I chimici moderni devono allargare i propri orizzonti e considerare gli effetti della chimica “al di là del recipiente di reazione e della cappa aspirante”, secondo un recente commento in Nature Recensioni Chimica. Per combattere le crisi ambientali sempre più gravi e per raggiungere una reale sostenibilità, la chimica deve sviluppare un focus combinato su efficienza, sicurezza e circolarità, affermano la studentessa di dottorato Hannah Flerlage e il professore associato Chris Slootweg del Van ‘t Hoff Institute dell’Università di Amsterdam per le Scienze Molecolari.
La chimica moderna è letteralmente spazzatura, scrivono Flerlage e Slootweg, in quanto facilita il percorso della materia dall’estrazione all’inquinamento. Tutti i tipi di rifiuti, sia derivanti dai processi di produzione chimica che dai loro prodotti finali, spesso di breve durata, hanno provocato problemi di salute umana e disastri ambientali a varie scale. Certo, negli ultimi decenni sono diventati disponibili metodi sintetici sempre più sostenibili, riducendo al minimo o addirittura eliminando l’uso di sostanze e rifiuti pericolosi. Ma, chiedono retoricamente Flerlage e Slootweg, la chimica esiste già? La loro risposta: “Niente affatto!”
A loro avviso, i chimici devono iniziare a guardare oltre le “molecole fantastiche” e la “chimica fantastica”. Certo, può essere divertente e gratificante creare molecole esteticamente gradevoli. Ma questo ignora il ruolo della chimica nel mondo moderno. Ad esempio, fanno riferimento al perfluorocubano, una molecola che nel 2022 è stata designata “Molecola dell’anno”. La sua sintesi potrebbe essere un risultato straordinario e probabilmente ci saranno potenziali applicazioni future. Ma la sua struttura, contenente più legami carbonio-fluoro, suggerisce che il perfluorocubano persisterà nell’ambiente e si bioaccumulerà.
Flerlage e Slootweg sostengono che la chimica moderna deve prendere a cuore tali preoccupazioni ambientali, e fin dall’inizio. Arrivano persino a considerare non etico lo sviluppo di una chimica che porterà all’inquinamento chimico. Chiedono di porre fine ai composti mal progettati, in particolare ai “forever chemicals” come le sostanze alchiliche perfluorurate e polifluorurate ei ritardanti di fiamma bromurati.
Pensiero sistemico
Poiché la chimica è la scienza della trasformazione della materia, non solo della creazione di nuove molecole, Flerlage e Slootweg sottolineano la responsabilità di sviluppare prodotti chimici e chimici sicuri che utilizzino le risorse del mondo nel modo più efficace e migliorino la sostenibilità.
Ciò richiede un approccio di pensiero sistemico fondato sul riconoscimento della sostenibilità come proprietà emergente e guidato dalla comprensione delle basi molecolari della sostenibilità. Ciò significa che la chimica non dovrebbe concentrarsi solo sull’utilizzo di risorse rinnovabili e sulla riduzione degli scarti di produzione. Deve anche considerare l’impronta ambientale del ciclo di vita e le implicazioni ambientali complessive delle (nuove) sostanze chimiche.
Ad esempio, Flerlage e Slootweg menzionano polimeri a base biologica drop-in come il bioPE, che è prodotto dal bioetanolo. Questi polimeri riducono l’uso di risorse fossili, ma non migliorano la riciclabilità o la biodegradabilità. E così continuano a contribuire all’inquinamento da plastica.
Più impegnativo, più gratificante
Nel loro documento, Flerlage e Slootweg sostengono una triplice attenzione all’efficienza, alla sicurezza e alla circolarità, sia per quanto riguarda i processi chimici (sintesi) che i prodotti (struttura chimica). Questi tre valori fondamentali della chimica moderna sono descritti dai paradigmi della chimica verde, della chimica sicura e sostenibile per progettazione e della chimica circolare. Tutti questi devono essere rispettati contemporaneamente se si vuole che la chimica dia un reale contributo alla sostenibilità.
Tutto ciò renderà la chimica più impegnativa, ma anche più gratificante, scrivono Flerlage e Slootweg. “Dobbiamo ampliare i nostri orizzonti e considerare la nostra chimica oltre il recipiente di reazione e la cappa aspirante: come interagiscono le molecole e i materiali che produciamo con la tecnosfera (sistemi industriali e società) e la biosfera (natura)?” Per loro, la chimica avrà un impatto reale e positivo sulla sostenibilità solo quando abbraccerà completamente il design circolare, il pensiero sul ciclo di vita, la tossicologia umana e ambientale e la valutazione dell’impatto ambientale e sociale. maree”.