hóa môi trường hóa học xanh và an toàn nông nghiệp

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ
---------o0o-----------------o0o---------

TIỂU LUẬN
MƠN: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI
TIỂU
LUẬN
KEO
TỤ

HĨA MƠI TRƯỜNG
Chun đề: Hóa
học xanh và An tồn nơng nghiệp
Học viên: Trịnh Thị Thủy
Mã học viên: 19812025
Lớp: Kỹ thuật Môi trường 2020A
Khoa: Công nghệ Môi trường
Học viên thực hiện: Trịnh Thị Thủy
Hoàng Thị Phượng
Nguyễn Văn Hào
Đinh Việt Hưng
Hà Nội, năm 2021
Lớp: Kỹ thuật Môi trường 2020A
Khoa: Công nghệ Môi trường

Hà Nội, năm 2021

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA
MỤCHỌC
LỤCVÀ CƠNG NGHỆ
---------o0o---------

TIỂU LUẬN
HĨA MƠI TRƯỜNG
Chun đề: Hóa học xanh và An tồn nơng nghiệp

Học viên thực hiện: Trịnh Thị Thủy
Hoàng Thị Phượng
Nguyễn Văn Hào
Đinh Việt Hưng
Lớp: Kỹ thuật Môi trường 2020A
Khoa: Công nghệ Môi trường

Hà Nội, năm 2021


Danh mục bảng


Danh mục hình


Từ viết tắt


Mở Đầu

Bảo vệ môi trường và phát triển bền vững có tầm quan trọng đặc biệt trong từng quốc
gia, trong tất cả các ngành kinh tế và đặc biệt trong ngành hóa chất - một trong các ngành gây
ơ nhiễm lớn nhất do tính độc, tính oxy hóa, tính cháy nổ của các hóa chất. Các nhà hoạt động
mơi trường, các tổ chức, các đảng hoạt động với tôn chỉ bảo vệ mơi trường, giữ gìn sự xanh,
sạch, đẹp của trái đất đều chọn màu xanh là biểu tượng của mình như đảng Xanh hoặc nhóm
Hịa bình Xanh. Màu xanh cũng được các nhà hóa học chọn lựa làm biểu tượng cho hóa học
bền vững dưới tên gọi hóa học xanh. Hóa học xanh nghĩa là thiết kế, phát triển và ứng dụng
các sản phẩm hóa chất cũng như các q trình sản xuất, tổng hợp hóa chất nhằm giảm thiểu
hoặc loại trừ việc sử dụng các chất gây nguy hại tới sức khỏe cộng đồng và môi trường. Dưới
đây là những nét chính liên quan đến khái niệm, tình hình phát triển, hiệu quả và khả năng áp
dụng hóa học xanh trong các lĩnh vực sản xuất, nghiên cứu, giáo dục, đào tạo cũng như sử
dụng hóa chất. Mục tiêu của hóa học xanh là mục tiêu có tính chất khoa học hướng tới sự phát
triển bền vững. Khái niệm phát triển bền vững thu hút được sự quan tâm rộng rãi của các
quốc gia khi năm 1987 Liên hợp quốc công bố bản báo cáo “Tương lai của chúng ta ”; trong
báo cáo này sự phát triển bền vững được định nghĩa là “sự phát triển đáp ứng những yêu cầu
của hiện tại nhưng không gây trở ngại cho việc đáp ứng nhu cầu của thế hệ mai sau ”. Như
thế, phát triển bền vững đòi hỏi phải đạt tới hai mặt được coi là mâu thuẫn với nhau, một mặt
phải phát triển để đáp ứng ngày càng tốt hơn những nhu cầu về vật chất và tinh thần của con
người và nhằm thỏa mãn sự tăng dân số thế giới, mặt khác tính bền vững trong phát triển đòi
hỏi phải giới hạn và thay đổi cách sử dụng các nguồn tài nguyên và sinh thái để không những
bảo tồn mà cịn cải thiện tài ngun và mơi trường cho thế hệ tương lai. Môi trường là nơi
chúng ta sinh sống, còn phát triển là cái mà chúng ta cố gắng làm để cho mọi thứ ngày càng
tốt hơn trong mơi trường đó.


1.1

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HÓA HỌC XANH
Khái niệm cơ bản
Hóa học xanh là khái niệm về phát triển hóa học một cách bền vững (cịn gọi là

hóa học bền vững), qua đó khuyến khích phát triển các phương pháp và quá trình tạo
ra sản phẩm nhằm hạn chế sản xuất và sử dụng các hóa chất độc hại. Hóa học xanh tìm
cách giảm thiểu và ngăn ngừa ơ nhiễm tại nguồn của nó.
Hóa học xanh áp dụng cho hóa hữu cơ, hóa học vơ cơ, hóa sinh, hóa phân tích, và
thậm chí hóa học vật lý. Trọng tâm là giảm thiểu các nguy hiểm và tối đa hóa hiệu quả
của sự lựa chọn bất kỳ hóa chất sử dụng. Khác biệt với hóa học mơi trường là tập trung
vào các hiện tượng hóa học trong mơi trường..
Khái niệm về Hóa học xanh xuất phát từ các kiến nghị của Hiệp ước Phịng
chống ơ nhiễm được Quốc hội Hoa Kỳ thông qua vào năm 1990. Ý tưởng về cách tốt
nhất để giảm chi phí do ơ nhiễm là kiểm sốt ngay tại nguồn hơn là giải quyết các vấn
đề liên quan đến việc thải chất độc hóa học vào mơi trường. Hóa học xanh kết hợp
cách tiếp cận mới đối với các quá trình tổng hợp, chế biến và sử dụng các hóa chất sao
cho giảm thiểu mối đe dọa đối với sức khỏe và môi trường.
Năm 1998, Paul T. Anastas và John C. Warner thuộc Cơ quan bảo vệ môi trường
Mỹ (EPA) đã đề ra 12 nguyên tắc nền tảng cho Hóa học xanh [1]. Bất kỳ q trình hóa
học nào đều phải đáp ứng được 12 tiêu chuẩn trên mới được xem là thực sự bền vững,
không tác động xấu tới môi trường. Năm 2001, Winterton đưa ra 12 nguyên tắc khác,
nhằm làm rõ hơn 12 nguyên tắc ban đầu [2]. Năm 2005, Tang, Smith và Poliakoff rút
gọn 12 nguyên tắc lại thành thuật ngữ PRODUCTIVELY để dễ nhớ [3].
Nhu cầu phát triển Hóa học xanh: Sự hình thành và phát triển một nền hóa học
xanh hay hóa học bền vững xuất phát từ nhu cầu thực tế. Ngay từ năm 1850, những
thành tích đạt được trong hóa học, đặc biệt ở quy mô công nghiệp, thường để lại hậu
quả lớn có hại cho mơi trường. Đơi khi, khơng phải chỉ đơn giản là các sản phẩm hóa
học được sản xuất gây hại cho môi trường mà ngay trong quá trình sản xuất, các thao
tác, xử lý sản phẩm có độ rủi ro cao và hình thành chất thải hóa học rất khó để loại bỏ.
Xuyên suốt trong lịch sử, loài người chúng ta đã phải sống với sự độc hại và ô nhiễm
thường xuyên, nhưng chỉ thời gian gần đây chúng ta mới được trang bị những kiến
thức để hiểu về nguyên nhân và hậu quả của chúng. Đặc biệt, phải đến khi tai nạn
khủng khiếp của ngành sản xuất hóa chất xảy ra ở Bohpal, Ấn Độ năm 1984, Liên

Hiệp Quốc mới đề ra khẩu hiệu “phát triển bền vững” (1987).


Từ đầu những năm 60 của thế kỷ trước, những tiêu chuẩn và luật về môi trường
phát triển mạnh theo hướng tăng kinh phí và hình phạt, hạn chế việc sử dụng các loại
hóa chất độc hại. Cơng chúng cũng yêu cầu được biết thêm thông tin về các loại hóa
chất mà họ gặp phải trong đời sống. Kết quả là, ngành công nghiệp đã phải đối mặt với
một áp lực rất lớn, không chỉ trong việc giảm sự phát thải những hóa chất độc hại vào
mơi trường và cịn phải giảm sử dụng những hóa chất độc hại nói chung. Điều này đã
trở thành động lực mạnh mẽ cho cho ngành cơng nghiệp hóa chất phải tìm ra những sự
thay thế, những sự nâng cấp.
Những năm gần đây, Hóa học xanh đóng vai trị chủ đạo trong việc phát triển,
nhận biết những vấn đề liên quan đến môi trường. Qua ứng dụng các nguyên tắc của
hóa học và khoa học phân tử, người ta thấy vai trị của Hóa học xanh trong phát triển
bền vững là hết sức cần thiết. Để thực hiện được điều này thì nền hóa học phải đồng
thời đáp ứng được cả những nhu cầu về phát triển kinh tế và các mục tiêu về môi
trường qua việc áp dụng những nguyên tắc khoa học cơ bản.
Vậy có thể hiểu một cách tổng quát về khái niệm Hóa học xanh như sự phát
minh, thiết kế, ứng dụng các sản phẩm hóa học, các q trình hóa học nhằm giảm hoặc
loại bỏ hồn tồn việc sử dụng và phát thải các hóa chất độc hại.
1.2 Nội dung cơ bản (nguyên tắc nền tảng) của Hóa học xanh
Ngày nay, 12 nguyên tắc nền tảng đầu tiên cho Hóa học xanh được Paul T.
Anastas và John C. Warner đưa ra năm 1998 đã được thế giới biết đến, đặc biệt với các
nhà hóa học. Nơi dung cơ bản được đề cập trong Hóa học xanh là:
1. Ngăn ngừa: Tốt nhất là ngăn ngừa sự phát sinh của chất thải hơn là xử lý hay làm
sạch chúng.
2. Tính kinh tế: Các phương pháp tổng hợp phải được thiết kế sao cho các nguyên liệu
tham gia vào quá trình tổng hợp có mặt tới mức tối đa trong sản phẩm cuối cùng.
3. Phương pháp tổng hợp ít nguy hại: Các phương pháp tổng hợp được thiết kế nhằm
sử dụng và tái sinh các chất ít hoặc khơng gây nguy hại tới sức khỏe con người và

cộng đồng.
4. Hóa chất an tồn hơn: Sản phẩm hóa chất được thiết kế, tính tốn sao cho có thể
đồng thời thực hiện được chức năng đòi hỏi của sản phẩm nhưng lại giảm thiểu được
tính độc hại.


5. Dung mơi và các chất phụ trợ an tồn hơn: Trong mọi trường hợp có thể nên dùng
các dung mơi, các chất tham gia vào q trình tách và các chất phụ trợ khác khơng có
tính độc hại.
6. Thiết kế nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng: Các phương pháp tổng hợp được tính
tốn sao cho năng lượng sử dụng cho các q trình hóa học ở mức thấp nhất. Nếu như
có thể, phương pháp tổng hợp nên được tiến hành ở nhiệt độ và áp suất bình thường.
7. Sử dụng nguyên liệu có thể tái sinh: Nguyên liệu dùng cho các q trình hóa học có
thể tái sử dụng thay cho việc loại bỏ.
8. Giảm thiểu dẫn xuất: Vì các q trình tổng hợp dẫn xuất địi hỏi thêm các hóa chất
khác và thường tạo thêm chất thải.
9. Xúc tác: Tác nhân xúc tác nên dùng ở mức cao hơn so với đương lượng các chất
phản ứng.
10. Tính tốn, thiết kế để sản phẩm có thể phân hủy sau sử dụng: Các sản phẩm hóa
chất được tính tốn và thiết kế sao cho khi thải bỏ chúng có thể bị phân huỷ trong mơi
trường.
11. Phân tích thời gian hữu ích để ngăn ngừa ơ nhiễm: Phát triển các phương pháp
phân tích cho phép quan sát và kiểm sốt việc tạo thành các chất thải nguy hại.
12. Hóa học an tồn hơn để đề phịng các sự cố: Các hợp chất và quá trình tạo thành
các hợp chất sử dụng trong các q trình hóa học cần được chọn lựa sao cho có thể hạn
chế tới mức thấp nhất mối nguy hiểm có thể xảy ra do các tai nạn, kể cả việc thải bỏ,
nổ hay cháy, hóa chất
Có nhiều phương pháp để "xanh hóa" những cơng nghệ hóa học. Những phương pháp
này có thể thực hiện riêng lẻ hay phối hợp trong các quy trình của cơng nghệ hóa học, nhằm mục
tiêu làm tăng hiệu suất và giảm lượng thải độc hại, như: Xúc tác xanh; Dung môi xanh; Phương

pháp vi sóng–siêu âm; Vi bình phản ứng (micro reactor).

- Sử dụng nguyên vật liệu một cách chọn lọc ít độc và có thể thu hồi thay cho
những loại đang dần cạn kiệt.
- Sử dụng các chất phản ứng khơng độc hại và có xúc tác nếu có thể.


- Sử dụng các quá trình tự nhiên như tổng hợp sinh học, xúc tác sinh học, và các
phản ứng hóa học dựa trên cơng nghệ sinh học để đạt hiệu quả và tính chọn lọc cao.
- Sử dụng dung môi một cách chọn lọc nhằm giảm ảnh hưởng xấu đến môi
trường, thay thế các dung môi hữu cơ dễ bay hơi, dung mơi chứa clo và các dung mơi
có thể ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên.
- Thiết kế ngành hóa chất an tồn hơn: Sử dụng mơ hình thiết lập cấu trúc phân
tử, tham khảo những nguyên lí về độc học và cơ chế tác động để giảm thiểu tính độc
của sản phẩm nhưng vẫn duy trì được hiệu quả và chức năng của nó.
- Áp dụng những điều kiện phản ứng nhằm tăng tính chọn lọc của sản phẩm.
- Giảm thiểu tiêu thụ năng lượng: Thiết kế các phản ứng hóa học cần ít năng
lượng hơn (cho cả thiết bị và nhiệt cung), qua đó giảm ảnh hưởng đến môi trường từ
việc sử dụng năng lượng bừa bãi.
1.3 Định hướng áp dụng và triển vọng tương lai
CHƯƠNG II. ÁP DỤNG HĨA HỌC XANH TRONG AN TỒN TRONG
NƠNG NGHỆP