Hoá học xanh – xu hướng phát triển của công nghiệp hoá chất trong th ế kỷ 21

Mục đích của công nghiệp hoá chất (CNHC) là chuyển hoá các nguyên liệu khai thác từ thiên nhiên thành các sản phẩm hữu ích cho xã hội và nâng cao đời sống cho con người. Trong đó, ngành hoá dược có nhiệm vụ phát hiện và phát triển những loại thuốc mới để tạo điều kiện cho con người sống lâu hơn, khoẻ mạnh hơn và có khả năng lao động với năng suất cao hơn. Nhưng để đạt được những mục tiêu này một cách bền vững thì chúng ta cũng cần phải có môi trường sống lành mạnh, không gây ô nhiễm và bệnh tật.

Ngày càng nhiều công ty sản xuất hoá chất đã nhận thức tầm quan trọng của hoá học xanh đối với sự phát triển bền vững cho hoạt động sản xuất kinh doanh của mình. Hoá học xanh-đó là việc áp dụng những nguyên lý sản xuất thân thiện với môi trường, sử dụng tối ưu các tài nguyên thiên nhiên, giảm thiểu hoặc loại bỏ sự phát sinh và việc sử dụng những chất nguy hiểm, độc hại trong thiết kế, sản xuất ứng dụng các sản phẩm hoá chất. Một trong số những nguyên lý này thì một trong những nguyên lý đầu tiên là: Ngăn ngừa sự hình thành phế thải sẽ tốt hơn là xử lý hoặc loại bỏ phế thải sau khi nó đã được tạo ra.

Một số nghiên cứu đã cho thấy, trong CNHC ngành sản xuất hoá dược là ngành tạo ra nhiều phế thải nhất tính theo khối lượng sản phẩm : khoảng 25-100 kg phế thải (hoặc nhiều hơn) đối với mỗi kg thành phần hoạt tính dược phẩm được sản xuất ra. Trong khi đó, ngành hoá dầu chỉ tạo ra 0,1 kg phế thải trên mỗi kg sản phẩm được sản xuất ra. Có một số lý do biện minh cho tỷ lệ phế thải lớn trong sản xuất dược phẩm:  cấu trúc của các phân tử hoạt tính dược phẩm phức tạp hơn nhiều so với các sản phẩm hoá chất thông thường, quy trình tổng hợp dài hơn và những yêu cầu về an toàn đòi hỏi độ tinh khiết rất cao. Ngoài ra, phần lớn các sản phẩm hoạt tính dược phẩm được sản xuất  theo mẻ, khác với các quy trình sản xuất liên tục ở các lĩnh vực hoá chất khác. Mặt khác, lượng thuốc được lưu hành thương mại trên thế giới tương đối thấp, sản lượng mỗi sản phẩm dược phẩm chỉ đạt khỏang 1000 đến 1 triệu kg/năm, thấp hơn nhiều so với sản lượng hoá chất cơ bản-những chất đang được sản xuất với quy mô nhiều triệu tấn mỗi năm.

Tuy nhiên, nếu áp dụng các nguyên lý của hoá học xanh để thiết kế lại các quy trình sản xuất hiện nay và thiết kế những quy trình sản xuất mới thì ngành sản xuất hoá chất nói chung và sản xuất dược phẩm nói riêng đều có thể giảm đáng kể tỷ lệ phế thải, đồng thời tăng hiệu quả  kinh tế chung trong sản xuất.

Theo kết quả điều tra năm 2003 của tổ chức quốc tế IMS Health, doanh số hàng năm của ngành sản xuất dược phẩm đạt 500 tỷ USD. Từ số liệu này có thể tính ra lượng phế thải hàng năm mà ngành dược phẩm tạo ra là từ khoảng 500 triệu đến 2 tỷ kg. Nếu tính chi phí trung bình để loại bỏ phế thải là khoảng 1 USD/kg, tổng chi phí loại bỏ phế thải dược phẩm sẽ lên đến hàng tỷ USD. Như vậy, xét về mặt kinh tế , thì tiềm năng tiết kiệm chi phí bằng cách ngăn ngừa phế thải là rất lớn. Nhìn rộng ra, điều này có thể được áp dụng đối với tất cả các lĩnh vực của CNHC.

Để đáp ứng yêu cầu và xu hướng của thời kỳ mới, nhiều hội nghị khoa học quốc tế đã được tổ chức, đề cập đến những thách thức cơ bản đối với sự phát triển bền vững của CNHC. Trong đó, người ta đã xác định những vấn đề cơ bản là: giáo dục và nâng cao nhận thức về phát triển bền vững, tạo điều kiện phát triển những công nghệ có khả năng thúc đẩy sự áp dụng hoá học xanh và các công nghệ thân thiện với môi trường , phát triển những quy trình hoá học mới, có khả năng sử dụng các nguyên liệu thay thế với giá thành thấp, thay cho các nguyên liệu hoá thạch đang cạn kiệt, đồng thời tiếp tục giảm định mức tiêu hao nguyên liệu và năng lượng trong sản xuất hoá chất công nghiệp.

Khi chúng ta bước vào thế kỷ 21, ngành sản xuất hoá chất công nghiệp đang gặp phải những thách thức lớn khiến nó không thể tiếp tục đi theo con đường phát triển như đã trải qua trong các thế kỷ trước. Những thách thức đó là: các nguồn tài nguyên thiên nhiên đang ngày càng cạn kiệt một cách nhanh chóng, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng tăng với nhiều hoá chất độc hại tồn tại dai dẳng trong môi trường , ảnh hưởng không nhỏ đến sức khoẻ và cuộc sống của nhiều cộng đồng dân cư trên thế giới , sự nổi lên của những trung tâm hoá chất công nghiệp lớn và đang phát triển nhanh tại Ấn Độ và Trung Quốc,...

Đứng trước những thách thức này, hoá học xanh sẽ là một hướng đổi mới quan trọng để giúp các ngành sản xuất hoá chất công nghiệp phát triển tiếp trong thế kỷ 21 mà không lặp lại những sai lầm của quá khứ. Trên thực tế, việc áp dụng những nguyên lý thân thiện với môi trường của hoá học xanh đã và đang góp phần giúp CNHC đi theo hướng phát triển bền vững, mang lại những lợi ích tích cực cả về kinh tế, môi trường và xã hội cho nhân loại.