1996至2015年美国绿色化学总统挑战奖0001

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绿色化工原理与方法作业

S151101037 张娟1•美国“总统绿色化学挑战奖”分为哪几种奖项？迄今已颁发了几届？

美国“总统绿色化学挑战奖”分为绿色合成路线奖、绿色反应条件(变更溶剂反应条件奖)、绿色化学品设计、小企业奖以及学术奖五个奖项。迄今为止已经颁发了20届。

2•对历届“总统绿色化学挑战奖”的总结。

3•对历届“总统绿色化学挑战奖”的各获奖项目的内容、原因和重要

意义进行详细评述。

气候变化奖

2015 2015 年新增的“气候变化奖”由Algenol公司获得。工业废气中含有大量CO2如

何高效利用CO2并将其转化为有价值的燃料一直

是化学家研究的重要课题。Algenol公司开发出了基因增强的蓝藻(cyanobacteria )菌株，

可以在阳光和盐水的条件下高效地将空气和工业废气中的CO2 转化为乙醇和生物油等燃料。

该工艺中盐水可以从海水获取，不依赖粮食作物为原料，降低了燃料生产成本，并显著地减

少碳排放。

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

2015 该奖项授予了LanzaTech公司，该公司发展了一种微生物发酵方法将CO、CO2转化为乙醇、2,3-丁二醇等重要燃料。2,3 丁二醇是一种极具价值的液体燃料，其燃烧值为

27198J/g。2,3 丁二醇以被轻松转换成丁烯、丁二烯和甲乙酮等中间物，这些中间物被用于生产碳氢燃料以及聚合物、合成橡胶、塑料和纺织品等多种化学品。LanzaTech公司的微生

物发酵方法将将CO CO2转化为乙醇、2,3- 丁二醇等重要燃料相较于以天然气、煤、石油等为原料的传统工艺，新方法的实施可以将温室气体的排放减少到70%左右。

2014 该奖项授予了The Solberg Compa ny of Green Bay ，他们开发一种使用表面活性

剂和糖的更安全的泡沫。传统的灭火泡沫中含有水分，不宜用于扑救遇水发生燃烧或爆炸的物质(如钾、钠、电石等)；对于电器火灾，要在切断电源后才能使用泡沫灭火器。该泡沫相较于传统泡沫的生物累积性和毒性更加安全，其生物降解性和生物相容性好。世界上最大

的石油和天然气公司之一将使用这一泡沫来对抗燃料火灾和泄漏。该产品效果更好，更安全，

工业和保护我们的健康和环境的双赢。

2013 2013年的“绿色合成奖”由陶氏化学获得。该公司开发出了EVOQU预复合聚合物

技术。该技术能取代钛白粉，或者使钛白粉遮盖功能得到加强。该技术有助于改进涂料中钛

白粉颗粒的分布状况与光散射效率，提高钛白粉的遮盖力，并将涂料配方中钛白粉用量降低

20%以更少的成本达到同样甚至更好的效果。该技术还同时具备改善涂料耐污性、耐腐蚀性等阻隔性能。这项技术将显著降低能源消耗、NOx和SOx的排放量以及减少赤潮。

2012 2012年的绿色合成路线奖授予了加利福尼亚州Redwood城的克迪科思公司以及加

利福尼亚大学的一位博士生。他们研发出一种更加高效、安全的绿色化学方法生产辛伐他汀药物，用于治疗心血管疾病。辛伐他汀是洛伐他汀的半合成衍生物，传统的生产工艺是以洛伐他汀为原料，经化学合成得到辛伐他汀。洛伐他汀的直接甲基化方法已成为目前生产上使用最多的工艺路线。化学合成工艺的不足之处乃在于化学法合成过程中，反应条件苛刻，副

反应多，产品分离纯化难度大以及来自环保和劳动保护的压力。而该公司开发的方法从很大

程度上可以解决一些以上问题。

时磊忖呎…

2011 2011年绿色合成路线奖(Greener Synthetic Pathways Award)授予日诺麦(Genomatica)公司。其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。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%

大多数化学产品(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。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。

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，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 Advaneed 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。