La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Alcune delle tendenze attuali Prezzo del petrolio in $/bbl.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Alcune delle tendenze attuali Prezzo del petrolio in $/bbl."— Transcript della presentazione:

1

2

3 Alcune delle tendenze attuali

4

5 Prezzo del petrolio in $/bbl

6 Alcune delle tendenze attuali

7 A partire dal 1900 leconomia mondiale si è moltiplicata per 20, mentre la popolazione mondiale è cresciuta di 4 volte Laumento di offerta di merci e servizi intervenuta nel corso del solo 2007 è stata superiore alla produzione economica complessiva dellanno 1900 Mentre leconomia cresce ad un ritmo esponenziale e la popolazione cresce in maniera iperbolica, le capacità naturali della Terra, come la sua possibilità di fornirci acqua dolce, prodotti provenienti dalle foreste e cibo dal mare, non possono essere incrementati

8 Tra la fine del 2005 e la fine del 2007 il prezzo del mais è quasi raddoppiato e quello del frumento è quasi triplicato In sette degli ultimi otto anni, la produzione globale di cereali è risultata inferiore alla domanda Sullagricoltura stanno pesando molti fattori convergenti: la crescita della domanda alimentare, il calo delle falde idriche, la conversione di terreni ad uso non agricolo e un maggior numero di eventi climatici estremi. Alcune delle tendenze attuali

9 La produzione mondiale di petrolio è di di barili al giorno. Da ventanni la produzione annuale di petrolio supera la scoperta di nuovi giacimenti Per le tensioni che ne conseguono i governi più deboli stanno cominciando a cedere, rientrando nel gruppo di quelli che vengono comunemente definiti come paesi in via di regresso Molti paesi si sono sviluppati economicamente in maniera sufficiente da poter ridurre drasticamente la mortalità, ma non abbastanza per contenerne la fertilità. Questi paesi si trovano pertanto prigionieri di una trappola demografica 1.Somalia 2.Zimbabwe 3.Sudan 4.Chad 5.Rep.Dem. Congo 6.Iraq 7.Afghanistan 8.Rep.Centrafricana 9.Guinea 10.Pakistan

10 Perché il nostro modello economico non può funzionare Secondo le proiezioni, attorno al 2030 il reddito medio della popolazione cinese avrà raggiunto quello degli americani Se nel 2030, gli 1,46 miliardi di abitanti cinesi avranno una macchina ogni 4 persone come in America, le 1,1 miliardi di automobili consumeranno di barili di petrolio al giorno. Oggi la produzione mondiale è di di barili E sempre nel 2030 la Cina consumerà il doppio della quantità di carta prodotta attualmente nel mondo

11 Perché il nostro modello economico non può funzionare

12 Sviluppo Sostenibile Non si deve sistematicamente alterare le distribuzioni naturali dei componenti della crosta terrestre (es. metalli pesanti) Non si devono sistematicamente incrementare le sostanze persistenti prodotte dalla società (DDT, CO 2, CFC, ecc.) Non si devono sistematicamente deteriorare le basi fisiche dei cicli naturali produttivi della terra Bisogna realizzare un uso oculato ed efficace delle risorse rispettando il soddisfacimento delle necessità umane

13 Sostenibilità Obiettivo Sociale Obiettivo Sociale Obiettivo Economico Obiettivo Economico Obiettivo Ambientale Obiettivo Ambientale I bisogni della società Limpiego efficiente delle scarse risorse La necessità di ridurre la pressione sulleco-sistema al fine di mantenere le basi naturali per la vita

14 Ecologia Industriale Risorse illimitate Risorse illimitate Componente ecosistema Componente ecosistema Scarti illimitati Scarti illimitati Tipo I Componente ecosistema Componente ecosistema Componente ecosistema Componente ecosistema Componente ecosistema Componente ecosistema Scarti limitati Scarti limitati Energia e risorse limitate Energia e risorse limitate Tipo II Energia e risorse limitate Energia e risorse limitate Componente ecosistema Componente ecosistema Componente ecosistema Componente ecosistema Componente ecosistema Componente ecosistema Tipo III

15 Ecologia Industriale Produzione e assemblaggio Materiali ingegnerizzati e di specialità Lavorazione primaria Acquisizione materie prime Terra e biosfera Utilizzo e assistenza Raccolta Trattamento e discarica Trattamento e discarica Recupero Riciclo Riuso Rifabbricazione

16 La Green Chemistry: la chimica sostenibile

17 I 12 Principi della Green Chemistry 1.Prevenzione E meglio prevenire la generazione di scarti piuttosto che trattarli alla fine di un processo 2.Economia Atomica Le sintesi devono essere progettate affinché i prodotti finali incorporino tutti i materiali di partenza 3.Uso di prodotti chimici meno pericolosi Dove possibile, i processi devono essere progettati per usare e generare sostanze a bassa o nulla tossicità per lambiente e per le persone 4.Progettazione di prodotti chimici meno pericolosi Si devono progettare prodotti chimici che assolvano la funzione attesa minimizzandone la tossicità nel breve e nel lungo periodo 5.Solventi e ausiliari più sicuri Luso di solventi e ausiliari deve essere se possibile evitato e, se usati, devono essere innocui 6.Efficienza energetica Se possibile, le reazioni devono essere condotte a pressione e temperatura ambiente P. Anastas, J. Warner 1998

18 I 12 Principi della Green Chemistry 7. Uso di materie prime rinnovabili Quando possibile tecnologicamente ed economicamente, le materie prime devono provenire da fonti rinnovabili 8. Ridurre i derivati La derivatizzazione deve essere minimizzata per risparmiare energia, reagenti e ridurre gli scarti 9. Catalisi I reagenti catalitici sono superiori ai reagenti stechiometrici, e se possibile, scegliere la catalisi eterogenea 10. Progettare per la degradazione Si devono progettare dei prodotti che arrivati alla fine del loro ciclo di vita possano decomporsi in sostanze innocue e non persistenti 11. Analisi in tempo reale per la prevenzione dellinquinamento Devono essere sviluppate delle tecniche analitiche che permettano, nel processo, il monitoraggio in tempo reale e il controllo della formazione di sostanze pericolose 12. Chimica intrinsecamente più sicura per prevenire gli incidenti La scelta dei prodotti e la loro forma di utilizzo deve essere tale da minimizzare i rischi legati allo stoccaggio, al rilascio, ad esplosioni e incendi

19 Prodotto Ideale Sicuro 100% biodegradabile Riciclabile Riutilizzabile Minima energia Minimo Packaging Processo Ideale Sicuro Risorse rinnovabili One step Efficienza atomica Zero scarti 100% resa Separazioni semplici Compatibile con lambiente Utilizzatore Ideale Ha a cuore lecologia Conosce limpatto dei prodotti Usa al minimo Riusa Ricicla Processo, Prodotto e Utilizzatore: i nuovi criteri

20 Accettabilità di un processo chimico Economia Atomica Fattore E Quoziente Ambientale EQ I principali parametri per valutare laccettabilità ambientale di un processo chimico sono:

21 Economia Atomica (Trost 1991) E un valore teorico Ipotizza una resa del 100% Trascura ciò che non compare nella reazione Si calcola in pochi secondi Permette di confrontare rapidamente processi diversi

22 Fattore E * Massa di tutto ciò che viene generato nel processo eccetto il prodotto desiderato Il fattore E tiene conto di: resa della reazione reagenti in eccesso perdita di solventi tutti gli ausiliari sali generati nel work-up non considera lacqua Elevato Fattore EMolti scarti Pesante impatto ambientale

23 Reagenti stechiometrici invece della catalisi Sintesi multistep Segmento industriale Produzione annua (t) kg scarti / kg prodotto Raffinazione < 0,1 Chimica di base < Chimica fine Ch. Farmaceutica Fattore E Il Fattore E ideale? 0 !

24 EQ: il quoziente ambientale Q = fattore di nocività Economia Atomica Fattore E E solo un valore teorico Tiene conto delle quantità ma non delle tossicità NaCl Q = 1 Sale di Cr Q = Q non dipende solo dalla tossicità, ma anche dai volumi prodotti e dalla facilità di smaltimento o riciclo

25 Il ruolo della catalisi Sali inorganici Riduzione con metalli: Na, Mg, Zn, Fe Riduzione con idruri metallici: LiAlH 4, NaBH 4 Ossidazioni con: KMnO 4, MnO 2, Cr(VI) Acidi minerali: H 2 SO 4, HF, H 3 PO 4 Acidi di Lewis: AlCl 3, ZnCl 2, BF 3 H2H2 O2O2 H2O2H2O2 CO 2 CO NH 3

26 Il ruolo della catalisi Sintesi dellidrochinone 10 kg (MnSO 4, FeCl 2, NaCl, Na 2 SO 4 ) < 1 kg

27 Il ruolo della catalisi

28 Perché non ci si ha pensato prima? 1.I Piccoli Volumi Le quantità di scarti della chimica fine è di molto inferiore a quelli della chimica di base perciò non venivano sentiti come un problema. 3.Il Tempo Il Time To Market è cruciale per i prodotti della chimica fine ed in particolare per i prodotti farmaceutici. Le tecnologie classiche sono affidabili, ampiamente testate e di rapida implementazione mentre lo sviluppo di vie catalitiche più pulite è più lento. E poi ci sono le approvazioni della FDA /EFSA. 2.La Forma Mentis La chimica organica e la catalisi si sono evolute separatamente. CHIMICA ORGANICA Berzelius (1807) CATALISI Berzelius (1835) CATALISI NELLE SINTESI ORGANICHE Wholer Perkin IND. DEI COLORANTI CHIMICA FINE Sabatier CHIMICA DI BASE E DEI POLIMERI Cracking e Reforming Catalisi di Ziegler-Natta PETROLCHIMICA

29 Acidi e Basi solide come catalizzatori La maggior parte degli scarti dellindustria chimica di base deriva dalluso di acidi minerali (H 2 SO 4, HF) e acidi di Lewis. Non possono essere riciclati e originano grandi quantità di sali inorganici. Acidi solidi Reagire in maniera catalitica Essere di forza variabile Essere selettivi Separabili facilmente Riciclabili Sicuri da trasportare e maneggiare

30 Cosè una zeolite? Sono dei solidi cristallini con dei piccoli pori (1-20Å di diametro) che corrono per tutto il solido Sono degli alluminosilicati formati da tetraedri di SiO 4 e AlO 4 - Hanno elevate superfici interne: 100, 350, 600 m 2 /g

31 Cosè una zeolite? Sono acide perché possono scambiare lo ione H +, controione dei gruppi AlO 4 -. La loro forza può essere variata modificando il rapporto AlO 4 - / SiO 4. Diminuendone il valore la forza aumenta. Alcune zeoliti catalizzano come lacido solforico concentrato, possono pertanto essere usate in tutte quelle reazioni che necessitano una catalisi acida: sostituzioni elettrofile aromatiche, acilazioni e alchilazioni di Friedel-Crafts, riarrangiamenti ecc.

32 Cosè una zeolite? La regolarità dei pori di dimensione molecolare permette alle zeoliti di mostrare una selettività basata sul controllo sterico Controllo sui reagenti Controllo sui prodotti Controllo sullo stato di transizione

33 Cosè una zeolite? Sodalite

34 Cosè una zeolite? Zeolite A

35 Cosè una zeolite? Zeolite Beta

36 Come si fanno le zeoliti SiO 2 + Na 2 SiO 3 Al 2 O 3 + NaAlO 2 + R 4 N + (Template) Gel amorfo Zeolite + Template Zeolite 500°C Clusters 200°C

37 Caratteristiche di una zeolite? Microambiente regolare e struttura interna uniforme Grande area interna Pori di dimensione molecolare Controllo della dimensione e della forma dei pori Controllo dellidrofilicità / idrofobicità Controllo dellacidità

38 Utilizzi delle zeoliti Riciclo del solvente Eterogenea AlCl 3 > 1 equivalente Solvente Idrolisi dei prodotti Separazione di fase Distillazione della fase organica Omogenea Resa: % 4,5kg di effluenti per kg prodotto 12 operazioni unitarie Distillazione della fase organica H-beta, catalitico e rigenerabile Nessun solvente Acqua non necessaria Resa: > 95%, elevata purezza 0,035kg di effluenti per kg prodotto 3 operazioni unitarie - -

39 Resa: > 98% 4,5 kg (NH 4 ) 2 SO 4 kg caprolattame Utilizzi delle zeoliti

40

41 Basi solide NaOHKOHNaOMe

42 Basi solide 1,5,7-triazabiciclo-[4,4,0]dec-5-ene (TBD)

43 Riduzioni Catalitiche Idrogenazione Catalitica Premio Nobel 1912 Paul Sabatier Victor Grignard Per il suo metodo di idrogenazione dei composti organici in presenza di metalli finemente suddivisi, attraverso il quale la chimica organica ha fatto grandi progressi. Barry SharplessWilliam KnowlesRyoji Noyori Premio Nobel 2001 Per il loro lavoro sulle reazioni di idrogenazione con catalizzatori chirali.

44 Riduzioni Catalitiche H2H2 Pulito Abbondante *Eccetto per le riduzioni dei gruppi –NO 2 dove vi è la formazione di acqua. Idrogenazioni Catalitiche 100% Economia Atomica * Grande applicabilità Elevata chemo-, regio-, diastereo-, entantioselettività

45 Riduzioni Catalitiche Saquinavir

46 Riduzioni Catalitiche

47

48 Ossidazioni E il settore che più necessita di un rinverdimento Cr(VI)KMnO 4 MnO 2 IO 4 - O2O2 H2O2H2O2 In quantità stechiometriche

49 Ossidazioni Processo classico Processo BASF

50 Ossidazioni LH 2 O 2 è lossidante ideale, ma per ragioni di sicurezza non è utilizzabile in concentrazioni superiori al 30%. Processo Enichem metà anni 80 TS-1 Titanio Silicalite

51 Ossidazioni Paracetamolo Tachipirina Zerinol I pori della TS-1 hanno misurano 5.1x.5.5 Å 2. Per cui non tutti i substrati possono essere ossidati eccetto per la reazione di amminossimazione. Il TS-1 è stato il prototipo di una nuova generazione di catalizzatori solidi rigenerabili utilizzabili per ossidazioni in fase liquida chiamati setacci molecolari redox

52 Ossidazioni Nonostante i progressi nelle ossidazioni catalitiche, questo tipo di reazioni rimangono problematiche se eseguite su molecole molto funzionalizzate La soluzione: non ossidare Ovvero partire da molecole ad alto stato di ossidazione e ridurre, oppure non cambiare lo stato di ossidazione Metatesi

53 Metatesi (doppio scambio) Premio Nobel 2005 Per lo sviluppo dei metodi di metatesi nella chimica organica Yves ChauvinRobert GrubbsRichard Schrock Catalizzatore di Grubbs AB + CD AC + BD Na 2 SO 4 + ZnCl 2 2NaCl + ZnSO 4

54 Formazione di legami C-C La formazione di legami C-C è ovviamente di centrale importanza nella chimica organica. Ibuprofen CH 3 OH + CO CH 3 COOH Carbonilazioni Efficienza atomica: 100%

55 Formazione di legami C-C Ammidocarbonilazioni Lazabemide

56 Formazione di legami C-C Reazione di Heck (S) - Naproxen

57 Formazione di legami C-C Metatesi

58 Solventi alternativi Si stima che circa l85% della massa totale di prodotti chimici utilizzati nellindustria farmaceutica sia costituita dai solventi Il loro recupero ha unefficienza del 50-80% Sertralina CH 3 CH 2 OH

59 Sildenafil Solventi alternativi

60 Miglior solvente?NESSUN SOLVENTE E se non se ne può fare a meno?

61 H2OH2O H2OH2O Non tossica Non infiammabile Abbondante Poco costosa Catalisi per trasferimento di fase

62 CO 2 T C = 31,1°C P C = 72,9 atm CO 2 in fase supercritica Bassa tossicità Bassa T C Solvente apolare

63 Liquidi ionici Un liquido ionico (IL) è un sale i cui ioni sono scarsamente coordinati. RISULTATO: sono liquidi a T < 100°C o anche a temperatura ambiente (RTIL) Per avere un liquido ionico è necessario avere uno ione organico con carica delocalizzata che previene la formazione di un reticolo cristallino stabile Cationi Anioni

64 Biocatalisi Vantaggi Blande condizioni di reazione (T e pH fisiologici) Catalizzatori ecocompatibili (enzimi) Solventi innocui (H 2 O) Elevata chemo regio e stereoselettività Non cè bisogno di attivare i gruppi funzionali Non cè bisogno di proteggere/deproteggere Con lo sviluppo dell ingegneria genetica, si possono creare enzimi specifici per i vari substrati di interesse migliorandone anche lattività e la stabilità.

65 Biocatalisi Penicillina G 6-APA 0,6 kg Me 3 SiCl 1,2 kg PCl 5 1,6 kg PhNMe 2 0,2 kg NH 3 8,41 kg n-BuOH 8,41 kg CH 2 Cl 2 0,9 kg NH 3

66 Biocatalisi E se si utilizzassero le cellule intere?

67 Biocatalisi

68 Materie prime rinnovabili

69 Carboidrati Lignina Grassi, proteine, terpeni, alcaloidi, acidi nucleici Isoprene GeranioloMentoloLimonene Retinolo (Vitamina A) Tot. Biomassa: 180 mld ton

70 Una volta rovinata questa, difficilmente ne troveremo unaltra. E in quel caso… …vi piace viaggiare?


Scaricare ppt "Alcune delle tendenze attuali Prezzo del petrolio in $/bbl."

Presentazioni simili


Annunci Google