绿色化学化工发展前景与人才培养

绿色化学化工发展前景与人才培养

摘要：发展绿色化学化工是人类社会可持续发展的根本保证。根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》，我国提出在高等学校实施“卓越工程师教育培养计划”，加速建设绿色化学化工特色专业，为我国创新型国家的建设以及绿色经济发展培养绿色化学化工人才。

关键词：绿色化学化工；高等工程教育；人才培养

化学化工是人类社会发展的重要基础，也是经济建设的关键支柱。国际大化工过程工业包括石化、精细化工、海洋化工、制药、能源、电子信息、轻工、农产品及食品产业等各种产品工程，可以说，化学化工已经与我们的生活生产密不可分。随着人类社会不断发展，越来越多的资源、环境等一系列严峻挑战摆在了我们面前，我们不得不面对如何持久地保持人类社会不断发展的问题。因此，发展绿色化学化工就成为可持续发展的根本保证与必要支撑，前景无限宽广。

一、人类社会的可持续发展

1.“可持续发展”的概念与挑战

1987年《我们共同的未来》一书发表，提出了“可持续发展”经典的定义：“满足当前的需要但不损及后代满足他们自己的需要”，即解决“代间不平等”问题。美国环保总署的国家风险管理研究室NRMRL将“可持续性”表述为：“当我们为了人类健康和环境去持久地保持或改进物质和社会条件，在不超出支持它们的生态承载能力的条件下所追求的目标。”

但是，“可持续发展”面临着资源、环境、粮食和能源等的一系列挑战。世界自然基金会和联合国环境规划署联合发表的《2000年地球生态报告》显示，若按目前的速度继续消耗地球的资源，那么我们地球的资源会在2075年耗尽；环境的恶化导致自然灾害，近十年中导致世界6080亿美元的损失；过分对矿物燃料的使用，使气温变暖，继续变暖会导致水资源的极度缺乏，食品的减少和疾病的广为扩散。

2.绿色新政与绿色经济——低碳经济

“绿色新政”是由联合国秘书长潘基文在2008年12月11日的联合国气候变化大会上提出的一个新概念，是对环境友好型政策的统称，主要涉及环境保护、污染防治、节能减排、气候变化等与人和自然的可持续发展相关的重大问题。它的提出掀起了新一轮绿色发展的浪潮。

当前世界各主要经济体大力实施“绿色新政”，把发展绿色经济作为新的增长引擎、新经济发展模式和占领全球新一轮绿色工业革命制高点和全球经济的主导权抓手。

绿色经济是以市场为导向、以经济与环境的和谐为目的而发展起来的一种新的经济形式，是产业经济为适应人类环保与健康需要而产生并表现出来的一种发展状态。目前已形成了英、德、法引领绿色潮流，美、日、韩力推绿色新政的新格局。

二、绿色化学化工定义、原则以及发展趋势

1.绿色化学化工定义

作为经济建设的重要支柱，化学化工的绿色化已经成为必然选择。绿色化学化工作为应对21世纪可持续发展挑战的关键技术与基础，已成为21世纪世界科技研究前沿热点。

那么什么是绿色化学化工？绿色化学化工是指“为减少与消除有害物质对人类健康与环境的威胁所作的化学过程与产品的设计、开发和生产”。绿色化学化工是具有重大社会需求和明确科学内涵的新兴交叉学科，是人类及全球环境安全的保证，是当今国际化学与化工的前沿。

2.绿色化学化工12条原则

国际上对绿色化学化工有着比较统一的认识，即：

（1）源头防止废弃物产生要比废弃物产生之后再去处理净化更为可取；

（2）设计的合成方法应使反应过程中所用物料最大限度地转化为最终产物；

（3）在任何可行的情况下，设计的合成方法都应当采用和产出那些对人类健康和环境毒性很小甚至是无毒的物质；

（4）化学产品的设计要考虑到维持高效并减少毒性；

（5）尽可能不使用辅助物质（如溶剂、析出剂等），在不得不使用时，也尽量使用无害物质；

（6）应当认识到能量需求对环境及经济的影响并应使之降到最低，合成方法应在常温常压下进行；

（7）只要在技术和经济上可行，所用未加工材料或原料都应当是可回收而不是纯消耗的；

（8）尽量避免产生不必要的化学衍生物（如基团封闭、保护/去保护、在化学/物理过程中暂时修饰）；

（9）催化剂（尽可能具有选择性）更优于符合化学计量的试剂；

（10）设计出的化学产品在完成其效用后不应持续残留于环境，而应分解为无害的降解产物；

（11）需要进一步发展分析方法，以便在危险物质形成以前进行实时在线检测与控制；

（12）合理选择化学过程中所使用的物质及其形态，避免或尽量减少发生包括泄露、爆炸及火灾等化学事故。

这就要求我们在开展研究工作时，要向多尺度集成研究（时间及空间尺度）发展；在绿色化学与化工过程中，由传统流程向集约型耦合过程发展。

3.绿色化学化工竞先发展趋势

虽然受到一系列资源、环境等问题的困扰，但化学化工在目前仍是全球经济中强大的传统基础支柱产业之一。为了实现化工产业的可持续发展，近年来，国际上有关国家政府和石化业界都高度重视推动化学化工产业向绿色化方向发展，绿色化工技术创新仍是世界化工业不断发展的推动力。

（1）原料绿色化，即选择无毒、无害原料以及替代性和可再生原料的利用；

（2）化学反应绿色化，目标是实现“原子经济反应”；

（3）反应介质绿色化，即采用无毒、无害的催化剂、溶剂和助剂；

（4）产品绿色化，即生产环境友好的化工产品；

（5）能源绿色化，即开发石化替代原料，发展战略性新兴产业。

4.生态工业园区是发展绿色经济的关键举措

21世纪可持续发展的系统与园区的模式是“生态工业系统”与“生态工业园区”。生态工业园区应用系统工程的方法，去分析、研究、设计与规划化工业园区大系统中的基本流：物流、能量流、资金流与信息流，以达到环境友好、资源、能源与资金最优化利用目标。美国高校对培养学生的创新能力和实践能力非常重视。从美国工科培养目标的11条标准可以看出，实践教学在美国工程教育中的重要地位：有应用数学、科学与工程等知识的能力；有进行设计、实验分析与数据处理的能力；有根据需要去设计一个部件、一个系统或一个过程的能力；有多种训练的综合能力；有验证、指导及解决工程问题的能力；有对职业道德及社会责任的了解；有效地表达与交流的能力；懂得工程问题对全球环境和社会的影响；学会终生学习的能力；具有有关当今时代问题的知识；有应用各种技术和现代工程工具去解决实际问题的能力。这11条评估标准是一名合格的现代工程师应具