綠色化學[新興交叉學科]

綠色化學又稱環境無害化學(environmentally benign chemistry)、環境友好化學(environmentally friendly chemistry)、清潔化學(clean chemistry)，即減少或消除危險物質的使用和產生的化學品和過程的設計。綠色化學涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科，內容廣泛。綠色化學倡導用化學的技術和方法減少或停止那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等的使用與產生。

基本信息

• 名稱：綠色化學

簡介

綠色化學涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科，內容廣泛。綠色化學倡導用化學的技術和方法減少或停止那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等的使用與產生。綠色化學的定義是在不斷地發展和變化的。剛出現時，它更多的是代表一種理念、一種願望。但隨著學科發展．它本身在不斷的發展變化中逐步趨於實際套用，且其發展與化學密切相關。綠色化學倡導人、原美國綠色化學研究所所長、耶魯大學教授P．T．Anastas教授在1992年提出的“綠色化學”定義是：Chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substancese. 即“減少或消除危險物質的使用和產生的化學品和過程的設計”。從這個定義上看，綠色化學的基礎是化學，而其套用和實施則更像是化工。綠色化學所涉及的內容越來越廣。

綠色化學與污染控制化學不同。污染控制化學研究的對象是對已被污染的環境進行治理的化學技術與原理，使之恢復到被污染前的面目。綠色化學的理想是使污染消除在產生的源頭，使整個合成過程和生產過程對環境友好，不再使用有毒、有害的物質，不再產生廢物，不再處理廢物，這是從根本上消除污染的對策。由於在始端就採用預防污染的科學手段，過程和終端均為零排放或零污染。世界上很多國家已把“化學的綠色化”作為新世紀化學進展的主要方向之一。

發展歷程

綠色化學最初發端於美國。1984年美國環保局(EPA)提出“廢物最小化”，基本思想是通過減少產生廢物和回收利用廢物以達到廢物最少，初步體現綠色化學的思想。但廢物最小化不能涵蓋綠色化學整體概念，它只是一個化學工業術語，沒有注重綠色化學生產過程。

1989年美國環保局又提出了“污染預防”的概念，指出最大限度地減少生產場地產生的廢物，包括減少使用有害物質和更有效地利用資源，並以此來保護自然資源初步形成綠色化學思想。

1990年美國頒布了污染防止法案，將污染的防止確立為國策。所謂污染防止是使得廢物不再產生，因而不再有廢物處理的問題：該法案中第一次出現“綠色化學”一詞，定義為採用最小的資源和能源消耗，並產生最小排放的工藝過程。

1991年“綠色化學”成為美國環保局的中心口號，確立了綠色化學的重要地位。同時，美國環保局污染預防和毒物辦公室啟動“為防止污染變更合成路線”的研究基金計畫，目的是資助化學品設計與合成中污染預防的研究項目。1993年研究主題擴展到綠色溶劑、安全化學品等，並改名為“綠色化學計畫”，“綠色化學”構建了學術界、工業界、政府部門及非政府組織等自願組合的多種合作，目的是促進套用化學來預防污染。

澳大利亞皇家化學研究所RACI於1999年設立了“綠色化學挑戰獎”。此獎項旨在推動綠色化學在澳洲的發展，獎勵為防止環境污染而研製的各種易推廣的化學革新及改進，表彰為綠色化學教育的推廣做出重大貢獻的單位和個人。此外，日本也設立了“綠色和可持續發展化學獎”，英國設立了綠色化工水晶獎、英國綠色化學獎、英國化學工程師學會環境獎等。

我國在綠色化學方向的活動也逐漸活躍。1995年，中國科學院化學部確定了“綠色化學與技術”的院士諮詢課題，1996年，召開了“工業生產中綠色化學與技術”研討會，並出版了《綠色化學與技術研討會學術報告彙編》。1997年，國家自然科學基金委員會與中國石油化工集團公司聯合立項資助了“九五”重大基礎研究項目“環境友好石油化工催化化學與化學反應工程”。中國科技大學綠色科技與開發中心在該校舉行了專題討論會，並出版了《當前綠色科技中的一些重大問題》論文集。1998年，在合肥舉辦了第一屆國際綠色化學高級研討會。《化學進展》雜誌出版了《綠色化學與技術》專輯。四川聯合大學也成立了綠色化學與技術研究中心。2006年7月正式成立了中國化學學會綠色化學專業委員會。上述活動推動了我國綠色化學的發展。

核心

綠色化學主要從原料的安全性、工藝過程節能性、反應原子的經濟性和產物環境友好性等方面進行評價。原子經濟性和“5R”原則是綠色化學的核心內容。原子經濟性是指充分利用反應物中的各個原子，從而既能充分利用資源又能防止污染。原子利用率超離，可以最大限度地利用原料中的每個原予，使之結合到目標產物中，反應產生的廢棄物就越少，對環境造成的污染就越小，實驗過程中應遵循綠色化實驗的5個“R”原則，即

Reduction，減量使用原料，減少實驗廢棄物的產生和排放；

Reuse，循環使用、重複使用；

Recycling，回收，實現資源的回收利用，從而實現“省資源、少污染，減成本”；

Regeneration，再生，變廢為寶，資源和能源再利用，是減少污染的有效途徑；

Rejection，拒用有毒有害品，對一些無法替代又無法回收、再生和重複使用的，有毒副作用及會造成污染的原料，拒絕使用，這是杜絕污染的最根本的辦法。

研究熱點

綠色化學以利用可持續發展的方法，把降低維持人類生活水平及科技進步所需的化學產品與過程所使用與產生的有害物質作為努力的目標，因而與此相關的化學化工活動均屬於綠色化學的範疇。近年來，綠色化學的研究主要圍繞化學反應、原料、催化劑、溶劑和產品的綠色化來進行。英國Crystal Faraday僑會在2004年提出的路線圖中給出了8個技術領域，即綠色產品設計、原料、反應、催化、溶劑、工藝改進、分離技術和實現技術。在此基礎上，紀紅兵和佘遠斌提出了綠色化工產品設計、原料綠色化及新型原料平台、新型反應技術、催化劑製備的綠色化和新型催化技術、溶劑的綠色化及綠色溶劑、新型反應器及過程強化與耦合技術、新型分離技術、綠色化工過程系統集成、計算化學與綠色化學化工結合等9個方面綠色化學和化工的發展趨勢。

1、綠色化工產品設計

2、原料的綠色化及新型原料平台

3、新型反應技術

4、催化劑製備的綠色化和新型催化技術

5、溶劑的綠色化及綠色溶劑

6、新型反應器及過程強化與耦合技術

7、新型分離技術

8、綠色化工過程系統集成

9、計算化學與綠色化學化工結合