Dung môi xanh (Green solvent): Tính chất vật lý, đặc tính vượt trội và lưu ý bảo quản

Trên Thế giới và tại Việt Nam, dung môi xanh (như dung môi DMC, ethanol sinh học, chất lỏng ion) ngày càng được sử dụng nhờ các chính sách hóa học xanh và quy định môi trường như: REACH (EU), TSCA (Mỹ), và Nghị định thư Montreal. Chúng được áp dụng trong dung môi pha mực in, dung môi pha sơn, dược phẩm, và dung môi tẩy rửa để giảm VOCs và chất thải độc hại không chỉ giảm thiểu ô nhiễm mà còn mang lại hiệu suất cao và tính bền vững. Bài viết dưới đây sẽ làm rõ tính chất vật lý, đặc tính vượt trội và lưu ý bảo quản khi sử dụng dung môi xanh, đồng thời nêu bật ứng dụng thực tiễn tại Việt Nam và trên Thế giới. Xem ngay nhé!

>> Xem thêm: VOC là gì? Tác hại của hợp chất hữu cơ dễ bay hơi về sức khỏe và môi trường

Dung môi xanh là gì?

Dung môi xanh thân thiện với môi trường hơn, có nguồn gốc từ quá trình chế biến cây trồng nông nghiệp hoặc thay thế các phương pháp bền vững khác như dung môi hóa dầu. Một số ưu điểm vượt trội của dung môi xanh bao gồm: dễ tái chế, dễ phân hủy sinh học và độc tính thấp. Chúng thường được phát triển trong khuôn khổ hóa học xanh, một lĩnh vực tập trung vào các giải pháp bền vững, giảm sử dụng chất độc hại và tối ưu hóa tài nguyên.

Chúng được gọi là “xanh” vì:

• Thân thiện với môi trường: Được sản xuất từ nguồn tài nguyên tái tạo, ít độc hại, dễ phân hủy sinh học và giảm phát thải khí nhà kính.
• An toàn hơn: Giảm nguy cơ gây hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái so với dung môi truyền thống như toluene, benzen, hay chloroform, vốn có thể gây ung thư hoặc tổn hại nội tạng.
• Hiệu quả bền vững: Đáp ứng nguyên tắc hóa học xanh, chẳng hạn như giảm năng lượng tiêu thụ và tái sử dụng trong các quy trình công nghiệp.

>> Xem thêm: Dung môi hữu cơ là gì? Phân loại dung môi hữu cơ phổ biến và ứng dụng

Tính chất vật lý của dung môi xanh

• Khối lượng mol (g mol -1): Dung môi xanh có khối lượng đa dạng, phụ thuộc vào cấu trúc hoá học. Ví dụ: Dimethyl Carbonate (DMC) có khối lượng mol là 90,08 g/mol, ethanol là 46,07 g/mol.
• Độ hòa tan trong nước (ở 25 °C): Một số dung môi xanh như ethanol tan hoàn toàn trong nước, trong khi DMC có độ hoà tan hạn chế (139g/L). Chất lỏng ion có thể điều chỉnh độ hoà tan tuỳ thuộc vào anion và cation, phù hợp cho các ứng dụng dung môi phân cực hoặc không phân cực.
• Điểm nóng chảy (°C): Dung môi xanh thường có điểm nóng chảy thấp, đảm bảo trạng thái lỏng ở điều kiện thường. Ví dụ: DMC có điểm nóng chảy là 4 °C, ethanol là -114,1 °C.
• Điểm sôi (°C): Điểm sôi của dung môi xanh dao động tuỳ loại. DMC có điểm sôi 90 °C, ethanol là 78,4 °C, trong khi chất lỏng ion thường có điểm sôi rất cao (>200 °C) hoặc không bay hơi, phù hợp cho các quy trình nhiệt độ cao.
• Mật độ (g/mL): Mật độ của dung môi xanh ảnh hưởng đến khả năng hòa tan và vận chuyển. Ethanol có mật độ 0,789 g/mL, DMC là 1,07 g/mL, còn chất lỏng ion thường có mật độ từ 1,1 đến 1,5 g/mL, tùy cấu trúc.
• Hằng số điện môi: Đây là chỉ số phản ánh tính phân cực. Ethanol có hằng số điện môi cao (24,5), phù hợp cho các chất phân cực, trong khi DMC có giá trị thấp (3,1), lý tưởng cho các hợp chất không phân cực. Chất lỏng ion có thể điều chỉnh hằng số điện môi, linh hoạt cho nhiều ứng dụng.
• Áp suất hơi: Dung môi xanh thường có áp suất hơi thấp, giảm phát thải VOCs. DMC có áp suất hơi 55 mmHg ở 25 °C, ethanol là 59 mmHg, còn chất lỏng ion gần như không có áp suất hơi, giúp giảm ô nhiễm không khí.
• Độ nhớt: Độ nhớt ảnh hưởng đến khả năng chảy và hòa tan. Ethanol có độ nhớt thấp (1,2 cP ở 20 °C), DMC là 0,63 cP, trong khi chất lỏng ion thường có độ nhớt cao hơn (10-500 cP), đòi hỏi điều kiện vận hành đặc biệt.

Các tính chất vật lý này giúp dung môi xanh tối ưu hóa hiệu suất trong các ứng dụng hóa chất công nghiệp, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường so với dung môi truyền thống.

Đặc tính vượt trội của dung môi xanh

• Độc tính thấp: Ít gây hại cho con người và môi trường.
• Khả năng phân hủy sinh học: Dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật, không tích lũy trong môi trường.
• Nguồn gốc tái tạo: Được sản xuất từ nguyên liệu sinh học hoặc tái chế (như glycerin từ biodiesel).
• Không bay hơi hoặc ít bay hơi: Giảm phát thải hơi dung môi VOC – hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, cải thiện chất lượng không khí.
• Hiệu suất cao: Có khả năng hòa tan tốt, tương thích với nhiều ứng dụng công nghiệp.
• Tính ổn định: Bền nhiệt, hóa học, phù hợp cho các quy trình khắc nghiệt.
• Khả năng tái sử dụng: Có thể tái chế hoặc phục hồi dễ dàng, giảm chi phí và lượng chất thải.

TOP 7 loại dung môi xanh áp dụng phổ biến tại Việt Nam và Thế giới

Dimethyl Carbonate (DMC)

• Dimethyl Carbonate (DMC) là dung môi không độc, phân hủy sinh học, được sản xuất từ CO2 và methanol. DMC có tính phân cực thấp, không bay hơi mạnh, thay thế cho các dung môi độc như MEK (methyl ethyl ketone) hay toluene.
• Ứng dụng: Sản xuất sơn, mực in, chất kết dính, và tổng hợp hóa học.

Nước

• Là dung môi phân cực, an toàn nhất, thân thiện với môi trường, không độc và dễ tiếp cận. Nước được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng hòa tan các hợp chất phân cực.
• Ứng dụng: Sắc ký, làm sạch và nhiều quy trình công nghiệp khác.

Carbon dioxide siêu tới hạn (scCO2)

• Không độc, không cháy, dễ tái chế, scCO2 tồn tại ở trạng thái siêu tới hạn (trên 31 °C và 73 atm), có khả năng hòa tan tốt.
• Ứng dụng: Chiết xuất dược chất, làm sạch bề mặt, và sản xuất vật liệu.

Chất lỏng ion (Ionic Liquids)

• Là muối lỏng, không bay hơi, bền nhiệt và hóa học, có thể tùy chỉnh cấu trúc để phù hợp với từng ứng dụng.
• Ứng dụng: Tổng hợp hóa học xanh, xử lý sinh khối, và chiết xuất hợp chất.

Glycerin

• Phụ phẩm từ biodiesel, không bay hơi, an toàn, và thân thiện với môi trường. Glycerin có khả năng hòa tan tốt và độ nhớt cao. 
• Ứng dụng: Dùng trong sản xuất nhựa sinh học và mực in.

Ethanol

• Từ nguồn sinh học (như ngô, mía), ethanol là dung môi phân cực, an toàn, dễ phân hủy sinh học.
• Ứng dụng: Dùng trong sơn, mực in, và dược phẩm.

Deep Eutectic Solvents (DES)

• Hỗn hợp các hợp chất có điểm nóng chảy thấp, thân thiện môi trường, dễ điều chế từ các nguyên liệu tự nhiên. DES có độc tính thấp và khả năng tái sử dụng cao.
• Ứng dụng: Dùng trong chiết xuất hợp chất tự nhiên, xử lý sinh khối, và sản xuất nhiên liệu sinh học.

Ứng dụng của dung môi xanh trong công nghiệp

• Ngành in ấn:
  • Dung môi xanh như DMC, ethanol, và glycerin được sử dụng trong mực in để giảm VOCs, đảm bảo an toàn cho công nhân và môi trường. Chúng giúp cải thiện độ bền màu và khả năng bám dính của mực trên các bề mặt như giấy, nhựa, hoặc vải.
  • Ví dụ: Mực in sinh học dùng glycerin giúp giảm sử dụng dung môi hóa dầu độc hại.
• Sản xuất sơn và chất phủ: DMC và ethanol thay thế dung môi độc trong sơn, giảm độ nhớt, tăng độ bền màng sơn, và thân thiện với môi trường.
• Dược phẩm: Chất lỏng ion và scCO2 được dùng trong chiết xuất dược chất và tổng hợp thuốc, đảm bảo độ tinh khiết cao và giảm chất thải.
• Ngành làm sạch: Dung môi xanh như ethanol hoặc DES dùng trong giặt khô, thay thế tetrachloroethylene độc hại.
• Sản xuất nhựa và polymer: Glycerin và DMC dùng trong sản xuất nhựa sinh học, giảm phụ thuộc vào hóa chất hóa dầu.
• Sắc ký: Nước, ethanol, và chất lỏng ion được dùng trong các kỹ thuật sắc ký (pha thường, pha đảo, trao đổi ion) để tách và tinh chế hóa chất.
• Xử lý sinh khối và nhiên liệu sinh học: Chất lỏng ion và DES dùng để tách cellulose hoặc chiết xuất kim loại quý, cải thiện hiệu suất sản xuất nhiên liệu sinh học.

Lưu ý sử dụng và bảo quản dung môi xanh

Dung môi xanh	Biểu tượng	Nguy hiểm	Bảo quản
Etyl lactat		Chất lỏng và hơi dễ cháy, gây tổn thương mắt nghiêm trọng. Có thể gây kích ứng đường hô hấp	Tránh xa nguồn lửa, môi trường có nhiệt độ cao,…
Dimethyl Carbonate (DMC)		Chất lỏng dễ cháy, có thể gây kích ứng nhẹ khi tiếp xúc với da hoặc mắt.	Giữ xa nguồn nhiệt, tia lửa. Bảo quản trong container kín, nơi khô ráo, tránh ánh nắng.
Ethanol		Dễ cháy, gây kích ứng da và mắt nếu tiếp xúc lâu. Hít phải hơi với nồng độ cao có thể gây chóng mặt.	Lưu trữ trong thùng kín, tránh nhiệt độ cao và tia lửa. Đặt ở khu vực thông gió tốt, sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân.
Glycerin		Ít nguy hiểm, nhưng tiếp xúc kéo dài có thể gây khô da do hút ẩm.	Bảo quản trong thùng kín, nơi mát mẻ, tránh ánh nắng trực tiếp. Không cần biện pháp bảo hộ đặc biệt.

Dung môi xanh không chỉ là giải pháp thay thế hiệu quả cho các dung môi truyền thống độc hại mà còn là chìa khóa thúc đẩy nền kinh tế xanh và phát triển bền vững. Với các đặc tính ưu việt như độc tính thấp, khả năng phân hủy sinh học và nguồn gốc tái tạo, chúng đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Tuy nhiên, để tối ưu hóa hiệu quả và đảm bảo an toàn, việc tuân thủ các hướng dẫn sử dụng và bảo quản là vô cùng quan trọng. 

Tags: dung môi butyl, dung môi acetone, dung môi mibk, dung môi mek, dung môi xylene, dung môi dcm, dung môi n hexane, dung môi ipa, dung môi bcs, dung môi ea

CÔNG TY TNHH K-CHEM VIỆT NAM

• Địa chỉ: Đường N6B, Lô F, Cụm Nông Nghiệp Phú Chánh 1, Phường Phú Chánh, TP. Tân Uyên, Tỉnh Bình Dương, Việt Nam
• Tel: +84 274 362 0218
• Email: info@k-chem.vn

Nguồn tham khảo Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Green_solvent