Grön kemi och dess nära släkting, hållbar kemi, är begrepp och metoder som inte tycks ha några motståndare, inte inom industrin, inte bland miljö- och folkhälsogrupper och inte heller inom de federala och statliga regeringarna. Ändå verkar ingen offentligt motsätta sig dessa typer av kemi, men deras integrering i tillverknings- och kemikalieproduktionssektorerna sker långsamt.
petrmalinak / .com
Rsakerna är varierande och börjar med bristen på definitioner av de två fraserna som intressenterna kan enas om. Andra hinder är ekonomiska – det kostar pengar att ändra ingredienser och processer för att möjliggöra en övergång från konventionell kemi till grön och hållbar kemi; acceptans – av allmänheten och andra köpare av kemikalier och produkter som är skeptiska till om de får den prestanda de kräver; och statliga – en uppenbar ovilja från den federala regeringens sida att hjälpa till med att samordna och finansiera innovationer och fastställa standarder som skulle ge grön och hållbar kemi en solid grund att växa på.
Dessa och relaterade frågor diskuterades vid en utfrågning den 25 juli 2019 i representanthusets underkommitté för forskning och teknik. Vittnen kallades in för att diskutera sina erfarenheter av grön och hållbar kemi och Sustainable Chemistry Research and Development Act (H.R. 2051), ett tvåpartistiskt lagförslag som lades fram i april 2019 och som har som övergripande mål att ”samordna och stödja federala forsknings-, utvecklings-, demonstrations-, tekniköverförings-, kommersialiserings-, utbildnings- och fortbildningsinsatser inom hållbar kemi, inklusive budgetsamordning och stöd för offentlig-privata partnerskap….”. Lagförslaget innehåller inga regleringskomponenter och godkänner inga nya utgifter.
Den amerikanska kemiindustrin
Den inhemska kemiindustrin spelar en formidabel roll i den amerikanska livsstilen. För att illustrera detta säger American Chemistry Council att den kemiska industrin 2016 stödde nästan 26 procent av landets bruttonationalprodukt. Dessutom uppskattar Bureau of Labor Statistics att den kemiska tillverkningsindustrin sysselsatte mer än 858 000 personer i juni 2019, och handelsdepartementet uppskattade att sektorn genererade ytterligare 2,7 miljoner indirekta arbetstillfällen via industrins leverantörer. International Trade Administration of the Department of Commerce identifierar den kemiska industrin som en av de största tillverkningsindustrierna i USA, med mer än 10 000 företag som tillverkar mer än 70 000 produkter.
Dessa siffror visar att varje betydande övergång till gröna och hållbara kemier kan få en djupgående inverkan på kemibranschen, sysselsättningen, miljön och potentiellt på människors hälsa.
Principer
Begreppet grön kemi har funnits åtminstone sedan början av 1990-talet, då Paul Anastas, doktor i kemiteknik, som då var kemist vid EPA, myntade uttrycket. Enligt Anastas är det övergripande målet för grön kemi ”utformningen av kemiska produkter och processer som minskar eller eliminerar användningen och genereringen av farliga ämnen”. Anastas samarbetade senare med John C. Warner, ett vittne vid utfrågningen, för att fastställa 12 principer för grön kemi. En fullständig förteckning över principerna finns i Warners vittnesmål; principerna omfattar följande:
- Förebyggande. Det är bättre att förebygga avfall än att behandla eller sanera avfall efter att det har bildats.
- Mindre farlig kemisk syntes. När det är praktiskt möjligt bör syntetiska metoder utformas så att de använder och genererar ämnen som har liten eller ingen toxicitet för människors hälsa och miljön.
- Utveckling av säkrare kemikalier. Kemiska produkter bör utformas så att funktionens effektivitet bibehålls samtidigt som toxiciteten minskas.
- Säkrare lösningsmedel och hjälpämnen. Användningen av hjälpämnen (lösningsmedel, separationsmedel etc.) bör i möjligaste mån göras onödig och när de används bör de vara ofarliga.
- Utformning för energieffektivitet. Energikraven bör erkännas för sina miljömässiga och ekonomiska konsekvenser och bör minimeras. Syntetiska metoder bör utföras vid omgivande temperatur och tryck.
- Användning av förnybara råvaror. Ett råmaterial eller en råvara bör vara förnybart snarare än uttömmande när det är tekniskt och ekonomiskt genomförbart.
Begreppet hållbar kemi är en nyare utveckling och omfattar ett bredare område. Warner, som leder Warner Babcock Institute for Green Chemistry, gjorde följande distinktion:
”Hållbar kemi är ett stort paraplybegrepp som tar upp de många aspekterna av den kemiska försörjningskedjan, inklusive tillverkningsförbättringar, saneringsteknik, exponeringskontroller och återvinningsteknik. Grön kemi fokuserar specifikt på den uppfinningsrika processen för att minska eller eliminera användningen och genereringen av farliga material från början. Ett sätt att se på saken är att hållbar kemi fokuserar på vad en teknik gör, medan grön kemi fokuserar på vad en teknik är. Grön kemi tar upp frågor om lösningsmedel, katalysatorer, toxicitet, förnybarhet och biologisk nedbrytbarhet.”
Vikten av definitioner
I en rapport från 2008 med titeln ”Chemical Innovation” konstaterade U.S. Government Accountability Office (GAO) att det som faktiskt åstadkoms inom grön och hållbar kemi och en väg framåt för att öka dessa vetenskapers roll är beroende av att alla intressenter kommer överens om samma definitioner. Vid utfrågningen i representanthuset sade Timothy M. Persons, en ledande GAO-forskare, att GAO i sin forskning om rapporten fann att intressenterna varierar i hur de definierar hållbar kemi, hur de bedömer hållbarhet och vilka miljö- och hälsofaktorer de anser vara viktigast.
”Utan en standarddefinition som fångar hela spektrumet av aktiviteter inom hållbar kemi är det svårt att definiera universumet av relevanta aktörer”, vittnade Persons. ”Utan en överenskommelse om hur hållbarheten hos kemiska processer och produkter ska mätas kan företagen tveka att investera i innovationer som de inte kan kvantifiera på ett effektivt sätt, och slutanvändarna kan inte göra meningsfulla jämförelser som gör det möjligt för dem att välja lämpliga kemiska produkter och processer.”
Persons tillade att det för närvarande inte finns någon mekanism för att samordna en standardiserad uppsättning hållbarhetsfaktorer mellan de olika intressenterna, trots att vissa specifika sektorer är motiverade att göra det.
”Dessutom, även om den federala regeringen har samarbetat med intressenterna genom sitt forskningsstöd, sitt tekniska stöd, sina certifieringsprogram och andra insatser, finns det fortfarande luckor i förståelsen”, sade Persons. ”Många intressenter berättade för oss att utan sådan grundläggande information som ett standardiserat tillvägagångssätt för att bedöma hållbarheten hos kemiska processer och produkter, bättre information om produktinnehållet i hela leveranskedjan och mer kompletta uppgifter om kemikaliers hälso- och miljöpåverkan under hela livscykeln, kan de inte fatta välgrundade beslut som jämför hållbarheten hos olika produkter.”
En bredare definition av hållbar kemi
Den kritiska betydelsen av tydliga definitioner togs också upp av Julie Beth Zimmerman, biträdande direktör för Center for Green Chemistry and Green Engineering vid Yale University. I likhet med Persons och GAO vill Zimmerman se en tydlig väg framåt som alla intressenter kan enas om.
”Vaga, nebulösa och många definitioner av ett enskilt begrepp är motsägelsefulla när det gäller att åstadkomma den typ av anpassning och fokus som det nya begreppet försöker driva fram”, vittnade Zimmerman. ”Med andra ord, om människor är förvirrade om vad hållbar kemi ens är, är det svårt att föreställa sig att det ur denna förvirring kommer att uppstå en tydlig väg för hur man ska uppnå det.”
En konsekvens av avsaknaden av accepterade definitioner är att arbete som varken är grönt eller hållbart kommer att identifieras som sådant av dem som utför det.
”När hållbar kemi definieras så brett att det omfattar allt arbete som har med kemikalier, hälsa och miljö att göra, leder det till en meningslös samling av olikartade och osammanhängande arbeten, varav en stor del inte överensstämmer med målen och definitionen av grön kemi”, säger Zimmerman.
Zimmerman är också orolig för att det kan finnas en trend som fokuserar på hållbarhet inom kemin utan att grön kemi är tillräckligt involverad. Följande kommentar från Zimmerman visar varför det kan vara så svårt att komma fram till universella definitioner:
”Om, som vissa har föreslagit, hållbar kemi bara är att använda kemi för att ta itu med hållbarhetsproblem som de som tas upp i FN:s mål för hållbar utveckling (t.ex. klimatförändringar, energiproduktion, vattenrening, livsmedelsproduktion eller framställning av läkemedel), skulle det, utan hänsyn till att följa principerna för grön kemi, medge en hög potential för tragiska oavsiktliga konsekvenser. Dessa kallas ibland för att ”göra rätt saker fel”. Därför måste varje konstruktion av genuint hållbar kemi erkänna att grön kemi måste vara dess mittpunkt, hjärta och själ, centrala och väsentliga element och att tänkande på systemnivå och livscykelbedömningar är väsentliga för de aktuella uppgifterna. När vi inser att det finns mer än bara kemi i en hållbar värld måste vi dock inse att det finns och bör finnas många fler aspekter av hållbar kemi än grön kemi. Dessa aspekter bör möjliggöra och stärka genomförandet och effekterna av hållbarhets-kemin. Detta kräver ett ekosystem av ekonomi, politik, tvärvetenskapligt engagemang, jämlikhet, utbildning, reglering, mätvärden och medvetenhet.”
Bill Would Initiate Federal Coordination
Som nämnts är huvudsyftet med H.R. 2051 att se till att federala organ samarbetar och samordnar sitt stöd för hållbar kemi. Lagförslaget skulle kräva skapandet av en nationell samordningsenhet för hållbar kemi. Enheten skulle bestå av ”sakkunniga” från EPA, National Institute of Standards and Technology, National Science Foundation, energidepartementet, jordbruksdepartementet, försvarsdepartementet, National Institutes of Health, Centers for Disease Control and Prevention, Food and Drug Administration och alla andra lämpliga organ. Senast två år efter bildandet skulle enheten vara skyldig att ta fram en arbetsram som skulle innehålla ett riktmärke för hållbar kemi från vilket framstegen kan mätas, identifiering av hindren för innovation och identifiering av metoder genom vilka federala organ kan underlätta incitament för utveckling och användning av processer och produkter för hållbar kemi, inklusive innovativa finansieringsmekanismer.
Författarna till lagförslaget har också tagit fram en sektion som är särskilt avsedd att lösa åtminstone en del av skillnaderna när det gäller definitioner, som i lagförslaget beskrivs som karakteriserande för egenskaperna hos hållbar kemi. För att bättre förstå dessa egenskaper skulle enheten behöva:
- Konsultera befintliga definitioner av eller ramar som kännetecknar hållbar eller grön kemi och som redan används av federala organ.
- Konsultera befintliga definitioner av eller ramar som kännetecknar hållbar eller grön kemi och som redan används av internationella organisationer som USA är medlem i, till exempel Organisationen för ekonomiskt samarbete och utveckling.
- Konsultera alla andra lämpliga befintliga definitioner av eller ramar som kännetecknar hållbar eller grön kemi.
Vittnen vid utfrågningen uttryckte sitt stöd för H.R. 2051, där företrädare för American Chemistry Council (ACC) och BASF Corporation var särskilt entusiastiska.
”Vi välkomnar och stödjer inrättandet av en arbetsgrupp för hållbar kemi mellan olika organ för att främja och samordna federala forsknings-, utvecklings-, utbildnings- och utbildningsverksamheter inom hållbar kemi”, sa Anne Womack Kolton från ACC. ”Denna lagstiftning kommer att spela en viktig roll för att stödja och möjliggöra teknik och verktyg som kan bidra till att främja de innovationer inom hållbar kemi som våra medlemmar utvecklar.”