Strategie per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili

Presentazione sul tema: "Strategie per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili"— Transcript della presentazione:

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

2 L’Opinione Attuale sulla Chimica
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili L’Opinione Attuale sulla Chimica * Grande reputazione e riconoscimento da parte della Comunità Scientifica * Paura ed avversione da parte dell’ Opinione Pubblica Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini U of T

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

4 Rilascio di rifiuti tossici nell’ambiente da parte
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Rilascio di rifiuti tossici nell’ambiente da parte dei maggiori settori industriali (TRI, 1994, 300 chemical, 106 Ton. ,dal 1986) Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini U of T

5 Eclatanti fatti negativi implicanti la Chimica verificatisi nel mondo
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Eclatanti fatti negativi implicanti la Chimica verificatisi nel mondo * 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 Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini U of T

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

7 I dodici principi della Green Chemistry
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili I dodici principi della Green Chemistry 1. Prevenzione dei prodotti di scarto Incorporazione di tutti i materiali usati all’interno del prodotto 3. Sintesi chimiche meno pericolose 4. Progettare prodotti chimici minimizzando la loro tossicità 5. Minimizzare l’uso di solventi e sostanze ausiliarie Minimizzare l’impatto economico ed ambientale dei requisiti energetici Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini U of T

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

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

10 Materie Prime Verdi: Prodotti chimici dal Glucosio
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Materie Prime Verdi: Prodotti chimici dal Glucosio Pt,H2 E.coli E.coli Acido adipico Acido cis,cis muconico aD-Glucosio Acido 3-deidroscichimico Anastas,Warner:GREEN CHEMISTRY:theory and practice 1998 Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini U of T

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

12 Processi alternativi Sandro Campestrini U of T
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Processi alternativi Solutia process Riduzione dell’emissione di N2O EniChem process Evita l’uso di idrossilammina ( tossica ) Riduzione di rifiuti polialchilati Rhodia Process Evita l’uso di AlCl3 / BF3 Catalytica process Riduce la formazione di rifiuti clorurati Evita la formazione di clorurati organici come sottoprodotti Aventis process Riduce la formazione di rifiuti N2O Fe/Sil. NH3,H2O2 TS-1 B-Silic b-zeolite Ac2O clays O2 Pd-HnV6Mo6O40 H2O2 TS-1 O2 FeVMo-oxides Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini U of T

13 Reagenti Alternativi (H2O2 e Br- in luogo di Br2)
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Reagenti Alternativi (H2O2 e Br- in luogo di Br2) Mo(VI),H2O2,KBr H2O / CH2Cl2 + 6% 94% Mo(VI),H2O2,KBr H2O / CH2Cl2 + 73% 27% V(V),H2O2,KBr H2O / CH2Cl2 + 94% 6% V(V),H2O2,KBr H2O / CH2Cl2 + 0% 100% Sandro Campestrini U of T

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

15 Esempi di Prodotti “Verdi”
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Esempi di Prodotti “Verdi” * 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 Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini U of T

16 Trasformazioni Chimiche in scCO2
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Trasformazioni Chimiche in scCO2

17 VALORI DI ALCUNE PROPRIETÀ FISICHE
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 O2 catalizzata da TPAP
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Ossidazione di alcoli con O2 catalizzata da TPAP inglobato in ormosils, in scCO2 Alcoli benzilici ed alchilici vengono ossidati con selettività elevatissime in scCO2 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 scCO2 e la totale miscibilità di O2 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.

20 Gruppo di Chimica Supramolecolare
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Micro-onde in Chimica Organica Gruppo di Chimica Supramolecolare Sandro Campestrini

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

22 Lo spettro elettromagnetico
TelecomunicazionFrequenze Radar Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Lo spettro elettromagnetico Rotazioni molecolari Effetti sugli elettroni di valenza elettroni interni Vibrazioni 300 MHz GHz l(m) (Hz) 1mm 1 m Long waves Radiowaves Microwaves IR UV X Rays  Rays 106 102 10-5 10-8 10-11 10-14 2,45 GHz 12,5 cm L’uso delle micro-onde (domestico, commerciale e scientifico)è regolato da convenzioni internazionali

23 Un semplice esperimento
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Un semplice esperimento H20 dioxane 10 T,°C 20 30 t, sec 150 W Dopo 30 sec a 150 W la temperatura del Diossano non cambia. La temperatura dell’acqua in simili condizioni aumenta a 100°C.

24 Dipolarizzazione dipolare
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 Conduzione Ionica H20 10 T,°C 20 30 t, sec H20, con sali aggiunti + -
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Conduzione Ionica H20 10 T,°C 20 30 t, sec H20, con sali aggiunti + -

26 . Riscaldamento: convenzionale vs micro-onde Micro-onde Convenzionale
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Riscaldamento: convenzionale vs micro-onde L’energia 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 Tb Effetto delle micro-onde sulle reazioni K = A e-G/RT TB TI
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Effetto delle micro-onde sulle reazioni TB Bulk temperature (conduction) K = A e-G/RT TI Instant temperature (Microwaves) TB Ti Tb Riscaldamento per Conduzione TB = Ti Cinetica controllata da TB Riscaldamento a Micro-onde TI >> TB Cinetica controllata da TI

28 Sostituzioni Nucleofile
Strategie Generali per la Realizzazione di Processi Chimici Ecocompatibili Sostituzioni Nucleofile Indian J.Chem.Sect.B 1997,36B,,281 Riscaldamento Convenzionale 16 h, 80°C DMSO 15 min, 180°C LG=Cl,SO2CH3 7 min, 160°C Riscaldamento Convenzionale 6 giorni, 80 oC