La chimica verde e la sua parente stretta, la chimica sostenibile, sono concetti e pratiche che sembrerebbero non avere detrattori, né all’interno dell’industria, né tra i gruppi ambientali e di salute pubblica, né nei governi federali e statali. Eppure, mentre nessuno sembra opporsi pubblicamente a questi tipi di chimica, la loro integrazione nei settori della produzione manifatturiera e chimica sta avvenendo lentamente.
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Le ragioni sono varie e iniziano con la mancanza di definizioni delle due frasi su cui le parti interessate possono essere d’accordo. Altri ostacoli sono di natura economica – costa denaro cambiare ingredienti e processi per consentire il passaggio dalla chimica convenzionale a quella verde e sostenibile; l’accettazione da parte del pubblico e di altri acquirenti di prodotti chimici e prodotti che sono scettici sul fatto che stiano ottenendo le prestazioni richieste; e la riluttanza apparente da parte del governo federale ad assistere nel coordinare e finanziare l’innovazione e stabilire standard che darebbero alla chimica verde e sostenibile una solida base su cui crescere.
Queste e altre questioni correlate sono state discusse in un’audizione del 25 luglio 2019 della sottocommissione della Camera sulla ricerca e la tecnologia. I testimoni sono stati chiamati a discutere la loro esperienza con la chimica verde e sostenibile e il Sustainable Chemistry Research and Development Act (H.R. 2051), un disegno di legge bipartisan introdotto nell’aprile 2019 che ha l’obiettivo generale di “coordinare e sostenere gli sforzi federali di ricerca, sviluppo, dimostrazione, trasferimento tecnologico, commercializzazione, istruzione e formazione nella chimica sostenibile, compreso il coordinamento del bilancio e il sostegno alle partnership pubblico-privato….” Il disegno di legge non include componenti normative e non autorizza nuove spese.
L’industria chimica statunitense
L’industria chimica nazionale gioca un ruolo formidabile nello stile di vita americano. Per illustrare, l’American Chemistry Council dice che nel 2016, l’industria chimica ha sostenuto quasi il 26% del prodotto interno lordo della nazione. Inoltre, il Bureau of Labor Statistics stima che l’industria chimica manifatturiera impiegava più di 858.000 persone nel giugno 2019, e il Dipartimento del Commercio ha stimato che il settore ha generato altri 2,7 milioni di posti di lavoro indiretti attraverso i fornitori dell’industria. L’International Trade Administration del Dipartimento del Commercio identifica l’industria chimica come una delle più grandi industrie manifatturiere degli Stati Uniti, con più di 10.000 aziende che producono più di 70.000 prodotti.
Queste cifre indicano che qualsiasi passaggio sostanziale alla chimica verde e sostenibile può avere un profondo impatto sul business della chimica, sull’occupazione, sull’ambiente e, potenzialmente, sulla salute umana.
Principi
Il concetto di chimica verde esiste almeno dai primi anni ’90 quando Paul Anastas, PhD, allora un chimico dell’EPA, coniò la frase. Secondo Anastas, l’obiettivo generale della chimica verde è “la progettazione di prodotti e processi chimici che riducono o eliminano l’uso e la generazione di sostanze pericolose”. Anastas ha poi collaborato con John C. Warner, un testimone all’udienza, per stabilire 12 principi di chimica verde. L’elenco completo dei principi è fornito nella testimonianza di Warner; i principi includono:
- Prevenzione. È meglio prevenire i rifiuti che trattare o ripulire i rifiuti dopo che si sono formati.
- Sintesi chimica meno pericolosa. Quando possibile, le metodologie di sintesi dovrebbero essere progettate per usare e generare sostanze che possiedono poca o nessuna tossicità per la salute umana e l’ambiente.
- Progettare prodotti chimici più sicuri. I prodotti chimici dovrebbero essere progettati per preservare l’efficacia della funzione riducendo la tossicità.
- Solventi e ausiliari più sicuri. L’uso di sostanze ausiliarie (solventi, agenti di separazione, ecc.) dovrebbe essere reso non necessario quando possibile e, quando usato, innocuo.
- Progettare per l’efficienza energetica. I requisiti energetici dovrebbero essere riconosciuti per il loro impatto ambientale ed economico e dovrebbero essere ridotti al minimo. I metodi sintetici dovrebbero essere condotti a temperatura e pressione ambiente.
- Uso di materie prime rinnovabili. Una materia prima o una materia prima dovrebbe essere rinnovabile piuttosto che in via di esaurimento ogni volta che sia tecnicamente ed economicamente pratico.
Il concetto di chimica sostenibile è uno sviluppo più recente e comprende un campo più ampio. Warner, che dirige il Warner Babcock Institute for Green Chemistry, ha fatto la seguente distinzione:
“La chimica sostenibile è un ampio concetto ombrello che affronta i molti aspetti della catena di approvvigionamento chimico, compresi i miglioramenti nella produzione, le tecnologie di bonifica, i controlli dell’esposizione e le tecnologie di riciclaggio. La chimica verde si concentra specificamente sul processo inventivo per ridurre o eliminare l’uso e la generazione di materiale pericoloso in primo luogo. Un modo di vederla: la chimica sostenibile si concentra su ciò che una tecnologia fa. la chimica verde si concentra su ciò che una tecnologia è. La chimica verde affronta i problemi con i solventi, i catalizzatori, la tossicità, la rinnovabilità, la biodegradabilità.”
L’importanza delle definizioni
In un rapporto del 2008 chiamato “Innovazione Chimica”, l’Ufficio di Responsabilità del Governo degli Stati Uniti (GAO) ha notato che ciò che è stato effettivamente raggiunto nella chimica verde e sostenibile e un percorso verso l’aumento del ruolo di queste scienze dipende da tutte le parti interessate che si accordano sulle stesse definizioni. All’udienza della Camera, Timothy M. Persons, uno scienziato senior del GAO, ha detto che nella ricerca del rapporto, il GAO ha trovato che le parti interessate variano nel modo in cui definiscono la chimica sostenibile, come valutano la sostenibilità, e quali fattori ambientali e sanitari hanno considerato più importanti.
“Senza una definizione standard che cattura l’intera gamma di attività all’interno della chimica sostenibile, è difficile definire l’universo di attori rilevanti”, ha testimoniato Persons. “Senza un accordo su come misurare la sostenibilità dei processi e dei prodotti chimici, le aziende potrebbero esitare a investire in innovazioni che non possono quantificare efficacemente, e gli utenti finali non sono in grado di fare confronti significativi che consentano loro di selezionare prodotti e processi chimici appropriati.”
Persone ha aggiunto che attualmente, non c’è un meccanismo per coordinare un insieme standardizzato di fattori di sostenibilità attraverso la gamma diversificata di parti interessate, nonostante la motivazione di alcuni settori specifici a farlo.
“Inoltre, anche se il governo federale ha lavorato con le parti interessate attraverso il suo supporto di ricerca, assistenza tecnica, programmi di certificazione e altri sforzi, ci sono ancora lacune nella comprensione”, ha detto Persons. “Molte parti interessate ci hanno detto che senza tali informazioni di base come un approccio standardizzato per valutare la sostenibilità dei processi chimici e dei prodotti, migliori informazioni sul contenuto del prodotto in tutta la catena di fornitura, e dati più completi sulla salute e gli impatti ambientali dei prodotti chimici durante il loro ciclo di vita, non possono prendere decisioni informate che confrontano la sostenibilità dei vari prodotti.”
Una definizione più ampia di chimica sostenibile
Il ruolo critico delle definizioni chiare è stato affrontato anche da Julie Beth Zimmerman, il vice direttore del Centro per la chimica verde e ingegneria verde presso la Yale University. Come con Persons e il GAO, Zimmerman vuole vedere una strada chiara davanti a sé su cui tutte le parti interessate possano essere d’accordo.
“Definizioni vaghe, nebulose e abbondanti di un singolo concetto sono antitetiche al portare il tipo di allineamento e di concentrazione che il nuovo concetto sta cercando di guidare”, ha testimoniato Zimmerman. “In altre parole, se le persone sono confuse su cosa sia la chimica sostenibile, è difficile immaginare che da questa confusione possa nascere un percorso chiaro su come raggiungerla.”
Una conseguenza dell’assenza di definizioni accettate è che il lavoro che non è né verde né sostenibile sarà identificato come tale da chi lo esegue.
“Quando la chimica sostenibile è definita in modo così ampio da includere tutto il lavoro relativo ai prodotti chimici, alla salute e all’ambiente, allora questo porta ad una collezione senza senso di lavoro disparato e disgiunto, molto del quale non è conforme agli obiettivi e alla definizione di chimica verde”, ha detto Zimmerman.
Zimmerman è anche preoccupato che ci possa essere una tendenza a concentrarsi sulla sostenibilità nella chimica senza un ampio coinvolgimento della chimica verde. Il seguente commento di Zimmerman suggerisce perché arrivare a definizioni universali può essere così difficile:
“Se, come alcuni hanno suggerito, la chimica sostenibile è semplicemente usare la chimica per affrontare problemi di sostenibilità come quelli affrontati negli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite (ad esempio, il cambiamento climatico, la generazione di energia, la purificazione dell’acqua, la produzione di cibo o la fabbricazione di medicinali), indipendentemente dall’adesione ai principi della chimica verde, permetterebbe l’alto potenziale di tragiche conseguenze non volute. Queste sono talvolta definite come “fare le cose giuste nel modo sbagliato”. Pertanto, qualsiasi costruzione di una vera chimica sostenibile dovrebbe riconoscere che la Chimica Verde deve essere il suo fulcro, il cuore e l’anima, l’elemento centrale ed essenziale e che il pensiero a livello di sistemi e le valutazioni del ciclo di vita sono essenziali per i compiti da svolgere. Tuttavia, poiché riconosciamo che in un mondo sostenibile c’è molto di più della sola chimica, dobbiamo riconoscere che ci sono e dovrebbero esserci molti più aspetti della chimica sostenibile che la chimica verde. Questi aspetti dovrebbero permettere e potenziare la condotta e l’impatto della chimica della sostenibilità. Questo richiede un ecosistema di economia, politica, impegno interdisciplinare, equità, educazione, regolamentazione, metriche e consapevolezza.”
Bill Would Initiate Federal Coordination
Come notato, l’obiettivo principale della H.R. 2051 è di assicurare che le agenzie federali cooperino e coordinino il loro supporto alla chimica sostenibile. Il disegno di legge richiederebbe la creazione di un’entità di coordinamento nazionale per la chimica sostenibile. L’entità dovrebbe includere “esperti in materia” dell’EPA, del National Institute of Standards and Technology, della National Science Foundation, del Dipartimento dell’Energia, del Dipartimento dell’Agricoltura, del Dipartimento della Difesa, dei National Institutes of Health, dei Centers for Disease Control and Prevention, della Food and Drug Administration e di qualsiasi altra agenzia appropriata. Non più tardi di 2 anni dopo la sua formazione, l’entità sarebbe tenuta a produrre un quadro di lavoro che includerebbe un punto di riferimento per la chimica sostenibile da cui misurare i progressi; l’identificazione delle barriere all’innovazione; e l’identificazione dei metodi con cui le agenzie federali possono facilitare gli incentivi per lo sviluppo e l’uso di processi e prodotti chimici sostenibili, compresi meccanismi di finanziamento innovativi.
Gli autori del disegno di legge ritagliano anche una sezione specificamente intesa a risolvere almeno alcune delle differenze riguardanti le definizioni, che il disegno di legge descrive come caratterizzanti gli attributi della chimica sostenibile. Per comprendere meglio questi attributi, l’entità avrebbe bisogno di:
- Considerare le definizioni esistenti di o quadri che caratterizzano la chimica sostenibile o verde già in uso presso le agenzie federali.
- Considerare le definizioni esistenti di o quadri che caratterizzano la chimica sostenibile o verde già in uso da organizzazioni internazionali di cui gli Stati Uniti sono membri, come l’Organizzazione per la cooperazione e lo sviluppo economico.
- Considerare qualsiasi altra appropriata definizione esistente di o quadri che caratterizzano la chimica sostenibile o verde.
I testimoni all’udienza hanno espresso sostegno per H.R. 2051, con i rappresentanti dell’American Chemistry Council (ACC) e BASF Corporation particolarmente entusiasti.
“Accogliamo con favore e sosteniamo la creazione di un gruppo di lavoro interagenzia sulla chimica sostenibile per promuovere e coordinare la ricerca federale sulla chimica sostenibile, lo sviluppo, le attività educative e di formazione,” ha detto Anne Womack Kolton del ACC. “Questa legislazione giocherà un ruolo chiave nel sostenere e consentire la tecnologia e gli strumenti che possono aiutare a far progredire le innovazioni della chimica sostenibile che i nostri membri stanno sviluppando.”
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