En grønnere blegemiddel

Det kan være en meget vanskelig opgave at fjerne en plet fra dit tøj. At komme af med pletten er ikke et spørgsmål om at fjerne molekylerne som med vaskemidler. De plettede molekyler ændres kemisk, så de ikke længere reflekterer lyset på nøjagtig samme måde som før. Denne proces kaldes affarvning eller blegning. Naturlige pletter samt nogle farvestoffer fremstillet af græs kommer fra kemiske forbindelser kaldet chromophorer. Chromophorer kan absorbere lys ved bestemte bølgelængder og derfor forårsage farver.1

Ordinært husholdningsblegemiddel, natriumhypoklorit (NaClO), virker på en plet gennem den kemiske proces kaldet oxidationsreduktion eller redoxreaktion. Oxidation defineres generelt som tab af elektroner og reduktion som tilvejebringelse af valg. De to processer oxidation og reduktion forekommer sammen; således reduceres en forbindelse i forbindelse med oxidering af en anden. Klorblegemidler er oxidationsmidler; når klor reagerer med vand, danner det saltsyre og atomar ilt. Ilten reagerer let med kromohorerne for at fjerne elektroner fra molekylet, hvorved molekylets struktur ændres kemisk, og de fysiske egenskaber, der forårsager farven, ændres.1

Klorblegemidler virker effektivt og billigt. Men nogle gange indebærer oxidation med klorblegemidler imidlertid en tilføjelse af kloratomer til de farvede pletmolekyler snarere end blot en fjernelse af elektroner. Tilsætning af klor til affaldsstrømmen kan føre til dannelse af farlige biprodukter som f.eks. dioxiner. Dioxiner er en gruppe af hundredvis af forbindelser med lignende struktur, som har evnen til at bioakkumulere. De vigtigste kilder til dioxiner stammer fra affaldsforbrænding og skovbrande, men dioxiner kan også tilføres miljøet ved industrielle processer, hvor der anvendes klor, f.eks. ved tekstil- og papirfremstilling. Udsættelse for store mængder dioxiner kan forårsage en tilstand, der kaldes klorakne. Klorakne er en alvorlig hudsygdom, der forårsager læsioner i ansigtet og på overkroppen. En høj eksponering for dioxiner er også blevet forbundet med en øget risiko for kræft. Deres tendens til at blive hængende i miljøet har fået det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur til at samarbejde med industrien om at finde måder at begrænse brugen af dioxiner på.2

Klor i stor skala er dødbringende for et miljø. Der findes andre alternativer eller ikke-chlorholdige blegemidler. De ikke-klorholdige blegemidler indeholder hydrogenperoxid eller faste stoffer som perborat eller percarbonat, der reagerer med vand og frigiver hydrogenperoxid. Brintoverilte nedbrydes til iltgas og vand, som vist i ligning 1.1

\

I nedbrydningsprocessen frigør H2O2 frie radikaler, meget reaktive mellemprodukter, der oxiderer andre molekyler ved at fjerne elektroner fra dem. Hvis disse andre molekyler er farvede pletter eller pigmenter, kan de kemiske ændringer, der opstår som følge af deres oxidation, ændre deres fysiske egenskaber og gøre dem farveløse.1

Hydrogenperoxid er et grønnere og mere miljøvenligt alternativ til klorblegningsreagenser. Udfordringen ved at erstatte klorblegemidler med hydrogenperoxid er dog forbundet med to problemer. Peroxidoxidoxidationsprocessen kan være vilkårlig; alle molekyler kan reagere med de frie radikaler. Det andet problem ved brug af hydrogenperoxid er, at der kræves højere temperaturer og tryk med længere reaktionstider for at opnå de samme resultater som med klorblegning. I fremstillingen fører dette til højere omkostninger til energi, udstyr og arbejdskraft.1

Disse problemer fik forskere på Carnegie Mellon University til at udvikle molekyler kaldet tetraamido makrocykliske ligander (TAML) til at fungere som katalysatorer i hydrogenperoxidblegningsreaktionen. Ved at tilsætte dem kan reaktionen foregå ved meget lavere temperaturer og tryk og opnå en højere reaktionsselektivitet.3 TAML-aktiveret H2O2 er et ideelt eksempel på grøn kemi i praksis. Det er fremstillet af naturligt forekommende biokemikalier, reducerer energiomkostningerne og mindsker klorforurening.

Fra ChemPRIME: 11.17: Almindelige oxidationsmidler