DOZN™ 定量的グリーンケミストリー評価ツール
DOZN™ツールは、グリーンケミストリーの12の原則を用いて、類似の化学物質、合成経路、および化学プロセスの相対的な環境配慮度を比較する、業界初の定量的なツールです。
当社は、これら12のグリーンケミストリーの原則を、「資源利用の改善」、「エネルギーの効率的な利用」、「人間および環境への危険性の最小化」という3つの主要カテゴリーに集約しています。現時点では、原材料のライフサイクルにおける影響(すなわち、原材料の採掘、前処理、製造)は評価対象に含めていませんが、それらの材料がもたらす危険性や効率的な利用については考慮しています。 当社は、製品の性能に関する結果を顧客と共有し、当社の製品が12の原則のそれぞれ、および3つの主要カテゴリーにおいてどのように適合しているかを実証しています。
DOZN™ツールは、データを活用して、当社およびお客様が、環境負荷の低減、化学物質の利用効率の向上、そして持続可能性の推進に向けた、情報に基づいた意思決定を行えるよう支援します。
グリーンケミストリーアルゴリズムの12の原則を解説
2. アトム経済
原則1がすべての投入材料に焦点を当てているのに対し、原則2については、目的の生成物を製造するために使用される反応物の量を削減する機会を見出すことに重点を置いたアプローチを構築しました。
原則3、4、および5では、本稿で詳述するように、化学合成における各種成分、具体的には原料、生成物、および溶媒について、その量と毒性の両面を評価します。
3. 危険性の低い化学合成
原則3に対する当社の取り組みは、製品1kgあたりに使用される原材料の平均使用量および毒性を低減することです。当社は、毒性にはさまざまな形態があることを認識しており、その取り組みをGHSに整合させています。GHSに整合させることで、データ収集プロセスの効率性と世界的な妥当性の両方を最適化しています。
4. より安全な化学物質の設計
原則3では、毒性の低い原料の使用に重点を置いていますが、原則4では、GHSに基づく同じアプローチを用いて、製造される製品の毒性に焦点を当てています。化学プロセスでは複数の製品(「副産物」)が生じる可能性があることを踏まえ、この原則に取り組む際には、製品および副産物の毒性を慎重に検討しています。
5. より安全な溶剤および助剤
原則3および4で採用したアプローチを活用し、製品1kgあたりに使用される溶剤やその他の分離剤の量と毒性の低減に注力しています。
6. エネルギー効率を考慮した設計
我々は、合成工程において周囲の圧力および温度から逸脱している時間を考慮し、エネルギーへの影響の推定手法を開発している。
7. 再生可能原料の利用
当社は、実行可能な場合には再生可能な原料の使用を優先しています。この原則に基づき、少なくともバイオ由来の原料が使用されているかどうかの情報を記録しています。
8. 派生商品を削減する
各誘導体化工程には追加の試薬が必要であり、廃棄物を発生させる可能性があることを認識しています。この原則における私たちの目標は、誘導体化に伴う廃棄物の削減を、直接的あるいは間接的に把握できるプロセスを確立することです。
9. 触媒作用
この原則を通じて、触媒の使用が直接的または間接的に廃棄物の削減につながる事例を体系的に整理するプロセスを構築することを目指しています。原則9は原則2を補完するものであり、触媒の使用という具体的な手法を通じて、原子収率の向上を促進するものと期待されます。
10. 劣化を考慮した設計
我々は、原則10に取り組むにあたり、製品が容易に生分解されるかどうか、および生分解生成物の危険性を考慮する必要があることを認識しています。親物質および分解生成物については、原則としてGHSの環境危険性基準を採用しています。
11. 汚染防止のためのリアルタイム分析
原則11では、プロセス分析化学を取り入れた工程ステップの価値を認識するアプローチを採用しています。例えば、工程温度やpHの変化を検出するためのリアルタイムの工程内分析などが挙げられます。計画からの逸脱を早期に是正すればするほど、その工程においてさらなる廃棄物の発生や追加の危険が生じる可能性が低くなることを認識しています。
12. 事故防止のための本質的に安全な化学
原則12の意義は、製品1kgあたりの原材料の物理的危険性の平均値を低減することにあります。当社は、爆発性、可燃性、酸化性、腐食性など、あらゆる種類の危険性について、GHSの物理的危険性基準を適用しています。
事例研究:β-アミラーゼ
β-アミラーゼはサツマイモに広く含まれる酵素で、デンプンを糖に加水分解します。DOZN™ツールを活用することで、β-アミラーゼの製造プロセスを、エネルギー効率が高く、危険性がなく、かつ効率と収率が向上したプロセスへと再設計することができました。これにより、DOZN™スコアは57から1へと低下しました!