Search

U dobu zelene revolucije sve više raste svijest o potrebi razvoja održivijih alternativa tradicionalnim industrijskim procesima. Gotovo svi industrijski procesi upotrebljavaju katalizatore koji su nerazgradivi i mogu biti štetni za okoliš. S druge strane, biokatalizatori su enzimi – molekule evoluirale u fiziološkom okruženju koje su u potpunosti biorazgradive, a u blagim reakcijskim uvjetima fiziološkog pH, temperature i tlaka okoline pokazuju najveću katalitičku aktivnost i učinkovitost. Biokatalizu ljudi primjenjuju još od starog vijeka u proizvodnji hrane poput sira, kiselog tijesta, piva, vina i octa bez znanja o pozadini procesa koji se odvija, a u posljednjih nekoliko desetljeća porasla je i njezina primjena u industriji, posebice u proizvodnji lijekova i kemikalija. Prepoznate su sve prednosti koje imaju biokatalizatori, poput njihove velike selektivnosti, velike specifičnosti prema supstratu i biorazgradivosti, te postaje sve jasnije da biokataliza može pomoći ispunjenju ciljeva održivog razvoja i implementaciji zelene kemije u industrijske procese s maksimalnim iskorištenjem resursa uz minimalno stvaranje otpada. Iako biokataliza ispunjava gotovo sva načela zelene kemije i potencijal biokatalizatora eksponencijalno raste razvojem inovacija i tehnološkog napretka, posebno u područjima biotehnologije i molekularne biologije, sama prisutnost biokatalizatora u kemijskom procesu ne podrazumijeva održivost procesa. Ekološku prihvatljivost, ali i ekonomsku isplativost, procesa je potrebno dokazati što ranije tijekom njegova razvoja praćenjem raznih procesnih pokazatelja kako bi se uštedjeli i vrijeme i novac.

Velik je izazov provoditi organske reakcije u vodi. U posljednjem desetljeću broj znanstvenih istraživanja koja se bave proučavanjem vode kao zelenog otapala nastavio je eksponencijalno rasti. Osim što je jeftina, voda nije štetna za okoliš, a ponekad daje potpuno neočekivanu reaktivnost u kemijskim reakcijama. Postoji širok raspon organskih reakcija koje se mogu odvijati u vodi: od uobičajenih oksidoredukcijskih reakcija, reakcija koje uključuju karbokatione, pericikličkih reakcija, reakcija prijelaznih metala itd. Organske reakcije u vodenom mediju primjenjuju se u kemiji ugljikohidrata i kemijskoj modifikaciji biomolekula. U novije vrijeme voda se upotrebljava kao medij u mikrovalnoj sintezi. Ovaj pregledni rad daje uvid u važnost ovog područja budući da se organske reakcije u vodi kao otapalu odvijaju po principima zelene kemije.

Hofmann-Löffler-Freytagova reakcija otkrivena je krajem 19. stoljeća, a munjeviti razvoj događa se posljednjih 20 godina. Primjenjuje se za stvaranje C−N veze na nesupstituiranim C−H pozicijama te za uvođenje pirolidinskih i piperidinskih prstenova na ekološki prihvatljiv način, bez upotrebe skupih metalnih katalizatora i uz vrlo učinkovite sinteze. U ovom pregledu prikazat će se računalne i eksperimentalne studije koje pokazuju fleksibilnost i mogućnosti optimizacije navedene metode s ciljem povećanja ekonomičnosti i smanjenja količine otpadnih tvari, po principima zelene kemije.

Niskotemperaturna eutektička otapala intenzivno se proučavaju kao ekološki prihvatljiva zamjena za štetna, u industriji tradicionalno sveprisutna organska otapala. Struktura te fizikalno-kemijska svojstva tih otapala mogu se dizajnirati za specifične namjene tako da zadovoljavaju tehnološke i ekonomske zahtjeve industrije, stoga su se pokazala vrlo učinkovitima u različitim područjima poput elektrokemije, organske sinteze i (bio)katalize, biotehnologije i prehrambene tehnologije, farmaceutskog inženjerstva te biomedicine. Ovaj rad donosi pregled znanstvene literature vezane uz karakteristična svojstva, pripravu i primjenu, ali i izazove primjene niskotemperaturnih eutektičkih otapala u industrijskom mjerilu.