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Our Way to Green Chemistry

Seit August 2022 gehört die Universität Duisburg-Essen zu einer stetig wachsenden Gruppe an Institutionen, die sich dem Green Chemistry Commitment (GCC) der internationalen Organisation Beyond Benign verpflichtet haben an.

Wie in der korrespondierenden Meldung vom 25.08.2022 bereits erwähnt wurde, wird vermutet, dass bereits einige der vom GCC geforderten Zielen in den Lernzielen der verschiedenen Module implizit oder auch explizit enthalten sind. Für sinnvolle und wirksame Maßnahmen zur weiteren Realisierung der Green Chemistry Principles ist daher ein evidenzbasiertes Vorgehen geboten bevor weitere Maßnahmen beschlossen werden.

 

Analyse der Ausgangssituation

Phase 1

Im Projekt G2iCE – Going Green in Chemistry Education” (Vorläufiger Link) werden aktuell die Prinzipien von Green Chemistry für den Lehr-Lern-Kontext konzeptualisiert. Auf dieser Basis wird ein Testinstrument zur Messung von Studierendenwissen im Bereich des Green Chemistry Thinkings entwickelt.

Mit diesem Testinstrument wird im Rahmen dieses Projektes dann der Status Quo der Umsetzung der Green Chemistry Principles an der Universität Duisburg-Essen ermittelt.

Entwickeln und Umsetzen von Maßnahmen

Phase 2

Basierend auf den Testdaten aus dem G2iCE – Projekt (Vorläufiger Link) wird ein Maßnahmenpaket entwickelt, das bedarfsorientiert Green Chemistry Aspekte in der Lehre verankern soll.

Parallel zu dieser Bedarfsanalyse hat die Fakultät für Chemie begonnen Best-Practice-Beispiele aus den Laborpraktika zu sammeln.

Wirksamkeitskontrolle

Phase 3

Nach Umsetzung des Maßnahmenpaketes ist um 2030 ein erneuter Einsatz des Testinstrumentes geplant um die Wirksamkeit des Maßnahmenpaketes validieren zu können.


https://doi.org/10.1039/D4GC00575A 


A promise to a sustainable future: 10 years of the Green Chemistry Commitment at Beyond Benign

Amy S. Cannon,  John C. Warner, Juliana L. Vidal, Natalie J. O’Neil, Monica M. S. Nyansa, Nimrat K. Obhia and Jonathon W. Moir
 

 

Das Konzept "Green Chemistry"


In den 1990er Jahren wurde es als eine Antwort auf das Problem der chemiebedingten Umweltverschmutzung entwickelt. Die Folgenträchtigkeit des vielerorts rücksichtslosen Umgangs mit der Natur wurde als Ausgangspunkt für die Entwicklung eines nachhaltigeren Verständnisses von Chemie genommen.
 


Die 12 Prinzipien der Green Chemistry dienen dabei als Leitmotive für den nachhaltigen und verantwortungsvollen Umgang mit Rohstoffen und der Umwelt, effizientere Energienutzung und Risikominimierung.

Für den Sektor (Hochschul-)Lehre resultieren daraus Kompetenzanforderungen für Studierende (Cannon et al., 2024, S. 6984):

(i) Theoretische Kompetenz:
Studierende sollten die 12 Prinzipien der Green Chemistry inhaltlich wiedergeben können.

(ii) Praktische Kompetenz:
Studierende sollten in der Lage sein, Chemikalien und chemische Prozesse hinsichtlich dieser Prinzipien zu bewerten und wenn möglich Alternativen zu entwickeln zu können.

(iii) Toxikologische Kompetenz:
Studierende sollten in der Lage sein, mithilfe grundlegender Prinzipien der Toxikologie und Kenntnissen über Mechanismen auf molekularer Ebene zu beschreiben, wie gewisse Chemikalien auf den menschlichen Organismus und die Umwelt wirken, sowie geeignete Ressourcen zu Risikoidentifikation und -bewertung auswählen können.

(iv) Langfristige Anwendungskompetenz:
Studierende sollen darauf vorbereitet werden, in ihrer beruflichen Funktion als Wissenschaftler:innen und Sachkundige zu einer Bewerbung, Evaluation und Umsetzung von chemischen Substanzen und Methoden beizutragen, die keine negative Folgen auf menschliche Organismen und die Umwelt haben.

 

Die zwölf Prinzipien der Green Chemistry

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1 - Abfallvermeidung
 

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Es ist besser Abfall zu vermeiden, als ihm im Nachhinein zu entsorgen.

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2 - Atomöknomie
 

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Synthetische Methoden sollten so konzipiert sein, dass sie den Einbezug aller Materialien die im Prozess für das finale Produkt genutzt werden maximieren.

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3 - Weniger schädliche
Synthesen

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Wo immer es praktikabel ist, sollten synthetische Methoden so designt werden, dass die genutzten und hergestellten Substanzen möglichst keine oder nur eine sehr geringe Toxizität gegenüber der menschlichen Gesundheit und der Umwelt aufweisen.

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4 - Entwicklung sicherer
Chemikalien

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(Neue) Chemische Produkte sollten nach Möglichkeit so entwickelt werden, dass bei gleicher Effizienz und Funktion die Toxizität verglichen mit Funktional ähnlichen Stoffen minimiert werden.

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5 - Sichere Lösemittel
 
 

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Der Gebrauch von Hilfssubstanzen (z.B. Lösemittel, Trennmittel) sollte soweit möglich überflüssig gemacht werden und harmlos sein, wenn sie gebraucht werden.

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6 - Effiziente Energienutzung
 
 

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Die energetischen Anforderungen sollten für ihre Umweltauswirkungen und ihre ökonomischen Auswirkungen anerkannt und minimiert werden.

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7 - Verwendung von nachwachsenden/ erneuerbaren Rohstoffen

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Erneuerbare Rohstoffe und Ausgangsmaterialien sind immer - wenn es technisch und ökologisch praktikabel ist - fossilen Rohstoffen und Ausgangsmaterialien vorzuziehen.

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8 - Minimierung von
Derivaten
 

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Überflüssige Derivatisierungen (wie das Anbringen und das Entfernen von Schutzgruppen oder die vorrübergehende Modifikation von physikalischen/chemischen Prozessen) sollte möglichst minimiert oder vermieden werden. Diese Schritte erfordern zusätzliche Reagenzien und können Abfall produzieren.

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9 - Katalyse
 
 

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Katalytische Reagenzien (die so selektiv wie möglich reagieren) sind stöchiometrischen Reagenzien vorzuziehen.

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10 - Biologische
Abbaubarkeit
 

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Chemische Produkte sollten so beschaffen sein, dass sie am Ende ihrer funktionellen Nutzung nicht in der Umwelt verbleiben sondern in harmlose Abbauprodukte zerfallen.

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11 - Echtzeitanalysen zur
Reduktion von Schadstoffen
 

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Analytische Methoden sollen weiterentwickelt werden, um Echtzeit-, Im-Prozess-Überwachungen zu ermöglichen und Kontrolle vor der Entstehung gefährlicher Substanzen zu ermöglichen.

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12 - Von Natur aus sichere Chemie zur
Unfallvermeidung

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Substanzen und die Form der Substanzen, die im chemischen Prozess genutzt werden, sollten so ausgewählt werden, dass die Gefahr für chemische Unfälle, wie Freisetzung von Chemikalien, Explosionen und Feuer minimiert wird.

Welche Ziele wurden bereits umgesetzt?

Welche Ziele werden gerade angegangen?