绿色化学技术的发展现状

绿色化学技术的发展现状

摘要：绿色化学作为一门新兴的高层次科学，要想实现可持续的发展，高新技术的发展和应用是其先决条件。这里主要对绿色化学技术行使的原则，所包含的技术，如生物技术，催化技术，超临界技术等介绍。这些技术的交叉，融合应用必将为社会与经济的可持续发展提供有效途径。

关键词：绿色化学技术发展应用

1.绿色化学研究内容及绿色化学技术简介

在过去，环境问题被认为是经济体制的组成部分和自然资源的快速开发的必然。这个概念已被用了很多年。化工主要还是考虑所涉及的产品（生命周期中，再循环等）的制造中所使用的材料（原料），化学过程的初始设计，产品的危险性，能耗和其它参数。而绿色化学是多年来没有的基本原则和实际应用定义一个相对抽象的概念。而今，术语的绿色化学已被定义为“本发明，设计和应用化学产品和工艺，以缩小或消除有害物质对工人和消费者的使用和产生”。绿色化学的定义开始发明和设计的概念。这意味着，我们的科学家和技术人员，必须考虑到从一开始我们都在寻找，什么样的产品，我们如何来设计制造的，它的使用。化工产品和化学过程的影响，必须作为设计标准。危险的考虑初始原料和最终产品还必须包括在性能标准。绿色化学的定义的另一个方面是一语中的的“有害物质的使用和产生。”我们必须考虑提前，如果产品的使用将是危险的（工人，消费者），或者如果它要通过自己使用或它们的实际应用（如废弃物）后产生的环境污染。而不是只着眼于可能在一个过程中无意中产生的不良物质，绿色化学还包括作为过程的一部分，所有的物质。此外，绿色化学承认有显著影响的有害物质的使用，从监管，处理和运输，生产废物和责任问题。可见，绿色化学的出现，主要是为了应对化学和化工产业中的化学物质污染所带来的严峻环境问题。相比于环境化学，绿色化学强调研究与环境友好的化学反应和技术，尤其是新的催化反应技术。而相较于环境治理。不同于环境治理的对已被污染的环境进行治理，即“末端治理”这种治标不治本的模式，绿色化学更注重与从源头和生产过程中杜绝废物的产生，即污染预防。真正做到“从源头上消除污染”。正是它的这一特点，绿色化学技术逐渐受到社会的重视，这也是人类工业发展的必然选择。因此，绿色化学技术的发展最基本原则是从源头消除化学污染。绿色化学的目标不仅是更安全的产品，危害较小的后果，对环境，节约能源和水，还包括其到底能可持续发展促进化工新技术的快速发展和新的化学产品，在广大的更广泛的问题过去几十年中接通环保注意补救的负面影响（监控环境的污染，减少污染物的，再循环等）的动作。近年来，绿色化学已经获得了在工业界和学术界的研究和开发领域站稳脚跟，尤其是在发达的工业国家。一些国际会议，学术期刊，许多出版物和大学新课程证明的绿色化学理念的影响越来越大。总的来说，绿色化学技术可以算是21世纪的最大热点技术之一，它存在着巨大的发展潜力。

2.生物技术的发展及特点

生物技术也被称为生物工程或生物工艺。作为21世纪最具有发展潜力的产业之一，生物化工有着其得天独厚的优点，它能充分利用各种自然资源，节省能源，减少污染，更易于实现清洁生产。现代生物技术是以运用生物学、化学等基础学科，及多种工程原理和技术，生产生物制品和创造新物种的综合性科学技术[1]；是探索生命现象和生物物质的运动规律，并利用或模仿生物体的

机能进行物质生产的技术[2]。在当今化工生产中，比较有发展前景的生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程及微生物发酵工程。目前基因工程主要运用的是基因重组技术，按照人们所需酱目的DNA片段用工具酶剪切、组合和拼接，之后引入宿主细胞复制表达，生产得到具有所需性状的产品。目前基因重组技术主要用于生产活性多肽药物和疫苗等。这些产品在防治肿瘤、心脑血管疾病及遗传性和内分泌方面的疾病方面有显著的效果，具有药效持久且副作用小的优点。例如，著名的人工胰岛素就是基因工程的产品。细胞工程比较有名的是单克隆抗体以及动植物细胞的培养。自然界物种繁多，这使其成为化工生产的重要原料来源。但由于资源的有限，无法完全满足工业生产的需求。动植物细胞的大规模培养技术为解决这一难题提供了契机。近几十年来，人类研究出的动植物培养就有几百多种。甚至有些植物培养物的药用成分比原植物含量都要高。微生物发酵技术可以说有相当长的应用史。在几千年前，我国的酿酒技术已经相当精湛，这就是微生物发酵的应用。在今天，微生物发酵的应用仍在继续，但是相较古代，现在的运用变得更加精细，精准。微生物发酵现代可以利用微生物的特性，然后通过现在的工业技术为获得产品。微生物发酵技术与其他生物技术不同，在于其他的微生物技术必须通过微生物发酵工程来转化为生产力。微生物发酵在当代的应用有许多方面，比如以农业废料（小麦杆）为原料采用生物技术合成乳酸再进一步生产聚乳酸制造生物降解塑料来解决“白色污染”问题【3】。这种微生物发酵降解消除白色污染相比燃烧法对环境保护更具有前景。再例如生物发酵法生产1,3—丙二醇。美国杜邦通过基因工程方法开发了以淀粉为原料生产1,3—丙二醇的工艺，该工艺不生产污染物，并通过发酵法合成的1,3—乙二醇合成了聚酯PPT【4】。这种生产技术很好的代替了用石油原料合成路线，并且合成原料易得到，且对环境保护有积极意义。2003年的美国总统绿色化学挑战奖也正是授予了该项目。总的来说，生物技术有着其自身原料廉价，生产过程清洁的特点，这使得其在绿色化学的发展中占有着重要的地位。

3.催化技术的应用和意义

催化技术是实现绿色化学的重要手段之一，主要用来提高反应中原子的经济性。在化工生产中，通常效率是一重要的要求。对于绿色化学而言，这一点同样的重要。脱离效率的化工生产是没有实际意义的。而催化剂恰好能显著改变反应速率。可以说，催化剂能在化学工艺的绿色化进程中起重要的作用，这已被许多绿色化学工艺的开发所证明【5】。因此，要想实现环境友好型的化学化工，绿色催化剂起着至关重要的作用。在催化剂中，固体超强酸催化剂算是一类应用范围比较广的催化剂。化工生产中酯化，醚化反应，氧化，水解，异构化等使用酸催化剂。而用到最多的酸催化剂是硫酸、氢氟酸、磷酸等。这些酸在最初应用时，发现其对设备腐蚀严重，且反应后的废水会污染环境等诸多问题。为解决这类难题，化学家们找到了固体酸、沸石。固体酸做催化剂的优点在于无腐蚀、反应条件温和且易于分离。在用甲醇氧化羰基化制碳酸二甲酯就是固体酸的应用。传统合成路线需要用到光气做原料，这样既会有废弃物产生且生产的安全性无法保证，而新的合成使用沸石、碳酸钾这类固体酸做催化剂，这样避免了用到光气，因而也解决了用到光气时的污染，安全性问题。目前，固体酸的发展方向是在既有超强酸性的前提下，能够综合其他组分的优点，能表现出高催化活性和高选择性。不对称均相催化剂是另一类用到比较广泛的催化剂。这类催化主要涉及到的反应有羰基化、