grønn kjemi

Istedenfor å fjerne avfall etter at det er blitt dannet, bør det heller brukes syntesemetoder som ikke produserer unyttige biprodukter. Et eksempel er utskiftningen av klorin (NaOCl) med hydrogenperoksid (H₂O₂) i syntese av hydrazin. Ved bruk av hydrogenperoksid dannes ikke salt som et avfallsstoff fra syntesen.

Reaksjonslikning som viser syntese av hydrazin med klorin: \(\ce{NaOCl + 2NH3 -> N2H4 + NaCl + H2O}\)

Reaksjonslikning som viser syntese av hydrazin med hydrogenperoksid: \(\ce{H2O2 + 2NH3 -> N2H4 + H2O}\)

Det er et mål at flest mulig atomer i utgangsstoffet i en kjemisk reaksjon, kalt reaktant, skal inngå i produkter. På denne måten reduseres avfallet og utbyttet økes. Økt utbytte gjør at forbruket av reaktanter reduseres. En vanlig måte å maksimere atomøkonomien på, er å ekstrahere reaktanter som ikke har reagert og benytte disse som nytt råstoff. En slik syklisk prosess hindrer at nyttige reaktanter forsvinner som avfall.

Mange vanlige syntesemetoder bruker kjemiske stoffer som kan skade mennesker eller natur om de kommer på avveie. Et eksempel er det kreftfremkallende oksidasjonsmiddelet kromsyre, som kan erstattes med blant annet kaliumpermanganat.

I mange tilfeller kan to produkter ha omtrent samme funksjonelle egenskaper, men ellers være svært ulike. For eksempel egner både syklopentan og klorfluorkarboner seg som kjølemedium i blant annet kjøleskap, men klorfluorkarboner er også svært skadelige for ozonlaget.

Mange kjemiske prosesser trenger hjelpestoffer som løsemidler, stabilisatorer eller flokkuleringsmidler. Ved å unngå eller redusere bruken av hjelpestoffer, vil man kunne redusere avfall og energibehov til oppvarming og transport. Der slike midler er helt nødvendige bør trygge alternativer benyttes. For eksempel er ofte biologiske løsemidler, som etyllaktat, mer miljøvennlige og mindre giftige enn petrokjemiske løsemidler.

Man kan øke energieffektiviteten ved å benytte katalysatorer som gjør at reaksjoner kan utføres ved lavere temperatur og trykk. I bioreaktorer kan man bruke mikroorganismer med spesialiserte enzymer til å katalysere reaksjoner ved lav temperatur. Det meste av verdens etanol-produksjon foregår ved fermentering, hvor gjærceller utfører selve syntesen. Tidligere ble etanol også produsert industrielt ved hydratisering av eten: \(\ce{CH2CH2 + H2O -> CH3CH2OH}\), men denne reaksjonen må skje ved høy temperatur og trykk, og er derfor langt mindre energieffektiv enn fermenteringsprosessen.

For at produksjonen skal være bærekraftig må råstoffet være fornybart. Et eksempel er produksjon av vanillin, hvor man kan bruke tømmer istedenfor mineralolje.

Beskyttelsesgrupper som hindrer uønskede sidereaksjoner er nyttige, men øker ofte avfallsmengden ved at de må fjernes i etterkant. En bør derfor søke mer selektive synteseveier, uten bruk av beskyttelsesgrupper.

I noen produksjoner er det mulig å erstatte en reaktant med en katalysator. Dette er fordelaktig fordi katalysatorer ikke forbrukes i reaksjonen, og derfor kan brukes om igjen.

Ettersom forsøpling er et stort problem, bør man utvikle produkter slik at de brytes ned om de havner i naturen. Et eksempel er nedbrytbare matavfallsposer.

Løpende analyser gjennom produksjonsprosessen er et viktig verktøy for å kontrollere mengden avfall som produseres, lekkasjer og om man får uønskede biprodukter.

Branner, eksplosjoner og lekkasjer kan ha store konsekvenser for mennesker og natur, og er dessuten svært kostbare. Store utslipp av skadelige stoffer kan unngås med tilstrekkelige sikkerhetstiltak.