2001年美国总统绿色化学挑战奖

2001年美国总统绿色化学挑战奖

邓立新,赵志刚

(江都市广播电视大学,江苏江都225200)

文章编号:1005-6629(2002)04-0027-02 中图分类号:X13 文献标识码:C

2001年6月25日,当年的 美国总统绿色化学挑战奖颁奖仪式在美国首都华盛顿举行,五个奖项分别是:

1 旅美青年化学家、美国Tulane大学的李朝军教授荣获学术奖

李朝军于1988年在中国科学院化学所获得硕士学位,1992年在加拿大McGill大学获博士学位, 1992!1994年在美国Stanford大学作博士后,2000年被聘为教授。李朝军教授与中科院有长期的学术交流和合作研究,并于2001年在化学所获中国国家自然科学基金委海外青年学者合作研究基金。

李朝军在设计和发展在水中和空气中进行的过渡金属介入的和催化的有机反应方面取得了一系列引人瞩目的,富于创新性的成果。按照传统的观点,这些过渡金属介入的和催化的有机反应必须在有机溶剂和惰性气体保护下才能进行。他首先发展了一种新型的水相[3+2]环加成反应合成五员碳环的新方法,建立并发展了在水相合成b-羟基酯的新方法和新的1,3-双羰基化合物的水相烷基化反应。

水作为溶剂有许多优点:价廉易得,安全可靠(不会燃烧和爆炸)而且无毒。在有机反应中可省略反应物的保护和脱保护的合成步骤,通过简单的相分离,即可得到产物。而进行以有机溶剂为介质的反应时,产物的分离往往耗能较大,且有大量有机溶剂排放。若采用水相有机反应有意想不到的化学选择性,能大大减少副产物的生成。有机金属的反应能在空气中进行,使用少量有机金属即可大规模制备,且催化剂的回收再生非常简便。李朝军教授发展的水相催化的有机反应,在药物、精细化学品、石油化学品和农业化学品的合成,以及高聚物和塑料的合成等方面都有广阔的应用前景。李朝军教授的创新性研究为传统上只能在惰性气体和有机溶剂中进行的有机合成反应开辟了一个崭新的领域。

2 伊登(EDEN)生命科学股份有限公司获得中小企业奖

现代农业竞争异常激烈,种植者必须通过提高产量和减少损失来获得较好的经济收益。据联合国粮农组织统计,世界范围内每年由于虫害的损失达3000亿美元。种植者一般有两种方法来消灭虫害: (1)使用传统化学杀虫剂;(2)种植具有防虫害遗传基因的作物。这两种方法已越来越多地受到来自世界范围,包括环保组织、劳工组织、消费者等在内的广泛批评。

在此情况下,由伊登生命科学股份有限公司开发的Harpin技术为种植者提供了一种高效的农作物生产方式。伊登的harpin技术是建立在一种叫harpins的新型无毒的、自然产生的蛋白质基础之上的新种类,该物质是由伊登副总裁宗明伟博士首先发现的。

Harpin蛋白质诱发植物自发抵御病虫害,不必改变植物的DNA。当harpin用于植物时,可以增加植物种植量,促进光合作用,可以改善植物营养及根部发育,每季每公顷的土地仅需0.004~0.14磅harpin蛋白质即可达到增加产量的目的。与其它农业化学制剂区别在于,harpin的产品是在水发酵系统中产生的,仅需适量的能量输入,不会产生危险的化学废液,发酵副产品可生物降解,且可安全处理。另外,伊登使用低风险物质合成harpin蛋白质最终产品,近70%的干制成品由无害的食物等级物质构成。

通过40多种农作物试验表明,它能有效地促进植物的自身保护,可以抵抗会引起植物疾病的各种各样的毒素、真菌和细菌,包括一些现在仍无有效对策的植物疾病。该产品通过广泛的安全评估,显示出它对任何有机体无任何负作用。这些有机体包括:哺乳动物、鸟、蜜蜂、植物、鱼、水上无脊椎动物和海藻。

和大部分的蛋白质一样,harpin是一种脆弱的分子,能被紫外线和微生物迅速分解,不会成为生物堆集物,也不会污染地下水。harpin技术的普及可以降低农业成本并能预防污染,因地制宜地使用对环境无害的harpin蛋白质技术,将给现代农业带来

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2002年,第4期 知识介绍

曙光,种植者将能利用农作物先天的防御和生长系统,最大可能地增产、提质,并减少对传统农业化学物的依赖。

3 诺维信公司荣获优化合成线路奖

由诺维信公司开发的酶法处理棉织物的加工工艺是用经济、环保工艺替代在纺织工业中普遍使用的化学制剂的一项创举。此次获奖的酶法加工工艺被称为 生物精炼,可减少对环境的损害,在并不损害棉纤维同时节约了水和能源。

大家知道纺织工业生产的最大环境污染在于准备棉纤维、纱线和织物的传统加工过程,棉纱线或织物染色之前在纺织车间里要经过一系列加工工艺,其中一个重要的步骤是精炼,即部分或全部去除天然棉中所含的非纤维素类成分、植物油和浆料等杂质,这一步骤的完成必须经过一系列化学处理过程和后续的漂洗过程,这种处理方法会产生大量的盐、酸和碱,并需要消耗大量的水。

生物精炼工艺中使用的酶制剂可在非常温和的条件下对棉纤维进行处理。由于产生的化学废物较少,工艺过程中的用水量相应减少,对环境的危害也有所降低,使这一新技术在一定程度上成为一种经济可行的传统工艺替代法。

传统工艺中,在高温条件下用氢氧化钠去除杂质时会损伤部分纤维,而用酶代替氢氧化钠可以完成同样的工作但不损伤纤维。因为生物精练工艺比传统精练工艺中使用的化学制剂和漂洗步骤更少,纺织厂因此可减少30-50%的用水量。通过工厂试验证明,与传统氢氧化钠加工工艺相比较,生物精炼可降低污染40%。

4 拜尔公司获得优化合成条件奖

整合剂被广泛地用在洗涤剂、农业肥料、家庭和工业清洁器等许多方面。然而目前使用的大多数的螯合剂由于生物降解能力差,在废水处理、自来水净化等方面,由于与水结合得非常紧密,整合剂会被一起排放到环境中去,造成污染。

拜尔公司合成出对环境友好的螯合剂!!!亚胺一二、丁二酸钠,该物质对三价铁、二价铜和钙具有很好的吸附能力,且易于降解。此技术成就不是通过目前使用的螯合剂结构的简单修改实现的,而是通过培育一个全新的分子实现的。

传统的螯合剂氨基羧酸盐是通过胺、甲醛、氢氧化钠和氰化物生产的,由于氰化物毒性很强,对环境和工人造成危害。拜尔公司的亚胺一二、丁二酸钠是通过水、氢氧化钠和氨生成的,顺丁烯二酸酐生产过程中唯一使用的溶剂是水,并产生唯一的副产物氨。

由于亚胺一二、丁二酸钠是一种无毒、无污染,且易于生物降解的螯合剂,它被使用在许多地方。如洗涤剂中作为增洁剂和漂白稳定剂,以提高其清洁性能;亚氨丁二酸氢钠能很好地螯合钙,因此在软化水质方面具有良好前景;在胶卷生产过程中,亚氨丁二酸氢钠能很好地络合金属离子,并能消除胶片表面的沉淀;在农业方面,亚氨丁二酸氢钠能螯合矿物质,防止农作物需要的矿物质流失。总之,亚氨丁二酸氢钠具有对环境友好的生物降解能力,且在生产过程中不会对环境造成破坏的双重优点。

5 PPG公司获得设计更安全的化学品奖

PPG公司于1976年首次将阳离子电镀技术应用到自动化工业。多年来,这种涂抹技术在诸如汽车工业中得到非常广泛的应用,基本上所有的汽车都使用由PPG提供的生产方法进行防锈处理。这项技术优点虽然很多,但是在电镀过程中要加入少量的铅盐来增强金属表面的防腐性能,由于铅的存在不可避免地对环境造成了危害,电镀废液的排放成了一个令人头痛的问题。若采用纯锌的电镀技术虽然可以达到要求,但费用太高,企业无法承受。

20多年来PPG和其它的公司一直在寻找铅的替代品,通过研究PPG首先发现采用钇离子替代铅离子,在薄层电镀方面完全符合要求,达到工业要求的防腐标准。钇元素在地球表面广泛分布,比铅元素和银元素含量更丰富,钇的粉尘在空气中存在时,比铅安全100倍。当钇被应用到电镀工业时,效率是铅的2倍,因钇的原子量不到铅的一半。电镀后经过烘烤,钇在金属表面形成一层氧化物,经过老鼠试验,该氧化物完全无毒,不会对环境和人类健康造成任何危害。

钇用于电镀在环保方面的另一个贡献在于,金属预处理时基本实现了低镍、无铬化。电镀前的金属预处理,其目的是为了增强镀层的粘合及提高防腐性能。传统做法是采用含镍和铬的溶液,镍铬废液是一个严重的污染源。现在使用含钇的电镀液,将完全剔除了铬,仅使用少量的镍(或可能无镍),这一方法已实现了商业化。

对于采用PPG预处理的用户来说,每年将会减少使用25000磅的铬、50000磅的镍,在未来几年,在电镀行业中将会少用1百万磅的铅金属,这对我们地球环境的保护将是重大的贡献!

28化学教学 2002年,第4期