Урок-гра, урок-подорож та урок-конференція
Що таке “зелена” хімія?
Хіміки, які фінансуються Національним інститутом загальних медичних наук (National Institute of General Medical Sciences – NIGMS) при Національному інституті охорони здоров’я (National Institutes of Health – NIH), розробляють “зелені” способи винаходження, освоєння й виробництва ліків та інших молекул з терапевтичним потенціалом, а також сумішей, що використовуються у біомедичних дослідженнях. Один із наукових експертів інституту, спеціаліст із органічної хімії Боб Ліз (Bob Lees), описує деякі з цих спроб.
Що таке “ зелена ” хімія?
“Зелена” хімія – це конструювання більш екологічних хімічних процесів і продуктів. Деякі з 12 головних принципів “зеленої” хімії: зменшення відходів і токсичних побічних продуктів; використання більш стійких (відновлюваних) або придатних до біорозкладання матеріалів; економія енергії.
Чому “зелена” хімія важлива для здоров’я людини?
“Зелена” хімія корисна для нашого здоров’я з кількох причин. Вона використовується у виготовленні ліків і створенні інструментів візуалізації та зондів, які застосовують науковці, щоб вивчати широкий спектр важливих для медицини біологічних процесів . Ще одна вигода для здоров’я як нашого, так і планети, полягає у зменшенні відходів та споживанні меншої кількості енергії.
Які є приклади розвідок “зеленої” хімії, що підтримує Національний інститут загальних медичних наук?
Один дослідник винайшов метод безпечного й ефективного використання кисню замість небезпечних хімічних речовин на етапі виробництва ліків. Він також придумав спосіб, як зробити воду єдиним побічним продуктом таких реакцій.
Інший дослідник започаткував кращий і рентабельніший метод виробництва провідного препарату статину для лікування високого рівня холестерину. Традиційний, багатоетапний процес виготовлення цих ліків був неефективним і залучав велику кількість ризикованих реагентів. У новому методі використовується сконструйований фермент, щоб уникнути кілька хімічних кроків. (Ферменти – це білки, які прискорюють хімічні реакції в людському тілі та інших організмах).
Які є наукові перешкоди в дослідженнях “зеленої” хімії?
Ключове завдання – це покращення каталітичних реакцій. Хіміки використовують каталізатори, щоб пришвидшити реакції, але ці каталізатори часто є металами – токсичними, а також рідкісними та дорогими. Фармацевтичні підприємства повинні усувати метали та інші домішки з ліків , як тільки реакція, що створила їх, завершилась. Важливо винайти шляхи для проведення каталітичних реакцій із набагато меншою кількістю металів, або з менш токсичними металами, і доступнішими, які легше отримати, а отже, надійнішими.
Неметалічні каталізатори – теж варіант, останнім часом вони є галуззю великої дослідницької діяльності.
Також важливо розробити більш вибіркові каталітичні реакції, тобто такі, що виробляють лише (або в основному) суміш із бажаними властивостями. Зараз деякі з цих реакцій продукують дві чи більше хімічних сумішей, які мають однакові атоми й однакові міжатомні зв’язки, але з атомами, розташованими по-різному у тривимірному просторі, дають результати різних біологічних властивостей. Створення більш вибіркових реакцій ліквідувало б потребу в додаткових хімічних етапах очищення бажаного складу від суміші продуктів та дало б змогу уникнути відходів, пов’язаних із виробництвом і наступним виокремленням небажаних домішок.
Інша сфера майбутньої роботи передбачає пристосування ферментів, що існують у природі, чи навіть винахід ферментів з нуля, які б служили як каталізатори для проведення великомасштабних хімічних реакцій чисто й ефективно. Новий процес створення препарату статин, описаний вище, – гарний приклад. Ці великомасштабні реакції можуть вимагати додаткових хімічних етапів, кожен з яких, імовірно, потребує токсичних реагентів, забруднювальних розчинників та надзвичайних температур або тиску, досягти яких – дуже енергозатратно.
STEM – урок-гра з екологічних питань «Зелена хімія»
«Пластик або папір: що більше шкодить довкіллю»
Про матеріал:
За допомогою гри визначається поняття
"Зелена хімія", мета, принципи та значення зеленої хімії для людини
та довкілля у сучасному світі, важливість переробки макулатури та пластмаси для довкілля.
Тема уроку: «Зелена хімія»
Цілі уроку: Формування
предметних та ключових компетентностей:
екологічна грамотність;
підприємливість та ініціативність;
розкриття поняття «Зелена хімія»;
інформаційно-цифрова компетентність;
здорове життя;
уміння вчитися впродовж життя;
розширити знання здобувачів освіти про роль хімії;
розвивати мислення у пізнанні новітніх глобальних
завдань, які постають у сучасній науці
‒ хімії;
розвиток екологічного мислення здобувачів освіти,
на прикладі переробки макулатури та пластмасових виробів, економія енергії і
сировини в промисловості та побуті.
Тип уроку: урок - гра
Обладнання: наукові
статті, відео - матеріали, малюнки.
Форма роботи: робота з малюнками, схемами, відео – матеріалами та
QR –коди.
Очікувані результати: здобувачі освіти професії «Машиніст папероробної та
картоноробної машини" вивчають шляхи покращення навколишнього середовища
(за допомогою «Зеленої хімії» (переробка макулатури та пластмаси і тд.); вивчають,
що таке «Зелена хімія» та принципи її роботи; усвідомлюють роль органічної
хімії; підсилюють знання про властивості речовин, які впливають на власне
здоров’я і довкілля.
Хід уроку:
І. Організаційний момент.
ІІ. Оголошення мети, теми і завдань уроку.
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.
Викладач.
Ведучий.
Доброго дня, діти! Як відомо усім нам, що екологічна
ситуація у нашій країні є критичною, а виправити можемо лише самі. Коли кожен
зрозуміє, що потрібно ставитися до навколишнього середовища та його багатств
розумно, берегти усе живе, тоді ми зможемо зупинити необоротні процеси. На
нашому заході сьогодні ми дізнаємося, що таке «Зелена хімія», і як вона може
допомогти у збереженні екології.
Група поділяється на дві
команди. Кожна обирає назву. Та змагаються на обізнаність з питань «зеленої
хімії».
«Зелена хімія»
1 тур.
Командам по черзі
ставляться запитання. У випадку відсутності відповіді, відповідають
вболівальники чи супротивники. За кожну правильну відповідь команді
присуджується 1 бал.
Запитання:
1. Як ми розуміємо,
що таке – «Зелена хімія»?
2. Чому ми маємо потребу в зеленій хімії?
3. У чому полягає різниця між
наукою про навколишнє середовище і Зеленою хімією?
4. Назвіть декілька
принципів Зеленої хімії?
Відповіді:
1. «Зелена хімія» є принципово новим інноваційним
підходом до скорочення або повної відмови від використання небезпечних і
токсичних хімічних речовин. Зелена хімія - це принципово новий підхід до
вирішення екологічних проблем, що полягає у використанні чистих і таких, що
менш забруднюють навколишнє середовище промислових процесів і гарантує, що
виробники беруть на себе відповідальність за вироблювані продукти.
2. Споживачі часто не мають повної інформації про хімічні
речовини і продукти або про можливі негативні наслідки, викликані цими
хімічними речовинами. З тисячами хімічних речовин, які ми використовуємо
сьогодні, абсолютно неможливо, та і не потрібно, розбиратися звичайним людям. Саме
Зелена хімія є довгостроковим важелем управління охороною навколишнього середовища,
сприяє суспільній охороні здоров'я і допомагає зберегти навколишнє середовище
для майбутніх поколінь.
3. Обидва цих напрями спрямовані на пошуки шляхів, які зроблять світ краще. Вони, безумовно, взаємозв'язані
один з одним. Наука про охорону навколишнього середовища встановлює джерела,
роз'яснює механізми і оцінює проблеми навколишнього середовища. Зелена хімія
шукає шляхи вирішення цих проблем, створюючи безпечні альтернативні технології.
Слід пам'ятати, що не дивлячись на загальні глобальні цілі, зелена хімія і
хімія про навколишнє середовище - це різні науки. Мета зеленої хімії -
запобігання забрудненню в процесі створення хімічних продуктів або процесів,
тобто запобігання забрудненню на самих початкових стадіях планування і
здійснення хімічних процесів.
4. Атомна економія, запобігання нещасних
випадків, запобігання відходів, енергетична ефективність і тд.
2 тур.
Пластик або папір
1. Пластик або
папір: що більше шкодить довкіллю?
2. Яка країна є
світовим лідером з використання паперу?
(Додається по 2
бали)
Відповіді:
1. З метою боротьби з пластиком в Європейських супермаркетах ще
кілька років тому перестали пропонувати поліетиленові пакети: замість них
покупці можуть придбати паперові. Однак чи є вони такими екологічними, як
вважається? DW розбиралася, чи справді папір і картон завдають меншої шкоди
довкіллю, ніж вироби з пластику, і чи існує альтернатива виробам з деревини. У FÖP побоюються, що поганий імідж пластика також може призвести до того, що
споживачі стануть дедалі частіше використовувати папір як пакувальний матеріал.
Тим часом багаторазовий пластик завдає набагато меншої шкоди екології, ніж папір
- принаймні, якщо його не переробляють.
Одним з негативних
прикладів екологи називають паперові пакети, які можна придбати в багатьох Європейськихких
супермаркетах. Їхній коричневий колір не означає, що вони виготовлені з
переробленого паперу. Якраз навпаки: в німецькій екологічної організації
Deutsche Umwelthilfe (DUH)
пояснюють, що для виробництва цих пакетів використовуються особливо довгі і
міцні целюлозні волокна.
2. Німеччина - світовий лідер зі використання паперу
У той же час
споживання паперу в світі продовжує стрімко зростати. У 1980 році населення
планети загалом витратило близько 170 мільйонів тонн, а у 2017 році - понад 423
мільйони тонн цього матеріалу.
При цьому світовим
лідером з використання паперу на душу населення стала Німеччина: в 2018 році
цей показник склав тут 241 кілограм. У цій невтішній статистиці ФРН обійшла
навіть США, які посіли друге місце в списку: на одного американця в рік
припадає 211 кілограмів витраченого паперу та картону. Фахівці FÖP зазначають,
що, хоча у ФРН здебільшого використовують деревину зі Скандинавії, чверть
целюлози постачається з Бразилії.
3 тур.
Перша інноваційна еко-акція з
доповненою реальністю
Роздаються картки з QR –
кодом на гру, яка навчає сортувати сміття за допомогою
телефону. (Додається по 2 бали).
1. Для чого важливо сортувати сміття?
2. Які знаєте шляхи?
Відповіді:
1.
Сортування сміття та кольорові баки у дворах комусь
нагадують квест чи гру, в якій ти береш участь, але правил достеменно не знаєш.
Здавалося б, колись було все простіше – зібрав сміття, вийшов у коридор та
спустив у загальний сміттєпровід всі відходи в одному пакеті. Зараз існують декілька компаній, які переробляють сміття. Для того вони
встановлюють кольорові контейнери для роздільного збору сміття. Коли сміття розподілено
правильно відразу компаніям легше відправити відходи на переробку, аніж
спочатку працівники пересортують вручну.
2.
Потрібно ще вдома сортувати відходи в різні
контейнери або відра. Скло до скла, папір та картон – до паперу, консерви та
металеві вироби і тд. Пластикові вироби краще просушити. Батарейки завжди
окремо збирати.
4 тур.
Загроза для "зелених легенів
планети"
1. До яких
наслідків призводить масова вирубка лісів та джунглів для вироблення паперу?
2. Скільки відсотків усіх пралісів планети вже
знищені?
(Додається
по 1 балу)
Відповіді:
1.
До вимирання багатьох видів
рослин і тварин.
2.
80%. Щороку в усьому світі
приблизно вирубується 13 мільйонів га лісу
Посилання на
відео для перегляду:
5 тур.
Щодо паперових пакетів
1. Чи варто носити продукти у паперових пакетах?
2. Чому
виробництво паперових пакетів шкодить для навколишнього середовища?
(Додається
по 1 балу)
Відповіді:
1.
У FÖP побоюються, що поганий
імідж пластика також може призвести до того, що споживачі стануть дедалі
частіше використовувати папір як пакувальний матеріал. Тим часом багаторазовий
пластик завдає набагато меншої шкоди екології, ніж папір - принаймні, якщо його
не переробляють.
Одним з
негативних прикладів екологи називають паперові пакети, які можна придбати в
багатьох європейських супермаркетах. Їхній коричневий колір не означає, що вони
виготовлені з переробленого паперу. Якраз навпаки: в німецькій екологічної
організації Deutsche Umwelthilfe (DUH) пояснюють, що для виробництва цих
пакетів використовуються особливо довгі і міцні целюлозні волокна.
2.
Як зауважують у DUH, такі
волокна можуть бути отримані лише зі свіжої деревини з використанням безлічі
хімічних речовин. Оскільки
паперові пакети для продуктів повинні бути міцними, на їхнє виготовлення йде
велика кількість вихідного матеріалу, що призводить до збільшення викидів СО2. В результаті виробництво одного паперового пакета завдає навколишньому
середовищу більшої шкоди, ніж пластикового: баланс зміниться лише у тому
випадку, якщо паперовий пакет буде використовуватися багаторазово.
Посилання на
відео для перегляду:
6 тур.
Макулатура - цінна сировина
1. Чому важливо перейти на папір, який виготовлений з макулатури?
2. Що рекомендують екологи аби зменшити використання паперу?
1. Ще одна порада фахівців -
повністю перейти на папір, вироблений з макулатури. Справа в тому, що папір з
вторинної сировини дозволяє економити не лише деревину. На його виготовлення
витрачається на 70 відсотків води і 60 відсотків енергії менше, ніж при
виробництві паперу зі свіжої целюлози.
2. Екологи рекомендують обмежити
споживання паперу - наприклад, друкувати на обох сторонах аркуша,
використовувати багаторазові сумки замість паперових пакетів і ганчірки, які
можна прати, замість паперових рушників. А наклейка на поштовій скриньці з
написом "Будь ласка, жодної реклами" може допомогти позбутися великої
кількості паперових рекламних листівок і газет, які кидають до неї.
(Додається по 2 бали)
Підбиття підсумків уроку
Викладач:
Захистити
навколишнє середовище може абсолютно кожен, якщо не буде викидати паперові
відходи, а збере їх і здасть на переробку. Часто так відбувається, що в
офісах практично невикористаний папір недбало викидається, тоді як його можна
було б збирати і передавати в спеціальні пункти прийому макулатури. Такі
дії не займуть багато часу, але зроблять значний внесок у збереження
навколишнього середовища.
Дослідження
показують, що 60 кілограмів макулатури рятують одне дерево від
вирубки. Вчені всього світу вже багато років борються за те, щоб
підприємства впроваджували роботу з вторинною сировиною.
Зараз це дійсно стало реальністю. Практично всі підприємства в Україні,
що займаються виробництвом паперових виробів, приймають і макулатуру для
вторинної переробки. Це не може не радувати, адже саме такі реальні дії
зберігають ресурси планети. Поки що лідерами в області збору та переробки
макулатури є країни Євросоюзу.
Урок-конференція
в Green
Chemistry
Про матеріал:
Визначення поняття "Зелена
хімія", мета, принципи та значення зеленої хімії для людини та довкілля у
сучасному світі.
Тема уроку: «Зелена хімія»
Цілі уроку: Формування
предметних та ключових компетентностей:
здорове життя;
уміння вчитися впродовж життя;
підприємливість та ініціативність;
екологічна грамотність;
інформаційно-цифрова компетентність;
розкриття поняття «Зелена хімія»;
розширити знання здобувачів освіти про роль хімії;
розвивати мислення у пізнанні новітніх глобальних
завдань, які постають у сучасні науці ‒ хімії;
розвиток екологічного мислення здобувачів освіти,
на прикладі переробки макулатури та пластмасових виробів, економія енергії й
сировини в промисловості та побуті.
Тип уроку: урок - конференція
Обладнання: презентації,
наукові статті, відео - матеріал,
малюнки.
Форма роботи: робота з малюнками, схемами, відео – матеріалами.
Очікувані результати: здобувачі освіти вивчають, що таке «Зелена хімія»
та принципи її роботи; усвідомлюють роль органічної хімії; підсилюють знання
про властивості речовин, які впливають на власне здоров’я і довкілля; шукають
шляхи покращення навколишнього середовища (за допомогою «Зеленої хімії»
(переробка макулатури та пластмаси і тд.).
Хід уроку:
І. Організаційний момент.
ІІ. Оголошення мети, теми і завдань уроку.
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.
Викладач.
Учень 1.
Зеле́на хі́мія (екологічна хімія) — філософія хімічних
досліджень та інженерії, що закликає до створення продуктів та процесів, які
дозволять мінімізувати використання та виробництво шкідливих речовин. Одночасно
з цим, хімія довкілля — це хімія природного довкілля. Метою зеленої хімії є
зменшення та запобігання забруднення вже на початку планування
хімічних технологій тощо.
Зелена хімія — розділ хімії, присвячений розробці хімічних продуктів
та нових процесів, що цілком виключають або суттєво зменшують використання та
продукування (як відходів) у виробництві шкідливих для людини чи довкілля
речовин.
Як хімічна філософія, зелена
хімія має застосування до органічної хімії, неорганічної хімії, біохімії, аналітичної хімії та навіть фізичної хімії. Зелена
хімія найбільше концентрується на вирішенні промислових задач, а тому має
відношення до вибору хімічних процесів, що будуть використовуватися в хімічній технології. Головне завдання
екологічної хімії нарівні зі зменшенням шкідливості хімічних процесів, ще й
збільшення ефективності кожного з хіміко-технологічних процесів. Зелена хімія є
окремою наукою, відміною від хімії
довкілля, яка займається
хімічними явищами в довкіллі.
Прикладом зеленої хімії можна назвати водневу
енергетику, коли відновлювана
енергія запасається у
вигляді водню, отриманого із води, який при використанні дає енергію і
знову воду.
Учень 2.
Метою «зеленої» хімії є
зменшення та запобігання забрудненню довкілля вже на початку розроблення хімічних технологій, тобто, унеможливлення появи
негативних екологічних наслідків після її запуску у виробництво. З огляду на
це, «зелена» хімія як хімічна філософія, стосується різних галузей
хімічної науки.
До завдань «зеленої» хімії
належать не лише зменшення шкідливого впливу хімічних виробництв на природу, а
й пошук шляхів збільшення ефективності кожного з хіміко-технологічних процесів.
«Зелена» хімія стосується всього життєвого циклу
хімічної продукції: проектування, виробництва, використання
та кінцевої утилізації. За «зеленою» хімією майбутній добробут нашої планети.
Учень 3.
Зелена
хімія стосується
практично кожного сектору бізнесу – харчової промисловості, енергетики,
виготовлення пластмаси, ліків, косметики, засобів для чищення тощо, а отже вона
завжди буде відігравати важливу роль у розвитку національної промисловості.
Зважаючи на всі глобальні проблеми людства та України,
хімія стала на шлях розвитку нового наукового напряму — «зеленої», або інакше
її називають «екологічно раціональної» хімії. Це міждисциплінарна інтегрована
течія в хімії, яка поєднує синтетичну органічну хімію з аналітичною та фізичною
хімією, токсикологією, мікробіологією, біотехнологією та технічними науками.
«Зелену» хімію розглядають як суспільний рух і науковий
напрям, що пропонує розвиток технологій, які використовують більш ефективні
хімічні реакції. Вона пов'язана з «відкриттям, розробкою та застосуванням
хімічних процесів, що зменшують або вилучають використання й утворення
шкідливих речовин». Так
трактує поняття «“зелена” хімія» Міжнародна спілка теоретичної та практичної
хімії IUPAC.
Упродовж
розвитку хімії як науки її основними завданнями були пошук і синтез корисних
речовин і матеріалів із заданими властивостями з метою розвитку економіки. Саме
це спричинило екологічні проблеми, які й нині турбують людство.
Учень 4.
«Зелена» хімія пропонує два напрями розвитку: перший — це
переробка, утилізація та знищення екологічно небезпечних побічних і
відпрацьованих продуктів хімічної промисловості; другий — перспективніший, що
забезпечить розробку нових промислових процесів, які не спричиняють викидів
шкідливих для навколишнього середовища продуктів (навіть побічних) або зводять
їхнє використання й утворення до мінімуму.
• «Зелена» хімія — філософія
хімічних досліджень та інженерії, що закликає до створення продуктів і
процесів, які дають змогу мінімізувати використання та виробництво шкідливих
речовин.
Одночасно
з цим «зелена» хімія — це хімія природного довкілля.
Хімічні речовини та процеси, відповідно до принципів
«зеленої» хімії, розглядаються не тільки щодо виробництва речовин і матеріалів
із заданими властивостями, а й з урахуванням наслідків їхнього застосування для
довкілля. Тому «зелена» хімія стосується всього циклу хімічної продукції на
різних етапах виробництва та за потреби її утилізації.
Технології, які пропонує «зелена» хімія, запобігатимуть
забрудненню на молекулярному рівні завдяки застосуванню інноваційних наукових
розв'язань екологічних проблем. «Зелена» хімія перешкоджає утворенню шкідливих
речовин, зменшує негативний вплив хімічних продуктів і процесів на здоров'я
людини, у деяких випадках усуває небезпеку з уже наявних продуктів і процесів.
Учень 5.
«Зелена»
хімія — це майбутнє нашої планети. Передусім вона корисна для здоров'я людини.
У фармації це сприятиме виготовленню ліків і впровадженню технологій, що
вивчатимуть широкий спектр важливих для медицини біологічних процесів.
В
Україні виник термін «“зелений” тариф» — це спеціальний тариф, за яким держава
закуповує всю електроенергію, вироблену сонячними та вітровими
електростанціями. Не потрібно витрачати час і гроші на пошук клієнтів, оскільки
за законом держава зобов'язана закуповувати всю електроенергію, яка
виробляється. Крім того, населення отримує безоплатну енергію з доходом для
себе. Це дає велику економію, розвиває підприємливість.
«Зелену» хімію називають «новим
мисленням хімії», філософією сучасних хімічних досліджень. Її світоглядний
орієнтир — коеволюція людини та природи, збереження біосфери. Поняття
«коеволюція» (від латин. со- — з, разом та еволюція) сучасна наука використовує
для позначення механізму взаємозумовлених змін елементів, складових цілісної
системи, що розвивається. Справджуються
передбачення В. Вернадського, висловлені на початку ХХ ст., що дослідники в
майбутньому будуть частіше спеціалізуватися не на науках, а на проблемах.
Провідною тенденцією ХХ ст. вважалось утворення наук «на перетині» галузей
знань. У сучасній науці це втрачає актуальність, бо створюються проекти,
поєднані єдиною метою та обмежені в часі. Глобальні екологічні та
соціально-етичні проблеми створюють новий тип наукового знання. Саме тому
«зелену» хімію розглядають як новітню хімічну філософію. Її принципи й ідеї
мають стати основою підготовки нового покоління дослідників.
Учень 7.
Концепція-передпроєктної-пропозиції-ЮНІДО-Greenchem:
Викладач:
«Зелена» хімія —
філософія хімічних досліджень та інженерії, що закликає до створення продуктів
і процесів, які дають змогу мінімізувати використання та виробництво шкідливих
речовин.
• «Зелена» хімія пропонує два
напрями розвитку: 1) переробка, утилізація та знищення екологічно небезпечних
побічних і відпрацьованих продуктів хімічної промисловості; 2) забезпечення
розробки нових промислових процесів, продукти яких не шкідливі для довкілля
(навіть побічні), або зведення їхнього використання й утворення до мінімуму.
• Технології «зеленої» хімії
запобігатимуть забрудненню на молекулярному рівні, застосовуючи інноваційні
наукові розв'язання екологічних проблем і перешкоджаючи утворенню шкідливих
речовин.
• «Зелена» хімія відкриває нові
перспективи для енергонезалежності села на основі «зеленої» енергії.
• «Зелену» хімію називають «новим
мисленням хімії», філософією сучасних хімічних досліджень. Її світоглядний орієнтир
— коеволюція людини та природи,
збереження біосфери.
•
Принципи «зеленої» хімії та закладені в концепцію ідеї мають стати основою підготовки
нового покоління дослідників.
V.
Підбиття підсумків уроку.
Підписатися на:
Дописи (Atom)
