Substitution handlar om att på ett systematiskt sätt utvärdera om de kemikalier som används går att byta ut mot mindre farliga alternativ.
Vad är substitution?
Substitution vid praktiskt arbete innebär att en farlighet tas bort, eller byts ut mot något mindre farligt alternativ, så att verksamheten blir tryggare och mer miljövänlig. En farlighet är något som kan orsaka skada, exempelvis farliga kemikalier, elektricitet, höga temperaturer eller hala golv. Exemplen här handlar om substitution av kemikalier.
I skolsammanhang kan substitution vara ett verktyg för att få den laborativa verksamheten att utvecklas i linje med principerna för grön kemi. Mer om detta tas upp i avsnittet grön kemi i skolans praktiska arbete.
Vad behöver substitueras?
Vissa kemikalier är klassade som att de har särskilt farliga egenskaper (SVHC – substances of very high concern). Det kan ibland vara nödvändigt att byta ut dessa kemikalier eller minska kemikaliernas koncentration, eftersom de är begränsade eller förbjudna enligt lag. Om det av pedagogiska skäl inte går att substituera sådana kemikalier ska låg koncentration användas.
Klassificeringen av ämnen ändras med tiden och med ökad kunskap. Kraven på att SVHC-ämnen bör substitueras kvarstår men informationen i äldre upplagor av läroböcker kan vara inaktuell och därmed felaktiga. Vid användning av laborationer som beskrivs i en lärobok eller på en webbsida bör man alltid överväga möjligheten att välja mindre farliga kemikalier än i det givna exemplet.
Hur substituerar man?
En riskbedömning ger bra stöd för att avgöra om substitution är nödvändig. Exponering av farliga kemikalier kan förhindras genom användning av mindre farliga kemikalier eller välja alternativa reaktioner och metoder för att undvika att miljö- och hälsofarliga kemikalier bildas.
Om substitution inte är möjlig kan riskerna minimeras, genom att exempelvis omforma experimentet till ett experiment i mikroskala för att minska mängden av det farliga ämnet som används, eller genom att använda en lägre koncentration av lösningen. Etikettgeneratorn innehåller information om faroklassificeringen för olika koncentrationer av vanliga lösningar och kan användas som ett verktyg för att bedöma hur en minskning av koncentrationen påverkar risken. Att göra experimentet som en demonstration, är också möjligt.
Exempel 1:
Ett exempel på en vanlig laboration i skolan är att tillverka vätgas genom att låta zink reagera med saltsyra. Det kräver en stark syra med hög koncentration. Genom att välja en mer reaktiv metall, till exempel magnesium, räcker det att använda en låg koncentration av en svag syra för att vätgas ska bildas. Elevernas förståelse för principerna för vätgasbildning blir densamma, men ger lägre exponeringen för farliga kemikalier.
Exempel 2:
Vid syra-bastitrering är det vanligt att man använder fenolftalein som indikator. Fenolftalein finns dock på kandidatförteckningen över särskilt farliga ämnen (SVHC), och det finns riktlinjer för hur användningen ska begränsas.
Beroende på syftet med titreringen kan en möjlighet vara att ersätta fenolftalein med en annan mindre farlig indikator, exempelvis tymolftalein. Riskerna kan alternativt minimeras genom användning av fenolftaleinlösning med lägre koncentration eller att minska mängden fenolftalein.
Enligt CLP-förordningen finns koncentrationsgränser för klassificering av blandningar. Dessa kan användas för att avgöra till vilken koncentration en cancerframkallande, mutagen eller reproduktionsstörande (CMR) kemikalie ska spädas, för att inte längre klassificeras som ett CMR-ämne.
| Koncentrationsgräns | Gränsvärde för klassificering i en specifik faroklass. |
|---|---|
| Särskild koncentrationsgräns | En specifik koncentrationsgräns för en viss kemikalie som väger tyngre än allmänna koncentrationsgränser. Specifika koncentrationsgränser anges i CLP-förordningen och på säkerhetsdatabladet. |
Fenolftalein har faroangivelsen Kan orsaka cancer (H350), men har en särskild koncentrationsgräns på ≥ 1 %, som är högre än den allmänna koncentrationsgränsen (≥ 0,1 %). Med andra ord klassificeras fenolftaleinlösning som cancerframkallande endast om den är ≥ 1 %. En lösning på 1 g/dm3 fungerar bra i de flesta laborationer. Men om man inte köper in färdigutspädd lösning utan man istället tillverkar fenolftaleinlösningen på skolan så gäller reglerna för hantering av cancerframkallande ämnen.
Ett annat alternativ kan vara att byta metod och använda en pH-mätare istället för fenolftalein.
I bilden nedan illustreras substitutionsprocessens fem steg. Den beskriver tillvägagångssättet för att identifiera och ersätta farliga kemikalier eller utveckla alternativa metoder.
