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녹색 화학

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목차

1. 개요

녹색 화학은 화학 제품 및 공정의 설계에 대한 접근 방식으로, 유해 물질의 사용과 생성을 줄이는 것을 목표로 한다. 1990년대에 등장하여, 화학 오염과 자원 고갈 문제에 대한 관심 증가와 더불어 환경 문제 해결 전략의 변화와 관련하여 발전했다. 1998년 미국 환경 보호청은 녹색 화학 실천을 위한 12가지 원칙을 발표했으며, 이는 폐기물 예방, 원자 경제, 덜 유해한 화학적 합성 등 다양한 개념을 포함한다. 녹색 화학은 E-팩터와 같은 지표를 사용하여 평가되며, 친환경 용매, 새로운 합성 기술, 생명 공학 기술 등을 활용한다. 대한민국은 화학 물질 관리에 대한 정책을 도입하고 있으며, 녹색 화학의 정의와 지표에 대한 모호성, 그린워싱 논란이 존재하기도 한다.

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녹색 화학
녹색 화학
녹색 화학의 12가지 원칙
녹색 화학의 12가지 원칙
정의
정의인간, 동물, 식물 및 환경에 유해한 물질의 사용 또는 생성을 최소화하거나 제거하는 화학 제품 및 공정의 설계
추가 설명녹색 화학은 실험실 및 산업 규모 모두에서 오염 방지 및 폐기물 제로의 엔지니어링 개념에 대해 논의한다.
수율을 향상시킬 뿐만 아니라 화학 공정 종료 시 폐기물 처리 비용을 절감하는 경제적이고 생태 친화적인 기술의 사용을 장려한다.
관련 용어
관련 용어지속 가능한 화학
관련 용어순환 화학
참고 문헌
참고 문헌Mutlu, Hatice; Barner, Leonie (2022-06-03). "Getting the Terms Right: Green, Sustainable, or Circular Chemistry?". Macromolecular Chemistry and Physics. 223 (13): 2200111. doi:10.1002/macp.202200111.
"Green Chemistry". United States Environmental Protection Agency. 2006-06-28. 2011-03-23에 확인함.
Sheldon, R. A.; Arends, I. W. C. E.; Hanefeld, U. (2007). Green Chemistry and Catalysis. doi:10.1002/9783527611003.
Clark, J. H.; Luque, R.; Matharu, A. S. (2012). "Green Chemistry, Biofuels, and Biorefinery". Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 3: 183–207. doi:10.1146/annurev-chembioeng-062011-081014.
Cernansky, R. (2015). "Chemistry: Green refill". Nature. 519 (7543): 379–380. doi:10.1038/nj7543-379a.
Sanderson, K. (2011). "Chemistry: It's not easy being green". Nature. 469 (7328): 18–20. doi:10.1038/469018a.
Poliakoff, M.; Licence, P. (2007). "Sustainable technology: Green chemistry". Nature. 450 (7171): 810–812. doi:10.1038/450810a.
Clark, J. H. (1999). "Green chemistry: Challenges and opportunities". Green Chemistry. 1: 1–8. doi:10.1039/A807961G.
Marteel, Anne E.; Davies, Julian A.; Olson,

2. 역사

녹색 화학은 1990년대에 원자 경제 및 촉매 작용과 같은 다양한 기존 아이디어와 연구 노력에서 등장했으며, 화학 오염 및 자원 고갈 문제에 대한 관심이 높아지는 상황에서 발생했다. 유럽과 미국에서 녹색 화학의 발전은 환경 문제 해결 전략의 변화, 즉 "파이프 끝"에서 산업 배출량의 감소를 명령하고 규제하는 방식에서 생산 기술 자체를 혁신적으로 설계하여 오염을 적극적으로 예방하는 방식으로의 전환과 관련이 있었다. 녹색 화학으로 현재 인식되는 개념은 1990년대 중후반에 통합되었으며, "청정" 및 "지속 가능한" 화학과 같은 경쟁 용어보다 널리 사용되었다.[11][12]

미국에서 미국 환경 보호청(Environmental Protection Agency)은 오염 예방 프로그램, 자금 지원 및 전문적인 조정을 통해 녹색 화학을 육성하는 데 중요한 역할을 했다. 동시에 영국에서는 요크 대학교의 연구원들이 왕립 화학회 내에 녹색 화학 네트워크를 설립하는 데 기여했으며, 학술지 ''Green Chemistry''를 창간했다.[12]

3. 원칙

1998년, 폴 아나스타스(당시 미국 환경 보호청의 녹색 화학 프로그램을 지휘)와 존 C. 워너(당시 폴라로이드사 소속)는 녹색 화학 실천을 안내하기 위한 일련의 원칙을 발표했다.[13] 이 원칙들은 화학 생산의 환경적 및 건강 영향을 줄이는 다양한 방법을 다루며, 녹색 화학 기술 개발을 위한 연구 우선 순위도 제시한다.

녹색 화학의 원칙에는 다음과 같은 개념들이 포함된다.


  • 제품에 최종적으로 사용되는 원자재의 양을 최대화하도록 공정을 설계한다.
  • 재생 가능한 물질 원료 및 재생 에너지원을 사용한다.
  • 가능한 경우 용매를 포함하여 안전하고 환경적으로 무해한 물질을 사용한다.
  • 에너지 효율적인 공정을 설계한다.
  • 폐기물 최소화를 통해 폐기물 관리의 이상적인 형태를 추구한다.

3. 1. 녹색 화학의 12가지 원칙

폴 아나스타스와 존 C. 워너는 1998년에 녹색 화학의 실천을 안내하기 위한 일련의 원칙을 발표했다.[13] 이 12가지 원칙은 화학 생산이 환경 및 건강에 미치는 영향을 줄이는 다양한 방법을 다루며, 녹색 화학 기술 개발을 위한 연구 우선 순위도 제시한다.

이 원칙들은 다음과 같은 개념을 포함한다.

  • 최종 제품에 사용되는 원자재의 양을 최대화하도록 공정을 설계한다.
  • 재생 가능한 물질 원료 및 재생 에너지원을 사용한다.
  • 가능하면 용매를 포함하여 안전하고 환경적으로 무해한 물질을 사용한다.
  • 에너지 효율적인 공정을 설계한다.
  • 폐기물 최소화를 통해 폐기물 관리의 이상적인 형태를 추구한다.


녹색 화학의 12가지 원칙은 다음과 같다.[14]

# 예방: 폐기물을 처리하거나 제거하는 것보다 폐기물 발생을 예방하는 것이 더 낫다.

# 원자 경제: 합성 방법은 공정에 사용된 모든 물질이 최종 제품에 최대한 포함되도록 설계해야 한다. 이는 결과적으로 더 적은 폐기물이 발생함을 의미한다.

# 덜 유해한 화학적 합성: 합성 방법은 인간 및/또는 환경에 유해한 물질의 사용 또는 생성을 피해야 한다.

# 더 안전한 화학 물질 설계: 화학 제품은 가능한 한 무독성이면서 원하는 기능을 달성하도록 설계되어야 한다.

# 더 안전한 용매 및 보조제: 보조 물질은 가능한 한 사용을 피해야 하며, 사용해야 하는 경우에는 가능한 한 무해해야 한다.

# 에너지 효율을 위한 설계: 에너지 요구 사항을 최소화하고, 가능한 경우 주변 온도 및 압력에서 공정을 수행해야 한다.

# 재생 가능한 원료 사용: 가능한 경우 재생 가능한 원료 또는 원자재가 비재생 가능한 것보다 선호된다.

# 유도체 감소: 불필요한 유도체 생성—예: 보호기 사용—은 최소화하거나 가능한 경우 피해야 한다. 이러한 단계는 추가 시약을 필요로 하며 추가 폐기물을 생성할 수 있다.

# 촉매: 소량으로 사용하여 반응을 반복할 수 있는 촉매 시약은 화학량론 시약(반응에서 소모되는 시약)보다 우수하다.

# 분해를 위한 설계: 화학 제품은 환경을 오염시키지 않도록 설계되어야 한다. 기능이 완료되면 무해한 제품으로 분해되어야 한다.

# 오염 방지를 위한 실시간 분석: 분석 방법론은 유해 물질이 형성되기 ''전''에 실시간, 공정 중 모니터링 및 제어를 허용하도록 추가로 개발되어야 한다.

# 사고 예방을 위한 본질적으로 더 안전한 화학: 가능한 경우, 공정 내 물질과 해당 물질의 형태는 폭발, 화재 및 우발적 유출과 같은 위험을 최소화하도록 선택해야 한다.

이 12가지 원칙은 일본에서도 참고 자료로 언급되고 있으며, 대학 수업 등에서도 다루어지고 있다.

3. 2. E-팩터 (E-factor)

E-팩터는 그린 서스테이너블 케미스트리(Green Sustainable Chemistry, 지속 가능한 녹색 화학)를 평가하는 지표 중 하나로, 자원 절약성을 나타낸다. E-팩터는 부생성물량(즉, 산업 폐기물량과 동일)을 목적 생성물량으로 나눈 값이다. 일반적으로 석유화학 제품에서는 약 0.1, 일반 정밀화학 제품에서 1~5 이하, 파인 케미컬에서 5~50 이하, 의약품·농약에서 25~>100의 값을 가진다고 알려져 있다. 다시 말해, 석유화학 제품에서는 낭비되는 자원이 제품의 1할 정도이지만, 의약품 등에서는 제품의 25배에서 100배에 달하는 화학 물질이 폐기된다는 뜻이다. 석유화학과 의약품은 목적 제품의 총 생산량이 107배나 다르기 때문에, 서로 다른 업태 간에 E-팩터를 비교할 때는 생산량까지 고려해야 한다.

4. 주요 기술 및 동향

화학 공정의 "친환경성"을 정량화하려는 시도가 이루어지고 있으며, 화학 수율, 반응 구성 요소의 가격, 화학 물질 취급의 안전성, 하드웨어 요구 사항, 에너지 프로파일, 제품의 작업 및 정제 용이성 등도 고려되고 있다.[15] 한 정량적 연구에서 니트로벤젠의 아닐린으로의 환원은 100점 만점에 64점을 받아 허용 가능한 합성이지만, HMDS를 사용한 아미드 합성은 총 32점으로 평가되었다.[15]

친환경 화학은 나노기술의 환경 영향을 평가하는 강력한 도구이다.[16] 나노물질 개발 시 제품 및 공정의 환경 및 인체 건강 영향을 고려하여 장기적인 경제적 생존 가능성을 보장해야 한다. 나노 물질 기술 적용 추세에도 불구, 잠재적인 나노독성은 간과되고 있어, 관련 법적, 윤리적, 안전 및 규제 문제에 대한 심층적인 고려가 필요하다.[17]

새로운 합성 기술은 환경 성능을 개선하거나 녹색 화학 원칙 준수에 기여한다. 2005년 노벨 화학상은 유기 합성에서 복분해 방법 개발에 기여한 이브 쇼뱅, 로버트 H. 그럽스, 리처드 R. 슈록에게 수여되었으며, 이는 녹색 화학과 "더 스마트한 생산"에 대한 기여를 명시했다.[24]

2005년 연구에서는 유기 합성 분야 녹색 화학의 주요 개발로 초임계 이산화 탄소를 친환경 용매로 사용, 깨끗한 산화를 위한 수성 과산화 수소 사용, 비대칭 합성에 수소 사용을 꼽았다.[25] 초임계수 산화, 온수 반응, 건조 매질 반응 등도 녹색 화학의 예시이다.

생명 공학은 녹색 화학 목표 달성을 위한 유망 기술이다. 쉬키메이트 등 주요 공정 화학 물질은 엔지니어링된 유기체에서 합성될 수 있으며, 타미플루 전구체는 로슈(Roche)에서 박테리아를 통해 발효된다. 클릭 화학은 녹색 화학 목표와 일치하는 화학 합성 방식이며, '녹색 약학' 개념도 유사 원칙을 기반으로 설명되었다.[26]

녹색 화학 원리 #2(원자 경제성/효율성)의 해결책은 염을 생성하지 않고 히드라진을 생산하는 과산화물 공정이다. 히드라진은 올린-라시히 공정을 통해 차아염소산 나트륨(표백제 활성 성분)과 암모니아로부터 생산되며, 히드라진 1당량마다 염화나트륨 1당량이 생성된다.[27]

:NaOCl + 2 NH3 → H2N-NH2 + NaCl + H2O

과산화물 공정은 과산화수소를 산화제로 사용하며 부산물은 물이다.

:2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O

녹색 화학 원칙 #4(독성 감소)의 해결책으로, 이 공정은 보조 추출 용매를 필요로 하지 않는다. 메틸 에틸 케톤은 히드라진 캐리어로 사용되며, 중간 케타진 상은 반응 혼합물에서 분리되어 추출 용매 없이 작업 처리를 용이하게 한다.

원칙 #7(재생 가능 원료 사용)의 해결책은 1,3-프로판다이올의 친환경적 방법이다. 유전자 변형된 ''대장균'' 균주를 사용하여 1,3-프로판다이올의 생물분리를 통해 재생 가능한 전구체로부터 생산될 수 있다.[28] 이 다이올은 카펫 제조용 새 폴리에스터를 만드는 데 사용된다.

락타이드


2002년, 카길 도우(현재 NatureWorks)는 폴리락트산의 개선된 중합 방법으로 친환경 반응 조건 상을 수상했다. 젖산은 옥수수 발효로 생산되며, 효율적인 주석 촉매 순환 반응을 사용하여 젖산의 고리형 이량체 에스터인 락타이드로 전환된다. L,L-락타이드 에난티오머는 증류로 분리, 용융 상태에서 중합되어 결정화 가능한 고분자를 만든다. 월마트(Wal-Mart)는 농산물 포장에 PLA를 사용한다고 발표했다.

''트랜스'' 및 ''시스'' 지방산


2005년, 아처 대니얼스 미들랜드사(ADM)와 노보자임스는 효소 상호 에스테르화 공정으로 그린어 신세틱 패스웨이 어워드를 수상했다. 미국 식품의약국(FDA)의 ''트랜스'' 지방 라벨링 의무화에 따라, 노보자임스와 ADM은 포화/불포화 지방산을 상호 교환하는 깨끗한 효소 공정을 개발했다.

2011년, 바이오앰버사(BioAmber Inc.)는 석신산 생산 기술로 녹색 화학 성과상을 수상했다.[29] 그러나 유가 하락으로 파산,[30] 바이오 기반 석신산은 현재 거의 생산되지 않는다.[31]

4. 1. 친환경 용매 (Green Solvents)

인간은 용매를 주로 페인트 및 코팅(46%)에 사용하며, 세척, 탈지, 접착제, 화학 합성 등에도 사용한다.[18] 전통적인 용매는 독성이 있거나 염소화된 경우가 많지만, 친환경 용매는 일반적으로 건강과 환경에 덜 해롭고 지속 가능하다. 이상적으로는 재생 가능한 자원에서 유래하여 무해한 물질로 생분해되는 것이 좋다.[19][20]

하지만 바이오매스로 용매를 만드는 것이 화석 연료로 만드는 것보다 환경에 더 해로울 수 있다.[21] 따라서 용매를 선택할 때는 제조 과정의 환경 영향도 고려해야 한다.[22] 또한, 사용 후 용매의 처리, 재활용과 관련된 에너지 비용 및 환경 피해도 고려해야 한다. 밀폐된 환경에서 용매를 사용하고 재활용하는 경우, 물은 정화에 많은 에너지가 소모되므로 친환경적인 선택이 아닐 수도 있다. 반면, 소비자 제품에 포함된 용매는 사용 시 환경으로 방출될 가능성이 높으므로, 용매 자체의 환경 영향이 더 중요하다. 이러한 경우 물은 매우 친환경적인 선택일 수 있다. 즉, 용매의 전체 수명 주기를 고려해야 한다. 따라서 "친환경 용매는 제품이나 공정이 전체 수명 주기 동안 환경에 미치는 영향을 최소화하는 용매"라고 정의할 수 있다.[23]

이러한 정의에 따르면, 용매는 특정 용도에서는 친환경적일 수 있지만, 다른 용도에서는 그렇지 않을 수 있다. 예를 들어 물은 변기 세척제와 같은 소비자 제품에는 친환경적이지만, 폴리테트라플루오로에틸렌 제조에는 친환경적이지 않다. 이 고분자 생산에는 지속성이 강한 과불소화 계면활성제를 첨가해야 하기 때문이다. 대신 초임계 이산화 탄소는 계면활성제 없이도 성능이 우수하여 해당 용도에 더 친환경적인 용매로 보인다.[23] 즉, 특정 용도를 명시하지 않는 한, 어떤 용매도 "친환경 용매"라고 단정할 수 없다.

매사추세츠 공과대학교는 "녹색" 대안 마법사 [https://ehs.mit.edu/green-chemistry/]를 통해 친환경적인 대안을 제시하고 있다. 브롬화 에티듐, 자일렌, 수은, 포름알데히드는 대안이 존재하는 "최악의 위반 물질"로 확인되었다.[32] 용매는 화학 물질 제조 과정에서 환경에 큰 영향을 미치므로, 실험실 규모의 반응 및 정제 방법에 더 친환경적인 용매를 도입하는 데 초점이 맞춰지고 있다.[33] 제약 업계에서는 GSK[34]와 화이자(Pfizer)[35]가 신약 개발 화학자들을 위한 용매 선택 가이드를 발표했다.

4. 2. 새로운 합성 기술

새롭거나 향상된 합성 기술은 종종 환경 성능을 개선하거나 녹색 화학의 원칙을 더 잘 준수할 수 있게 한다. 예를 들어, 2005년 노벨 화학상은 유기 합성에 있어서 복분해 방법의 개발에 기여한 공로로 이브 쇼뱅, 로버트 H. 그럽스, 리처드 R. 슈록에게 수여되었으며, 이는 녹색 화학과 "더 스마트한 생산"에 대한 기여를 명시적으로 언급했다.[24] 2005년의 한 연구에서는 유기 합성 분야에서 녹색 화학의 세 가지 주요 개발 사항으로 초임계 이산화 탄소를 친환경 용매로 사용, 깨끗한 산화를 위한 수성 과산화 수소 사용, 그리고 비대칭 합성에 수소 사용을 밝혔다.[25] 적용된 녹색 화학의 몇 가지 추가 예로는 초임계수 산화, 온수 반응, 건조 매질 반응 등이 있다.

생명 공학 또한 녹색 화학 목표 달성을 위한 유망한 기술로 간주된다. 많은 중요한 공정 화학 물질이 쉬키메이트와 같은 엔지니어링된 유기체에서 합성될 수 있으며, 이는 타미플루의 전구체로서 로슈(Roche)에서 박테리아를 통해 발효된다. 클릭 화학은 녹색 화학의 목표와 일치하는 화학 합성을 위한 방식으로 자주 언급된다. '녹색 약학'의 개념은 최근 유사한 원칙을 기반으로 명확히 설명되었다.[26]

원리 #2에 대한 해결책은 염을 생성하지 않고 히드라진을 생산하는 과산화물 공정이다. 히드라진은 전통적으로 올린-라시히 공정을 통해 차아염소산 나트륨(많은 표백제의 활성 성분)과 암모니아로부터 생산된다. 순 반응은 목표 생성물인 히드라진 1당량마다 염화나트륨 1당량을 생성한다.[27]

:NaOCl + 2 NH3 → H2N-NH2 + NaCl + H2O

더 친환경적인 과산화물 공정에서는 과산화수소를 산화제로 사용하며 부산물은 물이다. 순 전환은 다음과 같다.

:2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O

원리 #4에 대한 해결책으로, 이 공정은 보조 추출 용매를 필요로 하지 않는다. 메틸 에틸 케톤은 히드라진의 캐리어로 사용되며, 중간 케타진 상은 반응 혼합물로부터 분리되어 추출 용매 없이 작업 처리를 용이하게 한다.

원칙 #7을 해결하는 것은 전통적으로 석유화학 전구체로부터 생성되는 1,3-프로판다이올의 친환경적인 방법이다. 이는 유전자 변형된 ''대장균'' 균주를 사용하여 1,3-프로판다이올의 생물분리를 통해 재생 가능한 전구체로부터 생산될 수 있다.[28] 이 다이올은 카펫 제조를 위한 새로운 폴리에스터를 만드는 데 사용된다.

4. 3. 기타 기술

새롭거나 향상된 합성 기술은 종종 개선된 환경 성능을 제공하거나 녹색 화학의 원칙을 더 잘 준수할 수 있게 한다. 예를 들어, 2005년 노벨 화학상은 유기 합성에 있어서 복분해 방법의 개발에 기여한 공로로 이브 쇼뱅, 로버트 H. 그럽스, 리처드 R. 슈록에게 수여되었으며, 이는 녹색 화학과 "더 스마트한 생산"에 대한 기여를 명시적으로 언급했다.[24]

2005년의 한 연구에서는 유기 합성 분야에서 녹색 화학의 세 가지 주요 개발 사항으로 초임계 이산화 탄소를 친환경 용매로 사용, 깨끗한 산화를 위한 수성 과산화 수소 사용, 그리고 비대칭 합성에 수소 사용을 꼽았다.[25] 적용된 녹색 화학의 추가 예로는 초임계수 산화, 온수 반응, 건조 매질 반응 등이 있다.

생명 공학 또한 녹색 화학 목표 달성을 위한 유망한 기술로 간주된다. 많은 중요한 공정 화학 물질이 쉬키메이트와 같은 엔지니어링된 유기체에서 합성될 수 있으며, 이는 타미플루의 전구체로서 로슈(Roche)에서 박테리아를 통해 발효된다. 클릭 화학은 녹색 화학의 목표와 일치하는 화학 합성을 위한 방식으로 자주 언급된다. '녹색 약학'의 개념은 최근 유사한 원칙을 기반으로 명확히 설명되었다.[26]

녹색 화학 원리 #2(원자 경제성/효율성)에 대한 해결책은 염을 생성하지 않고 히드라진을 생산하는 과산화물 공정이다. 히드라진은 전통적으로 올린-라시히 공정을 통해 차아염소산 나트륨(많은 표백제의 활성 성분)과 암모니아로부터 생산되며, 순 반응은 목표 생성물인 히드라진 1당량마다 염화나트륨 1당량을 생성한다.[27]

:NaOCl + 2 NH3 → H2N-NH2 + NaCl + H2O

더 친환경적인 과산화물 공정에서는 과산화수소를 산화제로 사용하며 부산물은 물이다.

:2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O

녹색 화학 원칙 #4(독성 감소)에 대한 해결책으로, 이 공정은 보조 추출 용매를 필요로 하지 않는다. 메틸 에틸 케톤은 히드라진의 캐리어로 사용되며, 중간 케타진 상은 반응 혼합물로부터 분리되어 추출 용매 없이 작업 처리를 용이하게 한다.

원칙 #7(재생 가능 원료 사용)을 해결하는 것은 전통적으로 석유화학 전구체로부터 생성되는 1,3-프로판다이올의 친환경적인 방법이다. 이는 유전자 변형된 ''대장균'' 균주를 사용하여 1,3-프로판다이올의 생물분리를 통해 재생 가능한 전구체로부터 생산될 수 있다.[28] 이 다이올은 카펫 제조를 위한 새로운 폴리에스터를 만드는 데 사용된다.

2002년, 카길 도우(현재 NatureWorks)는 폴리락트산의 개선된 중합 방법에 대해 더 친환경적인 반응 조건 상을 수상했다. 불행히도 락타이드 기반 중합체는 성능이 좋지 않아 이 프로젝트는 중단되었다. 젖산은 옥수수를 발효시켜 생산되며, 효율적인 주석 촉매 순환 반응을 사용하여 젖산의 고리형 이량체 에스터인 락타이드로 전환된다. L,L-락타이드 에난티오머는 증류로 분리하여 용융 상태에서 중합하여 결정화 가능한 고분자를 만들며, 여기에는 섬유 및 의류, 식기류, 식품 포장 등 일부 응용 분야가 있다. 월마트(Wal-Mart)는 자사의 농산물 포장에 PLA를 사용했거나 사용할 것이라고 발표했다. NatureWorks의 PLA 공정은 재생 가능한 재료를 석유 원료 대신 사용하며, 다른 PLA 공정에서 일반적인 유해 유기 용매의 사용을 필요로 하지 않으며, 재활용 및 퇴비화가 가능한 고품질 고분자를 생산한다.

2003년 쇼 산업(Shaw Industries)은 원료의 낮은 독성, 우수한 접착 특성, 치수 안정성, 재활용 가능성 때문에 에코웍스(EcoWorx)의 기본 폴리머로 폴리올레핀 수지 조합을 선택했다. 에코웍스 화합물은 나일론 카펫 섬유와 호환되도록 설계되었으며, 어떤 섬유 유형에서도 회수될 수 있지만, 나일론-6는 상당한 이점을 제공한다. 폴리올레핀은 알려진 나일론-6 탈중합 방법과 호환된다. PVC는 이러한 과정을 방해한다. 나일론-6 화학은 잘 알려져 있으며 1세대 생산에서는 다루어지지 않았다. 에코웍스는 처음부터 성능, 건강, 환경적 측면에서 시장의 요구를 충족하는 데 필요한 모든 설계 기준을 충족했다. 연구에 따르면 분류, 분쇄 및 공기 분리를 통해 섬유와 뒷면을 분리하는 것이 표면과 뒷면 구성 요소를 회수하는 가장 좋은 방법임이 밝혀졌지만, 사용 후 에코웍스를 분류 공정으로 되돌릴 수 있는 인프라가 필요했다. 사용 후 카펫 타일은 수명이 다했을 때 긍정적인 경제적 가치를 지닌다. 에코웍스는 MBDC에서 요람에서 요람으로 디자인 인증을 받았다.

2005년, 아처 대니얼스 미들랜드사(ADM)와 노보자임스는 효소 상호 에스테르화 공정으로 그린어 신세틱 패스웨이 어워드를 수상했다. 2006년 1월 1일까지 미국 식품의약국(FDA)에서 영양 정보에 ''트랜스'' 지방 라벨링을 의무화함에 따라, 노보자임스와 ADM은 포화 지방산과 불포화 지방산을 상호 교환하여 오일과 지방의 상호 에스테르화를 위한 깨끗한 효소 공정을 개발하기 위해 협력했다. 그 결과 ''트랜스'' 지방이 없는 상업적으로 실행 가능한 제품이 탄생했다. ''트랜스'' 지방 제거로 인한 인간 건강상의 이점 외에도, 이 공정은 유해 화학 물질과 물 사용을 줄이고, 방대한 양의 부산물 발생을 막으며, 버려지는 지방 및 오일의 양을 줄였다.

2011년, 뛰어난 녹색 화학 성과상(소규모 기업 부문)은 바이오 기반 석신산의 통합 생산 및 다운스트림 응용 분야에 기여한 바이오앰버사(BioAmber Inc.)에게 돌아갔다. 석신산은 일상 제품의 제형에 사용되는 중요한 출발 물질인 플랫폼 화학 물질이다. 전통적으로 석신산은 석유 기반 원료에서 생산된다. 바이오앰버사는 CO를 배출하는 대신 격리하면서, 석유 기반 생산 방식보다 더 저렴하고 에너지 소비가 적은 재생 가능한 원료의 발효를 통해 석신산을 생산하는 공정과 기술을 개발했다.[29] 그러나 유가의 하락으로 인해 회사는 파산에 이르렀고,[30] 바이오 기반 석신산은 현재 거의 생산되지 않고 있다.[31]

5. 논란

화학 공정의 "친환경성"을 정량화하려는 시도가 이루어지고 있으며, 화학 수율, 반응 구성 요소의 가격, 화학 물질 취급의 안전성, 하드웨어 요구 사항, 에너지 프로파일, 제품의 작업 및 정제 용이성과 같은 다른 변수들도 고려되고 있다. 한 정량적 연구에서[15], 니트로벤젠을 아닐린으로 환원하는 것은 전체적으로 허용 가능한 합성이므로 100점 만점에 64점을 받았고, HMDS를 사용하여 아미드를 합성하는 것은 총 32점으로 적절한 수준으로 평가되었다.

친환경 화학은 연구자들이 나노기술의 환경 영향을 평가하기 위해 사용해야 하는 강력한 도구로 인식되고 있다.[16] 나노물질이 개발됨에 따라, 제품 자체와 이를 만드는 공정 모두의 환경 및 인체 건강에 미치는 영향을 고려하여 장기적인 경제적 생존 가능성을 보장해야 한다. 나노 물질 기술이 실제로 적용되는 추세가 있지만, 사람들은 잠재적인 나노독성을 무시하고 있다. 따라서 나노물질과 관련된 법적, 윤리적, 안전 및 규제 문제에 대해 더 깊이 고려해야 한다.[17]

녹색 화학의 정의와 이것이 더 넓은 과학, 정책 및 비즈니스 커뮤니티에서 어떻게 이해되는지에 대한 모호성이 존재한다. 화학 분야 내에서도 연구자들은 아나스타스와 워너가 제시한 프레임워크(즉, 12가지 원칙)와는 별개로 다양한 연구를 설명하기 위해 "녹색 화학"이라는 용어를 사용해 왔다.[12] 이 용어의 모든 사용이 정당한 것은 아니지만(그린워싱), 많은 경우가 정당하며, 단일 정의의 권위 있는 지위는 불확실하다. 더 넓게 보면, 녹색 화학의 아이디어는 녹색 공학, 환경 디자인 또는 일반적인 지속 가능성과 쉽게 연결(또는 혼동)될 수 있다. 녹색 화학의 복잡하고 다면적인 특성 때문에 명확하고 간단한 지표를 고안하기가 어렵다. 결과적으로 "무엇이 녹색인가"에 대한 논쟁이 자주 벌어진다.[42]

6. 관련 학술지


  • 그린 케미스트리 (RSC)
  • 그린 케미스트리 레터스 앤 리뷰 (오픈 액세스) (Taylor & Francis)
  • 켐서스켐 (Wiley)
  • ACS 지속 가능한 화학 및 엔지니어링 (ACS)

참조

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[2] 웹사이트 Green Chemistry http://www.epa.gov/g[...] United States Environmental Protection Agency 2006-06-28
[3] 서적 Green Chemistry and Catalysis http://www.gbv.de/dm[...] 2007
[4] 논문 Green Chemistry, Biofuels, and Biorefinery 2012
[5] 논문 Chemistry: Green refill 2015
[6] 논문 Chemistry: It's not easy being green 2011
[7] 논문 Sustainable technology: Green chemistry 2007
[8] 논문 Green chemistry: Challenges and opportunities 1999
[9] 논문 GREEN CHEMISTRY AND ENGINEERING: Drivers, Metrics, and Reduction to Practice 2003
[10] 논문 Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012) https://www.degruyte[...] 2012
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[12] 논문 An overview: Origins and development of green chemistry 2009
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[16] 웹사이트 Green nanotechnology http://www.nanotechp[...] 2008-03-01
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[19] 논문 Sanofi's Solvent Selection Guide: A Step Toward More Sustainable Processes 2013
[20] 논문 Solvent Replacement for Green Processing 1998
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[31] 뉴스 Succinic acid, once a biobased chemical star, is barely being made https://cen.acs.org/[...] Chemical & Engineering News 2019-03-20
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[38] 논문 Toward a new U.S. Chemicals policy: Rebuilding the foundation to advance new science, green chemistry, and environmental health 2009
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[40] 웹사이트 Information About the Green Chemistry Challenge https://www.epa.gov/[...] US EPA, OCSPP 2021-01-29
[41] 웹사이트 What is the Safer Consumer Products (SCP) Program? http://dtsc.ca.gov/S[...] California Department of Toxic Substances Control 2015-09-05
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[46] 웹사이트 2005 Crystal Faraday Green Chemical Technology Awards http://www.chemsoc.o[...] Green Chemistry Network 2006-08-04
[47] 웹사이트 The Presidential Green Chemistry Awards http://www.epa.gov/g[...] United States Environmental Protection Agency 2006-07-31
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[52] 논문 Chemistry: Green refill 2015
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[54] 문서 2007
[55] 논문 Green chemistry: Challenges and opportunities 1999


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