Green Chemistry - kann die Chemische Industrie umweltverträglich sein?
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Green Chemistry – kann die Chemische Industrie umweltverträglich
sein?
chanismen festgelegt werden oder der Ver-
Was ist ”Green Chemistry“ bleib von Abfällen reguliert wird. Auch bei
der Schutzausrüstung von Personen wie
Atemschutz, Schutzbrille etc., wird versucht
Man kann den Begriff „Green Chemistry“ das Risiko durch Verringerung der Exposition
beschreiben als: Die Erfindung, Planung und zu verkleinern.
Anwendung von chemischen Produkten und
Prozessen, die den Gebrauch und die Erzeu- Green Chemistry versucht dagegen ein Risiko
gung von gefährlichen Substanzen vermin- durch Verminderung des Gefährdungspoten-
dern oder vermeiden. Green Chemistry ist der tials zu verkleinern.
Versuch, chemische Produkte und Prozesse so
zu gestalten, daß sie auf das Ökosystem we- Weil Maßnahmen zur Expositionskontrolle
niger nachteilig wirken. anfällig für Fehler sind – Atemgeräte können
versagen, Luftwäscher können ausfallen- ist
Blickt man auf diese Definition, so erkennt der Ansatz von Green Chemistry überlegen.
man, dass bereits bei Erfindung und Planung
von chemischen Produkten und Prozessen die Es wäre jedoch ein Missverständnis, zu glau-
Gefährlichkeit von Stoffen bedacht werden ben der Gefahrbegriff bei Green Chemistry
muß. beschränke sich auf unmittelbare chemische
oder physikalische Gefahren wie Explosivität,
Ein weiterer Aspekt von „Green Chemistry“ Ätzwirkung oder Brandgefahr von Stoffen. Es
findet sich in den Wörtern Gebrauch und Er- wird als sinnlos angesehen nur Teilbereiche
zeugung: Green Chemistry kann nicht nur als zu betrachten und andere zu vernachlässigen.
Werkzeug zur Optimierung von Prozessen im So müssen beim Design von chemischen Ver-
Sinne einer Vermehrung des erzeugten End- fahren auch globale Belange wie die globale
produktes verstanden werden. Vielmehr sol- Erwärmung, die Zerstörung der Ozonschicht,
len alle Teile eines Prozesses zur Risikomi- die Persistenz von Chemikalien und die Bio-
nimierung beitragen. So gilt es, neben der akkumulation beachtet werden.
Erzeugung von ungefährlichen Endprodukten
auch auf den Einsatz von ungefährlichen Stof-
fen im Herstellungsprozess zu achten. Green Die Leitsätze von ”Green Chemistry“
Chemistry versteht sich als Weg zur Risiko-
minimierung durch Minimierung des Gefähr- 1. Die Vermeidung von Abfällen ist der
dungspotentials. Behandlung oder Reinigung erzeugter Ab-
fälle vorzuziehen.
Um dies zu verstehen, muß man den Zusam-
menhang zwischen Risiko, Gefahrenpotential 2. Synthetische Methoden sind so zu planen,
und Exposition betrachten: dass die Einbeziehung aller am Prozess
beteiligten Materialien in das Endprodukt
Risiko = Gefahrenpotential x Exposition maximiert wird.
Die meisten bestehenden Gesetze versuchen 3. Wenn immer möglich, sollten syntheti-
ein Risiko zu vermindern, indem Kontrollme- sche Methoden so geplant werden, dass
Seite 4 Daten zur Nürnberger Umwelt - 4. Quartal 2001nur Stoffe eingesetzt oder erzeugt werden, 12. Ein Stoff und die Form eines Stoffes der
die keine oder nur geringe Toxizität ge- in einem chemischen Prozess eingesetzt
genüber der Umwelt und der menschli- wird, sollte so gewählt werden, dass das
chen Gesundheit zeigen. Potential eines chemischen Unfalles mi-
nimiert wird.
4. Das Design chemischer Produkte sollte so
gestaltet werden, dass ihre Eigenschaften Beispiel Politik
die Funktionalität mit verminderter Gif-
tigkeit verbinden.
Auszug aus der Rede der Bundesministerin
5. Der Gebrauch von Zusatzstoffen (z.B. für Bildung und Forschung, Edelgard Bul-
Lösemitteln, Trennmitteln etc.) sollte wo mahn, am Mittwoch, 02.12.1998 im Deut-
immer möglich vermieden werden. schen Bundestag:
6. Der Energiebedarf sollte ermittelt und Bildungs- und forschungspolitische Vorhaben
wegen seiner ökologischen und ökonomi- und Schwerpunkte der Bundesregierung in
schen Folgen minimiert werden. Syntheti- der 14. Wahlperiode - Nachhaltiges
sche Prozesse sollten vorzugsweise bei Wachstum
Raumtemperatur und Atmosphärendruck
durchgeführt werden. Die politische Leitidee der Nachhaltigkeit, die
jeder in den Sonntagsreden predigt, braucht
7. Wo immer technisch oder ökonomisch Konkretisierung. Sie darf nicht auf einen eng
durchführbar, sollten eingesetzte Rohma- verstandenen und ökonomisch nur als
terialien aus erneuerbaren Quellen stam- Kostenfaktor gesehenen Umweltbereich
men. beschränkt werden.
8. Unnötige Derivatisierungen (z.B. Einfüh- Wir müssen in Angriff nehmen, was die
rung von Schutzgruppen, Endgruppen) in Europäischen Regierungschefs mit dem
der Synthese sollten vermieden werden. Weißbuch "Wachstum, Wettbewerbsfähig-
keit, Beschäftigung. Herausforderungen der
9. Katalytische Reagenzien (so selektiv wie Gegenwart und Wege ins 21 .Jahrhundert"
möglich) sind stöchiometrischen Reagen- 1993 beschlossen haben. Darin wird
zien überlegen. festgestellt, "die gegebenen industriellen
Verbrauchs- und Produktionsmuster können
10. Das Design chemischer Produkte sollte so nicht auf die ganze Welt ausgedehnt werden,
gestaltet sein, dass am Ende ihres Gebrau- die Wachstumszahlen messen zu einem
ches nicht eine persistente Wirkung zu be- immer größeren Teil Scheinfortschritte, viele
fürchten ist. Sie sollten sich am Ende ihres herkömmliche ökonomische Begriffe
Gebrauchs zu ungefährlichen Abbaupro- verlieren für zukünftige Politikentwürfe ihre
dukten zersetzen. Relevanz und die unausgewogene Nutzung
der verfügbaren Ressourcen - Arbeit und
11. Analytische Techniken sollten weiterent- Umwelt - stimmt eindeutig nicht mit den
wickelt werden um ein „Echtzeit-Prozess- Präferenzen der Gesellschaft überein, wie sie
monitoring“ zu ermöglichen und Schad- über das demokratische Verfahren geäußert
stoffe bei ihrer Entstehung zu erfassen. werden." Das sind starke Worte, denen Taten
folgen müssen.
Daten zur Nürnberger Umwelt - 4. Quartal 2000 Seite 5Wissenschaft und Forschung sind dafür da, Brücken geschlagen werden.
diese Aussagen operational zu machen und in
die Bildung und Ausbildung unserer Kinder Ganz besonders fehlen jedoch Kenntnisse und
einzubringen. Unter diesem Blickwinkel Vorstellungen über soziale und institutionelle
möchte ich die Umweltforschung, die Sozial- Innovationen, die auf den Weg zu einer
und Wirtschaftswissenschaften, die Wissen- nachhaltigen Entwicklung führen: Verän-
schaftsforschung und nicht zuletzt die derungen im Verhalten von Verbrauchern und
vernachlässigte sozial-ökologische und die Kommunen, von Betrieben und Behörden. Es
Friedens- und Konfliktforschung neu sind ökonomische Rahmenbedingungen nötig,
zusammenfassen und unter dem Leitmotiv damit Preise die ökologische Wahrheit sagen,
"Nachhaltiges Wachstum" bündeln. damit umweltentlastende Lebensstile und
Konsummuster für große Bevölkerungsgrup-
Besseres Wissen über die Funktionen und pen attraktiv und bezahlbar werden. Es sind
Belastungsgrenzen natürlicher Systeme und Innovationen nötig, die langfristigerem
wirksamere Methoden, Schadstoffe Denken und haushälterischem Wirtschaften
zurückzuhalten, sind seit langem Gegenstand auf allen gesellschaftlichen Ebenen wieder zu
der Umweltforschung. Die naturwissen- mehr Geltung verhelfen. Die Problemlösun-
schaftliche Grundlagenforschung hat unser gen von heute dürfen nicht die Altlasten der
Verständnis über die Funktionsweise Zukunft sein.
einzelner Ökosysteme, aber auch des globalen
Klimasystems, weit vorangebracht. Ich werde diese Suchprozesse zu mehr
Nachhaltigkeit nicht auf technologische oder
Nachsorgender Umweltschutz ist inzwischen soziale Lösungswege beschränken, sondern
ein erheblicher Kostenfaktor. Ökoeffiziente auch die staatlichen Rahmenbedingungen mit
integrierte Technik setzt sich nur schrittweise ins Blickfeld der Forschungspolitik nehmen.
durch. Umweltvorsorge wird vielerorts mehr
mit Genehmigungsverfahren und Innovations- Ergebnisse von FuE-Vorhaben, die sich mit
hemmnissen als mit Zukunftsfähigkeit den innovativen Wirkungen umweltpoliti-
assoziiert. scher Instrumente befassen und die von
meinem Vorgänger zwar initiiert, aber nicht
Ich will mit der Forschung Tore für aufgegriffen wurden, werde ich in den
integrative, zukunftsfähige Lösungen nächsten Monaten aktiv in die politische
aufstoßen. Nachhaltig zu wirtschaften heißt, Diskussion einbringen.
mehrere Ziele gleichzeitig im Auge zu
behalten: Wir wollen das Naturkapital Forschung und Entwicklung zu Schlüssel-
erhalten und nicht verspielen. Wir brauchen technologien spielen dabei eine zentrale
eine Wirtschaft, die am Standort Rolle. Ich erinnere daran: Auch wenn die
umwelteffizient arbeitet und zugleich im Bedeutung des Dienstleistungssektors in
Weltmarkt wettbewerbsfähig ist. Wir wollen, hochentwickelten Volkswirtschaften zu-
daß Werte wie soziale Teilhabe, Gerechtigkeit nimmt, kommt dem verbleibenden Produk-
und Vertrauen als soziales Kapital an die tionssektor eine weiterhin entscheidende
kommenden Generationen weitergegeben Rolle zu. Seine Weiterentwicklung auf
werden. Um dies zu schaffen, sind auch höchstem technischen Niveau ist und bleibt
künftig naturwissenschaftliche Grundlagen unverzichtbar - die hierfür notwendigen
und technologisches Know how zu Schlüsseltechnologien müssen von der
entwickeln. Allerdings müssen zwischen Wissenschaft in ihren Grundlagen erforscht
diesen beiden Wissenschaftstraditionen mehr und von unserer Wirtschaft an vorderster
Seite 6 Daten zur Nürnberger Umwelt - 4. Quartal 2001Front mitentwickelt, patentrechtlich geschützt Ein zentrales Anliegen wird sein, durch die
und sicher beherrscht werden. Hieran führt Veränderungen der Rahmenbedingungen in
kein Weg vorbei. enger Verknüpfung mit der Forschungsförde-
rung die organisatorischen Voraussetzungen
Neben den Innovationsanstrengungen im für eine nachhaltige Entwicklung unserer
Bereich der Lebenswissenschaften und Wirtschaft zu unterstützen und voranzubrin-
Informations- und Kommunikationstechnolo- gen. Eine zukunftsorientierte Forschungs- und
gien bilden Forschung und Entwicklung in Innovationspolitik muß, aufbauend auf den
Bereichen wie Chemie und Material- Grundlagen aus Physik, Chemie und Biologie
wissenschaften, Physik, insbes. Halbleiter-, die Nachhaltigkeit von neuen Technologien
Laser- und Plasmatechnik zusammen mit zu einem Grundprinzip machen, um die Si-
neuesten Produktionsverfahren die Grundla- cherung der natürlichen Lebensgrundlagen
gen neuer technischer Entwicklungen für und den Erhalt der wirtschaftlichen Wettbe-
morgen. Wir haben angekündigt, daß wir in werbsfähigkeit zu gewährleisten. Die in der
diesen Bereichen die Mittel für Forschung Koalitionsvereinbarung festgeschriebene na-
und Entwicklung verstärken werden, und wir tionale Nachhaltigkeitsstrategie wird von da-
sind im Haushaltsaufstellungsverfahren her auch im Bereich Forschung und Entwick-
konkret dabei, dies umzusetzen. Dabei wird lung ihre konkrete Verankerung finden. Als
nicht nur quantitativ aufgestockt, auch neue Stichwort nenne ich hier die Diskussion zu
Programme, wie z. B. "Forschung für die einer "Nachhaltigen Chemie" im angelsächsi-
Produktion von morgen" sollen gestärkt schen Raum auch kurz "Green Chemistry"
werden. Von besonderer Bedeutung sind genannt. Beispiele hierfür sind als Stichworte:
Entwicklungen transdisziplinärer Art, allen Katalyse und Mikroreaktoren in der chemi-
voran die Mikrosystemtechnik und die schen Technik, in denen wir auch internatio-
Nanotechnologie. Wir wissen, die wirkliche nal führend sind. Bei diesen Innovationsans-
Herausforderung steckt für uns in den trengungen steht die rasche und effiziente
Technologien hoher Komplexität. Die Umsetzung der Forschungsergebnisse im Mit-
einfachen Technologien sind längst im telpunkt, um die Innovationskraft insbesonde-
Einsatz und wandern in Billiglohnländer ab. re der leistungsstarken, mittelständischen In-
dustrie wirksam zu unterstützen.
Wir werden eine moderne Forschungspolitik
betreiben, die klassischen Instrumente der Beispiel chemische Analytik
institutionellen und der Projektförderung
ergänzen und weiter entwickeln. Neben der
stärkeren Bündelung von Einzelthemen zu Organische Schadstoffe werden in der
"Leitprojekten" werden wir verstärkt chemischen Analytik überwiegend mit
Kompetenznetzwerke zwischen Wirtschaft chromatografischen Analysenverfahren unter-
und Wissenschaft aufbauen, wie dies sucht.
beispielhaft für das Zukunftsfeld der
Nanotechnologie begonnen worden ist. Auch In der Regel ist das zu prüfende
Erprobungs- und Beratungszentren, wie sie in Untersuchungsmaterial einer direkten
der Materialforschung oder in der Messung nicht zugänglich. Deshalb müssen
Lasertechnik existieren, werden auf ihre die interessierenden Stoffe zunächst aus der
Wirksamkeit hin evaluiert und gegebenenfalls Matrix (Boden, Luft, Wasser, Lebensmittel
verstärkt zum Einsatz kommen. etc.) isoliert werden. Dies geschieht in der
Regel im Rahmen der sogenannten
Probenvorbereitung indem die Probe mit
Daten zur Nürnberger Umwelt - 4. Quartal 2000 Seite 7Lösemitteln extrahiert wird, in denen der zu Aromatische Kohlenwasserstoffe:
untersuchende Stoff eine gute Löslichkeit
besitzt. • Benzol, Toluol, Xylole, Ethylbenzol,
Propylbenzole
Der Lösungsmittelverbrauch liegt normaler-
weise in einem Bereich von 50 ml bis 500 ml Halogenkohlenwasserstoffe:
pro Probe.
• Trichlorfluormethan, Trichlortrifluoret-
Leider haben die eingesetzten Lösemittel han, Dichlormethan, cis-Dichlorethen,
auch gefährliche Eigenschaften (z. B. leicht Trichlormethan, Trichlorethan, Tetrachlor-
entzündlich, narkotisch, neurotoxisch etc.), kohlenstoff, Trichlorethen, Bromoform,
die einerseits die Gesundheit der Mitarbeiter Dichlorbrommethan, Dibromchlormethan
gefährden und andererseits selbst umwelt-
gefährdend sein können. Die Headspace-Technik erfüllt die
Forderungen von „Green Chemistry“ weil sie
Die Headspace Gas-Chromatografie erlaubt ohne den Verbrauch von Lösemitteln
es, Proben ohne den Einsatz von Lösemitteln auskommt und so Ressourcen schont, Risiko
zu untersuchen. Im Chemischen Untersu- vermindert und die Umwelt schützt.
chungsamt werden folgende Schadstoffe mit
der Headspace-Technik untersucht:
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