绿色化学与工艺

摘要：进入21世纪以来，随着世界人口增长和经济的迅猛发展，环境污染和人类生态平衡问题越来越引起了人们的重视和关注。许多国家提出了人类长期可持续发展的战略性问题，从而出现了发展绿色经济，开发绿色科技的热点。化学，作为人类生活的基本要素，在资源利用和环境保护方面都有着重大意义。发展绿色化学、开发绿色产品及绿色化学工艺正成为近年来的趋势，也必将成为今后化学发展的一个重要方向。

关键词：绿色化工, 环境保护, 可持续发展

绿色化工与可持续发展

从人类的发展历程来看，人类与环境有着密不可分的关系，两者的相互作用，必然给环境带来相应的影响。若这种影响超出了环境的承受能力，则导致环境的污染。展望21世纪，由于人口急剧增加, 资源消耗日益扩大, 人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少, 人口与资源的矛盾越来越尖锐此外, 人类的物质生活随着工业化而不断改善的同时,大量排放的生活污染物和工业污染物使得人类的生存环境迅速恶化。而化学工业是造成污染的一个主要原因,因此我们每个人都要树立绿色环保意识,特别是从事化学工业研究设计与生产的人员更要从根本上确立绿色化学与化工观念,逐渐减小和消灭化工生产对环境的污染。

如今，我们保护环境不仅要保护环境不受污染，更重要的是合理利用资源并且开展绿色事业，以保证资源的永久利用，保证环境能够维持人类最基本的生存。“可持续发展”成为21实际经济和社会发展的重要战略。作为人类发展推动力的化工产业更应该以身作则，合理开发绿色产业并让资源的利用实现最大化，毫不夸张的说，如何实现绿色化工已是实现人类可持续发展的关键意义所在。

众所周知，可持续发展战略已成为世界许多国家指导经济、社会发展的总体战略，即经济的发展必须和人口、环境、资源统筹考虑。1987年世界环境与发展委员会提出采用可持续发展的总原则是：“今天的人类不应以牺牲今后几代人的幸福而满足其需要。”可持续发展的核心思想是在经济发展的同时，注意保护资源和改善环境，合理地保护和改善环境为可持续发展提供物质基础。

当前全球十大环境问题是：大气污染、臭氧层破坏、全球变暖、海洋污染、淡水资源紧张、污染土地退化、沙漠化森林锐减、生物多样性减少、环境公害有毒化学品和危险废物。不难发现，在这些问题中，绝大多数都是与化工生产活动有关的，因此，不把化工对环境的影响消除，人类的生存环境将越来越恶化，可持续发展就更是遥遥无期了。所以说，根治环境污染的必由之路是大力发展绿色化工。

化工产业中，对环境产生污染的环节主要就在于其中的化学那一部分。唯有在化学设计方面对环境污染问题加以控制，工业产生中的污染才会得到改善。因

此，本文将着重对绿色化学展开论述。就化学而言，可持续发展的含义应该是尽可能的降低工业本身对自然和社会环境的影响。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业，在为创造人类的物质文明做出重要贡献，不断促进人类进步的同时，生产活动中不断排放出大量有毒物质，化学工业在客观上也使环境污染成为可能，为环境和人类的健康带来一定的危害。传统化学工业虽在农药、聚合物、材料科学、去污剂、石油添加剂、水处理、废物处置等方面做出了巨大贡献，另一方面它也带来了一个负面影响——环境污染，增加了对环境的压力。因此，我们要坚决贯彻“可持续发展”理念，发展绿色化学。

绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学的技术和方法去消灭或减少那些对人类健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂在生产过程中的使用,同时也要在生产过程中不产生有毒有害的副产物、废物和产品。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,不再处理废物。绿色化学与技术的理想是采用“原子经济”反应，即原料中的每一个原子转化成产品，不产生废物和副产品，实现废物的零排放。同时，也不采用有毒、有害的原料、催化剂和原料，并生产环境友好的产品。在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染，是一门从源头阻止污染的化学。将一切可能发生的污染阻断在源头处，这才是既治标又治本的方法。

绿色化学提出全新产生绿色化学技术及驱动机制，从而提高人类从事物质生产的能力。它首先给人类社会和自然环境带来积极影响，控制污染在时间上的延续和空间上的扩展，为可持续发展提供促进作用；它其次为人类可持续发展提供调节和制约的保护作用，它能够不断调整和平衡资源的有序开发和综合利用，制约利用资源的速度和规模，扬长避短，变害为利，减少和克服人类社会发展过程中给自然所造成的负面影响，保护濒于灭绝物种和不断减少使用资源，使人类社会和经济增长协调发展。再次，绿色化学为可持续发展提供观察和监测的规划作用，如全球变暖、臭氧层被破坏等环境问题，需要全球各国共同努力，而绿色化学的功能恰恰能够不断地观察和监测全球发展的表现和动向，对人类社会、经济、生态环境的发展的决策和行动提供智力支持，从而形成有效的规划蓝图。由此可见，绿色化学为人类的可持续发展提供完整的体系和方式，是可持续发展的必由之路。

化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需求，但是在许多场合中却未能有效地利用资源, 产生大量排放物造成严重的环境污染。绿色化学是更高层次的化学, 它的主要特点是：充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放；提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产

品所消纳，实现“零排放”；生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高,它是环境友好技术或清洁技术的基础, 但它更着重化学的基础研究绿色化学与环境化学是既相关又有区别, 环境化学研究对环境影响的化学, 而绿色化学研究与环境友好的化学反应。目前绿色化学及其带来的产业革命刚刚在全世界兴起。这场革命将持续到下一世纪, 它对我国这样新兴的发展中国家是一个难得的机遇。日益严重的环境污染问题受到全球的重视，然而依靠开发新的污染治理和控制技术所能实现的环境要求是极其有限的，解决污染问题必须从源头抓起，依靠新的化学反应条件和途径，充分利用原料原子实现零排放，获得环境友好的化学产品，这是绿色化学的另一个重要使命。

下面是几个绿色化工产业在实际应用中的例子。

首先，以代替剧毒光气等原料的绿色技术为例，介绍绿色化工的应用。鉴于光气和氢氰酸这类原料在制造和使用中一旦不慎,就将造成难以估量的人身伤亡和环境灾难,1984年印度博帕尔光气泄漏事件,2000年罗马尼亚氰化物泄漏到多瑙河支流事件,引起生态环境严重破坏。目前,替代光气制造异氰酸酯的工艺有:由伯胺和二氧化碳或碳酸二甲脂制造异氰酸酯,由伯胺和一氧化碳进行氧化羰化制异氰酸酯;由硝基苯和一氧化碳羰基化制异氰酸酯。这些技术有的正在小试,有的已进入中试阶段,但是生产成本比原有光气法高10%左右,所以还应改进以使其更经济。

代替光气为原料生产聚酸酯,已开发成功碳酸二甲脂原料路线技术,首先由碳酸二甲脂与苯酚反应生成碳酸二甲苯脂,再与双酚A进行脂代交换,缩聚生成高分子聚碳酸脂,现正在建设工厂。至于生产碳酸二甲脂也是采用取代传统的光气路线,即甲醇氧化光基化法。关于取代氢氰酸为原料的绿色化工技术，甲基丙烯酸甲脂生产的传统方法是丙酮氰醇法，已开发成功异丁烯一步氧化生成甲基丙烯醛，再氧化脂化到产品的技术，成为“直接甲基化”法，已投入工业化生产、另一条是以甲基乙炔为原料，经羰基化脂化的绿色路线正准备工业化。上述绿色技术还在投资和原料成本方面比原氰氢酸路线更具竞争力。可见，代替剧毒原料仍可找到经济合理的绿色路线。

其次，从绿色生物化工角度来阐述。药物，特殊化学品，生物试剂已达数万种，这些都是由生物资源利用微生物制造的。但规模一般较小，以往只有化学品总量的2%,目前,作为可再生资源的大规模利用,已取得了突破性进展.例如Du Pont公司和Genecor Internationgal公司等合作,建成由玉米生产1,3丙二醇(PDO)装置,即利用湿磨玉米所产生的葡萄糖液,采用基因改造的细菌和酵母等经过二步法转化为PDO。据报道，其生产成本比化学法低25%。采用PDO所制造的