Американские ученые создали компьютерную программу для поиска безопасных и эффективных способов хранения и утилизации химических реактивов. Согласно анализу построенных графов, вершинами которого являются вещества, а гранями – взаимодействия между ними, программа сортирует химикаты по емкостям с заданным объемами.

Статья, которая описывает открыто доступную программу ChemStor, опубликована в журнале Journal of Chemical Information and Modeling.

Из-за неправильного хранения или утилизации химических веществ могут происходить взрывы или пожары, приводящие к разрушениям и травмам. Способы повышения химической безопасности, которые существуют на данный момент, могут лишь дать общие рекомендации о лучших вариантах хранения и утилизации химических веществ, но не могут в реальном времени подсказать как хранить или утилизировать уже имеющийся и меняющийся набор различных реактивов.

Джейсон Отт (Jason Ott) с коллегами из Калифорнийского университета в Риверсайде создали компьютерную программу ChemStor для расчета безопасного хранения и утилизации химических веществ. Если несколько химикатов при хранении в одном шкафу не образуют потенциально опасных смесей, программа указывает, что такое соседство безопасно. Аналогично, если химикаты, которые исследователь намеревается вылить в уже имеющуюся емкость со сливом, не взаимодействуют с другими веществами в нем и друг с другом, то программа дает добро на утилизацию веществ в этом сосуде.

На первом этапе программа строит граф взаимодействий между заданными веществами на основе данных агентства по охране окружающей среды США об их группе химической активности. Затем ChemStor вычисляет хроматическое число графа – минимальное число цветов, в которые можно раскрасить его вершины (вещества) так, чтобы концы любого ребра (взаимодействия) имели разные цвета. То есть пары веществ, способные взаимодействовать друг с другом, всегда оказываются окрашены в разные цвета. Программа тогда объединяет все химикаты, помеченные одним цветом, в один сосуд, убедившись, что там достаточно места. Результатом становится четкая инструкция, где хранить или как утилизировать каждый из реактивов или предупреждение о том, что безопасных способов объединения веществ нет.

Использование ChemStor для безопасного удаления оставшихся после проведения реакции веществ. Ошибочное решение поставить сосуд со смесью сухих нитрата аммония церия, малоновой кислоты и бромата калия под дырявый слив раковины привел к аварии в результате появления влаги в смеси. Программа ChemStor смогла бы построить граф с учетом воды и помочь предотвратить несчастный случай / Jason Ott et al. / Journal of Chemical Information and Modeling, 2020

Исследователи продемонстрировали возможности программы на примерах десяти известных случаев неправильного хранения или утилизации веществ, которые привели к травмам или разрушениям. Во всех случаях программа быстро и эффективно определила правильный порядок утилизации или хранения, который бы мог предотвратить несчастные случаи.

По словам авторов, ChemStor в будущем может быть интегрирован в электронные лабораторные журналы, голосовые помощники и другие технологии, которые повысят безопасность в лабораториях, на производствах и в домах.