un semplice esperimento H20H20 dioxane 10 T,°C t, sec 150 W Dopo 30 sec a 150 W la temperatura del Diossano non cambia. La temperatura dellacqua in simili condizioni aumenta a 100°C.

24 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Dipolarizzazione dipolare Le molecole si allineano con il campo Le oscillazioni hanno luogo 4, volte / sec Ne consegue un forte incremento di Temperatura (10°C / sec)

25 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Conduzione Ionica H20H20 10 T,°C 2030 t, sec H 2 0, con sali aggiunti

26 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Riscaldamento: convenzionale vs micro-onde Lenergia è trasferita per conduzione da un bagno ad olio o sabbia: Effetto lento, sovrariscaldamento Convenzionale Pareti trasparenti, attivazione diretta Trasmissione di energia uniforme, istantanea, localizzata Micro-onde

27 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Effetto delle micro-onde sulle reazioni Bulk temperature (conduction) K = A e - G/RT TITI Instant temperature (Microwaves) TBTB Ti TbTb TBTB Riscaldamento per Conduzione T B = T i Cinetica controllata da T B Riscaldamento a Micro-onde T I >> T B Cinetica controllata da T I

28 Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Sostituzioni Nucleofile LG=Cl,SO 2 CH 3 DMSO 15 min, 180°C Riscaldamento Convenzionale 16 h, 80°C 7 min, 160°C Indian J.Chem.Sect.B 1997,36B,,281 Riscaldamento Convenzionale 6 giorni, 80 o C


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