Защо някои разтворители са по-безопасни от други?

Тъй като химикалите се преместиха от синтетичните лаборатории към масово производство, много класически разтворители останаха вкоренени в индустриалното статукво. Казус „защо да поправяме това, което не е счупено“?

Въпреки това, тъй като станахме по-наясно с въздействието върху здравето на излагането на химикали, както и ефекта върху системите на околната среда, стана по-очевидно, че идентифицирането и преминаването към по-малко вредни разтворители, когато е възможно, е наложително. И така, какво прави един разтворител по-добър от следващия?

Принципи на зелената химия

Зелената и устойчива химия е колективно усилие, насочено към предоставяне на критичен преглед на това как и защо се използват различни химикали и процеси - един от основните принципи е да улесни проектирането на по-безопасни химикали. Областта има за цел да произвежда алтернативни разтворители, катализатори и други спомагателни химикали, които са по-малко летливи, по-малко агресивни реагенти и по-безопасни за хората и околната среда от по-традиционните варианти. 

Разтворителите са жизненоважни в много промишлени процеси, особено в химическия синтез и производството, и намирането на правилния разтворител за работата често може да бъде задача сама по себе си - трябва да се вземат предвид много променливи, включително въздействието върху човешкото здраве, безопасността на околната среда, качеството на синтеза , индустриални ограничения и разходи. Въпреки това, докато научаваме повече за ефектите на химикалите през целия живот, изборът на най-безопасните разтворители за вашето работно място става по-важен от всякога.

Класации за безопасност

Анализ от 2015 г. от проекта CHEM21 (Методи за производство на химикали за фармацевтичните индустрии на 21 век) категоризира 50 от най-често използваните химически разтворители в четири класации: препоръчителни, проблемни, опасни и силно опасни. Класирането се основава на следните критерии:

Резултат за безопасност

Резултатът за безопасност измерва способността на даден разтворител да причини физическо увреждане на човек, определена от точката на възпламеняване - температурата, при която органичното съединение произвежда достатъчно пари, за да се запали - и GHS кодове за опасност (H кодове), както и някои допълнителни съображения .

Най-вредните разтворители ще имат точка на възпламеняване под -20°C и кодове за опасност H224 (изключително запалими течност и пари), H225 (силно запалими течност и пари) или H226 (запалими течност и пари). Допълнителен потенциал за вреда се определя количествено чрез температура на самозапалване под 200°C, способност за натрупване на електрически заряд (съпротивление по-голямо от 10⁸ Ω m), или способността да образува експлозивни пероксиди (EUH019).

Най-малко вредните разтворители ще имат точка на възпламеняване по-висока от 60°C, нямат H кодове, свързани със запалимост, ниско съпротивление и висока температура на самозапалване.

Здравен резултат

Здравният резултат измерва способността на даден разтворител да причини физиологично увреждане на човек. Това взема предвид дали даден разтворител е корозивен, остро токсичен, канцерогенен, мутагенен или репротоксичен. Когато няма налични токсикологични данни, веществата се оценяват по подразбиране с пет от десет. Разтворителите без кодове H3XX обикновено се считат за по-безопасни, но това е приложимо само ако има достатъчно налични данни, за да се потвърди това. 

Някои разтворители могат да причинят леко дразнене на кожата, очите или дихателната система. По-опасните разтворители обаче не само ще раздразнят, но могат също така да бъдат корозивни и силно увреждащи тези органи. Летливите канцерогенни разтворители се считат за едни от най-опасните, като бензен и 1,2-дихлороетан, които се оценяват с максимум десет. Най-малко вредните разтворители са тези, които имат точка на кипене над 85 °C и нямат H3XX предупреждения за опасност за здравето.

Екологичен резултат

Тази оценка взема предвид потенциала за увреждане на околната среда. В идеалния случай това би включвало анализи на жизнения цикъл на произхода на разтворителя, употребата и повторната употреба и изхвърлянето в края на жизнения цикъл, но пълната картина за всички 50 разтворителя все още е ограничена. Количествено определяне на острата токсичност спрямо водните организми, биоакумулирането, способността за генериране на летливи органични съединения (ЛОС) и CO₂ въздействието върху емисиите може да помогне при оценката на въздействието на химикалите върху околната среда.

Проектът CHEM21 категоризира най-опасните разтворители като имащи BP под 50°C (което ще генерира ЛОС) или над 200°C (което причинява трудности при рециклирането). Разтворители, идентифицирани като H400 (силно токсичен за водните организми), H410 (силно токсичен за водните организми с дълготрайни ефекти), H411 (токсичен за водните организми с дълготрайни ефекти) или H420 (уврежда общественото здраве и околната среда, като разрушава озона в горната атмосфера) са сред най-опасните, с резултат между седем и десет от десет. Всичко с ограничени данни или липсваща или непълна регистрация в REACH получава автоматична оценка пет от десет.

Победители и губещи

Водата е най-надеждно безопасният разтворител в индустрията. Въпреки че може да бъде трудно да се обеззарази и рециклира, той все още като цяло е най-малко вредният вариант за хората и околната среда. Наличието на вода варира значително в зависимост от изискваната степен на чистота, варираща от много изобилната морска вода до по-скъпата и ограничена ултрачиста вода, което също може да ограничи нейния потенциал като разтворител.

Етанол, изопропанол, n-бутанол, етил ацетат, изопропил ацетат, бутил ацетат, анизол и сулфолан се препоръчват от CHEM21 като по-малко опасни разтворители, където водата не е възможна.

Разтворителите, оценени като силно опасни, представляват значителна опасност за хората, околната среда или и двете. Диетилов етер, бензен, хлороформ, въглероден тетрахлорид, дихлороетан, нитрометан, въглероден дисулфид и HMPA са включени в тази категория.

Chemwatch е тук, за да помогне

Ако искате да научите повече за въздействието на химикалите върху здравето или как да минимизирате риска при работа с химикали, ние сме тук, за да ви помогнем. Разполагаме с инструменти, които да ви помогнат при задължителното отчитане, както и при генерирането SDS и оценки на риска. Имаме и библиотека на уебинари обхващащи глобалните разпоредби за безопасност, обучение за софтуер, акредитирани курсове и изисквания за етикетиране. За повече информация се свържете с нас днес на sa***@ch********.net.

Източници:

• https://www.imi.europa.eu/projects-results/project-factsheets/chem21 
• https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html 
• https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/GC/C5GC01008J
• https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/GC/C4GC01149J