Zrównoważony rozwój w laboratorium chemicznym

• Strona główna
• Artykuły
• Zrównoważony rozwój w laboratorium chemicznym

2025-08-25  / Autor: Tomasz Darowski

Laboratorium a zrównoważony rozwój to koncepcja, która łączy badania naukowe, innowacje i edukację z praktykami, które mają na celu promowanie zrównoważonego rozwoju społecznego, środowiskowego i ekonomicznego. Laboratoria tego typu mogą pełnić rolę ośrodków badawczych, centrów edukacyjnych czy przestrzeni współpracy, które wspierają rozwój technologii, procesów i działań sprzyjających zrównoważonemu rozwojowi. Osiągnięcie zrównoważonego rozwoju w laboratorium wymaga podejścia, które łączy optymalizację procesów, minimalizowanie wpływu na środowisko oraz promowanie etycznych i odpowiedzialnych działań.

Kwestia odpadów

Pierwszą rzeczą wartą podjęcia jest efektywne zarządzanie posiadanymi zasobami. W tym kontekście konieczne jest choćby opracowanie strategii zmniejszenia odpadów chemicznych i biologicznych, np. poprzez optymalizację protokołów eksperymentalnych; stosowanie odpowiednich metod segregacji odpadów i współpracę z certyfikowanymi firmami zajmującymi się utylizacją. Redukcja odpadów w laboratorium chemicznym jest kluczowym aspektem w dążeniu do zrównoważonego i bezpiecznego prowadzenia prac badawczych.

Wyróżnić można kilka sposobów osiągnięcia redukcji odpadów w laboratorium chemicznym. Należy precyzyjnie obliczać ilości odczynników i materiałów potrzebnych do eksperymentów, aby uniknąć ich nadmiernego zużycia. Zamiast tradycyjnych reakcji chemicznych, które wytwarzają dużo odpadów, można stosować bardziej ekologiczne metody (np. reakcje w wodzie, bez rozpuszczalników organicznych, czy też zastosowanie katalizatorów zamiast dużych ilości reagentów). Rozwiązaniem może być stosowanie mniej reaktywnych i bardziej biodegradowalnych substancji chemicznych, co może znacząco obniżyć ilość niebezpiecznych odpadów.

Równocześnie też prace w systemach zamkniętych, np. zamkniętych kolbach, aparatach, czy reaktorach mogą ograniczyć emisję chemikaliów i ich odpady.

Kwestia odczynników

W dążeniu do zrównoważoności w laboratorium chemicznym trzeba koniecznie wybierać takie materiały i odczynniki, które pochodzą od dostawców stosujących najlepsze praktyki. W kontekście odczynników istotne jest sięganie po takie, które są mniej toksyczne. Przykładem może być choćby woda, jako rozpuszczalnik, zamiast rozpuszczalników organicznych, takich jak benzen czy chloroform. Generalnie jednak, aby korzystanie z odczynników chemicznych w laboratorium było zgodne z zasadami zrównoważonego rozwoju to należy w pierwszej kolejności zmierzać do minimalizacji ich zużycia. W tym celu pomocne jest odpowiednie projektowanie eksperymentów, by ta redukcja była technicznie możliwa, ale też stosowanie technik mikroskalowych, które pozwalają na zmniejszenie ilości zużywanych substancji i produkowanych odpadów, czy też sięganie po modelowanie i symulacje komputerowe w celu przewidywania wyników reakcji bez konieczności przeprowadzania ich na dużą skalę. Oprócz tego wszystkiego w grę może też wchodzić używanie alternatywnych substancji, to jest mniej szkodliwych i łatwiej ulegających biodegradacji.

Kwestia organizacji pracy

Kolejnym krokiem w drodze ku osiągnięciu zrównoważonego rozwoju w pracy laboratoriów chemicznych będzie optymalizacja samych procesów badawczych. Tutaj z pomocą przychodzi choćby stosowanie metod obliczeniowych, tak aby ograniczyć konieczność przeprowadzania eksperymentów wymagających intensywnego użycia zasobów. Działania te nie tylko pomagają w ochronie środowiska, ale także mogą przynieść korzyści finansowe, poprawić efektywność i zwiększyć reputację laboratorium jako instytucji odpowiedzialnej społecznie i środowiskowo. Podobnie jest z wdrażaniem technologii energooszczędnych i sięganie po metody tzw. zielonej chemii, w tym zastąpienie niebezpiecznych substancji bardziej przyjaznymi dla środowiska alternatywami, czy użycie katalizatorów zmniejszających pobór energii i surowców oraz minimalizujących ilość produktów ubocznych. W przypadku katalizatorów, zamiast metali ciężkich (np. rtęci), można stosować katalizatory bazujące na mniej szkodliwych metalach, jak żelazo czy miedź.

Wspomniana chwilę wcześniej zielona chemia w laboratorium to przede wszystkim inne projektowanie reakcji chemicznych. Procesy można tutaj optymalizować pod kątem wydajności atomowej. Przykładem jest stosowanie reakcji o wysokiej selektywności, które minimalizują powstawanie produktów ubocznych. Powszechne staje się również sięganie po zrównoważone rozpuszczalniki. Jest tak, gdyż rozpuszczalniki organiczne, które były często używane w laboratoriach są nie tylko toksyczne, ale i trudne do utylizacji. Zielona chemia promuje stosowanie wody, alkoholi czy nadkrytycznego CO₂ jako rozpuszczalników, co pozwala ograniczyć wpływ na środowisko.

Kwestia recyklingu

Kolejny ważny aspekt zielonej chemii w laboratorium to recykling. W tym celu można stosować procesy regeneracji odczynników, np. poprzez destylację rozpuszczalników, co zmniejsza ilość odpadów. Jednocześnie też można zastępować energochłonne procesy, takie jak destylacja czy reakcje wysokotemperaturowe bardziej efektywnymi metodami, np. reakcjami mikrofalowymi czy katalizowanymi w warunkach łagodnych. Wreszcie też nie można zapomnieć o tym, że współczesne laboratoria coraz częściej wykorzystują technologię automatyzacji i miniaturyzacji. Użycie mikroreaktorów chemicznych pozwala na przeprowadzanie reakcji w znacznie mniejszych objętościach, co także przyczynia się do ograniczenia ilości odpadów i zużycia odczynników.

Kwestia wody

Nieodłącznym aspektem budowy laboratorium w zgodzie z zasadami zrównoważonego rozwoju jest odpowiedzialne gospodarowanie wodą. Można mieć tutaj na myśli ponowne wykorzystanie wody w procesach laboratoryjnych, np. poprzez systemy recyrkulacji, czy redukcję zużycia wody dzięki nowoczesnym technologiom, takim jak zamknięte systemy chłodzenia, albo też instalowanie zaworów o zmiennym przepływie, aby unikać marnotrawstwa w trakcie mycia szkła laboratoryjnego czy napełniania urządzeń.

Całości w odniesieniu do gospodarowania wodą może dopełnić modernizacja istniejącej w laboratorium technologii, mianowicie instalowanie sprzętu laboratoryjnego, który zużywa mniej wody, np. zmywarek do szkła z funkcją oszczędzania wody lub korzystanie z rozwiązań bezwodnych, takich jak suchościeralne metody czyszczenia, wszędzie tam, gdzie jest to możliwe.

Standardem w pracy laboratoryjnej winno być regularne analizowanie danych dotyczących zużycia wody, aby identyfikować obszary wymagające poprawy. Szczególnie przydatny wydaje się tutaj być recykling wody procesowej, czyli wykorzystanie wody użytej w jednym procesie do kolejnych etapów eksperymentów (np. w urządzeniach chłodzących lub do mycia wstępnego).

laboratoriumprzemysł chemicznyzrównoważony rozwój