Ekologičtější bělidlo

Zbavit oblečení skvrny může být velmi obtížný úkol. Zbavit se skvrny není otázkou odstranění molekul jako u pracích prostředků. Molekuly skvrny se chemicky změní, takže již neodrážejí světlo stejně jako dříve. Tento proces se nazývá odbarvování nebo bělení. Přírodní skvrny i některá barviva vyrobená z trávy pocházejí z chemických sloučenin zvaných chromofory. Chromofory mohou absorbovat světlo o specifických vlnových délkách, a proto způsobují zbarvení.1

Obyčejné bělidlo pro domácnost, chlornan sodný (NaClO), působí na skvrnu prostřednictvím chemického procesu zvaného oxidační redukce neboli redoxní reakce. Oxidace je obecně definována jako ztráta elektronů a redukce jako získání voleb. Oba procesy oxidace a redukce probíhají společně; jedna sloučenina se tedy redukuje v procesu oxidace jiné. Chlorová bělidla jsou oxidační činidla; při reakci chloru s vodou vzniká kyselina chlorovodíková a atomární kyslík. Kyslík snadno reaguje s chromofory a odebírá z molekuly elektrony, čímž se chemicky mění struktura molekuly a mění se fyzikální vlastnosti, které způsobují barvu.1

Chlorová bělidla fungují účinně a levně. Někdy však oxidace pomocí chlorových bělidel zahrnuje spíše přidání atomů chloru k molekulám barevné skvrny než pouhé odstranění elektronů. Přidání chloru do odpadního toku může vést ke vzniku nebezpečných vedlejších produktů, jako jsou dioxiny. Dioxiny jsou skupinou stovek podobně strukturovaných sloučenin, které mají schopnost bioakumulace. Hlavní zdroje dioxinů pocházejí ze spalování odpadů a lesních požárů, ale dioxiny mohou být do životního prostředí přidávány také průmyslovými procesy, při nichž se používá chlor, například při výrobě textilu a papíru. Vystavení velkému množství dioxinů může způsobit onemocnění známé jako chlorakné. Chlorakné je závažné kožní onemocnění, které způsobuje léze na obličeji a horní části těla. Vysoká expozice dioxinům je také spojována se zvýšeným nebezpečím vzniku rakoviny. Jejich tendence přetrvávat v životním prostředí přiměla americkou Agenturu pro ochranu životního prostředí, aby ve spolupráci s průmyslem hledala způsoby, jak omezit jejich používání.2

Chlor ve velkém měřítku je pro životní prostředí smrtící. K dispozici jsou jiné alternativy nebo nechlorová bělidla. Nechlorová bělidla obsahují peroxid vodíku nebo pevné látky jako perboritan nebo perkarbonát, které reagují s vodou a uvolňují peroxid vodíku. Peroxid vodíku se rozkládá na plynný kyslík a vodu, jak ukazuje rovnice 1.1

\

Při rozkladu H2O2 se uvolňují volné radikály, vysoce reaktivní meziprodukty, které oxidují jiné molekuly tím, že jim odebírají elektrony. Pokud jsou těmito jinými molekulami barevné skvrny nebo pigmenty, mohou chemické změny vznikající jejich oxidací změnit jejich fyzikální vlastnosti, takže se stanou bezbarvými.1

Peroxid vodíku je ekologičtější a k životnímu prostředí šetrnější alternativou chlorových bělicích činidel. Nahrazení chlorových bělidel peroxidem vodíku však s sebou nese dva problémy. Oxidační proces peroxidu může být nevybíravý; s volnými radikály může reagovat jakákoli molekula. Druhým problémem při použití peroxidu vodíku je požadavek vyšších teplot a tlaků s delší reakční dobou k dosažení stejných výsledků jako při bělení chlorem. Ve výrobě to vede k vyšším nákladům na energii, zařízení a pracovní sílu.1

Tyto problémy vedly výzkumníky z Carnegie Mellon University k vývoji molekul nazývaných tetraamido makrocyklické ligandy (TAML), které fungují jako katalyzátory v reakci bělení peroxidem vodíku. Jejich přidání umožňuje, aby reakce probíhala při mnohem nižších teplotách a tlacích a aby se dosáhlo vyšší selektivity reakce.3 H2O2 aktivovaný TAML je ideálním příkladem ekologické chemie v praxi. Vyrábí se z přirozeně se vyskytujících biochemikálií, snižuje náklady na energii a omezuje znečištění chlórem.

Z ChemPRIME: 11.17: Běžná oxidační činidla

.