历届美国总统绿色化学挑战奖总结

美国总统绿色化学挑战奖

一、美国总统绿色化学挑战奖

1995年3月16日，美国宣布设立“总统绿色化学挑战奖”，并于1996年在华盛顿国家科学院颁发了第一届奖项。美国“总统绿色化学挑战奖”分为新（变更）合成路线奖、新工艺奖（变更溶剂反应条件奖）、安全化学品设计奖、中小企业奖以及学术奖五个奖项。迄今为止已经颁发了16届。

二、历届获奖情况简介

三、历届获奖情况详细介绍

1、绿色合成路线奖（Greener Synthetic Pathways Award）

2011

2011年绿色合成路线奖(Greener Synthetic Pathways Award)授予日诺麦(Genomatica)公司。他们的创新贡献在于以更低成本利用可再生原料生产基础化学产品。其创新与价值:1,4 丁二醇(BDO)是大宗化工基础原料之一,用于合成许多常见聚合物,如氨纶。日诺麦提卡(Genomatica)公司利用先进的基因工程,研发了一种使糖类在发酵过程中生成1,4 丁二醇(BDO)的微生物。此外,与以天然气为原料生产1,4 丁二醇(BDO)相比,日诺麦提卡(Genomatica)公司利用这种微生物,大规模生产1,4 丁二醇(BDO)的成本非常低廉,能耗减

少60%,二氧化碳排放量减少70%。日诺麦提卡(Genomatica)公司正在与一些大企业合作,实现微生物生产1,4 丁二醇(BDO)工艺的市场化。

大多数大宗化学产品(包括单体在内)都以天然气或石油为原料。日诺麦提卡(Genomatica)公司开发出一种利用可再生物质生产化学原料和中间体的工艺,可再生物质有:糖类、微生物和合成气,此工艺正在逐步实现可持续的商业化生产。该公司宗旨是利用成本低、绿色环保的生物基化学产品,改进化学工业,实现对占有一万亿元市场的石油基工业化学产品的替代。Genomatica公司的技术,不仅从源头使原料和中间体实现环保,也使得下游产品制造商无需改变传统工艺条件,就可以生产出数以千计的绿色产品。Genomatica公司直接合成化学产品的工艺,减少了副产品的生成。

2010

该奖项授予了美国陶氏( Dow )化学公司和德国巴斯夫(BASF)公司。他们共同研发了利用过氧化氢作为氧化剂制备环氧丙烷的新路线(HPPO)。环氧丙烷(PO)是世界上用量最大的工业化学品之一,也是合成许多工业品的原料之一,如去污剂、脂肪族聚氨酯、溶冰剂、食品添加剂、个人护理用品等。传统生产环氧丙烷的路线中产生许多副产品,还有大量废物。Dow 化学公司和BASF公司共同研发了利用过氧化氢作为氧化剂制备环氧丙烷的新路线,消除了大多数废物的产生,极大降低了水和能源的使用量。HPPO工艺产率高,副产品仅有水。Dow-BASF催化剂使用的是ZSM-5型分子筛,这种分子筛孔道直径为0. 5nm,其结构中钛原子取代了四面体配位环境中的百分之几的硅原子。利用这种催化剂,使得过氧化氢和丙烷几乎可以一步合成环氧丙烷。丙烷与过氧化氢环氧化的反应在固定床反应器中进行,以甲醇为溶剂,反应的温度和压力比较温和。该反应的特点是"两高"-同时具有高的丙烷转化率和高的环氧丙烷产率,过氧化氢被全部转化为产品。与使用有机过氧化物相比,HPPO过程使用足够少的过氧化物,反应完成后,反应物全被转化。因此，省去了过氧化物的回用环节。新过程副产品只有水,省去了收集和纯化副产品,生产设备成本降低了5%。HPPO 过程也具有较大的环境优点。与传统工艺比,它降低了70% -80%废水的生成，节省了35%的能源消耗。BASF 公司通过对大量PO 生产过程的经济效益分析发现，HPPO过程生产成本最低,同时对环境的负面影响最小。

2009

第14届“美国总统绿色化学挑战奖”的“更绿色合成路线奖”(Greener Synthetic Pathways Award)授予了伊士曼化学品公司，该公司开发了一种无需溶剂的生物催化工艺来生产化妆品和个人护理产品所需的酯类组分，生产过程中不再需要使用强酸和可能存在危害的溶剂。该工艺还可以使用一些属于较为敏感型的原料如不饱和脂肪酸，因此，这种工艺可以生产出新的化妆品成分。生物酶催化作用甚至能够带来一些优良性能的产品，如，4一羟基醇和乙酸可以生产出一种特殊的酯，这种酯能够抑制酪氨酸酶，而酪氨酸酶是合成黑色素的关键酶。因此，它能够有效地减少皮肤中的和传统的工艺相比，伊士曼公司开发的新工艺改善了产品的质量，提高了产率，有利于环境保护。

2008

2008年美国总统绿色化学挑战奖的绿色合成路线奖(Greener Synthetic Pathways Award)颁给了Battelle公司。专家小组对此项研究的创新和价值评价是：在美国，激光打印机和复印机每年要消耗超过18.2万t(4亿磅)的墨粉。传统的墨粉以石油为原材料制成，墨粉与纸张融合得非常牢固，纸张使用后墨粉很难去除，因此纸张难以再利用。Battelle公司及其合伙人-AIR公司(The Advanced Image Resources)和俄亥俄州大豆委员会(The Ohio Soybean Council)，合成了一种以大豆为原料的墨粉，其性能与传统墨粉相比没有任何差别，最重要的是墨粉容易从纸张上脱除。这种新的墨粉合成技术，能节省大量的能源并且实现纸纤维的回收再利用。

2007

早在20世纪40年代，复合木材材料工业已开始大量使用合成树脂胶黏剂——甲醛基胶黏剂，如苯酚一甲醛及尿素-甲醛(urea-formaldehyde，UF)等胶黏剂。甲醛是一种致癌物质，且使用甲醛基胶黏剂木制品会向空气中释放甲醛；是使生产工人和消费者身体致癌的帮凶。蛋白质胶将人体中的肌肉与骨骼连接起来，受蛋白质胶这一性质的启发，俄勒冈州立大学(CFP)的Kaichang Li教授发明了一种新的环境友好的胶黏剂。这种胶黏剂是对自然界大量存在的、可再生的大豆蛋白中的部分氨基酸进行改性；Hercules公司提供了固化剂组分。使用以大豆粉为原料的胶黏剂，生产的胶合木板具有价格竞争力；因再含有甲醛或使用甲醛而环境友好；强度和抗水性能上也优于用甲醛基胶黏剂。使用这项技术，在木制品的生产和家具的使用过程中，因无甲醛，提高了生产、居家和办公的室内空气质量，使得人类远离了甲醛的威胁。

2006

Merck公司因使用新的绿色途径合成β-氨基酸生产Januvia TM药品中的活性成分而获该奖项。专家小组对其创新与价值评论道：Merck公司发现了一种高度创新和有效催化合成Sitagliptin的方法，这种具有革命性意义的合成方法使生产每克Sitagliptin可以少产生约220 g的废弃物，同时可以将总产量提高50％。在今后生产JanuviaTM药物的过程中，Merck公司将至少减少l5万t废弃物，其中包括近5万t的水合废弃物。

2005

2005年有两项成果荣获更新合成路线奖，它们分别是Archer Daniels Midland Company(ADM)和Novozymes公司的酶催化酯交换技术生产低游离脂肪酸油脂和Merck&Co．，Inc．公司的重新设计、高效立体选择性合成药物Emend 的活性成分Aprepitanto。ADM和Novozymes公司荣获更新合成路线奖的成就为“通过Lipozyme酶催化酯交换反应生产的低游离脂肪酸油脂NovaLipid TM。食品及其配料工业所面临两个主要挑战，一是为公众提供健康的产品，二是开发环境友好的生产技术。目前，ADM和Novozymes 正致力于使酶催化酯交换技术商业化，该技术不仅通过减少美国膳食中游离脂肪酸对公众健康有巨大的实际效果，而且利用酯交换工艺通过减少污水排放产生了重大的环境效益。Merck＆Co．，Inc．公司荣获更新合成路线奖的成就为“重新设计、高效合成对化学疗法引起呕吐新疗法药物Emend 的活性成分Aprepitant”。针对化学疗法引起恶心、呕吐等症状，最常见的是癌症化疗伴生的副反应，Emend 是一种新疗法药物。临床应用表明，在化学疗法期间和之后即刻使用，Emend 能减少恶心、呕吐。Aprepitant是Emend 的活性药物成分，它是一个具有挑战性的合成目标，其含有2个杂环和3个手性中心。

2004

变更合成路线奖得主为Bristol-Myers Squibb公司(简称BMS)，它开发成功了制备抗癌药Taxol主成分paclitaxel的绿色工艺。近年来BMS进一步研发出利用最新植物细胞发酵法得到paclitaxe来合成Taxol的绿色化学技术，方法是培养一特定的紫杉细胞愈合组织，直接萃取其中的paclitaxe，经色层分析法纯化与结晶分离而成。和半合成法相比，新工艺没有化学转换，可免除6种中间产物的生成，也不需要使用树叶和树枝，不会产生固体废弃物。此外，新工艺免去l0种溶剂和6道干燥步骤，使能耗大大降低，同时也能确保Taxol可以稳定供应。