绿色化学推动环境友好型产品发展

2008-07-15　　关键字：　　来源：中国石油石化工程信息网

[石油商报2008年7月2日] 编者按：随着环境法规的日益严格，我国化工生产企业面临很大的挑战，如何在国际竞争中取胜，国外的经验是坚持研发创新。美国总统绿色化学挑战奖是美国的国家级奖励，在参评项目中，不乏陶氏、杜邦这样的化工巨头，他们对创新的执著，以及为此获得的丰厚回报，或许可以为我们提供启示。

6月24日，第13届美国总统绿色化学挑战奖授奖仪式在华盛顿举行，美国国家环保局向5家获奖的企业和团体颁发了奖项。

　　绿色化学和传统意义上的环境污染治理有着本质区别，其追求的理想目标是在化学品设计、制造和使用过程中不使用有毒和有害原料，从源头上减少或消除污染。今年参评的科研项目有90多项，评选标准包括健康、环境友好、科学创新和工业应用，这些获奖技术的研究思路对我国化学工作者或许有借鉴作用。

　　绿色合成路线奖——使打（复）印纸张墨粉重复利用

　　今年的绿色合成路线奖授予了博泰尔（Battelle）公司，原因是该公司生物基墨粉的开发和商业应用。美国每年用于激光打印和复印的墨粉超过4亿磅（18万吨），传统墨粉和纸张之间的吸引力过大，纸张和墨粉都难以回收再利用。

　　博泰尔公司和其合作伙伴先进成像资源公司以及俄亥俄大豆理事会一同研发了一种生物基墨粉，这种墨粉的印刷质量和普通墨粉一样，但却很容易从纸张上去除，墨粉和纸张都可以回收重复利用。这种新技术以大豆油、蛋白质和从谷物里提取出来的碳水化合物为原料，通过博泰尔公司创新的合成方法可以制成生物基墨粉，而且易于降解。这种新技术不仅可以节约大量能源，而且还能减少二氧化碳排放。据估算，到2010年，新技术每年可以节约9.25万亿英热单位，减少二氧化碳排放36万吨。

　　绿色反应条件奖——控制冷却系统结垢微生物繁殖　　纳尔科（Nalco）公司由于3DTRASAR技术获得了今年的绿色反应条件奖。　　目前，大部分建筑物使用的都是水冷系统，需要消耗大量水资源。水中的矿物质主要包括碳酸钙和碳酸镁，这些固体物质沉积在热交换器表面会降低热传导效率，增加能源消耗。水中微生物也会在热交换器表面形成一层微生物膜，从而导致热传导效率下降。2004年，纳尔科公司的3DTRASAR冷却系统化学和控制技术得到商业化应用。这种技术可以阻止碳酸钙、碳酸镁固体的形成，同时抑制微生物的繁殖，确保系统的热传导效率不会降低。另外，该技术还能降低系统的冷却水用量，甚至还可以使用劣质水。2006年，2500套使用了3DTRASAR技术的冷却系统共节约了大概210亿加仑（9534万立方米）的水。　　设计绿色化学品奖——用途更广的低毒杀虫剂　　今年的设计绿色化学品奖授予了陶氏益农公司，原因是其新发明的spinetoram杀虫剂。　　赐诺杀（spinosad）生物杀虫剂赢得了1999年的设计绿色化学品奖，这种杀虫剂对蔬菜害虫非常有效，但对控制水果和坚果害虫效果不理想。目前，陶氏益农公司又开发了一种新产品spinetoram，它可以用于更多的农产品。研究人员从天然发酵的多杀霉素中提取spinetoram，反应所需的催化剂、反应物、溶剂都可循环使用。　　Spinetoram可以替代现在广泛使用的两种有机磷酸酯杀虫剂，其毒性却分别下降了1000倍和44倍，降低了生产、运输、使用、食品上市这一供应链中的风险。仅在美国，该产品在投入市场的第一年就能替代180万磅（81.65万吨）有机磷酸酯杀虫剂。　　小企业奖——纳米技术驯服高活性碱金属　　碱金属（如钠和锂）具有非常高的活性，在合成化学中起着重要作用。但由于高活性，碱金属难以储存和运输，而且容易燃烧和爆炸，工业生产中都尽量避免使用这种物质。　　SiGNa化学公司解决了这一问题，该公司研发了一种新技术，可以将纳米级的碱金属吸附在多孔金属氧化物里，这种新物质看起来就像类似沙子的粉末。新材料消除了碱金属单独存在时的危险，但保留了其反应活性。而且这种新物质还可以根据需求控制反应速度，适用于多种工业需求，如制药工业、石化工业以及一般的合成工业。尤其对制药工业，新物质可以加速新药研发速度，同时保护工人的安全。　　另外，这种新材料可用于和水反应生成清洁的氢能源，还可用于石油污染造成的环境问题的处理。目前，全球已有50多家医药、化学和能源公司成为SiGNa公司的用户。　　学术奖——反应过程清洁的化学方法　　今年的学术奖授予了密歇根州大学的毛莱茨卡（Maleczka）和史密斯（Smith）教授。　　合成复杂分子，如医药品、杀虫剂等，都需要进行Suzuki偶联反应，偶联反应大都都需要含有C-C化学键的化学先驱反应物。而合成这些先驱物一般要在苛刻的条件下进行，同时会产生大量有害的废弃物。两位教授发明了一种新的化学方法，可以在温和条件和产生微量有害废弃物下合成化学先驱物。该方法以铱为催化剂，反应过程中不需使用有毒的卤元素，反应更高效，产品收率更高，抗失活性更强。该反应不需要溶剂，因此反应过程很清洁，而且副产氢气。　　密歇根州大学目前已经将该技术授权给BoroPharm公司，用于工业生产。　　　■相关背景　　1995年，美国总统克林顿设立了“总统绿色化学挑战奖”，并在1996年正式实施，这是世界首次由政府出台的对绿色化学实行的奖励政策。这是对学校或工业界已经或即将通过绿色化学提高人类健康和环境的先驱工作进行的奖励，得奖者可以是个人、团体和组织。　　该奖励集中在3个方面：绿色合成路径，包括使用绿色原料、使用新的试剂或催化剂、利用自然界的工艺过程、原子经济过程等；绿色反应条件，包括低毒溶剂取代有毒溶剂、无溶剂反应条件或固态反应、新的过程方法、消除高耗能/高耗材的分离提纯步骤、提高能量效率等；绿色化学品设计，包括用低毒物取代现有产品、更安全的产品、可循环或可降解的产品、对大气安全的产品等。　　对应以上3个方面，奖项分5项：绿色合成路线奖、绿色反应条件奖、设计绿色化学品奖、小企业奖、学术奖。政府对那些可使化学变得更清洁、更经济、更友好的基础性研究给予财政支持。

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