En grönare blekmedel

Det kan vara svårt att få bort en fläck från kläderna. Att bli av med fläcken är inte en fråga om att ta bort molekylerna som tvättmedel. De färgade molekylerna förändras kemiskt så att de inte längre reflekterar ljuset på precis samma sätt som tidigare. Denna process kallas för avfärgning eller blekning. Naturliga fläckar liksom vissa färgämnen som framställs av gräs kommer från kemiska föreningar som kallas kromoforer. Kromoforer kan absorbera ljus vid specifika våglängder och orsakar därför färger.1

Ordinärt hushållsblekmedel, natriumhypoklorit (NaClO), verkar på en fläck genom den kemiska process som kallas oxidationsreduktion, eller redoxreaktion. Oxidation definieras i allmänhet som att förlora elektroner och reduktion som att få val. De två processerna oxidation och reduktion sker tillsammans; en förening reduceras alltså i samband med att en annan oxideras. Klorblekmedel är oxidationsmedel; när klor reagerar med vatten bildas saltsyra och atomärt syre. Syret reagerar lätt med kromoforerna för att ta bort elektroner från molekylen, vilket kemiskt förändrar molekylens struktur och de fysiska egenskaper som orsakar färgen förändras.1

Klorblekmedel fungerar effektivt och billigt. Ibland innebär dock oxidation med klorblekmedel att kloratomer läggs till de färgade fläckmolekylerna i stället för att bara eliminera elektroner. Tillsatsen av klor i avfallsströmmen kan leda till att det bildas farliga biprodukter, t.ex. dioxiner. Dioxiner är en grupp av hundratals liknande strukturerade föreningar som har förmågan att bioackumuleras. De viktigaste källorna till dioxiner kommer från avfallsförbränning och skogsbränder, men dioxiner kan också tillföras miljön genom industriella processer som använder klor, t.ex. textil- och papperstillverkning. Exponering för stora mängder dioxiner kan orsaka ett tillstånd som kallas klorakne. Klorakne är en allvarlig hudsjukdom som orsakar lesioner i ansiktet och på överkroppen. Hög exponering för dioxiner har också kopplats till ökade cancerhot. Deras tendens att dröja kvar i miljön har fått USA:s miljöskyddsmyndighet att samarbeta med industrin för att hitta sätt att begränsa användningen av dioxiner.2

Klor i stor skala är dödligt för en miljö. Det finns andra alternativ eller klorfria blekmedel. De klorfria blekmedlen innehåller väteperoxid eller fasta ämnen som perborat eller perkarbonat som reagerar med vatten och frigör väteperoxid. Väteperoxid sönderdelas till syrgas och vatten, vilket visas i ekvation 1.1

\

I sönderdelningsprocessen frigör H2O2 fria radikaler, mycket reaktiva intermediärer som oxiderar andra molekyler genom att ta bort elektroner från dem. Om dessa andra molekyler är färgade fläckar eller pigment kan de kemiska förändringar som uppstår vid deras oxidation ändra deras fysiska egenskaper och göra dem färglösa.1

Väteperoxid är ett grönare och mer miljövänligt alternativ till klorblekningsreagenserna. Utmaningen med att ersätta klorblekmedel med väteperoxid kommer dock med två problem. Oxidationsprocessen för peroxid kan vara urskillningslös; vilken molekyl som helst kan reagera med de fria radikalerna. Det andra problemet med användningen av väteperoxid är att det krävs högre temperaturer och tryck med längre reaktionstider för att uppnå samma resultat som med klorblekning. Vid tillverkning leder detta till högre kostnader för energi, utrustning och arbetskraft.1

Dessa problem ledde till att forskare vid Carnegie Mellon University utvecklade molekyler som kallas tetraamido makrocykliska ligander (TAML) för att fungera som katalysatorer i väteperoxidblekningsreaktionen. Genom att tillsätta dem kan reaktionen ske vid mycket lägre temperaturer och tryck och man får en högre selektivitet.3 TAML-aktiverad H2O2 är ett idealiskt exempel på grön kemi i praktiken. Den tillverkas av naturligt förekommande biokemikalier, minskar energikostnaderna och minskar klorföroreningen.

Från ChemPRIME: 11.17: Vanliga oxidationsmedel

.