Традиционная органическая химия предполагает многостадийные процессы, в результате которых из исходных веществ получаются продукты. Но схемы и механизмы реакций, подходящие для лаборатории, совершенно не годятся для крупнотоннажных процессов. Если на каждой стадии реакция идёт с выходом, далеким от 100%, то при переносе на большой масштаб вместе с нужным продуктом получаются огромные количества ненужных веществ. В цепочке реакций используют вспомогательные вещества, часто после кислотной или щелочной нейтрализации образуются неорганические соли (хлорид натрия, сульфат натрия, сульфат аммония). Что касается потерь, то в многоступенчатых процессах они бывают выше, чем конечный выход продукта. Эту проблему химических и фармацевтических производств отчасти помогают решить катализаторы, которые существенно уменьшают выход нежелательных побочных продуктов.
В нефтепроизводствах и крупнотоннажной основной химии почти 75% продуктов получены каталитическим методом. В каталитических процессах, как правило, степень использования исходного продукта довольно высокая. Например, при получении уксусной кислоты с помощью родиевого катализатора (технология „BP-Monsanto“) метанол расходуется на 100%:
CH3OH + CO = CH3COOH
Полнота использования исходного вещества называется атомной эффективностью, и этот показатель можно использовать как меру „зелёности“ химического производства:
Атомная эффективность = Кол-во атомов в продукте Ч 100%/Кол-во атомов в исходных веществах.
Естественно, процесс в одну стадию А + В = С (например, полимеризация этилена) гораздо эффективнее, чем А + В = С (нужный продукт) + D (побочный продукт). Идею атомной эффективности Р. Шелдон выражал через Е-фактор, который показывает количество потерь на килограмм продукта (табл. 1).
Таблица 1
| Промышленность | Кол-во тонн продуктов | Соотношение, кг (Е) побочный продукт/нужный продукт |
| Нефтехимическая | 106-108 | -0,1 |
| Крупнотоннажная основная химия | 104-106 | <1-5 |
| Тонкая химия | 102-104 | 5–50 |
| Фармацевтическая | 101-103 | 25–100+ |
В Великобритании эти расчеты „зелености“ вышли из академического на государственный масштаб, и недавно был создан виртуальный Институт прикладного катализа, цель которого — поддерживать взаимодействие учёных и промышленных технологов в этой области.