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Sistema DOZN™ per valutazioni quantitative della chimica verde

DOZN™ è il primo strumento quantitativo del settore che si serve dei 12 principi della chimica verde per confrontare la sostenibilità relativa di prodotti chimici, vie sintetiche e processi chimici simili.

Raggruppiamo i12 principi della chimica verde in tre grandi categorie: miglior impiego delle risorse, uso più efficiente dell’energia e minimizzazione dei rischi per l’uomo e per l’ambiente. Al momento, non teniamo conto dell’impatto del ciclo di vita delle materie prime (cioè, la loro estrazione, il pre-processamento e la produzione), ma prendiamo in considerazione rischi ed efficienza d’impiego di questi materiali. Condividiamo i risultati sulle prestazioni dei prodotti con i nostri clienti, illustrando loro in che modo essi soddisfano ciascuno dei 12 principi e i tre raggruppamenti.

DOZN™ utilizza i dati per aiutare la nostra azienda e i nostri clienti a prendere decisioni informate per ridurre il proprio impatto ambientale, incrementare l’efficienza chimica e promuovere la sostenibilità.

Gli algoritmi basati sui 12 principi della chimica verde

1. Prevenzione

Il principio 1 promuove un orientamento metodologico globale volto a un impiego efficiente delle risorse, considerando le correlazioni tra tutti i materiali di partenza utilizzati in un determinato processo (reagenti e ausiliari) e il prodotto desiderato. Altri principi, quali 2, 5, 8 e 9, incentivano elementi o approcci specifici a vantaggio dell’uso efficiente delle risorse. Stiamo esplorando metodi che ci consentano di attribuire un peso diverso alle tattiche di gestione degli scarti più e meno opportune.

Mentre il principio 1 si occupa di tutti i materiali iniziali di un processo, abbiamo impostato il nostro approccio al principio 2 in modo da concentrarci sull’identificazione di opportunità per ridurre le quantità di reagenti utilizzati per la produzione del prodotto desiderato.

Nei principi 3, 4 e 5, stimiamo la quantità e la tossicità dei diversi componenti di una sintesi chimica, in particolare materie prime, prodotti e solventi, come descritto dettagliatamente in queste pagine.

In relazione al principio 3, il nostro taglio metodologico consiste nel ridurre la quantità e la tossicità media delle materie prime usate per kg di prodotto. Siamo consapevoli delle numerose forme di tossicità e conformiamo il nostro approccio al GHS, così da ottimizzare efficienza e rilevanza internazionale del nostro processo di raccolta dei dati.

Se nel principio 3 ci concentriamo sulla riduzione dell’impiego di materiali tossici, per il principio 4 ricorriamo allo stesso approccio basato sul GHS, focalizzandoci però sulla tossicità del prodotto. Consapevoli che un processo chimico può dar luogo a più prodotti (“coprodotti”), quando ci misuriamo con questo principio consideriamo con attenzione la tossicità di prodotti e coprodotti.

Con lo stesso taglio metodologico utilizzato per i principi 3 e 4, ci concentriamo sulla riduzione della quantità e della tossicità dei solventi e degli altri agenti di separazione per kg di prodotto.

Stiamo sviluppando un metodo per la stima dell’impatto energetico sulla base del numero di volte in cui i diversi passaggi sintetici avvengono a temperatura e pressione diverse da quelle ambiente.

Quando possibile, preferiamo l’impiego di materie prime rinnovabili. Per questo principio, attribuiamo un punteggio minimo all’impiego di materie prime di origine biologica (bio-based).

Sappiamo bene che ogni passaggio per la produzione di derivati richiede ulteriori reagenti e può generare scarti. Il nostro obiettivo in riferimento a questo principio è quello di sviluppare un processo che ci consenta di classificare la riduzione dei rifiuti generati dalla derivatizzazione direttamente o indirettamente.

Per quanto riguarda questo principio, il nostro obiettivo è quello di sviluppare un processo che ci consenta di classificare le situazioni in cui l’impiego di un catalizzatore riduce gli scarti direttamente o indirettamente. Il principio 9 è complementare al principio 2, migliorando plausibilmente l’economia atomica attraverso la via specifica dell’impiego di catalizzatori.

Approcciamo il principio 10 con la consapevolezza di dover rendere conto se un prodotto sia facilmente biodegradabile, ma anche della pericolosità dei prodotti della biodegradazione. Per i prodotti di partenza e quelli di degradazione, ci basiamo sui criteri di pericolosità del GHS.

Per il principio 11, il nostro approccio riconosce il valore delle fasi produttive che integrano la chimica analitica, per esempio mediante analisi “in process” in tempo reale che evidenzino variazioni di temperatura o pH. Siamo consapevoli che prima si interviene per correggere qualunque deviazione da quanto programmato, minore è la probabilità che un processo generi scarti ulteriori o maggiori pericoli.

Il principio 12 mira a ridurre il rischio fisico medio delle materie prime usate per kg di prodotto. Consideriamo i criteri di rischio fisico del GHS nell’ambito di tutte le tipologie di pericolo, come l’esplosività, l’infiammabilità, la corrosività e la comburenza.

Studio di un caso: β-amilasi

La β-amilasi è un enzima normalmente presente nelle patate dolci che catalizza l’idrolisi dell’amido in zucchero. DOZN™ ha consentito la re-ingegnerizzazione del processo produttivo della β-amilasi in un processo non pericoloso ed efficiente dal punto di vista energetico e delle rese. Infatti, il punteggio di DOZN™ è sceso da 57 a 1!

Guarda DOZN™ in azione e scopri il punteggio calcolato per il processo produttivo della β-amilasi ottimizzato.




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