Chiến Lược Môi Trường: Canh Tân Xanh - Environmental Strategy: Green Innovations

Trong vòng 20 năm trở lại đây, các nhà khoa học đứng trước nguy cơ của hiệu ứng nhà kính và sự hâm nóng toàn cầu đã hướng tầm nhìn về những công nghệ mới với mục đích giảm thiểu phế thải lỏng, rắn, và đặc biệt giảm lượng khí carbonic phát thải vào không khí. Vì thế, môn hóa học xanh hiện đang trên đà phát triển nhanh chóng hiện nay và đã góp phần không nhỏ vào công cuộc giải quyết vấn nạn trên.

Gần đây nhất, TS Charles Casey, Chủ tịch Hội Hóa học Hoa Kỳ (ACS) có gợi ý lên câu hỏi sau đây: Tại sao các công ty hóa chất và nhà nghiên cứu khoa học cố gắng phát triển các quy trình sản xuất sản phẩm xanh?. Và câu trả lời không kém phức tạp là: do sự phát triển của công nghệ, do thị trường cạnh tranh, do nhân sinh quan của từng công ty, và nhất là áp lực của xã hội về phát triển bền vững cho toàn cầu. Hoa Kỳ, một trong những quốc gia đi đầu đã cổ súy công nghệ hóa học xanh qua giải thưởng Tổng thống về những thách thức của Hóa học xanh” (Presidential Green Chemistry Challenge Awards) từ chín năm qua.

Năm 2004, các giải thưởng trên được phân phát đến những công nghệ cần cải tiến và luôn là một vấn nạn môi trường lớn như: công nghệ dược phẩm, giấy, thuốc tẩy rửa, và công nghệ chất dẽo (plastic). Các công nghệ vừa kể trên là những thách thức thường xuyên cho mục tiêu của các nhà khoa học về hóa học xanh như: công nghệ cải tiến kỹ thuật để tăng năng suất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Kết quả là từ khi chương trình bắt đầu đến nay, Cơ quan Bảo vệ Môi trường HK (USEPA) đã thống kê được những thành quả tiết giảm được trong các quy trình sản xuất cải tiến tại Hoa Kỳ như sau: 210 ngàn tấn chất phế thải, tiết kiệm được 1,7 tỷ lít nước sạch, và giảm thiểu 77 ngàn tấn khí carbonic phát thải vào không khí. Đặc biệt hơn nữa, nếu lấy công ty Pfitzer làm thí dụ, qua chương trình Hóa học Xanh cho Dược phẩm (Green Chemistry for Pharma) với mục đích khuyến khích nghiên cứu các quy trình sạch trên, công ty dược phẩm Pfizer đã thành công trong việc cải thiện quy trình sản xuất của một loại thuốc an thần nổi tiếng Sertraline, có tên thương mãi là Zoloft. Quy trình mới là giảm thiểu các công đoạn hòa tan và kết tinh, cộng thêm sự oxid hóa... do đó làm giảm lượng dung môi xử dụng cho một tấn thuốc sản xuất là 55.000 gallons. Mức sản xuất hàng năm ngoài dung môi ra ước tính giảm thiểu được 440 tấn titanium dioxide, 150 tấn acid clorhydric 35%, và 100 tấn sút 50%, và quan trọng nhất là hạn chế một số lượng phế thải lớn trong sản xuất.

Về phương diện khoa học thuần túy, GS Charles Eckerk và GS Charles Liotta thuộc Viện Công nghệ Georgia (Georgia Institute of Technology) được giải thưởng nghiên cứu của chương trình trên qua khám phá việc dùng khí carbonic lỏng ở nhiệt độ và áp suất thấp (350C và 100 mm Thủy ngân) hoặc hơi carbonic bơm vào các hợp chất hữu cơ để thay thế các dung môi trong phản ứng hóa học, đặc biệt dùng trong kỹ nghệ dược phẩm. Điều nầy đã giúp cho việc giải quyết một phần lớn phế thải độc hại hữu cơ trong kỹ nghệ. Eckeck và Liotta đã nghiên cứu kỹ thuật nầy trong vòng 15 năm. Từ đó đưa đến một khái niệm mới là các thể lỏng ở điều kiện “không cân bằng” (super critical fluides). Khái niệm nầy là một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật mới nhất cho thế kỷ 21 áp dụng trong tiến trình thay đổi cơ chế của một phản ứng hóa học bằng cách tạo ra những điều kiện đồng thể (homogeneous) trong môi trường carbonic kể trên. Cũng trong môi trường nầy, chúng ta có thể thay đổi nhiệt độ và áp suất để có được thành phẩm như ý muốn và có năng suất cao hơn, cũng như giảm thiểu hay ngăn ngừa hẳn những phó phẩm hay phế thải không cần thiết. Hay nói một cách khác, nếu việc áp dụng kỹ thuật nầy trong công nghệ sản suất hóa chất trừ cỏ dại 2,4,5-T, chúng ta có thể loại bỏ được phế phẩm là dioxin, một hóa chất đã gây tranh cãi trong suốt hơn 40 năm qua.

Đứng về phương diện kinh tế, các công đoạn phản ứng như ly trích cũ chiếm từ 60 đến 80% chi phí của một quy trình sản xuất. Trong lúc đó kỹ thuật dùng khí carbonic ở điều kiện trên để thay thế các dung môi hữu cơ của phản ứng, ngoài việc làmtăng năng suất, tinh chế thành phẩm, làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường, và nhất là hiệu quả kinh tế rất cao.. Trong một tương lai không xa, chắc chắn kỹ thuật nầy sẽ là nền tảng của nhiều công nghệ hóa chất trên thế giới và là một đáp ứng lý tưởng trong tiến trình phát triển bền vững của toàn cầu.

Một giải thưởng đặc biệt thứ nhì dành cho Bristol Myers Squibb qua việc nghiên cứu điều chế thuốc chống ung thư có tên là Taxol (paclitaxel) đã được Viện Quốc gia Ung thư (NCI) nghiên cứu từ năm 1960. Theo quy trình sản xuất hiện tại, muốn điều chế thuốc trên phải cần đến 40 công đoạn trong đó có 11 tổng hợp, 7 trích ly, cùng 13 loại dung môi hữu cơ khác nhau và nhiều hợp chất khác nữa trong quá trình sản xuất. Trong lúc đó, Bristol Myers Squibb đã dùng phương pháp vi sinh là lên men và cô lập thuốc trên bằng nhiễm sắc ký (gas chromatography) và kết tinh. Trong phương pháp nầy chỉ cần xử dụng 5 loại và với số lượng ít hơn nhiều so vơi phương pháp đang áp dụng hiện tại. Kể từ năm 2002, thuốc Taxol đã được điều chế theo kỹ thuật trên, do đó giá thành hạ và đi sâu vào đa số người tiêu thụ hơn. Đã có hàng triệu phụ nữ chữa trị bằng phương pháp nầy.

Về phương diện kỹ nghệ giấy, và các loại hóa chất tẩy rữa, sư khám phá ra diếu tố góp phần vào công nghệ biến chế cellulose và sản xuất giấy có hiệu quả hơn. Dung môi xử dụng trong trường hợp nầy được hạn chế tối đa cũng như hóa chất tẩy rữa cũng được giảm rất nhiều.

Trên thế giới, giấy là một nguồn nguyên liệu có thể được tái sinh và dùng lại nhiều lần. Tại Hoa Kỳ 40% lượng giấy lưu hành trong nước là giấy tái sinh. Do đó nếu hóa chất dùng trong công nghệ nầy được hạn chế, thì số lượng khổng lồ nước dùng trong các công đoạn biến chế sẽ giảm theo. Từ đó, lượng phế thải độc hại trong công nghệ nầy sẽ giảm thiểu quan trọng nhất là chất dioxin tạo thành trong quy trình sản xuất giấy.

Qua các thí dụ điển hình trên đây, chúng ta có thể hình dung chiến lược môi trường mới qua việc áp dụng hóa học xanh vào kỹ nghệ là một việc làm hài hòa phù hợp với tiến trình toàn cầu hóa đang diễn ra trên thế giới hiện nay.

Theo định nghĩa của Nghị trình 21, sự bền vững là quyền phát triển của mỗi quốc gia cùng tuân thủ theo những tiêu chuẩn giống nhau đã được đồng thuận trước đây, trong đó nhu cầu của hiện tại và tương lai phải phù hợp với những yêu cầu cho phát triển và môi trường. Qua suy nghĩ trên, vào đầu tháng 2,2005, Hội đồng Đại học Quốc gia qua Ủy ban Công nghệ và Khoa học Hóa học (Chemical Sciences & Technologies Committee) đã tổ chức tại Washington DC ngày hội thảo quy tụ trên 100 khoa học gia, kỹ sư, và nhiều chuyên viên hoạch định kế hoạch và chính sách. Mục tiêu của cuộc hội thảo là nhắm đến “hiệu quả của việc phát triển bến vững của các công ty hóa chất qua hai chủ đích là hóa học xanh và giảm thiểu giá thành”.

Và Ủy ban đã thống nhất 4 hướng chính cho nghiên cứu trong tương lai là:

- Đề xướng, cổ động cùng giáo dục về phát triển bền vững;

- Khai thác triệt để công nghệ hóa học xanh;

- Khai triển những công nghệ thay thế các loại năng lượng từ than đá qua việc xử dụng chất thải động vật để biến cải thành năng lượng;

- Các cuộc hội thảo khoa học sẽ được dùng như là công cụ để khuyến khích sản xuất trong hóa học xanh.

Do đó thiết nghĩ các quốc gia trên thế giới có khả năng đồng thuận trên quan điểm nầy. Nhưng vấn đề cần đặt ra nơi đây là trình độ khoa học kỹ thuật của các quốc gia đang phát triển vẫn còn trong thời kỳ phôi thai; vì thế cho nên thật khó cho các quốc gia nầy có thể khai triển chương trình “canh tân xanh” đồng bộ với các quốc gia tiên tiến. Vi vậy, các quốc gia sau nầy cần phải có nhiệm vụ giúp đỡ để đầy mạnh công cuộc toàncầu hóa chung cho thế giới.

Từ những suy nghĩ trình bày trên đây đã nói lên tính quan trọng của hóa học xanh trong những ngay sắp đến. Bảo vệ môi trường là một việc làm rất trong sáng trong công cuộc phát triển bền vững trong tương lai, ứng hợp với Nghị trình 21 do LHQ đề ra. Đó là: Việc tăng trưởng kinh tế, bảo vệ môi trường, và tạo dựng thêm phúc lợi xã hội cho người dân.

Thực hiện được 3 điều trên, chúng ta đã làm một cuộc cách mạng lớn cho toàn cầu.

Mai Thanh Truyết

Hội Khoa học & Kỹ thuật Việt Nam (VAST)

West Covina, 3/ 3/ 05