绿色化学

新兴交叉学科

绿色化学又称环境无害化学(environmentally benign chemistry)、环境友好化学(environmentally friendly chemistry)、清洁化学(clean chemistry)，即减少或消除危险物质的使用和产生的化学品和过程的设计。绿色化学涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容广泛。绿色化学倡导用化学的技术和方法减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生。

简介

绿色化学涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容广泛。绿色化学倡导用化学的技术和方法减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生。绿色化学的定义是在不断地发展和变化的。刚出现时，它更多的是代表一种理念、一种愿望。但随着学科发展．它本身在不断的发展变化中逐步趋于实际应用，且其发展与化学密切相关。绿色化学倡导人、原美国绿色化学研究所所长、耶鲁大学教授P．T．Anastas教授在1992年提出的“绿色化学”定义是：Chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances. 即“减少或消除危险物质的使用和产生的化学品和过程的设计”。从这个定义上看，绿色化学的基础是化学，而其应用和实施则更像是化工。绿色化学所涉及的内容越来越广。

绿色化学与污染控制化学不同。污染控制化学研究的对象是对已被污染的环境进行治理的化学技术与原理，使之恢复到被污染前的面目。绿色化学的理想是使污染消除在产生的源头，使整个合成过程和生产过程对环境友好，不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是从根本上消除污染的对策。由于在始端就采用预防污染的科学手段，过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。

发展历程

绿色化学最初发端于美国。1984年美国环保局(EPA)提出“废物最小化”，基本思想是通过减少产生废物和回收利用废物以达到废物最少，初步体现绿色化学的思想。但废物最小化不能涵盖绿色化学整体概念，它只是一个化学工业术语，没有注重绿色化学生产过程。

1989年美国环保局又提出了“污染预防”的概念，指出最大限度地减少生产场地产生的废物，包括减少使用有害物质和更有效地利用资源，并以此来保护自然资源初步形成绿色化学思想。

1990年美国颁布了污染防止法案，将污染的防止确立为国策。所谓污染防止是使得废物不再产生，因而不再有废物处理的问题：该法案中第一次出现“绿色化学”一词，定义为采用最小的资源和能源消耗，并产生最小排放的工艺过程。

1991年“绿色化学”成为美国环保局的中心口号，确立了绿色化学的重要地位。同时，美国环保局污染预防和毒物办公室启动“为防止污染变更合成路线”的研究基金计划，目的是资助化学品设计与合成中污染预防的研究项目。1993年研究主题扩展到绿色溶剂、安全化学品等，并改名为“绿色化学计划”，“绿色化学”构建了学术界、工业界、政府部门及非政府组织等自愿组合的多种合作，目的是促进应用化学来预防污染。

澳大利亚皇家化学研究所RACI于1999年设立了“绿色化学挑战奖”。此奖项旨在推动绿色化学在澳洲的发展，奖励为防止环境污染而研制的各种易推广的化学革新及改进，表彰为绿色化学教育的推广做出重大贡献的单位和个人。此外，日本也设立了“绿色和可持续发展化学奖”，英国设立了绿色化工水晶奖、英国绿色化学奖、英国化学工程师学会环境奖等。

我国在绿色化学方向的活动也逐渐活跃。1995年，中国科学院化学部确定了“绿色化学与技术”的院士咨询课题，1996年，召开了“工业生产中绿色化学与技术”研讨会，并出版了《绿色化学与技术研讨会学术报告汇编》。1997年，国家自然科学基金委员会与中国石油化工集团公司联合立项资助了“九五”重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”。中国科技大学绿色科技与开发中心在该校举行了专题讨论会，并出版了《当前绿色科技中的一些重大问题》论文集。1998年，在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会。《化学进展》杂志出版了《绿色化学与技术》专辑。四川联合大学也成立了绿色化学与技术研究中心。2006年7月正式成立了中国化学学会绿色化学专业委员会。上述活动推动了我国绿色化学的发展。

核心

绿色化学主要从原料的安全性、工艺过程节能性、反应原子的经济性和产物环境友好性等方面进行评价。原子经济性和“5R”原则是绿色化学的核心内容。原子经济性是指充分利用反应物中的各个原子，从而既能充分利用资源又能防止污染。原子利用率超离，可以最大限度地利用原料中的每个原子，使之结合到目标产物中，反应产生的废弃物就越少，对环境造成的污染就越小，实验过程中应遵循绿色化实验的5个“R”原则，即

Reduction，减量使用原料，减少实验废弃物的产生和排放；

Reuse，循环使用、重复使用；

Recycling，回收，实现资源的回收利用，从而实现“省资源、少污染，减成本”；

Regeneration，再生，变废为宝，资源和能源再利用，是减少污染的有效途径；

Rejection，拒用有毒有害品，对一些无法替代又无法回收、再生和重复使用的，有毒副作用及会造成污染的原料，拒绝使用，这是杜绝污染的最根本的办法。

研究热点

绿色化学以利用可持续发展的方法，把降低维持人类生活水平及科技进步所需的化学产品与过程所使用与产生的有害物质作为努力的目标，因而与此相关的化学化工活动均属于绿色化学的范畴。近年来，绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化来进行。英国Crystal Faraday侨会在2004年提出的路线图中给出了8个技术领域，即绿色产品设计、原料、反应、催化、溶剂、工艺改进、分离技术和实现技术。在此基础上，纪红兵和佘远斌提出了绿色化工产品设计、原料绿色化及新型原料平台、新型反应技术、催化剂制备的绿色化和新型催化技术、溶剂的绿色化及绿色溶剂、新型反应器及过程强化与耦合技术、新型分离技术、绿色化工过程系统集成、计算化学与绿色化学化工结合等9个方面绿色化学和化工的发展趋势。

1、绿色化工产品设计

2、原料的绿色化及新型原料平台

3、新型反应技术

4、催化剂制备的绿色化和新型催化技术

5、溶剂的绿色化及绿色溶剂

6、新型反应器及过程强化与耦合技术

7、新型分离技术

8、绿色化工过程系统集成

9、计算化学与绿色化学化工结合

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