ΣΥΝΘΕΣΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΟΛΥΑΣΠΑΡΤΙΚΟΥ ΙΟΝΤΟΣ

!Unexpected End of Formula l ΣΥΝΘΕΣΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΘΕΡΜΙΚΟΥ ΠΟΛΥΑΣΠΑΡΤΙΚΟΥ ΙΟΝΤΟΣ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Τσιομλεκτσής Αλέξανδρος Χρηστίδης Σταύρος

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Θεωρητικό µέρος 1.1 Αρχές της Πράσινης Χηµείας 1 1.2 Εφαρµογές της Πράσινης Χηµείας στο χώρο της Γεωργίας 3 1.3 Χηµεία των πολυµερών 8 1.4 Σύνθεση και ιδιότητες του θερµικού πολυασπαρτικού ιόντος 9 1.5 H δράση του θερµικού πολυασπαρτικού ιόντος 11 www.gcex.gr 1

Πρόλογος Η συγκεκριµένη εργασία πραγµατοποιήθηκε από τους µεταπτυχιακούς φοιτητές του ΔΙΧΗΝΕΤ, Τσιοµλεκτσή Αλέξανδρο και Χρηστίδη Σταύρο, στα πλαίσια του µαθήµατος «Το πείραµα στη διδασκαλία της Χηµείας». Ο βασικός σκοπός της ήταν αφενός η µελέτη της σύνθεσης του θερµικού πολυασπαρτικού ιόντος, αφετέρου η παρουσίαση µερικών από τις σηµαντικότερες εφαρµογές του. Το θέµα της εργασίας υποδείχθηκε από τον Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Α. Μαρούλη και την Επίκουρο Καθηγήτρια κ. Κ. Χατζηαντωνίου Μαρούλη τους οποίους θέλουµε να ευχαριστήσουµε για τις χρήσιµες συµβουλές και υποδείξεις τους. Επίσης θα θέλαµε να ευχαριστήσουµε κατά αλφαβητική σειρά, τον µεταπτυχιακό φοιτητή της Ανόργανης Χηµείας Καλτζόγλου Ανδρέα για τις χρήσιµες υποδείξεις του σε όλη τη διάρκεια αυτής της εργασία όπως επίσης και τον προπτυχιακό φοιτητή του Τµήµατός µας, Νταντάσιο Αντώνιο για την ψυχολογική και υλικοτεχνική υποστήριξη που µας προσέφερε στα «δύσκολα» σηµεία της εργασίας. www.gcex.gr 2

Περίληψη Από αρχαιοτάτων χρόνων, ήταν γνωστό ότι έντοµα, µύκητες και µικροοργανισµοί απειλούσαν και κατέστρεφαν τις γεωργικές καλλιέργειες. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας βοήθησε στην παρασκευή επιθυµητών λιπασµάτων και φυτοφαρµάκων που στην πλειονότητα τους στόχευαν στην αύξηση και στην προστασία της αγροτικής παραγωγής. Η αλόγιστη όµως χρήση αυτών των προϊόντων, είχε ολέθριες επιπτώσεις στο περιβάλλον και στην υγεία των ανθρώπων. Η Πράσινη Χηµεία επιχειρεί τη µείωση των επικίνδυνων χηµικών ουσιών και την εξεύρεση φιλικών προς το περιβάλλον διεργασιών. Το θερµικό πολυασπαρτικό ιόν (TPA), είναι ένα υδατοδιαλυτό πολυπεπτίδιο το οποίο παράγεται κατά τον θερµικό πολυµερισµό του ασπαρτικού οξέος. Χρησιµοποιείται σε εγκαταστάσεις παραγωγής πετρελαίου ως αναστολέας της διάβρωσης, ως συστατικό πολλών προϊόντων περιποίησης του σώµατος καθώς επίσης και σε διάφορες φαρµακευτικές εφαρµογές. Στην γεωργία, χρησιµοποιείται σε µικρές ποσότητες και δρα αυξάνοντας την απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών από τα φυτά. Συγκεκριµένα το TPA αναµιγνύεται µε τα λιπάσµατα και συµβάλλει στην αύξηση της ικανότητάς τους να δεσµεύουν θρεπτικά κατιόντα όπως είναι : K +, Ca 2+, NH + 4. Το TPA προστίθεται στις αγροτικές καλλιέργειες, ακριβώς διότι λειτουργεί παρεµποδιστικά στο σχηµατισµό ενώσεων όπως είναι π.χ. CaC 3. Έτσι τα διάφορα θρεπτικά συστατικά παραµένουν στο έδαφος µε τη µορφή ιόντων και απορροφούνται εξ ολοκλήρου από τα φυτά. Το TPA εκτός από το σχηµατισµό αδιάλυτων ενώσεων, λειτουργεί παρεµποδιστικά και στη διάβρωση του εδάφους. Το TPA διασπείρεται εύκολα στο έδαφος και αυτό έχει ως αποτέλεσµα τη δηµιουργία ενός προστατευτικού στρώµατος, µε την παρουσία του οποίου, περιορίζεται η δράση των επικινδύνων χηµικών ενώσεων. www.gcex.gr 3

1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.1 Αρχές της Πράσινης Χηµείας Η Πράσινη Χηµεία είναι ένας σχετικά πρόσφατος κλάδος της επιστήµης της Χηµείας, ο οποίος ασχολείται µε το σχεδιασµό χηµικών προϊόντων και διεργασιών µε στόχο τη µείωση ή τον µηδενισµό της χρήσης επιβλαβών προς το περιβάλλον χηµικών ουσιών και ενώσεων. Η φιλοσοφία της Πράσινης Χηµείας πρέπει να γίνει σε όλους γνωστή διότι απώτερος της στόχος είναι η διατήρηση της ποιότητας ζωής που έχει πετύχει η κοινωνία µέσω της Χηµείας αλλά και η περαιτέρω προώθηση των τεχνολογικών επιτευγµάτων της Χηµείας κατά τρόπο βιώσιµο. Οι αρχές της Πράσινης Χηµείας είναι οι ακόλουθες : Πρόληψη Είναι καλύτερα να προλαµβάνουµε τα επικίνδυνα και τοξικά απόβλητα των χηµικών διεργασιών από το να τα διαχειριζόµαστε ή να τα καθαρίζουµε εκ των υστέρων. Οικονοµία Ατόµων Οι συνθετικές µέθοδοι πρέπει να σχεδιαστούν έτσι ώστε να µεγιστοποιηθεί η απόδοση όλων των υλικών και των χηµικών µορίων των αντιδρώντων της χηµικής διεργασίας προς το τελικό προϊόν. Λιγότερο επικίνδυνες χηµικές συνθέσεις Οι συνθετικές χηµικές µέθοδοι πρέπει να είναι µε τέτοιο τρόπο σχεδιασµένες ώστε να παράγουν ουσίες µε µικρή ή καθόλου τοξικότητα στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Σχεδιασµός ασφαλέστερων χηµικών προϊόντων Οι χηµικές ουσίες πρέπει να σχεδιάζονται σύµφωνα µε τις επιθυµητές τους ιδιότητες για βιοµηχανικά προϊόντα, µειώνοντας ταυτόχρονα την τοξικότητά τους και την επικινδυνότητά τους στο περιβάλλον. www.gcex.gr 4

Ασφαλέστεροι διαλύτες και βοηθητικά µέσα Οι ουσίες που χρησιµοποιούνται σε χηµικές παρασκευές και καθαρισµούς πρέπει να είναι αβλαβείς ή να αντικατασταθούν µε λιγότερο τοξικές ή ακόµα και να καταργηθούν όπου είναι δυνατόν. Σχεδιασµός για ενεργειακή αποτελεσµατικότητα Οι απαιτήσεις σε ενέργεια των χηµικών διεργασιών πρέπει να ληφθούν υπόψη για τις περιβαλλοντικές και οικονοµικές επιπτώσεις τους και πρέπει να ελαχιστοποιηθούν. Εάν είναι δυνατόν, οι συνθετικές χηµικές µέθοδοι πρέπει να εκτελούνται σε θερµοκρασία δωµατίου και πίεση περιβάλλοντος. Χρήση ανανεώσιµων πρώτων υλών Πρώτες ύλες και ενεργειακές πηγές θα πρέπει να είναι ανανεώσιµες, όπου είναι δυνατό από τεχνική και οικονοµική άποψη. Μείωση ενδιαµέσων παραγώγων Άσκοπη δηµιουργία παραγώγων θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί ή να αποφευχθεί επειδή τέτοια στάδια απαιτούν επιπλέον αντιδραστήρια και ίσως να παράγουν απόβλητα. Κατάλυση Καταλυτικά αντιδραστήρια είναι προτιµότερα από στοιχειοµετρικά αντιδραστήρια και πρέπει να χρησιµοποιούνται για µεγαλύτερη απόδοση και µείωση των πρώτων υλών. Σχεδιασµός αποικοδοµήσιµων προϊόντων Τα χηµικά προϊόντα θα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε µετά το πέρας της χρήσης τους να αποικοδοµούνται σε αβλαβή παράγωγα που δεν παραµένουν και ρυπαίνουν το περιβάλλον. Ανάλυση πραγµατικού χρόνου για πρόληψη της ρύπανσης Οι αναλυτικές µεθοδολογίες πρέπει να βελτιωθούν ώστε να επιτρέψουν παρακολούθηση και έλεγχο σε πραγµατικό χρόνο. Ασφαλέστερη χηµεία για την πρόληψη ατυχηµάτων Οι χηµικές ουσίες που χρησιµοποιούνται σε µια χηµική συνθετική πορεία πρέπει να επιλέγονται έτσι ώστε να ελαχιστοποιούν τον κίνδυνο χηµικών ατυχηµάτων στους εργαζόµενους. www.gcex.gr 5

1.2 Εφαρµογές της Πράσινης Χηµείας στο χώρο της Γεωργίας Με γνώµονα τις 12 γνωστές αρχές της Πράσινης Χηµείας, περιγράφονται στη συνέχεια συγκεκριµένες εναλλακτικές εφαρµογές στο χώρο της γεωργίας. Η χρήση του PAM πολυακρυλαµιδίου (Polyacrylamide, πολυακρυλαµίδιο) για τη µείωση της διάβρωσης του εδάφους Το συγκεκριμένο πολυακρυλαμίδιο, διασκορπίζεται στην επιφάνεια του εδάφους και αναμιγνύεται με αυτό σε ένα βάθος έως 15 εκατοστών με σκοπό τη μείωση της διάβρωσης του εδάφους. Η μέθοδος είναι αρκετά αποτελεσματική αλλά το υψηλό κόστος που τη συνοδεύει την καθιστά ελάχιστα πρακτική για την γεωργία AGRTAIN Ν - (n - βούτυλο) τριφωσφορικό τριαµίδιο Πρόκειται για τριαµίδιο το οποίο χρησιµοποιείται ως ένζυµο προκειµένου να εµποδίσει την υδρόλυση της ουρίας. Δεν έχουν σηµειωθεί προβλήµατα από την εναπόθεση του στις αγροτικές καλλιέργειες γεγονός το οποίο το καθιστά φιλικό προς το περιβάλλον. Μετατροπή της βιοµάζας των αποβλήτων προς λεβουλινικό οξύ Η µετατροπή της βιοµάζας των αποβλήτων προς λεβουλινικό οξύ είναι µια διαδικασία αρκετά οικονοµική η οποία απαιτεί εφαρµογή υψηλών θερµοκρασιών. Το ίδιο το οξύ µπορεί να επεξεργαστεί και να µετατραπεί µε τη σειρά του σε διάφορες χηµικές ενώσεις όπως παραστατικά φαίνεται στο σχήµα 1. Ορισµένες από τις ενώσεις αυτές, όπως είναι τα τετράυδροφουράνια, χρησιµοποιούνται για τη σύνθεση µυκητοκτόνων. www.gcex.gr 6

γ- βούτυλολακτόνη Μέθυλο- τετραυδροφουράνιο Τετραυδροφουράνιο H H H H Ακρυλικό οξύ Λεβουλινικό οξύ Σουκινικό οξύ Σχήµα 1. Μετατροπή του λεβουλινικού οξέος προς άλλες χηµικές ενώσεις Spinosad Το spinosad είναι ένα µίγµα δυο γνωστών µεταβολιτών, των Spinosyl A και D. Πρόκειται για µυκητοκτόνο του οποίου η δράση συνίσταται στη διέγερση του νευρικού συστήµατος των εντόµων κάτι που οδηγεί σε αδρανοποίηση του µυϊκού συστήµατος και κατά επέκταση σε ολική τους παράλυση. Απορροφάται γρήγορα από τα έντοµα γεγονός ασυνήθιστο για ένα βιολογικό προϊόν. Καταλυτική αφυδρογόνωση της διαιθανολαµίνης Το δινάτριο άλας του ιµινοδιοξικού οξέος, Disodium iminodiacetate, (DSIDA) αποτελεί το κλειδί για τη σύνθεση ενός φιλικού προς το περιβάλλον ζιζανιοκτόνου. Για τη σύνθεσή του προτάθηκε η αφυδρογόνωση της διαιθανολαµίνης παρουσία καταλύτη χαλκού. Η συγκεκριµένη διαδικασία πλεονεκτεί της αντίδρασης Strecker καθώς τα χρησιµοποιούµενα αντιδραστήρια είναι λιγότερο τοξικά και η συνολική αντίδραση, που περατώνεται σε λιγότερα στάδια, δεν συνοδεύεται από δηµιουργία επιβλαβών αποβλήτων. H N Cu H H 2NaH Na + H N Na + + H - - + 4H 2 /Δ 2 Σχήµα 2. Σύνθεση του DSIDA µέσω της καταλυτικής αφυδρογόνωσης της διαιθανολαµίνης. www.gcex.gr 7

Captan Ένας από τους σηµαντικότερους εκπροσώπους της κατηγορίας των µυκητοκτόνων επαφής που χρησιµοποιούνται σήµερα είναι οι σουλφοναµίδες που ενευρίσκονται στα σκευάσµατα όπως είναι το Captan. Η αρχική αντίδραση σε όλα αυτά τα µυκητοκτόνα, είναι η Diels -Alder προσθήκη βουταδιενίου στον µηλεινικό ανυδρίτη. Έτσι επιτυγχάνεται µείωση των ενδιαµέσων παραγώγων χωρίς τη χρήση καταλυτών ή οργανικών διαλυτών. Θέρμανση Diels-Alder Στάδια N SCCl 3 Σχήµα 3. Αντίδραση Diels -Alder για τη σύνθεση του Captan. 2,2,5 τριυποκατεστηµένα τετραυδροφουράνια Πρόκειται για µια νέα κατηγορία µυκητοκτόνων τα οποία παρασκευάζονται ποσοτικά χρησιµοποιώντας ως διαλύτη νερό µε Diels Alder αντίδραση εξασφαλίζοντας έτσι τη χρήση ασφαλέστερων διαλυτών και βοηθητικών µέσων. Cl C 2 Me H 2 Cl Diels-Alder C 2 Me Cl C 2 Me Cl C 2 Me Σχήµα 4. Αντίδραση Diels Alder µε διαλύτη νερό. www.gcex.gr 8

Carbaryl Το Carbaryl είναι ένα εντοµοκτόνο το οποίο παρασκευάστηκε από τη βιοµηχανία Bhopal από δύο πολύ επικίνδυνες ουσίες, το φωσγένιο και το µεθυλοισοκυάνιο (MIC) όπως φαίνεται στο σχήµα 5. H CNHCH 3 CH 3 NH 2 + CCl 2 CH 3 NC MIC Carbaryl Σχήµα 5. Παρασκευή του Carbaryl. Το Δεκέµβριο του 1984 έλαβε χώρα η χειρότερη παγκόσµια χηµική καταστροφή µε πάνω από 3000 νεκρούς και 50.000 τραυµατίες. Το ατύχηµα οφειλόταν στην είσοδο Η 2 Ο σε µια δεξαµενή αποθήκευσης του µεθυλοισοκυανικού. Για αυτό το λόγο προτιµήθηκε το Carbaryl να παρασκευάζεται χωρίς το MIC να παραµένει αποθηκευµένο. Η παρασκευή του λοιπόν έγινε µε ασφαλείς συσκευές έτσι ώστε να αποφεύγεται η αποθήκευση τόσο του MIC όσο και του φωσγενίου. Το φωσγένιο παρασκευάστηκε in situ ενώ η χρήση του µεθυλοισοκυανικού αποφεύχθηκε µε την αντίδραση της ναφθόλης µε φωσγένιο και µετέπειτα την αντίδραση του χλωροφορµίου µε µεθυλαµίνη. CNHCH 3 + CCl 2 +HCl CH 3 NH 2 + HCl H CCl Carbaryl Σχήµα 6. Εναλλακτική σύνθεση του Carbaryl www.gcex.gr 9

Disparlure (CH 3 ) 2 CH(CH 2 ) 4 (CH 2 ) 9 CH 3 H H (7R,8S)-(+)-7,8-epoxy-2-methyloctadecane Η ειδική φεροµόνη µε το εµπορικό όνοµα disparlure, σεξουαλική ορµόνη που έλκει τα αρσενικά της κάµπιας Lymontria Dispar, σε λίγες εβδοµάδες µπορεί να καταστρέψει οπωρώνες πολλών στρεµµάτων τρώγοντας τα φύλλα. Η ειδική έλξη συγκεκριµένου είδους εντόµων οφείλεται στη στερεοχηµική δοµή της φεροµόνης που είναι ένα σχετικά απλό εποξείδιο. In vivo σύνθεση της φεροµόνης Lepidopteran Η εν λόγω φεροµόνη είναι εντοµοκτόνο που παρασκευάστηκε in vivo µε τη χρήση µοριακής και γενετικής τεχνολογίας µε σκοπό τη µείωση της τοξικότητας. Ο οικονοµικός σχεδιασµός της από τη µια και η αποτελεσµατικότητά της από την άλλη καθιστούν τη συγκεκριµένη φεροµόνη κατάλληλη για την προστασία των φυτών από τα έντοµα. Μια από τις σηµαντικότερες εφαρµογές της Πράσινης Χηµείας στο χώρο της Γεωργίας είναι η σύνθεση του θερµικού πολυασπαρτικού ιόντος (Thermal polyaspartate, TPA). µηχανισµός σύνθεσής του, οι ιδιότητές του και οι σηµαντικότερες εφαρµογές του περιγράφονται διεξοδικά στα επόµενα κεφάλαια. www.gcex.gr 10

1.3 Χηµεία των Πολυµερών Ο όρος πολυµερές, κατά τον ορισµό της ΙUPAC, αναφέρεται σε κάθε ουσία, που τα µόριά της χαρακτηρίζονται από την επανάληψη ενός ή περισσότερων ειδών ατόµων ή οµάδων ατόµων, που αποκαλούνται δοµικές µονάδες (constitutional units), ενωµένων µεταξύ τους µε οµοιοπολικό δεσµό, σε ένα ικανοποιητικό αριθµό, ώστε η ουσία να παρουσιάζει ένα σύνολο ιδιοτήτων που δε µεταβάλλεται πρακτικά µε την προσθήκη ή αφαίρεση µιας ή περισσοτέρων τέτοιων δοµικών µονάδων. Οι βασικοί τρόποι παραγωγής των πολυµερών είναι µε : Α) Πολυµερισµό προσθήκης : Είναι η αντίδραση κατά την οποία πολλά µεµονωµένα µόρια µονοµερούς, χρησιµοποιώντας τους πολλαπλούς δεσµούς και κάτω από κατάλληλες συνθήκες, συνενώνονται σε µακροµόρια µε µοριακό βάρος ακριβές πολλαπλάσιο του µοριακού βάρους του µονοµερούς. Ο µηχανισµός του πολυµερισµού µπορεί να είναι κατιονικός, ανιονικός ή ελευθέρων ριζών. n H 2 C CH 2 HC CH n Αιθυλένιο Πολυαιθυλένιο B) Πολυµερισµός συµπύκνωσης : Είναι η αντίδραση κατά την οποία δηµιουργούνται πολυµερή συµπύκνωσης όταν αντιδρούν δυο διαφορετικά ή όµοια µονοµερή κάθε ένα από τα οποία έχει δυο τουλάχιστον χαρακτηριστικές οµάδες. Η συνένωση των µονοµερών στη µακροµοριακή αλυσίδα πραγµατοποιείται µε την ταυτόχρονη αποβολή µικρών µορίων, συνήθως H 2 0, HCI, NH 3 κτλ, που σχηµατίζονται από την αντίδραση µεταξύ της δραστικής οµάδας του ενός µονοµερούς και της αντίστοιχης του άλλου, δηλαδή στις αντιδράσεις αυτές έχουµε και παραπροϊόντα. Οι ιδιότητες των πολυµερών συµπύκνωσης πλησιάζουν αυτές των φυσικών πολυµερών. Στα πολυµερή συµπύκνωσης ανήκουν και τα βιοπολυµερή, όπως οι πρωτεΐνες. www.gcex.gr 11

H H (n-1) H 2 n/2h-c-ch-n-h + n/2h-c-ch-n-h C-CH-NH R' R' R' αµινοξύ αµινοξύ 8 πολυαµίδιο n 1.4 Σύνθεση και ιδιότητες του TPA Το TPA είναι ένα υδατοδιαλυτό πολυµερές το οποίο παράγεται κατά τον θερµικό πολυµερισµό του ασπαρτικού οξέος. Κύριο χαρακτηριστικό του είναι ι ικανότητά του να συγκρατεί θρεπτικά κατιόντα όπως είναι : K +, Ca 2+, NH + 4. Αυτός είναι και ο κύριος λόγος για τον οποίο βρίσκει σήµερα εφαρµογή στο χώρο της Γεωργίας. H NH H NH H n H m Σχήµα 7. Δοµή του ΤPA H διαδικασία σύνθεσης του πολυµερούς φαίνεται παραστατικά στο σχήµα 8. H 2 N H H H Δ Hydrolysis N NH H 180C n H I II III H NH m Σχήµα 8. Σύνθεση του TPA www.gcex.gr 12

Αρχικά το ασπαρτικό οξύ (Ι) θερµαίνεται στους 180 0 C και µετατρέπεται στο αντίστοιχο πολυσουκινιµίδιο (ΙΙ). Ίχνη του πολυσουκινιµιδίου υδρολύονται και δίνουν τελικά το TPA (III). Η συγκεκριµένη αντίδραση σύνθεσης του TPA είναι αρκετά οικονοµική ενώ δεν συνοδεύεται από τη δηµιουργία αποβλήτων. Εναρµονίζεται απόλυτα δηλαδή µε δυο από τις κυριότερες αρχές της Πράσινης Χηµείας, Η αναλυτική πειραµατική διαδικασία για τη σύνθεση του πολυµερούς αναφέρεται διεξοδικά στο πειραµατικό µέρος της εργασίας. Οι σηµαντικότερες φυσικές ιδιότητες του συγκεκριµένου πολυµερούς δίνονται συνοπτικά στον πίνακα 1. Πίνακας 1. Οι σηµαντικότερες φυσικές ιδιότητες του TPA Μοριακό βάρος 1.000-50.000 Πυκνότητα (23 0 C) 1,25-1,29 ph 8,2-9,5 Ιξώδες (23 0 C) 10-80 cp Το TPA είναι ένα αρκετά βιοαποικοδοµήσιµο προϊόν καθώς µετά το πέρας της χρήσης του, έχει την ικανότητα να αποικοδοµείται σε αβλαβή παράγωγα που δεν παραµένουν και ρυπαίνουν το περιβάλλον. Συγκεκριµένα αποικοδοµείται σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό και βιοµάζα. Σύµφωνα µε σχετικές µελέτες που έχουν γίνει, το 79% του TPA αποικοδοµείται σε διοξείδιο του άνθρακα µέσα σε ένα χρονικό διάστηµα τριών εβδοµάδων. Αυτή η ικανότητα του πολυµερούς, η οποία αποτελεί µια από τις βασικές αρχές της Πράσινης Χηµείας, το καθιστά αρκετά φιλικό προς το περιβάλλον. www.gcex.gr 13

Μια άλλη ιδιότητα του TPA είναι η χαµηλή τοξικότητά του τόσο απέναντι σε θηλαστικά όσο και απέναντι στο ίδιο το περιβάλλον. Είναι χαρακτηριστικό ότι η τιµή του δείκτη LD 50 του TPA στα ψάρια ισούται µε 2117 mg/l, γεγονός που δείχνει ότι το πολυµερές είναι µη τοξικό και ακίνδυνο για το περιβάλλον. 1.5 Η δράση του TPA Για την ανάπτυξη των φυτών και κατά επέκταση της αγροτικής παραγωγής, απαιτείται η λήψη από τα πρώτα µιας σειράς θρεπτικών συστατικών τα οποία εµφανίζονται µε την µορφή ιόντων. Μερικά από τα ιόντα αυτά, τα οποία υπάρχουν είτε στο έδαφος είτε στο νερό, είναι τα εξής : Na +, K +, Ca +2, N - 3, C 2-3, S 2-4. Τα ιόντα αυτά δεν παραµένουν αδρανή αλλά εµφανίζουν την τάση να σχηµατίζουν αδιάλυτες ενώσεις όπως είναι το CaC 3. Το TPA προστίθεται στις αγροτικές καλλιέργειες, ακριβώς για το λόγο ότι λειτουργεί παρεµποδιστικά στο σχηµατισµό τέτοιων αδιάλυτων ενώσεων ενώσεων όπως είναι το CaC 3. Έτσι τα διάφορα θρεπτικά συστατικά παραµένουν στο έδαφος µε τη µορφή ιόντων και απορροφούνται εξ ολοκλήρου από τα φυτά. Για τον λόγο αυτό, σε περιπτώσεις όπου µαζί µε τα διάφορα λιπάσµατα χρησιµοποιούνται και ποσότητες TPA, η αγροτική παραγωγή είναι εµφανώς αυξηµένη. Ca +2 + C 3 2 CaC 3 (χωρίς TPA) Ca +2 + C 3 2 (παρουσία TPA) Το TPA εκτός από το σχηµατισµό αδιάλυτων ενώσεων, λειτουργεί παρεµποδιστικά και στη διάβρωση του εδάφους. Η διάβρωση του εδάφους εξαιτίας της χρήσης λιπασµάτων και φυτοφαρµάκων, είναι ένα σοβαρό πρόβληµα το οποίο µε την πάροδο του χρόνου διογκώνεται και αποτελεί µόνιµη απειλή του περιβάλλοντος. Το TPA διασπείρεται εύκολα στο έδαφος και αυτό έχει ως αποτέλεσµα τη δηµιουργία ενός προστατευτικού στρώµατος, µε την παρουσία του οποίου, περιορίζεται η δράση των επικίνδυνων χηµικών ενώσεων. www.gcex.gr 14