Renere organisk kjemi med katalyse

Like dokumenter
Renere organisk kjemi med katalyse

Renere organisk kjemi med katalyse

- En essensiell katalysator i næringsklyngene? Forskningsrådets miniseminar 12. april Mer bioteknologi i næringslivet hvordan?

Verdikjederegnskap/LCA for produkter og ISO-standard om Produkters klimaspor. Klimagassvekting av energibærere Bellonaseminar 26.

Handlingsplan for Katalyse og organisk kjemi II

b) Beregn varmemengden som blir frigitt hvis metangassen fra a) forbrennes. Anta at reakjonen går isotermt og isobart ved 1 atm og 298K: (5p) Figur 1

Miljøbioteknologi. Olav Vadstein og Kjetill Østgaard Institutt for Bioteknologi, NTNU. Foredrag TEKNA Bioteknologiseminar, Trondheim, 8.

Ole Isak Eira Masters student Arctic agriculture and environmental management. University of Tromsø Sami University College

Bostøttesamling

1. UTTAKSPRØVE. til den 44. Internasjonale Kjemiolympiaden i Washington DC, USA. Oppgaveheftet skal leveres inn sammen med svararket

BioCarb+ NFR KPN prosjekt MNOK. Enabling the biocarbon value chain for energy

Studieplan for KJEMI 1

Nytt EU-direktiv om forebygging av stikkskader, betydning for oss? Dorthea Hagen Oma Smittevernlege Helse Bergen

Hvordan skape ett senter og felleskaps- og senterfølelse for alle. Unni Olsbye

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Chemical Concept Inventory

1 Atle Harby, CEDREN

Trygve Helgaker. 31 januar 2018

Internasjonale aktiviteter innenfor funksjonskontroll med bidrag fra PFK

Kjemi. Kjemi er læren om alle stoffers. oppbygging, egenskaper og reaksjoner reaksjoner i

Akademisk frihet under press

Økologisk økonomi Ny økonomi for livskraftige samfunn og bærekraftig natur

Medvirkningsuka klima og energi: Klimatilpasning Indikatorer for bærekraftig samfunnsutvikling Helene Irgens Hov, Victoria Stokke

EU har forpliktet seg til å nå følgende mål innen 2020: NS-EN ny standard for energiledelse. Kutte utslipp av drivhusgasser med minst 20 %

Issues and challenges in compilation of activity accounts

Lovlig bruk av Cloud Computing. Helge Veum, avdelingsdirektør Difi, Oslo

Kan flyveaske benyttes til å fange CO 2?

Hva kreves av institusjonene for å implementere retningslinjene?

Forebygging av stikkskader og ny forskrift. Dorthea Hagen Oma Smittevernoverlege Helse Bergen

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Trondheim Institutt for kjemi. Bokmål Student nr.:

Capturing the value of new technology How technology Qualification supports innovation

Emnedesign for læring: Et systemperspektiv

Horisont 2020 forskning og innovasjon for norske aktører. Gudrun Langthaler, Oslo, Oktober 2015

UNIVERSITETET I OSLO

Smart High-Side Power Switch BTS730

Tromsø:

Kjønnsperspektiv I MNT utdanning og forskning

The regulation requires that everyone at NTNU shall have fire drills and fire prevention courses.

Disiplinutdanning vs profesjonsutdanning?

Bemanningsplan høsten 2018

Studieplan for KJEMI

Stian Antonsen, SINTEF Teknologiledelse Teknologi og samfunn

Biproduktforordningen arbeidet med nytt regelverk. Marie Opsal Tangen, seniorrådgiver Regelverksavdelingen, Hovedkontoret

Requirements regarding Safety, Health and the Working Environment (SHWE), and pay and working conditions

Andrew Gendreau, Olga Rosenbaum, Anthony Taylor, Kenneth Wong, Karl Dusen

Kapittel 12. Brannkjemi Brannfirkanten

Horisont 2020 EUs forsknings- og innovasjonsprogram. Brussel, 6. oktober 2014 Yngve Foss, leder, Forskningsrådets Brusselkontor

EU - prosjekt for utvikling av miljøfotavtrykk. Eksempel: Dekorative malinger

Futurisme som metode. hvordan forstå digitale forretningsmodeller

Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet. Naturfagkonferansen D2 Kjemiforsøk og risiko

Risikofokus - også på de områdene du er ekspert

Energi Foreningen. Hans Petter Kildal VP Sustainability

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Trondheim Institutt for kjemi. Bokmål Student nr.:

Dybdelæring i læreplanfornyelsen

FirstEnergy s Ohio Utilities. Energy Efficiency Programs for Business

LEGEMIDLER OG ORGANISK KJEMI IDENTIFISERING AV AKTIVT STOFF I PARACETAMOL. Elevoppgave for den videregående skole Bruk av avansert instrumentering.

Perpetuum (im)mobile

Programseminar mars 2004

melting ECMI Modelling week 2008 Modelling and simulation of ice/snow melting Sabrina Wandl - University of Linz Tuomo Mäki-Marttunen - Tampere UT

Teoretisk kjemi. Trygve Helgaker. Centre for Theoretical and Computational Chemistry. Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo. Onsdag 13.

BIBSYS Brukermøte 2011 Live Rasmussen og Andreas Christensen. Alt på et brett? -om pensum på ipad og lesebrett

NO X -chemistry modeling for coal/biomass CFD

Bokmâl. Eksamen I emne TKJ4100. Organisk kj emi-grunnkurs. lnstitutt for kjemi Side 1 av 5 sider NTNU. Kontaktperson: 1. Amanuensis Odd R.

Databases 1. Extended Relational Algebra

HONSEL process monitoring

3. Balansering av redoksreaksjoner (halvreaksjons metoden)

Lovlig bruk av Cloud Computing. Helge Veum, avdelingsdirektør Cloud Inspiration Day, UBC

PATIENCE TÅLMODIGHET. Is the ability to wait for something. Det trenger vi når vi må vente på noe

Produksjon av avanserte miljøvennlige biokjemikalier fra bærekraftige råvarer - nytten av LCA/EPD v/ HMS-sjef Borregaard Kjersti Garseg Gyllensten

Du vil trenge: Umbraco Nøkkel (Inkludert); Skiftnøkkel/Fastnøkkel sett (For styrestem bolten og de 4 styreboltene),pumpe

MNF, UiO 24 mars Trygve Helgaker Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo

NAL. Tine Hegli Seniorarkitekt / Snøhetta Prosessleder / Powerhouse

Hvor mye praktisk kunnskap har du tilegnet deg på dette emnet? (1 = ingen, 5 = mye)

bondura dual 36 Ø50mm - Ø200mm assembly & inspection manual art rev A

ENERGY STAR Qualified UPS Products

Examination paper for (BI 2015) (Molekylærbiologi, laboratoriekurs)

GoOpen 2008 Oslo 8. april. Jernbaneverket Fri programvare i driftskritiske systemer. Ole Morten Killi ole.morten.killi@bouvet.

Unit Relational Algebra 1 1. Relational Algebra 1. Unit 3.3

Duke Energy Seminar September 3 5, 2008 Concord, NC

Dynamic Programming Longest Common Subsequence. Class 27

Lydia Rice, Doctoral Student University of Arkansas Advisor: Jean-François Meullenet

ECHA guidance for etterfølgende brukere. Under revisjon i 2013

ENERGY STAR Qualified UPS Products

Jacob Nielsens 10 heuristikker. Dansk Guru med 10 Tommelfingerregler en_(usability_consultant)

Kap 4. Typer av kjemiske reaksjoner og løsningsstøkiometri

OTC USE IN NORWAY FOR PARACETAMOL, ATC-CODE: N02BE01

5 Kommunikasjonsbransjen og retorikk. Dagens plan. Hva er retorikk?

Store og komplekse informasjonssystemer

TKP4105/TKP4110 Fentonoksidasjon Arbeidsplan

Utfordringer for internasjonal bærekraft. Knut H. Alfsen Forskningssjef, Statistisk sentralbyrå

FIRST LEGO League. Härnösand 2012

Hva skjer med jobbene?

Institutt for biovitenskap

Skogen, den nye oljen. Vincent Eijsink Institutt for Kjemi, Bioteknologi og Matvitenskap

Nano for liten nano for stor

- Energiforskning - Forskningsprogrammer

Visjoner og ambisjoner for UiOs energisatsning. Rektor Ole Petter Ottersen

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Teknologiutvikling som suksesskriteriet for fremtidens industri

Proximity to UiO - on campus! Instituttseminar Oscarsborg

Transkript:

Renere organisk kjemi med katalyse Foredrag ved Faglig pedagogisk dag Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo, 31. oktober 2013 Mats Tilset, Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo mats.tilset@kjemi.uio.no Mats Tilset

Katalysegruppen ved Kjemisk institutt Karl Petter Lillerud Unni Olsbye Stian Svelle Mats Tilset Fire fast vitenskapelig ansatte som forsker med en felles visjon: "Rasjonell design av nye og forbedrede katalysatorer basert på fundamental mekanistisk innsikt" Mats Tilset 2

Temaer som vi skal innom Kjemi angår det deg? Grønn kjemi Katalyse Eksempler på grønn og ugrønn kjemi og anvendelse av katalyse Oppsummerende refleksjoner Mats Tilset 3

Produksjon av kjemikalier Vi benytter kjemiske stoffer i alle våre daglige aktiviteter, og er ubetinget avhengige av kjemisk produksjon og industri. Alt menneskelig forbruk og all produksjon genererer avfall! E-faktor = samlet avfall (kg) / produkt (kg) Industrisektor Årlig produksjon (t) E-faktor Produsert avfall (t) Oljeraffinering 10 6 10 8 Ca. 0.1 10 5 10 7 Bulkkjemikalier og polymerer 10 4 10 6 <1 5 10 4 5 10 6 Finkjemikalier 10 2 10 4 5 50 5 10 2 5 10 5 Legemidler og elektronikk 10 10 3 25 250 2.5 10 2 10 6 Mats Tilset 4

Målet er E = 0! E-faktor = samlet avfall (kg) / ønsket produkt (kg) E-faktor M&M modell Industrisektor <0.1 Oljeraffinering ~1 Bulkkjemikalier og polymerer ~10 ~100 Finkjemikalier ~250 Legemidler og elektronikk http://www.cs.gordon.edu/~ijl/visualizingwaste/ Mats Tilset 5

Oksidasjon av alkoholer En velkjent organisk reaksjon: Balansert ligning: Når vi lager 100,0 g sykloheksanon fra 101,9 g sykloheksanol, så lager vi også 133,3 g Cr 2 (SO 4 ) 3 59,2 g K 2 SO 4 114,1 g vann Mats Tilset 6

Grønn kjemi Fra det kvalitetssikrete norsk nettleksikon, http://snl.no: Bærekraftig kjemi, betegnelse på 12 prinsipper for kjemisk virksomhet der målet er å eliminere dannelse av farlige forbindelser i fremstilling og utnyttelse av kjemiske produkter. Det er bedre å unngå produksjon av avfallsstoffer enn å fjerne dem i ettertid. Kjemiske prosesser skal være atom- og energieffektive, benytte seg av fornybare råvarer, og unngå bruk av toksiske og/eller farlige kjemikalier og løsemidler. De kjemiske produktene skal være nedbrytbare i miljøet. Grønn kjemi tar utgangspunkt i en fundamental forståelse av kjemien på molekylært nivå og resulterer i miljøvennlige produkter og prosesser. Når disse prinsippene settes i verk for fullt vil det medføre et paradigmeskifte for kjemisk industri. Mats Tilset 7

12 Principles of Green Chemistry 1. Prevention It s better to prevent waste than to treat or clean up waste afterwards. 2. Atom Economy Design synthetic methods to maximize the incorporation of all materials used in the process into the final product. 3. Less Hazardous Chemical Syntheses Design synthetic methods to use and generate substances that minimize toxicity to human health and the environment. 4. Designing Safer Chemicals Design chemical products to affect their desired function while minimizing their toxicity. 5. Safer Solvents and Auxiliaries Minimize the use of auxiliary substances wherever possible make them innocuous when used. 6. Design for Energy Efficiency Minimize the energy requirements of chemical processes and conduct synthetic methods at ambient temperature and pressure if possible. Mats Tilset 8

12 Principles of Green Chemistry 7. Use of Renewable Feedstock Use renewable raw material or feedstock rather whenever practicable. 8. Reduce Derivatives Minimize or avoid unnecessary derivatization if possible, which requires additional reagents and generate waste. 9. Catalysis Catalytic reagents are superior to stoichiometric reagents. 10. Design for Degradation Design chemical products so they break down into innocuous products that do not persist in the environment. 11. Real-time Analysis for Pollution Prevention Develop analytical methodologies needed to allow for real-time, in-process monitoring and control prior to the formation of hazardous substances. 12. Inherently Safer Chemistry for Accident Prevention Choose substances and the form of a substance used in a chemical process to minimize the potential for chemical accidents, including releases, explosions, and fires. Mats Tilset 9

Hva er en katalysator? En katalysator er et stoff som har evnen til å øke en kjemisk reaksjons hastighet uten selv å bli varig kjemisk forandret ved reaksjonen. Etter reaksjonen gjenfinner man katalysatoren i uforandret mengde og i uforandret tilstand; derfor inngår den heller ikke i reaksjonsligningen for prosessen. 4 Nobelpriser i kjemi til katalyse siden år 2000! Mats Tilset 10

Katalysert og ukatalysert reaksjon Katalysatoren øker reaksjonshastigheten ved å senke reaksjonens aktiveringsenergi E a. Dette skjer ved at katalysatoren åpner døren til en ny reaksjonsvei (reaksjonsmekanisme). Mer enn 70 % av alle eksisterende industrielle kjemiske prosesser foregår ved hjelp av katalyse Mats Tilset 11

Influensamedisiner Vanlig smerte/feberstillende: Aktualisert med svineinfluensaen: Acetylsalicylsyre Paracetamol Tamiflu Mats Tilset 12

Fremstilling av Tamiflu (1 av 2) Mats Tilset 13

Fremstilling av Tamiflu (2 av 2) Mats Tilset 14

Oksidasjon av alkoholer En velkjent organisk reaksjon: Balansert ligning: Når vi lager 100,0 g sykloheksanon fra 101,9 g sykloheksanol, så lager vi også 133,3 g Cr 2 (SO 4 ) 3 59,2 g K 2 SO 4 114,1 g vann Mats Tilset 15

Oksidasjon av alkoholer et grønnere alternativ Balansert ligning: Når vi lager 100,0 g sykloheksanon fra 101,9 g sykloheksanol, så lager vi også 56,6 g CaCl 2 32,3 g vann Mats Tilset 16

Oksidasjon av alkoholer et enda grønnere alternativ Når vi lager 100,0 g sykloheksanon fra 101,9 g sykloheksanol, så lager vi også 16,3 g vann Mats Tilset 17

Tommy tar helt feil (som vanlig) Utvikling av forbedrete kjemiske prosesser er en særdeles rasjonell vitenskap, basert på grunnleggende forståelse av hva som foregår på molekylnivå Mats Tilset 18

Eksempel på effektiv katalyse: Produksjon av eddiksyre Katalysert av Rh (rhodium, ca. 1982) eller Ir (iridium, ca. 2000) Milde reaksjonsbetingelser >99.5% selektivitet basert på metanol 94% selektivitet basert på CO for Ir, 85% for Rh Ekstremt høye reaksjonshastigheter >7 millioner tonn/år Mats Tilset 19

Eddiksyreprosessen i nesten full detalj Mats Tilset 20

Veien mot grønn kjemi og bærekraftig produksjon (1) Storskala produksjon av enkle organiske kjemikalier (bulkkjemikalier) kjennetegnes allerede av utstrakt bruk av katalyse og effektive prosesser men det er stort rom for forbedringer Med dagens syntesemetoder i organisk kjemi kan man lage «nesten hva det skal være» Bruken av lange sekvenser med støkiometriske reaksjoner fører til høye E-verdier i produksjon av lav-volums spesialkjemikalier Mats Tilset 21

Veien mot grønn kjemi og bærekraftig produksjon (2) Situasjonen kan kun forbedres ved satsing på forskning Nye syntesemetoder Nye katalysatorer Grunnleggende, fri forskning må til Løsningene på fremtidens problemer er ikke kjent i dag og kan neppe finnes med ensidig satsing på stramt styrte forskningsprogrammer Kjemi vil være en nøkkelvitenskap arbeidet med energi-, ressurs- og miljøutfordringene vi står overfor Mats Tilset 22

Dagens entusiastiske studenter er fremtidens forskere Mats Tilset 23