Az ENSZ 1987-ben kiadott Közös jövőnk című jelentésében ez a definíció szerepel: „A fenntartható fejlődés olyan fejlődés, amely kielégíti a jelen generáció szükségleteit anélkül, hogy veszélyeztetné a jövő generációk esélyét arra, hogy ők is kielégítsék saját szükségleteiket.” Mi történt a valóságban az elmúlt harminc évben?

‒ A pontatlan megfogalmazás miatt világszerte dollármilliárdokat költöttek el olyan stratégiákra, fejlesztési célokra, államilag támogatott programokra, amelyek nem vezettek fenntartható eredményekhez. Miközben senki sem tette fel a kérdést: tudhatjuk-e egyáltalán, hogy mire lesz szüksége a jövő generációnak mondjuk ötven év múlva? Nem vagyunk képesek megjósolni, milyen tudományos felfedezések születnek, s azok hogyan hatnak a technológiai fejlődésre. Akkor sem jobb a helyzet, ha a múltba visszatekintünk.
A nagyszüleink mit sem sejtettek internetről, mobiltelefonról, napelemről, vagy hogy egy embert azonosítani lehet a DNS-e alapján, de nem is kell ilyen messzire mennünk, öt évvel ezelőtt mi sem tudtuk, hogy 3D-ben fogunk autót nyomtatni. Számos ehhez hasonló kérdést tehetnénk fel, mert ahogy az előttünk lévő generáció sem, úgy mi sem tudjuk, mi lesz ötven év múlva. Még a helyi időjárás előrejelzése is kétséges néhány napon túl, hát még egy hónappal előre. A légkörkutatók eközben számítógépen modellezik, milyen változások lesznek ötven év múlva… Kissé szkeptikus vagyok ezzel kapcsolatban. Az viszont tény, hogy a légtérben nő a szén-dioxid aránya, és ezzel a fotoszintézis nem tud megbirkózni, mert nincs elég fa, nincs elég növény. Mi lesz ennek a következménye? Először felmelegedés, hogy aztán mi fog történni, a szakemberek sem tudják, ezért beszélnek klímaváltozásról. Ebből a bizonytalanságból fakadóan az elmúlt közel harminc évben rengeteg olyan fejlesztés történt, ami legfeljebb a megvalósító szervezetek érdekeinek felelt meg; elősegítette vállalatok profitszerzését, civil szervezetek támogatását, politikusok újraválasztását. Azonban a fenntarthatóság helyett leginkább az érdekek szerinti megfelelőség valósult meg.

Mi lenne a helyes definíció?

‒ Úgy gondoljuk, hogy a fenntarthatóságnak egy társadalmi és gazdasági folyamatoktól független belső tulajdonságnak kell lennie. Ezért a fenntartható fejlődésnek egy alternatív definícióját fogalmaztuk meg 2015-ben, amely szerint: a természeti kincsek és az energiaforrások felhasználása nem lehet gyorsabb, mint amilyen mértékben azt a természet újra tudja termelni, és a hulladékok nem keletkezhetnek gyorsabban, mint a feldolgozásuk sebessége. 1987-ben az ENSZ-definíció garantálni látszott, hogy a bolygót úgy adhatjuk át a következő generációnak, hogy 2065-ben legalább a miénkhez hasonló, vagy annál magasabb színvonalon tudjanak élni. Csakhogy senki sem számolta ki, hogy valóban fenntartható-e, amit csinál, mert erre nem dolgoztak ki mérőszámot. Amikor elkezdtünk a biomassza katalitikus átalakításával foglalkozni, megkérdeztem a diákjaimat, szerintük mekkora területen kellene kukoricát termeszteni az amerikaiak teljes energiafogyasztásának bioetanollal történő kiváltásához. Kiderült, hogy a technológia nem fenntartható, mert az összes mezőgazdasági földterület két és félszeresét kellene bevetni.

Arra a kérdésre is kerestük a választ, hogyan tudjuk összehasonlítani, mindent ugyanarra az értékre hozni a biomassza feldolgozása során. Ezért javasoltuk a különböző fosszilis és biomassza-alapú nyersanyagok, termékek, eljárások és technológiák összehasonlítására az etanol ekvivalens használatát, ami azt az etanolmennyiséget jelenti kilogrammban, tonnában vagy millió tonnában kifejezve, amellyel fedezni tudjuk egy adott nyersanyagból előállított energia mennyiségét, vagy amelyből egy adott szénalapú vegyi anyag termelése fedezhető.

A zöld kémia az 1980-as évek végén indult fejlődésnek, válaszként a környezeti problémákra, valamint a vegyipar iránt növekvő bizalmatlanság eloszlatására. Hogyan működik?

‒ Mint a kábítószer-megelőzés – ha azt akarjuk, hogy ne legyen drogproblémánk, ne használjunk drogot. Ha óvni akarjuk a természetet, ne tartsunk nyitott tárolóban alumíniumfeldolgozásból származó nátrium-hidroxidot. Öt éve nem történt volna meg a vörösiszap-katasztrófa, nem haltak volna meg emberek, ha tárolás helyett feldolgozzák a hulladékot, vagy legalább a földgát helyett betonfalat építenek, már azzal is jelentősen csökkentették volna a veszélyt.

A legjobb persze olyan technológiát alkalmazni, amely során nem keletkeznek veszélyes anyagok. A zöld kémia lényege az, hogy már a tervezéstől kezdve figyelembe veszi az ismert és a várható környezeti hatásokat.

Tavaly október végén az MTA szervezésében rendezték a World Science Forumot, amelynek célja, hogy a tudomány képviselői párbeszédet folytathassanak a döntéshozókkal és a társadalom kép­viselőivel. Mennyire hallgatnak a tudósokra a politikusok?

‒ Erről eszembe jut egy történet, amelyet a nagyszerű kanadai kémikus, Howard Alper, az Ottawai Egyetem professzora mesélt arról az időről, amikor a kormány tudományos tanácsadója volt. Kanadában nem jutott elég pénz a tudományra, ráadásul a politikusok nem is nagyon tudták, milyen kutatásokat kellene támogatniuk. Ezért Alper egy előadásokkal „fűszerezett” reggelit szervezett a parlamenti képviselőknek, amelyre meghívott olyan világhírű kanadai tudósokat is, akikről tudta, hogy fantasztikusan jó előadók. Az első sikere után a reggelik rendszeressé váltak, és a parlamenti képviselők ki nem hagyták volna, olyan érdekesnek találták az ott elhangzottakat. Ennek az lett az eredménye, hogy megemelték a kutatásra fordított támogatások összegét, ugyanis a költségvetés tárgyalása során a képviselők emlékeztek arra, amit a tudósokkal folytatott kötetlen, de rendkívül színes beszélgetések során hallottak. Talán ezt nálunk is meg lehetne próbálni. Alper módszerét egyébként Dél-Korea is átvette. A Samsung milliárdokkal támogatja a dél-koreai egyetemeket, ahová amerikai és európai tudósokat hívnak meg, és ennek következtében sok országból özönlenek oda diákok is. Másik példa a City University of Hong Kong, ez a kevéssé ismert egyetem tavaly a 107. volt a QS listán (a QS egyetemi rangsort a brit Quacquarelli Symonds cég állítja össze 2004-től minden évben – a szerk.), a világ egyik legolvasottabb egyetemi rangsorolásán, idén pedig az 57. lett. Ezen az egyetemen is rengeteg a külföldi professzor és diák, és nagyon komoly tudományos munka folyik a világ számára érdekes témákban.

Az elsők között kezdett el foglalkozni a zöld kémiával. Mi győzte meg ennek szükségességéről?

‒ 1989-ben az Exxon Valdez-baleset napján New Yorkban voltam baráti társaságban, és amikor a tévében bemutatták azokat a megrázó felvételeket az olajos kacsákról, a többiek nekem estek.
A hazafelé vezető úton New Jersey-be azt gondoltam, hogy nekem ehhez a természeti katasztrófához semmi közöm sincs, én csupa jó dolgot találok ki a kutatócsoportommal az Exxon központi laboratóriumában. Hazaérve rájöttem, ha tetszik, ha nem, képviselek egy céget, amelynek a technológiája nem volt azon a szinten, amivel elkerülhették volna a teherhajó zátonyra futását. Ezután fordultam a környezeti kémia felé.

Az első zöld kémiai kutatási programot az Amerikai Tudományos Alap (NSF) és az Amerikai Környezeti Minisztérium (EPA) közösen írta ki Környezetbarát szintézisek és eljárások címmel 1992-ben. Engem is meghívtak az értékelő bizottságba, ahol a Környezeti Minisztérium hulladékmegelőzési programjának menedzsere, az a Paul Anastas (a „zöld kémia atyja”, jelenleg a Yale Egyetem Zöld Kémia Központ igazgatója) ült mellettem, aki később John Warnerrel Zöld kémia: elmélet és gyakorlat című könyvében 12 pontban foglalta össze a zöld kémia céljait és stratégiáját, útmutatást nyújtva a környezeti szempontból jobb megoldások kialakításához.

Hamar rájöttünk, hogy a környezeti tárca és a világ egyik legnagyobb olajcégének képviselőiként sokat tehetünk a környezetért, ha mind a két oldalon kompromisszumokra törekszünk, és sikerül az eltérő szempontok közötti egyensúlyt megtalálnunk. Ennek az lett az eredménye, hogy 1995 januárjában megjelent a Chemical Reviews tudományos folyóirat első környezetkémiai különszáma zöld borítóval. Meghívott szerkesztőként az az ötletem támadt, hogy a könyvespolcon sorakozó kék borítójú lapszámok között legyen egy zöld, mintegy vizuális emlékeztetőként a minket körülvevő környezetre. 1998-ban pedig, látva a modern vegyipar és kémiai technológiák által okozott egyre több környezeti problémát, megjelent a zöld kémia előbb említett tizenkét alapelve. Akkor Európában és Amerikában elindult egy folyamat, azóta sok minden megváltozott, környezettudatosabbá váltak a vegyészek és a társadalom, ennek azonban csak töredékét látom például Kínában, mert ott az üzleti haszon sajnos még mindig fontosabb a természetnél, és ki kell mondani azt is, hogy Európában és Észak-Amerikában azért lett olcsóbb és fenntarthatóbb a napelem, mert a gyártással kapcsolatos hulladékok a kínaiak levegőjét és folyóit szennyezik. A napenergia-iparág további növekedése miatt nagyon fontos lenne a gyártás során használt mérgező vegyi anyagok mennyiségének csökkentése és az újrahasznosító rendszerek kiépítése is, mivel a környezetbarát technológiák közül a napelemben látom annak a lehetőségét, hogy a jövőben alternatívát nyújtson a fosszilis tüzelőanyagok használatára, és ezáltal kezelni lehessen az éghajlatváltozást.

Egy olyan jövő lebeg a szemem előtt, ahol minden energiát termel: a járda, a ház falán a festék, az ablaküvegek, geotermikus hő­szivattyúk és napelemek okosan összeállított rendszere biztosítja a kényelmes életet, a biomasszát feldolgozzuk, mindent újrahasznosítunk, gyakorlatilag nem szemetelünk. Mikor lesz ebből valóság?

‒ Bár a zöld kémiai reakciók és eljárások egyre nagyobb szerepet fognak játszani a jövő kutatás-fejlesztési programjaiban, az eredményeik alkalmazása a valóságban a versenyképességüktől függ, mert a fenntarthatóságnál van, ami jobban érdekli az embereket, és csak azt a zöld kémiát hajlandók elfogadni, ami olyan zöld színű papírokat termel, amire dollár van nyomtatva, vagyis akkor várható a környezetbarát technológiák sokkal nagyobb arányú elterjedése, ha gazdaságossá válnak. Amikor az olaj hordónkénti ára 150 dollár fölé emelkedett, a legelképesztőbb ötletek is jónak tűntek, a jelenlegi 30 dolláros olajárral viszont nincs olyan biomasszát feldolgozó vagy más zöld technológia, amely felvenné a versenyt. Egyébként számos eset bizonyítja, hogy egy technológia alkalmazása inkább függ a vevő választásától, mintsem a környezeti kiválóságától. 1972-ben a DuPont cég kifejlesztett egy polimert, jóval erősebbet az acélnál, és kiszámolták, hogy a kevlárnak elnevezett anyagból készített gumiabroncs tartósabb lesz, mint az autó fémrésze; átszúrni lehetetlen, durrdefekt kizárva, siker garantálva. Azonban a rivális Michelin kitalálta az acélhálóval megerősített gumit, ami ugyan nem érte el a kevlár tulajdonságait, de a vevők jobban bíztak az acélhálóban, mint a műanyagban, és inkább azt választották.

Összeegyeztethető egyáltalán a fenntartható fejlődés a fogyasztói társadalommal? Mi kell ahhoz, hogy valóban mélyreható változások következzenek be?

‒ Őszinteség, őszinteség és még több őszinteség! Ahhoz, hogy ne csapjuk be egymást, korrekt mérésekre lenne szükség, de kinek hiányzik ez, amíg rendszerszerűen csalnak az iparban, ahogy a pár hónapja kirobbant Volkswagen-botrány is mutatja. Modern társadalmunk egyik legnagyobb problémája az, hogy gyakran szépítjük a tényeket, sőt nemritkán hazudunk is, méghozzá meggyőzően és folyékonyan.

Míg a klasszikus kémia egyik lényeges fogalma a kitermelés, addig a zöld kémiáé a környezeti faktor és az atomhatékonyság. Milyen egy környezetbarát kémiai reakció?

‒ Az atomhatékonyság koncepcióját Barry Trost, a Stanford Egyetem professzora dolgozta ki a kilencvenes évek elején. Úgy számolják ki az atomhatékonyságot, hogy a kívánt termék összes atomjának tömegét elosztják a kiindulási anyag vagy anyagok összes atomjának tömegével, majd megszorozzák százzal. Minél nagyobb ez az érték, zöld kémiai szempontból annál jobb egy kémiai reakció. Ha a kiindulási anyag minden atomja átkerül a termékbe, nem keletkezik hulladék, így az atomhatékonyság százszázalékos. A környezeti faktort Roger A. Sheldon kémikus vezette be, amivel ráirányította a figyelmet a vegyi anyagok gyártása során keletkező hulladékok problémájára. Ha egy folyamatban nincs segédanyag, nem keletke­zik hulladék és mindenből termék lesz, akkor a környezeti faktor ér­téke nulla. Ideális esetben az atomhatékonyság százszázalékos, a környezeti faktor nulla, és ez az, ahová a zöld kémikusok el szeretnének jutni. A legjobb zöld kémiai reakciók pedig a növényekben meg az egészséges emberi szervezetben zajlanak, ahol mindenből az lesz, aminek lennie kell – mellékreakciók nélkül. A biológia az evolúció során olyan reakciókat választ ki, amelyekben nagyon kicsi a hiba lehetősége, és a biztonság, pontosabban a túlélés kedvéért működnek a javítórendszerek is.

Tehát a természetet kell utánoznunk! Egyszerű?

‒ Ezt követi a biomimetika vagy egyre inkább bioinspiráció, a zöld kémia két fontos módszere. Azonban a feladat nem egyszerű, sok millió éve zajló evolúciós folyamatokat kellene felgyorsítani ahhoz, hogy sikeresen tervezhessünk egy pár évtized alatt, ugyanis egy átlagos kémiai folyamat ipari felhasználásáig általában az eredeti tudományos felfedezés után több mint tíz év telik el. Van-e merszünk hozzá, amikor minden molekularész már tökéletesen a helyén van, mert az evolúciónak elég ideje volt rá? Nagyszerű cikkek születtek a témában, díjakat adtak és vettek át, de csak nagyon kevés biomimetikus rendszer működik.

Zöld vagy fenntartható kémia – lehet mindkettő?

‒ A fenntartható és a zöld kémia két külön fogalom, de ideális esetben van átfedés közöttük. Lehet egy technológia zöld, de nem fenntartható és fordítva, fenntartható, de nem zöld. Például a modern lítiumakkumulátorok nagyon kevés mérgező anyagot tartalmaznak, ám a lítium előbb-utóbb elfogy, ha felhasználjuk az elemeinkhez, hacsak nem építjük ki az akkumulátorok újrahasznosításának folyamatait és infrastruktúráját, ahogy ez a kénsavas ólomakkumulátorokkal történik, amelyek a legkevésbé sem nevezhetők környezetbarátnak, mégis fenntarthatósági szempontból nagyságrendekkel jobbak a lítiumelemeknél, mert az újrafelhasználásuk közel százszázalékos. Melyik a jobb? Ez bizony nagy dilemma egy zöld kémikusnak. El kell fogadnunk, hogy különböző szempontok léteznek, és nem biztos, hogy ha valami toxikus, nem lehet jobb hosszú távon, feltéve, hogy sikerül a megfelelő biztonságot megteremtenünk. A kockázat csökkentésének kétféle módja van; az egyik, hogy nem mérgező az anyag, amit használunk, a másik, hogy az óvintézkedéseknek köszönhetően az anyag kikerülése a környezetbe nem valószínű. Természetesen az a legjobb, ha nem toxikus anyagot használunk, mert műszaki vagy emberi hiba bármikor történhet. Elég csak a fukusimai nukleáris katasztrófára gondolnunk, ahol az atomerőmű tengeri gátjait legfeljebb tízméteres hullámokra tervezték, azonban a baleset napján (2011. március 11-én – a szerk.) a tenger alatti földrengés által kiváltott tizennégy méteres hullámok ellen már nem nyújtott védelmet.
Egy zöld kémikus természetesen kijelenti, hogy nukleáris energiát nem használunk. Ugyanakkor elgondolkodtató, hogy a kőszénbányákban évente több ezer munkás hal meg Kínában. Mi az értéke az emberi életnek? Meghal nyolcvanezer ember Kínában egy földrengésben, szörnyű, de nem érint meg, ahhoz túl messze van, de ha meghal tíz ember a munkahelyünkön, az kibírhatatlan, és ha meghal egy a családban, az elfogadhatatlan. Ez a probléma a környezetvédelmi ügyeknél is, ami messze van, az nem számít. Egyik megrázó és tanulságos példája az adott természeti források teljes kimerítésének a Csendes-óceán minden lakott területtől távol eső részén fekvő Húsvét-sziget. Monumentális kőszobrok százait találták ezen a kopár szigeten. Az első kérdés az volt, hogy kik és miért emelték ezeket a szobrokat? Talán az ősök tiszteletére, vagy azt hitték, hogy a szobrok elűzik a rossz szellemeket, azért vették velük körbe a szigetet? A tíz tonnánál is nehezebb tömbök szállításához és felállításához olyan gyorsan vágták ki a fákat, hogy rövidesen kiirtották az erdőket a szigeten, s mivel a növényzet már nem tartotta meg, a termőföld nagy részét a tengerbe fújta a szél.

Rövidesen harcok törtek ki az élelmiszerhiány miatt a szigetlakók között, és egy virágzó társadalom összeomlott, a sziget elnéptelenedett. Kevesebb fát kellett volna kivágni, és elegendő időt hagyni ahhoz, hogy a természet regenerálódjon, erre azonban nem gondolt senki sem közülük.

Egy nemrég megjelent publikációjában a fenntartható vegyipar egyik lehetséges folyékony alapanyagának nevezi a gamma-valerolaktont. Miért gondolja, hogy a jelenleg használt kőolaj helyébe léphet?

‒ Megtalálható a gyümölcsökben, növényekben, nem mérgező, alacsony a gőznyomása, azaz lassan párolog, kellemes az illata, füst nélkül ég, vízben oldható, lebomlik a természetben. A gamma-valerolakton (GVL) fizikai és kémiai tulajdonságai talán a legmegfelelőbbek a fenntarthatóság szempontjából a szóba jöhető szerves folyadékok közül. Az ideális fenntartható folyadéknak alkalmasnak kell lennie mind energiatermelésre, mind a szénalapú termékek előállítására. Elvárás továbbá, hogy növényi eredetű alapanyagokból termelhető legyen, valamint könnyen és biztonságosan lehessen tárolni és szállítani. Az ideális fenntartható folyadéknak alacsony az olvadáspontja és magas a forráspontja, hogy használható legyen hideg és meleg időben is; nem mérgező, vízben oldható, ami a természetes lebomlás miatt fontos, ugyanakkor vízzel és oxigénnel ne lépjen könnyen reakcióba. Fontos szempont az is, hogy kémiailag ne legyen több vegyület keveréke, mert egy adott vegyület koncentrációja sokkal könnyebben mérhető, ellenőrizhető és szabályozható.
A zöld kémia olyan, mint a fenntartható fejlődés, nem könnyű elérni, de érdemes dolgozni érte.•