綠色化學(xué)與化工 第一章課件_第1頁
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文檔簡介

綠色化學(xué)(GreenChemistry)※工業(yè)文明帶給人類的是福還是禍?※化學(xué)家的功與過?綠色化學(xué)(GreenChemistry)※工業(yè)文明帶給人1貢獻(xiàn):1928年——青霉素——抗生素類藥物——制藥業(yè)蓬勃發(fā)展——使人類的抗疾病能力增強(qiáng),壽命延長1913年——合成氨化肥、農(nóng)藥業(yè)迅猛發(fā)展——農(nóng)業(yè)生產(chǎn)——1941年——DDT減輕了人口的增長對糧食到處需求的壓力1921年天然氣1930年聚乙烯石油化學(xué)工業(yè)——改變了人類的生活方式1939年的順丁橡膠為材料、計(jì)算機(jī)等提供了物質(zhì)保障1.20世紀(jì)化學(xué)工業(yè)的貢獻(xiàn)及帶來的問題問題:化學(xué)工業(yè)帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞貢獻(xiàn):1.20世紀(jì)化學(xué)工業(yè)的貢獻(xiàn)及帶來的問題問題:化學(xué)工業(yè)22.綠色化學(xué)(GreenChemistry)定義環(huán)境友好化學(xué)(EnvironmentallyFriendlyChemistry)、清潔化學(xué)(CleanChemistry)定義:采用最少的資源和能源消耗,并產(chǎn)生最小的排放的工藝過程。無毒無害原料可再生資源原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)高選擇性反應(yīng)環(huán)境友好產(chǎn)品無毒無害催化劑無毒無害溶劑2.綠色化學(xué)(GreenChemistry)定義環(huán)境友好3

綠色化學(xué)的12條原則

l

防止環(huán)境污染l

提高原子經(jīng)濟(jì)性l

盡量減少化學(xué)合成中的有毒原料和有毒產(chǎn)物l

設(shè)計(jì)安全的化學(xué)品l

使用安全的溶劑和助劑l

提高能源經(jīng)濟(jì)性l

原料的再利用l

減少官能團(tuán)的引入l

新型催化劑的開發(fā)l

產(chǎn)物的易降解性l

以降低環(huán)境污染為宗旨的現(xiàn)場實(shí)際分析l

防止生產(chǎn)事故的安全生產(chǎn)工藝。綠色化學(xué)的12條原則l

防止環(huán)境污染43.綠色化學(xué)的發(fā)起與發(fā)展美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)

presidentialgreenchemistrychallengeawardsofUSA1995年3月16日,美國宣布設(shè)立“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”,并于1996年在華盛頓國家科學(xué)院頒發(fā)了第一屆獎(jiǎng)項(xiàng)。這是世界上首次由一個(gè)國家的政府出臺的對綠色化學(xué)實(shí)行的獎(jiǎng)勵(lì)政策。旨在促進(jìn)環(huán)境友好的化學(xué)品和化學(xué)工藝的創(chuàng)新。3.綠色化學(xué)的發(fā)起與發(fā)展美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)

presid5★美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)設(shè)立的獎(jiǎng)項(xiàng)●

變更合成路線獎(jiǎng)(AlternativeSyntheticPathwaysAward)●●

變更溶劑/反應(yīng)條件獎(jiǎng)(AlternativeSolvents/Reaction ConditionsAward)●●●

設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng)(DesigningSaferChemicalsAward)●●●●

小企業(yè)獎(jiǎng)(SmallBusinessAward)●●●●●

學(xué)術(shù)獎(jiǎng)(AcademicAward)這些獎(jiǎng)項(xiàng)為個(gè)人、團(tuán)體和組織提供了一個(gè)機(jī)會,可以通過競爭總統(tǒng)獎(jiǎng)來獲取政府對可使化學(xué)變得更為清潔、經(jīng)濟(jì)、美好的基礎(chǔ)性研究的支持,并體現(xiàn)了國家對將綠色化學(xué)原理應(yīng)用到化學(xué)的設(shè)計(jì)、加工和應(yīng)用過程而產(chǎn)生的技術(shù)的重視。其評選標(biāo)準(zhǔn)涉及對人身健康和環(huán)境有益、具有科學(xué)創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值等方面?!锩绹偨y(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)設(shè)立的獎(jiǎng)項(xiàng)●變更合成路線獎(jiǎng)(Alt61996-1999年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)1996-1999年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)72000年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)2000年獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)攉@獎(jiǎng)原因更新合成路線獎(jiǎng)RocheColorado公司抗痙攣藥新工藝,采用生物酶作催化劑,避免大量溶劑的使用和污染物的產(chǎn)生改進(jìn)溶劑和反應(yīng)條件獎(jiǎng)Bayer&Pittsburgh公司開發(fā)了兩組分水性多羥基化合物涂膜技術(shù),性能優(yōu)良,環(huán)境友好設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng)DowAgroscriences公司開發(fā)hexnflum白蟻誘餌,抑制昆蟲角質(zhì)素合成,使其在蛻皮時(shí)死亡,為低害殺蟲劑綠色化學(xué)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)Scripps研究所開發(fā)了不可逆的酶催化的脂轉(zhuǎn)化反應(yīng),用于藥品生產(chǎn)小企業(yè)獎(jiǎng)Revlon公司發(fā)明Enbirogluv玻璃印花技術(shù),原料不含重金屬成分,有生物降解性,產(chǎn)品美觀耐用2000年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)2000年獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)攉@獎(jiǎng)原82001年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)2001年獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)攉@獎(jiǎng)原因更新合成路線獎(jiǎng)Bayer&BayerAG公司可生物降解的螯合物——氨基二琥珀酸鹽,100%無廢物釋放,用作助洗劑、漂白穩(wěn)定劑、肥料添加劑改進(jìn)溶劑和反應(yīng)條件獎(jiǎng)Novozymes公司利用果膠裂解酶進(jìn)行棉纖維潤濕脫脂工藝,可使紡織廠節(jié)水30%-50%設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng)PPG工業(yè)集團(tuán)把陽離子電沉積油漆用于汽車工業(yè),用以代替鉛、鉻、鎳、抗腐蝕性強(qiáng)綠色化學(xué)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)Tulane大學(xué)李朝軍教授發(fā)展了“準(zhǔn)自然”催化作用,開發(fā)在空氣和水中應(yīng)用的過渡金屬催化劑,用于以水為溶劑的多種化合反應(yīng)小企業(yè)獎(jiǎng)EDEN生物子公司Harpin(無毒性蛋白質(zhì))技術(shù),用于激發(fā)植物自然產(chǎn)生防御系統(tǒng),抗病蟲害2001年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)2001年獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)攉@獎(jiǎng)原92002年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)2002年獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)攉@獎(jiǎng)原因更新合成路線獎(jiǎng)Pfizer公司開發(fā)了合成Sertraline(重要藥物Zoloft的有效成分)的新工藝,減少污染,提高了工人的安全性改進(jìn)溶劑和反應(yīng)條件獎(jiǎng)CargillDowLLC公司開發(fā)了一種聚乳膠(PLA)的綠色生產(chǎn)工藝,產(chǎn)率高,不使用有機(jī)溶劑設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng)CSI公司采用環(huán)境友好的堿式四元銅鹽替代有毒害性的鉻砷合劑作為木材防腐劑綠色化學(xué)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)Pittsburgh大學(xué)建立一種簡單模式來篩選能以低壓CO2作溶劑的有機(jī)物質(zhì),從而拓寬CO2的應(yīng)用領(lǐng)域小企業(yè)獎(jiǎng)SCFluids公司超臨界CO2,用于半導(dǎo)體工業(yè)中光致抗蝕劑的去除技術(shù)2002年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)2002年獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)攉@獎(jiǎng)原102003年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)2003年獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)攉@獎(jiǎng)原因更新合成路線獎(jiǎng)南方化學(xué)公司開發(fā)“綠色催化”新工藝,用金屬直接制備固體金屬氧化物催化劑,消除了硝酸鹽廢料和NOx的排放改進(jìn)溶劑和反應(yīng)條件獎(jiǎng)杜邦公司開發(fā)了用從玉米中提取的葡萄糖生產(chǎn)1,3-丙二醇的新工藝設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng)Shaw公司開發(fā)了聚烯烴方塊地氈,產(chǎn)品更易回收利用,可取代PVC和鈦酸酯增塑劑綠色化學(xué)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)布魯克林理工大學(xué)開發(fā)出脂肪酶催化聚酯合成反應(yīng)的通用生物催化劑,無需反應(yīng)物側(cè)鏈保護(hù)劑,反應(yīng)更為順暢小企業(yè)獎(jiǎng)AgraQuest公司開發(fā)出第一個(gè)廣譜生物殺菌劑Serenade,對魚類、鵪鶉、蜜蜂、蚯蚓等物種無毒2003年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)2003年獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)攉@獎(jiǎng)原112004年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)2004年獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)攉@獎(jiǎng)原因更新合成路線獎(jiǎng)BMS公司開發(fā)“通過植物細(xì)胞發(fā)酵與萃取制備Taxol制品的綠色合成”工藝,符合可持續(xù)發(fā)展的要求改進(jìn)溶劑和反應(yīng)條件獎(jiǎng)Bockman實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種新型的促進(jìn)紙張循環(huán)利用的Optimyze技術(shù),提高了紙制品的質(zhì)量和造紙的效率設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng)Engelhard公司開發(fā)了優(yōu)質(zhì)環(huán)保的有機(jī)顏料Rightfit,成本低廉,附加值高綠色化學(xué)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)喬治亞州技術(shù)學(xué)院開發(fā)出聯(lián)結(jié)反應(yīng)與分離的友好可調(diào)溶劑,通過循環(huán)利用使廢物排放最小化,具有工業(yè)化前景小企業(yè)獎(jiǎng)Jeneil生物表面活性劑公司開發(fā)了天然低毒的合成表面活性劑替代品:鼠李糖脂生物表面活性劑2004年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)2004年獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)?wù)攉@獎(jiǎng)原122005年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)一、變更合成路線獎(jiǎng)ArcherDanielsMidland和Novozymes公司聯(lián)合利用一種特殊的脂肪酶LipozymeR,通過酶法酯交換反應(yīng),從植物油制取低反式脂肪和油脂含量的制品;Merck公司設(shè)計(jì)的Aprepitant(神經(jīng)激肽-1拮抗劑)新合成路線。這2個(gè)項(xiàng)目獲得了更新合成路線獎(jiǎng)2005年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)一、變更合成路線獎(jiǎng)13二、變更溶劑/反應(yīng)條件獎(jiǎng)變更溶劑/反應(yīng)條件獎(jiǎng)授予了BASF公司,他們開發(fā)了一種紫外光可固化的、單組分、低揮發(fā)性有機(jī)物的汽車修補(bǔ)底漆。2005年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)三、設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng)ArcherDanielsMidland公司因開發(fā)一種非揮發(fā)性、反應(yīng)活性的聚結(jié)劑,大大降低了乳膠涂料中揮發(fā)性有機(jī)物而獲得了設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng)。二、變更溶劑/反應(yīng)條件獎(jiǎng)2005年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)三、142005年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)四、小企業(yè)獎(jiǎng)小企業(yè)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了Metabolix公司,獎(jiǎng)勵(lì)他們成功地利用生物技術(shù)合成天然塑料。五、學(xué)術(shù)獎(jiǎng)Alabama大學(xué)的Rogers教授獲得了學(xué)術(shù)獎(jiǎng)。他建立了一種用離子液體溶解和處理纖維素制備新型材料的平臺策略。2005年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)四、小企業(yè)獎(jiǎng)五、學(xué)術(shù)152006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)一、更綠色合成路線獎(jiǎng)綠色合成路線獎(jiǎng)授予了Merck公司,他們開發(fā)出一條由β氨基酸制備JanuviaTM活性成分的新穎的綠色合成路線。獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)的是默克公司,值得一提的是,默克在2005年也摘得該獎(jiǎng)項(xiàng),課題是設(shè)計(jì)出一條更環(huán)保、更高效的合成路線,用來生產(chǎn)化療輔助治療藥物EmendR的活性組分Aprepitant。2006年默克的獲獎(jiǎng)?wù)n題是開發(fā)出一條更加高效的催化合成路線,用來制造2005年12月剛剛獲批的Ⅱ型糖尿病治療新藥JanuviaTM的活性組分Sitagliptin。Sitagliptin是一種手性β-氨基酸衍生物,為進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn),默克已采用第一代合成技術(shù)制造出200多磅Sitagliptin。第二代合成技術(shù)只有3步,比第一代減少80%的廢物排放量,即每生產(chǎn)1磅Sitagliptin可以減少220磅的廢物排放量,收率可以提高近50%。默克估算,在JanuviaTM的壽命期(life-cycle)內(nèi),采用新技術(shù)至少可以減少3.3億lb的廢物排放量,其中包括近1.1億lb的液體廢料。由于原材料消耗量、合成時(shí)間、能量和廢料產(chǎn)生量都大幅減少,第二代合成技術(shù)在成本上更具優(yōu)勢。2006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)一、更綠色合成路線獎(jiǎng)獲得該獎(jiǎng)162006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)二、更綠色反應(yīng)條件獎(jiǎng)

2006年獲得改進(jìn)反應(yīng)條件獎(jiǎng)的是Codexis公司,該公司開發(fā)出一種酶法阿托伐他汀(Atorvas-tatincalcium)合成技術(shù),新技術(shù)溶劑用量減少,廢料產(chǎn)生量下降,而且不需要精制設(shè)備,比起先前的技術(shù),更加快速、安全、高效。阿托伐他汀是立普妥(Lipitor)的有效成分??梢宰璧K人體中膽固醇的合成,是世界上第一個(gè)年銷售額超過100億美元的藥品。2006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)二、更綠色反應(yīng)條件獎(jiǎng)172006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)三、設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品獎(jiǎng)S.C.Johnson&Son(SCJ)公司獲得了設(shè)計(jì)綠色化學(xué)品獎(jiǎng),他們研發(fā)出了GreenlistTM系統(tǒng),該系統(tǒng)用來評估其產(chǎn)品中各成分對環(huán)境和人類健康的影響,并指導(dǎo)消費(fèi)品配方的改進(jìn)。

SCJ公司一直致力于環(huán)境優(yōu)先產(chǎn)品的開發(fā),最新成果就是GreenlistTM系統(tǒng)的開發(fā),利用這一系統(tǒng)可以評估其產(chǎn)品中成分對環(huán)境和人類健康的影響。通過GreenlistTM過程,遍及全球的SCJ的化學(xué)家和產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)師們很快就能判斷出其產(chǎn)品成分的環(huán)境等級。2006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)三、設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品獎(jiǎng)182006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)化學(xué)組分的評估項(xiàng)目包括蒸氣壓、辛醇-水系數(shù)、可生物降解性、對水生物和人體的毒性、歐盟環(huán)境危害產(chǎn)品分類、來源等。GreenlistTM會把每個(gè)評估項(xiàng)目得到的分?jǐn)?shù)進(jìn)行平均,給每個(gè)被評化學(xué)組分打出一個(gè)環(huán)境分類(EC)分?jǐn)?shù)。EC分?jǐn)?shù)最高是3分,代表最為環(huán)境友好的組分;最低是0分,代表限制使用的組分。強(qiáng)生還會根據(jù)PBT(遷移性、生物體累積性、毒性)、是否破壞內(nèi)分泌系統(tǒng)、是否致癌、對生殖系統(tǒng)是否有害等因素,調(diào)低EC分?jǐn)?shù)。目前,GreenlistTM可以對強(qiáng)生公司90%多的原料進(jìn)行評估,包括溶劑、表面活性劑、無機(jī)酸堿、螯合劑、促進(jìn)劑、防腐劑、殺蟲劑、香料、蠟、樹脂、無紡布和包裝材料等。公司的科學(xué)家還開發(fā)出一套針對染料、顏料和增稠劑的評估標(biāo)準(zhǔn),并致力于擴(kuò)大對每個(gè)產(chǎn)品的評估范圍。2006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)化學(xué)組分的評估項(xiàng)目包括蒸氣壓192006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)在2000-2001財(cái)年,強(qiáng)生公司的EC平均分是1.12,目標(biāo)是在2007-2008財(cái)年達(dá)到1.40。目前,強(qiáng)生已提前3年完成了這個(gè)目標(biāo),所用的14億lb原料的EC平均分達(dá)到1.41。

最近幾年,強(qiáng)生在GreenlistTM系統(tǒng)的幫助下,對大量產(chǎn)品的配方進(jìn)行了調(diào)整,使其更加安全和環(huán)保。例如,在生產(chǎn)SaranWrap時(shí)改用聚乙烯(PE)替代聚偏二氯乙烯(PVDC),每年可以少消耗PVDC400萬lb。2006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)在2000-2001財(cái)年,強(qiáng)202006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)四、小企業(yè)獎(jiǎng)

Arkon和NuPro技術(shù)公司獲得小企業(yè)獎(jiǎng),他們聯(lián)合開發(fā)了苯胺印刷工業(yè)中對環(huán)境安全的溶劑和循環(huán)利用方法。苯胺印刷術(shù)用途十分廣泛,從食品包裝到可循環(huán)使用的容器等等,幾乎無處不在,但這種印刷技術(shù)有個(gè)很大的問題就是每年需要消耗大量溶劑。Arkon和Nupro公司開發(fā)出一種更安全的化學(xué)過程系統(tǒng),消除了有害溶劑的影響,減少了暴露和排放風(fēng)險(xiǎn),提高了工人操作的安全系數(shù)。2006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)四、小企業(yè)獎(jiǎng)212006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)Arkon和Nupro公司已經(jīng)開始在北美銷售萜醚類和醚類或低毒環(huán)狀烴類溶劑,甲酯類溶劑主要銷往中國和日本市場。第一套過濾型冷回收系統(tǒng)TM已在威斯康星州Menesha投入使用,主要針對美國大型客戶;離心型回收系統(tǒng)適合小型用戶使用,目前開發(fā)工作已接近尾聲。

由于能夠降低潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),使苯胺印刷的操作過程更加安全可靠,運(yùn)輸和維修成本得以降低,后處理過程也得到簡化,進(jìn)而使苯胺印刷的經(jīng)濟(jì)性得到改善。2006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)Arkon和Nupro公司已222006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)五、學(xué)術(shù)獎(jiǎng)Missouri-Columbia大學(xué)的GalenJ.Suppes教授獲得了學(xué)術(shù)獎(jiǎng),以獎(jiǎng)勵(lì)他從天然丙三醇合成出生物基的丙二醇和多元醇的單體。

新工藝有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn),一是采用銅-鉻催化劑,二是引入反應(yīng)蒸餾過程。比起先前的類似工藝,新工藝有很多優(yōu)點(diǎn):①反應(yīng)溫度和壓力較低,先前工藝的溫度和壓力分別為260℃和>150bar,新工藝分別為220℃和<10bar;②轉(zhuǎn)化效率更高;③副產(chǎn)物產(chǎn)量更小。總體來講,采用Suppes教授開發(fā)的工藝生產(chǎn)的丙二醇,生產(chǎn)成本低于石油為原料生產(chǎn)丙二醇。2006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)五、學(xué)術(shù)獎(jiǎng)232006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)另一條路線是用甘油生產(chǎn)丙酮醇,如1-羥基-2-丙酮或羥丙酮,作為多元醇生產(chǎn)的中間體和單體。以石油為基礎(chǔ)原料生產(chǎn)丙酮醇,成本約為5美元/lb,使大范圍推廣受到限制。采用Suppes教授開發(fā)的技術(shù),以甘油為原料生產(chǎn)丙酮醇,成本降低到50美分/lb左右,是一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用方向。2006年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)另一條路線是用甘油生產(chǎn)丙酮醇242007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)一、更綠色合成路線獎(jiǎng)

美國俄勒岡州立大學(xué)(OregonStateUniversity)的KaichangLi教授、哥倫比亞Forest產(chǎn)品公司(ColumbiaForestProducts)和Hercules公司(HerculesIncorporated)聯(lián)合開發(fā)了環(huán)境友好的木材加工粘合劑而獲得更綠色合成路線獎(jiǎng)。AssociateProfessorKaichangLi,graduatedfromSCUT2007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)一、更綠色合成路線獎(jiǎng)Asso252007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)值評價(jià)是:用于生產(chǎn)木材夾合板及其他木材復(fù)合板的粘合劑通常含有有毒的甲醛。俄勒岡州立大學(xué)的KaichangLi教授、哥倫比亞Forest產(chǎn)品公司(ColumbiaForestProducts)和Hercules公司(HerculesIncorporated)聯(lián)合開發(fā)了一種替代粘合劑。這種粘合劑主要成分是大豆蛋白。這種環(huán)境友好的粘結(jié)劑比現(xiàn)有傳統(tǒng)粘合劑強(qiáng)度更高,成本更具優(yōu)勢。2006年,哥倫比亞Forest產(chǎn)品公司使用這種新型的、大豆蛋白基的粘合劑代替了超過2.1萬t的傳統(tǒng)甲醛基粘合劑。2007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)262007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)二、更綠色反應(yīng)條件獎(jiǎng)Headwaters技術(shù)公司(HeadwatersTechnologyInnovation,HTI)因開發(fā)一種用選擇性納米催化技術(shù)直接合成雙氧水的合成路線而榮獲更綠色反應(yīng)條件獎(jiǎng)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)值評價(jià)是:雙氧水是一種環(huán)境友好的氧化劑,它可以替代氯及含氯漂白劑和氧化劑。但雙氧水的生產(chǎn)成本比較昂貴,目前的制造方法要用到危險(xiǎn)化學(xué)品。HTI公司開發(fā)了一種先進(jìn)的金屬催化劑,直接用氫和氧合成雙氧水,不使用有毒化學(xué)品,產(chǎn)品的唯一副產(chǎn)物是水。HTI公司的這項(xiàng)新技術(shù)已完成中試,并和DegussaAG合作建立了雙氧水生產(chǎn)裝置。2007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)二、更綠色反應(yīng)條件獎(jiǎng)專家小組272007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)三、設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品獎(jiǎng)嘉吉公司(CargillIncorporated)因開發(fā)了BiOHTM多羥基化合物而榮獲設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品獎(jiǎng)。專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)值評價(jià)是:用于家具或床上用品的泡沫材料是由人工合成原料———聚亞胺酯制造而來。用于制備聚亞胺酯泡沫材料的單體材料之一就是“多羥基化合物”。多羥基化合物通常從石油產(chǎn)品獲得,而Cargill公司的BiOHTM多羥基化合物通過可再生的生物質(zhì)資源植物油制備。用BiOHTM多羥基化合物制備的泡沫完全可與由傳統(tǒng)多羥基化合物制備的泡沫媲美。結(jié)果,每使用454t的BiOHTM多羥基化合物,節(jié)約近318t原油。此外,Cargill公司開發(fā)的制備過程可以節(jié)約23%的能量消耗,并減少36%的二氧化碳排放。2007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)三、設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品獎(jiǎng)專家小282007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)四、小企業(yè)獎(jiǎng)

NovaSterilis公司因開發(fā)了使用超臨界二氧化碳、環(huán)境友好的醫(yī)用殺菌技術(shù)而獲小企業(yè)獎(jiǎng)。專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)值評價(jià)是:為了保證萬無一失,在移植手術(shù)中對于生物組織的消毒是很嚴(yán)格的。目前移植技術(shù)常采用乙撐氧或γ射線來消毒,但是這兩種消毒技術(shù)不是有毒就是存在安全問題。NovaSterilis公司發(fā)明了一種新的消毒技術(shù)。這種消毒技術(shù)使用二氧化碳和雙氧水的混合物為大量的精細(xì)生物原料如移植組織、疫苗以及生物基聚合物消毒。他們開發(fā)的Nova2200TM消毒器既沒有用到危險(xiǎn)的乙撐氧,也沒有使用γ射線。2007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)四、小企業(yè)獎(jiǎng)專家小組對292007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)五、學(xué)術(shù)獎(jiǎng)美國德州大學(xué)奧斯汀分校(UniversityofTexasatAustin)的MichaelJ.Krische教授因發(fā)展了具有完善原子經(jīng)濟(jì)性和選擇性的以氫為媒介的C-C鍵構(gòu)建方法而榮獲學(xué)術(shù)獎(jiǎng)。專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)值評價(jià)是:化學(xué)研究的基本特征之一是在碳原子之間創(chuàng)造C—C化學(xué)鍵。目前工業(yè)上經(jīng)常采用的生產(chǎn)C—C鍵的方法在形成C—C鍵的同時(shí)產(chǎn)生大量的廢物。Krische教授發(fā)展了一種全新的化學(xué)反應(yīng)類型,這種反應(yīng)通過金屬催化劑作用并以氫為媒介在碳碳之間形成化學(xué)鍵。這種新的反應(yīng)類型可以將簡單的化學(xué)品轉(zhuǎn)化為更復(fù)雜的化合物,如藥物中間體、殺蟲劑以及其他重要的化學(xué)品等,且只生成很少的廢物。2007年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)五、學(xué)術(shù)獎(jiǎng)專家小組對此項(xiàng)302008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)第13屆“美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)典禮于2008年6月24日晚在美國華盛頓舉行,美國環(huán)保署為在該領(lǐng)域取得卓越成績的研究者和工業(yè)創(chuàng)新者頒發(fā)了這一獎(jiǎng)項(xiàng)。過去13年中,獲獎(jiǎng)?wù)叩墓ぷ饕呀?jīng)使得有毒化學(xué)物質(zhì)和溶劑排放減少11億磅,污水排放降低210億加侖,二氧化碳排放減少約4億磅。2008美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)旨在嘉獎(jiǎng)在節(jié)能減排方面做出顯著成績的替代技術(shù)和產(chǎn)品。美國化學(xué)學(xué)會召集了各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)專家對近100個(gè)提名工藝/技術(shù)進(jìn)行了評審,并最終挑選出4家公司和2位個(gè)人獲獎(jiǎng)。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)第13屆“美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑312008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)一、更綠色合成路線獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)撸築attelle研究所獲獎(jiǎng)原因:開發(fā)成功生物基調(diào)色劑并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)值評價(jià)是:在美國,激光打印機(jī)和復(fù)印機(jī)每年要消耗超過18.2萬t(4億磅,1磅=0.454kg)的墨粉。傳統(tǒng)的墨粉以石油為原材料制成,墨粉與紙張融合得非常牢固,紙張使用后墨粉很難去除,因此紙張難以再利用。Battelle公司及其合伙人—AIR公司(TheAdvancedImageResources)和俄亥俄州大豆委員會(TheOhioSoybeanCouncil),合成了一種以大豆為原料的墨粉,其性能與傳統(tǒng)墨粉相比沒有任何差別,最重要的是墨粉容易從紙張上脫除。這種新的墨粉合成技術(shù),能節(jié)省大量的能源并且實(shí)現(xiàn)紙纖維的回收再利用。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)一、更綠色合成路線獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)原因322008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)對于這個(gè)問題,俄亥俄州大豆委員會早期進(jìn)行過研究,隨后Battelle公司和AIR公司組織開發(fā)了能夠滿足辦公室打印機(jī)和復(fù)印機(jī)使用要求的生物樹脂和墨粉,并且進(jìn)行了市場化。這項(xiàng)新技術(shù)以大豆油、蛋白質(zhì),以及從谷物中提取出的糖分為主要化學(xué)原料,制得生物質(zhì)聚酯、聚酰胺、聚亞胺酯,通過比較經(jīng)濟(jì)的化學(xué)改性和加工后,最后得到了墨粉。這些易降解的化學(xué)組分在標(biāo)準(zhǔn)的脫墨過程中能夠容易地從紙張上去除。AIR公司在此基礎(chǔ)上,加入了恰當(dāng)?shù)拇呋瘎┎⒋_定了最優(yōu)生產(chǎn)條件,使新樹脂的生產(chǎn)規(guī)?;?。核心技術(shù):這種新技術(shù)不僅沒有降低打印質(zhì)量,還有利于廢紙的回收。因?yàn)樘岣吡嗣撃芰?可以大幅提高回收紙纖維的質(zhì)量,提高回收流程中流水線作業(yè)的質(zhì)量。從生物質(zhì)原料樹脂生產(chǎn)到墨粉生產(chǎn),以及最后的辦公室紙纖維廢物回收的整個(gè)價(jià)值鏈里,生命周期分析(Life-cycleAnalysis)表明,這種新技術(shù)可以節(jié)省大量的能源和減少二氧化碳的排放。若在2010年該技術(shù)能占有25%的市場份額,每年將節(jié)省9176×1012千焦〔9125萬億英熱單位(Britishthermalunits,1Btu=1106kJ)的熱能消耗,并且至少減少36萬tCO2排放。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)對于這個(gè)問題,俄亥俄州大豆委332008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:對于打印和復(fù)印廢紙的回收再利用問題,大豆生物質(zhì)墨粉技術(shù)的研發(fā)成功,為我們提供了一個(gè)具有經(jīng)濟(jì)效益的、系統(tǒng)的、綠色的解決方案。2006年,AIR公司成功地?cái)U(kuò)大了用于HPLaserJet4250型激光打印機(jī)的樹脂和墨粉的生產(chǎn)規(guī)模。從早期的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)到全面的生產(chǎn)及商業(yè)化運(yùn)作,Battelle公司和AIR公司都一直共同協(xié)作,他們的合作降低了競爭成本,生產(chǎn)出了高水平的、與目前硬件設(shè)施相兼容的市場化的墨粉產(chǎn)品。這種新的墨粉將被命名為BioRezR和RezilutionR,它將提供給用戶一種完美的、環(huán)境友好的打印和復(fù)印方式。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:對于打印和復(fù)印廢紙342008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)二、更綠色反應(yīng)條件獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)撸杭{爾科公司(Nalcocompany)獲獎(jiǎng)原因:開發(fā)出3DTRASARR冷卻水處理技術(shù)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)值評價(jià)是:循環(huán)冷卻水與人們的生活息息相關(guān),如商務(wù)大廈里和工業(yè)生產(chǎn)中的冷卻循環(huán)制冷等。冷卻循環(huán)系統(tǒng)要求加入化學(xué)藥劑來控制微生物生長、礦物質(zhì)沉淀和腐蝕。納爾科(Nalco)公司開發(fā)了3DTRSASRR技術(shù)來持續(xù)監(jiān)控循環(huán)冷卻水的狀況,必要時(shí)加入化學(xué)藥劑,不是像以前那樣按照死板的時(shí)間表去做。這種技術(shù)節(jié)省了水和能源,減少了水處理藥劑用量,并且降低了外排水對環(huán)境的危害。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)二、更綠色反應(yīng)條件獎(jiǎng)專家小組352008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)核心技術(shù):3D結(jié)垢控制系統(tǒng)(3DScaleControl)是3DTRASARR系統(tǒng)的一部分,其目的是防止在設(shè)備表面形成礦物質(zhì)水垢,以免影響熱傳遞效率。系統(tǒng)通過使用熒光標(biāo)記、水垢分散劑的聚合以及水垢形成的快速反饋監(jiān)測方法,來控制阻垢劑使用量。3DTRASARR系統(tǒng)中的微生物控制部分(3DBio-control)是唯一的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù),用來監(jiān)測浮游生物和固定化細(xì)菌。它使用熒光分子物———忍天青(resazurin)測試劑做標(biāo)記,其原理是和好氧微生物反應(yīng)來改變熒光信號。有微生物活動(dòng)時(shí)加入氧化殺菌劑來抑制微生物活動(dòng)。3D生物控制系統(tǒng)可以有效降低殺菌劑的使用量,并防止生物膜在表面形成而影響熱轉(zhuǎn)遞效率。重要應(yīng)用:腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)和新的腐蝕抑制劑——磷基琥珀酸低聚物的應(yīng)用,有效地提高了防腐蝕效率,2006年,2500個(gè)3DTRASARR系統(tǒng)的安裝,節(jié)省了將近7950萬m3(210億加侖,(1gal=3.785L))的水,并極大地降低了水處理藥劑向污水廠或天然水源的排放。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)核心技術(shù):3D結(jié)垢控制系統(tǒng)(362008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)三、設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)撸禾帐限r(nóng)業(yè)科技公司(DowAgroSciences)獲獎(jiǎng)原因:研發(fā)成功第二代多殺菌素Spinetoram擴(kuò)展了殺蟲劑的應(yīng)用范圍1999年陶氏農(nóng)業(yè)科技的多殺菌素(Spinosad)殺蟲劑(第一代)曾贏得了當(dāng)年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)的更安全化學(xué)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。多殺菌素對蔬菜作物殺菌效果顯著,但對水果和堅(jiān)果等作物的蟲害控制并不顯著。陶氏農(nóng)業(yè)科技開發(fā)的第二代多殺菌素spinetoram解決了這一難題。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)三、設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng)1372008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)值評價(jià)是:陶氏益農(nóng)(DowAgroSciences)公司早期生產(chǎn)的Spinosad生物殺蟲劑能夠防治多數(shù)蔬菜害蟲,但是對于防治某些果樹害蟲效果并不顯著。為解決這一問題,陶氏益農(nóng)公司使用一種先進(jìn)的“人工智能網(wǎng)絡(luò)”方法來識別果樹害蟲。他們開發(fā)了一種綠色化學(xué)合成法來生產(chǎn)新的殺蟲劑,即Spinetoram殺蟲劑。Spinetoram殺蟲劑可以替代有機(jī)磷酸酯殺蟲劑,增強(qiáng)天然產(chǎn)物的防害能力,可用于水果樹、堅(jiān)果樹、小漿果和蔬菜中。Spinetoram殺蟲劑的開發(fā)完全堅(jiān)持了陶氏公司一貫的環(huán)境效益的理念。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)382008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)核心技術(shù):Spinetoram殺蟲劑的開發(fā)得益于“人工智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”在殺蟲劑設(shè)計(jì)上的應(yīng)用。陶氏益農(nóng)公司的研究人員利用“人工智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”定量確定了多殺菌素(spinosyns)的構(gòu)效關(guān)系,并且預(yù)測出這種相似物將更具活性。最后開發(fā)出的spineroram殺蟲劑,是一種三氧乙基25,62二氫多殺菌素左旋和三氧乙基多殺菌素右旋的混合物。陶氏益農(nóng)公司通過源自自然界的發(fā)酵物質(zhì)來生產(chǎn)spineroram殺蟲劑,在此過程中采用對環(huán)境影響很小的合成方式來控制多殺菌素的左旋和右旋,合成中使用的催化劑和大多數(shù)溶劑都可以循環(huán)使用。科學(xué)雜志和國際科學(xué)會議上,已經(jīng)有學(xué)者關(guān)于Spineroram殺蟲劑的生物性和化學(xué)性的研究結(jié)果發(fā)表。重要應(yīng)用:目前有機(jī)磷酸酯殺蟲劑、保棉磷殺蟲劑(Azinphos2methyl)和亞胺硫磷殺蟲劑(Phosmet)廣泛用在仁果類水果(如蘋果,梨)、核果(如櫻桃,桃子)和堅(jiān)果(如胡桃,美洲山核桃)樹上。對哺乳動(dòng)物的口服毒性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),Spineroram殺蟲劑比保棉磷殺蟲劑的毒性低1000倍,比亞胺硫磷殺蟲劑低44倍。Spineroram殺蟲劑的低毒性,減少了通過制造、運(yùn)輸?shù)戒N售這個(gè)供應(yīng)鏈泄漏到自然界的危險(xiǎn)。Spineroram殺蟲劑優(yōu)于現(xiàn)有的殺蟲劑,具有明顯的環(huán)境效益和社會效益。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)核心技術(shù):Spinetora392008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)Spineroram殺蟲劑的用量和毒性都很低,所以它對環(huán)境的影響遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的殺蟲劑。首先,Spineroram殺蟲劑價(jià)格比許多與之競爭的殺蟲劑低;在用量上,Spineroram殺蟲劑比保棉磷殺蟲劑和亞胺硫磷殺蟲劑的耗用率低10~34倍;與其他傳統(tǒng)的殺蟲劑相比,Spineroram殺蟲劑對環(huán)境的影響也非常小。僅在美國,陶氏益農(nóng)公司認(rèn)為,Spineroram殺蟲劑在使用的頭5年就可以減少817t(180萬磅)的有機(jī)磷酸酯殺蟲劑。2007年美國環(huán)保署(EPA)批準(zhǔn)了Spineroram殺蟲劑產(chǎn)品RadiantR和DelegateR的注冊,陶氏益農(nóng)公司已經(jīng)開始了商業(yè)銷售。繼中國汶川地震24小時(shí)內(nèi)緊急捐款200萬元人民幣后,面對不斷升級的災(zāi)情和救援需求,世界領(lǐng)先的化學(xué)企業(yè)陶氏化學(xué)公司于2008年5月26日追加捐贈(zèng),以支持災(zāi)后重建工作,同時(shí)陶氏全球員工開始自發(fā)捐款活動(dòng),援助災(zāi)區(qū)人民。迄今為止,陶氏對災(zāi)區(qū)的現(xiàn)金及物資捐助已累計(jì)近1000萬元。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)Spineroram殺蟲劑的402008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)中國汶川大地震發(fā)生后,陶氏化學(xué)公司和員工第一時(shí)間對災(zāi)區(qū)伸出援手。陶氏化學(xué)董事長兼CEO利偉誠和公司其他高層在地震發(fā)生當(dāng)晚,立即與陶氏中國管理層商討啟動(dòng)援助計(jì)劃,并于5月13日上午宣布通過中國紅十字會向?yàn)?zāi)區(qū)提供200萬元的緊急援助。同時(shí),陶氏化學(xué)員工立即自發(fā)開始為災(zāi)區(qū)人民捐款,大中華區(qū)管理層也決定執(zhí)行“對等捐助計(jì)劃”,即員工每捐助1元人民幣,公司就追加捐助1元人民幣。陶氏大中華區(qū)2500名員工中超過85%的員工慷慨解囊,一周內(nèi)通過這個(gè)捐助計(jì)劃已籌得245萬元善款。陶氏通過多種形式追加對災(zāi)區(qū)的援助:①陶氏化學(xué)基金會將捐贈(zèng)300萬元,與中國青少年發(fā)展基金會合作在四川援建5所學(xué)校,并進(jìn)一步加強(qiáng)陶氏先前援建的希望工程學(xué)校的抗震性能;②陶氏化學(xué)水處理事業(yè)部旗下的歐美環(huán)境工程有限公司將捐贈(zèng)價(jià)值200萬元的兩套水處理設(shè)備,它們能夠每天凈化40噸水,可以滿足6000人的飲水需求。同時(shí),公司組織了一支10人的志愿者隊(duì)伍前往災(zāi)區(qū)提供技術(shù)支持,確保設(shè)備正常運(yùn)行;③陶氏建筑應(yīng)用事業(yè)部也將捐贈(zèng)一批舒泰龍TM隔熱保溫板,它具有很好的抗壓保溫防潮性,可以在臨時(shí)安置點(diǎn)作為床墊使用。該產(chǎn)品曾在日本用于地震災(zāi)民安置,取得良好的效果;④在中國以外的陶氏員工同樣心系災(zāi)區(qū),企業(yè)員工對等捐助計(jì)劃已在陶氏全球展開。本次全球捐助募集的善款將通過中國紅十字會轉(zhuǎn)往災(zāi)區(qū)。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)中國汶川大地震發(fā)生后,陶氏化412008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)四、小企業(yè)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)撸篠iGNa化學(xué)公司(SiGNaChemistry,Inc.)獲獎(jiǎng)原因:開發(fā)成功新型穩(wěn)定的堿金屬合成工藝堿金屬如鈉和鋰具有很強(qiáng)的給電子能力,因而易發(fā)生反應(yīng),是合成化學(xué)領(lǐng)域有效的使用工具。但堿金屬的高活性同時(shí)使其在儲存和處理過程中存在易燃易爆等危險(xiǎn),還增加了供應(yīng)鏈中斷的風(fēng)險(xiǎn)和操作處理費(fèi)用,因而不被化工界看好。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)四、小企業(yè)獎(jiǎng)堿金屬如鈉422008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)值評價(jià)是:鈉和鋰這類堿金屬反應(yīng)活性強(qiáng),在化學(xué)反應(yīng)中作用很大,同時(shí),其強(qiáng)活性又使其具有易燃、易爆的特性。針對堿金屬的這種不穩(wěn)定性,SiGNa化學(xué)公司開發(fā)了一種包埋技術(shù)來穩(wěn)定這類堿金屬,即用多孔的、沙狀的粉末來包裹它們,同時(shí)又保留其反應(yīng)活性。該技術(shù)使堿金屬的儲存、運(yùn)輸和處理更加安全。該技術(shù)在燃料脫硫、氫儲存和有害廢物的治理方面,也有應(yīng)用價(jià)值。核心技術(shù):SiGNa化學(xué)公司采用納米級吸附技術(shù)解決了這些問題,即將活性堿金屬吸附在多孔金屬氧化物中(多孔金屬氧化物材料本身是沙子狀的粉末)。SiGNa化學(xué)公司消除了直接使用活性堿金屬的危險(xiǎn),降低了相關(guān)費(fèi)用,并保留了堿金屬的活性。由于反應(yīng)可控且沒有危險(xiǎn)的前驅(qū)物,SiGNa化學(xué)公司的多孔金屬氧化物材料可滿足多種工業(yè)需求。通過化工反應(yīng)的優(yōu)化和連續(xù)加工的完成,這種包埋后的堿金屬能夠?qū)崿F(xiàn)安全儲存、供應(yīng)和減少廢物處理。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)432008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:對于制藥、石油和其他合成工業(yè)來說,SiGNa化學(xué)公司的技術(shù)創(chuàng)新減少了多余的化學(xué)反應(yīng)步驟,這些步驟都是由于要避免使用堿金屬而額外增加的,因此反應(yīng)時(shí)間可節(jié)約80%~90%。尤其對于制藥工業(yè)來說,這種新材料的出現(xiàn)將大大加快藥物開發(fā)和生產(chǎn)的步伐,同時(shí)也保證了工人的安全。SiGNa化學(xué)公司的創(chuàng)新促進(jìn)了化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。在清潔能源應(yīng)用方面,該技術(shù)創(chuàng)造了純氫氣生產(chǎn)的記錄,其釋氫水平已經(jīng)超過美國能源部門2015年的目標(biāo),SiGNa化學(xué)公司的技術(shù),為我們實(shí)現(xiàn)水生產(chǎn)氫氣鋪平了工業(yè)化的道路,也使堿金屬可以安全地應(yīng)用到石油污染治理及多氯聯(lián)苯(polychlorinatedbiphenyls,PCBs)、氟氯(chlorofluorocarbons,CFCs)的結(jié)構(gòu)破壞中去。由于SiGNa化學(xué)公司的該項(xiàng)技術(shù)在提高生產(chǎn)效率、保證員工健康、維護(hù)環(huán)境安全方面的突出表現(xiàn),目前全球已有50多家制藥、化學(xué)和能源公司對其表示關(guān)注。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:對于制藥、石油和其442008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)五、學(xué)術(shù)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)撸好苄萘⒋髮W(xué)RobertE.Maleczka,Jr.

及MiltonR.Smith,III教授獲獎(jiǎng)原因:研制硼酸酯綠色生產(chǎn)工藝生產(chǎn)高附加值的分子如醫(yī)藥或殺蟲劑及類似配位化合物,方法之一是采用偶合反應(yīng),典型的是Suzuki偶合反應(yīng),需要含碳-硼(C-B)鍵的化合物前驅(qū)體,而這些前驅(qū)體的制備不僅條件苛刻,而且還產(chǎn)生大量的危險(xiǎn)廢棄物。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)五、學(xué)術(shù)獎(jiǎng)生產(chǎn)高附加值的452008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)值評價(jià)是:復(fù)雜分子的合成一般多采用經(jīng)典的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng),如農(nóng)藥和殺蟲劑等的合成。但是這個(gè)通用的偶聯(lián)合成反應(yīng)需要先合成帶碳—硼鍵的“前驅(qū)體”,制備條件苛刻,而且產(chǎn)生大量有害廢物。Maleczka和Smith教授開發(fā)的催化方法,反應(yīng)條件溫和且產(chǎn)生廢物量最小,提高了化學(xué)反應(yīng)的速度和環(huán)境友好性。核心技術(shù):含有碳2硼鍵化合物的制備一般都是從格氏試劑或氧化鋰的鹵化物的制備開始,然后反應(yīng)生成硼酸三烷酯及水解產(chǎn)物。Miyarua用鈀催化劑改進(jìn)了該反應(yīng),但新反應(yīng)還是需要鹵化“前驅(qū)體”。幾年前,RobertE.Maleczka,Jr.教授與MiltonR.Smith,Ⅲ.教授開始了“無鹵”合成芳基硼酸及其酯類的研究,這也正是Suzuki綠色偶聯(lián)反應(yīng)的關(guān)鍵所在。他們的研究是建立在Smith教授的催化芳烴的碳2氫鍵活化/硼化反應(yīng)基礎(chǔ)上的,用銥催化劑就能實(shí)現(xiàn)這個(gè)反應(yīng),反應(yīng)效率和產(chǎn)率都很好,其他官能團(tuán)(如烷基、硝基、羧基、烷氧基、氨基等)不會干擾反應(yīng)的進(jìn)行。電子的空間排斥作用對反應(yīng)的選擇性起決定性作用,比如1,32取代芳烴只能生成52硼烷基產(chǎn)物,甚至當(dāng)12和32取代基都是鄰/對位定位基時(shí)結(jié)果也是如此。反應(yīng)過程清潔,不需要溶劑,只有氫一種副產(chǎn)物。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)專家小組對此項(xiàng)研究的創(chuàng)新和價(jià)462008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:碳-氫鍵活化/硼化反應(yīng)的實(shí)現(xiàn),使碳?xì)浠衔镏苯由赏榛鹚狨コ蔀榭赡?而且反應(yīng)中沒有鹵代芳基中間體,不受芳香取代規(guī)則的限制,一般官能團(tuán)對反應(yīng)沒有干擾。其溫和的反應(yīng)條件,使隨后的硼化反應(yīng)也比較容易進(jìn)行。2008年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:碳-氫鍵活化/硼化472009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)第14屆“美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”于6月22日在美國華盛頓揭曉,美國環(huán)保署為在該領(lǐng)域取得卓越成績的研究者和工業(yè)創(chuàng)新者頒發(fā)了這一獎(jiǎng)項(xiàng)。一、變更合成路線獎(jiǎng)伊士曼化學(xué)公司獲得了更為綠色的合成路線獎(jiǎng)。公司開發(fā)了一種無需溶劑的生物催化工藝來生產(chǎn)化妝品和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品所需的酯類組分,生產(chǎn)過程中不再需要使用強(qiáng)酸和可能存在危害的溶劑。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)第14屆“美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑482009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)創(chuàng)新與價(jià)值:酯類是化妝品和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中的一種重要組分。它的制備通常需要強(qiáng)酸和有害溶劑,能耗高,反應(yīng)條件苛刻。伊斯曼化學(xué)公司的新方法是用固定化酶來生產(chǎn)酯,既節(jié)省了能源,又避免了強(qiáng)酸和有機(jī)溶劑的使用。伊斯曼化學(xué)公司的這種用天然原材料生產(chǎn)酯的溫和方法,是前所未有的。核心技術(shù):伊斯曼化學(xué)公司利用適宜溫度下酶催化時(shí)的酯化作用,人工合成了多種酯。這種酯化作用不會產(chǎn)生以往酯化反應(yīng)生成的低級醇副產(chǎn)物,也沒有以往催化劑酸中的水等副產(chǎn)品,從而獲得了較高的酯轉(zhuǎn)化率。該工藝溫和的合成條件,不會生成可能改變顏色和氣味的不受歡迎的副產(chǎn)品。而固定化酶,如脂肪酶,可以通過過濾等方法輕易去除。用酶作催化劑,反應(yīng)溫度較低,大大降低了副產(chǎn)品的生成,提高了產(chǎn)量,節(jié)約了能源。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)創(chuàng)新與價(jià)值:酯類是化妝品和個(gè)492009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:伊斯曼化學(xué)公司的生物催化工藝,每生產(chǎn)1kg產(chǎn)品可以節(jié)省10L以上的有機(jī)溶劑。生產(chǎn)出的酯的純度完全可以避免后續(xù)反應(yīng)。早期生命影響評價(jià)證明,伊斯曼化學(xué)公司的工藝極大地改善了傳統(tǒng)工藝,尤其是在能源使用方面??梢哉f,與傳統(tǒng)化學(xué)合成工藝相比,該工藝提高了產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量,降低了生產(chǎn)成本,減少了環(huán)境污染。喬治?伊士曼(GeorgeEastman)具有非凡的克服財(cái)政困難的能力,卓越的組織和管理天份,他活躍而富有創(chuàng)造力的思維使其在25歲左右便成為一名成功的企業(yè)家,并帶領(lǐng)他的伊斯曼柯達(dá)(EastmanKodak)公司走在美國業(yè)界的最前沿。有人評價(jià):他是一個(gè)謙遜的人——是發(fā)明家、商人、具有遠(yuǎn)見卓識的夢想家、慈善家,也是全能的戰(zhàn)士。GeorgeEastman2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:伊斯曼化學(xué)公司的生502009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)二、變更溶劑/反應(yīng)條件獎(jiǎng):本屆更為綠色的反應(yīng)條件獎(jiǎng)授予了CEM公司(CEMCorporation)。公司發(fā)明了一種用于食品分析過程中快速的蛋白質(zhì)自動(dòng)檢測方法,這種方法減少了有毒試劑和能源的使用。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)二、變更溶劑/反應(yīng)條件獎(jiǎng):512009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)創(chuàng)新與價(jià)值:實(shí)驗(yàn)室每年都需要對上百萬份的食物樣品進(jìn)行蛋白質(zhì)化驗(yàn)。這種化驗(yàn)通常使用大量的有害物質(zhì),并消耗大量能量。培安公司開發(fā)了一種僅使用少量有毒試劑和能量,就能自動(dòng)快速測定蛋白質(zhì)的工藝。僅在美國,這種全新的系統(tǒng)每年就可以比使用傳統(tǒng)的化驗(yàn)方法減少2497t的有害物質(zhì)排放,該系統(tǒng)還可區(qū)分出蛋白質(zhì)和摻雜在食物中的其他化學(xué)品,如三聚氰胺。核心技術(shù):Sprint快速蛋白質(zhì)分析儀利用自動(dòng)化技術(shù)直接測定蛋白質(zhì),能快速準(zhǔn)確提供結(jié)果。培安公司特有的iTAG標(biāo)注化學(xué)原理,實(shí)際上就是測定蛋白質(zhì)中的3種堿性氨基酸:組氨酸、精氨酸和賴氨酸,進(jìn)而確定蛋白質(zhì)的量。iTAG標(biāo)注劑含有酸性基團(tuán),因此能夠連接堿性氨基酸;iTAG標(biāo)注劑分子結(jié)構(gòu)中含有芳香基,芳香基具有吸光性,呈現(xiàn)橙色;iTAG標(biāo)注劑與蛋白質(zhì)反應(yīng)后可用過濾器除去,剩余的iTAG標(biāo)注劑可用比色法測量。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)創(chuàng)新與價(jià)值:實(shí)驗(yàn)室每年都需要522009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:該儀器應(yīng)用了綠色化學(xué)方法:它使用的iTAG標(biāo)注劑是無毒的,不易起化學(xué)反應(yīng),并且是水溶性的。它避免了使用凱氏法時(shí)易生成的有害物。該儀器已于2008年1月商業(yè)化生產(chǎn)。主要特點(diǎn)

1.直接測量“真蛋白質(zhì)”,而非總氮含量;

2.加入三聚氰胺時(shí)不會產(chǎn)生錯(cuò)誤的蛋白質(zhì)測量結(jié)果;

3.測量時(shí)間只需兩分鐘;

4.可用于所有類型樣品檢測(液體、固體、粉末狀、奶油、肉類、堅(jiān)果類、谷物、種子等);5.簡單的全自動(dòng)操作,無需有經(jīng)驗(yàn)的化學(xué)家;

6.精確性和準(zhǔn)確度高于常規(guī)凱氏定氮方法;

7.無需危險(xiǎn)的化學(xué)試劑;

8.相比目前的檢測系統(tǒng),更低的操作成本;

9.AOAC(美國官方分析化學(xué)師協(xié)會),AACC(美國谷物化學(xué)師協(xié)會)認(rèn)可的檢測方法.2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:該儀器應(yīng)用了綠色化532009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)三、設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng):寶潔公司和CCP公司(CookCompositesandPolymers)共同分享了設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品獎(jiǎng)。兩家公司研發(fā)了命名ChempolMPS的涂料配方,這種配方使用以糖和植物油為原料生產(chǎn)的SefoseR油替代了石油基溶劑。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)三、設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng):542009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)創(chuàng)新與價(jià)值:傳統(tǒng)的石油源醇酸樹脂油漆持久耐用,光澤度好,但使用了有害溶劑。寶潔公司和Cook復(fù)合材料與聚合物公司日前開發(fā)出一種“ChempolMPS”新配方,用生物源的SefoseR油替代石油源溶劑,可以將醇酸樹脂涂料溶劑量減少到原來的一半。這種方法生產(chǎn)出的油漆不僅安全,而且在干燥過程中只有少量的揮發(fā)性氣味。核心技術(shù):SefoseR是用可再生的脂肪酸酯化得到的,可以應(yīng)用到醇酸樹脂合成中。功能型油漆膜應(yīng)用時(shí),SefoseR能夠和其他化合物主動(dòng)氧化交聯(lián),而且滲入涂料薄膜內(nèi)部,成為其組成的一部分。ChempolRMPS醇酸樹脂的添加同樣能使油漆具有易干燥,光澤度高,粘性強(qiáng),再生性好的優(yōu)點(diǎn)。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)創(chuàng)新與價(jià)值:傳統(tǒng)的石油源醇酸552009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:將傳統(tǒng)醇酸樹脂替換成ChempolRMPS,可以:(1)每年減少相當(dāng)于700萬輛汽車所排放的VOC;(2)每年減少21.5萬t的地球表層(對流層)臭氧(溫室氣體)排放量;(3)每年用它所替換的溶劑和醇酸樹脂聚合物可節(jié)省90萬桶原油。ChempolRMPS和傳統(tǒng)的醇酸樹脂相比,在相同干燥涂層的基礎(chǔ)上具有成本上的競爭力2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)重要應(yīng)用:將傳統(tǒng)醇酸樹脂替換562009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)四、小企業(yè)獎(jiǎng):本屆小企業(yè)獎(jiǎng)授予了綠色能源系統(tǒng)公司(VirentEnergySystems)。該公司開發(fā)了一種命名為BioForming的工藝,這是一種水基催化法,可以將糖、淀粉或植物纖維素轉(zhuǎn)化為汽油、柴油或航空燃料。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)四、小企業(yè)獎(jiǎng):572009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)WhatistheBioFormingProcess?BioFormingProcess:CatalyticConversionofPlantSugarsintoLiquidHydrocarbonFuels.Virent’sBioFormingprocessisawater-based,catalyticmethodtomakegasoline,diesel,orjetfuelfromthesugar,starch,orcelluloseofplantsthatrequireslittleexternalenergyotherthantheplantbiomass.BioformingProcess:簡而言之,就是將植物糖類催化轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴燃料的生產(chǎn)工藝。Virent’sBioFormingprocess是一種基于水催化的生產(chǎn)工藝,可以將植物的糖,淀粉,或纖維素將其轉(zhuǎn)化為汽油,柴油或航天燃料,只需利用植物的生物能,幾乎不需要額外的外界能量。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)WhatistheBi582009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)Theprocessisflexibleandcanbemodifiedtogeneratedifferentfuelsbasedoncurrentmarketconditions.Itcancompeteeconomicallywithcurrentpricesforconventionallyproducedpetroleum-basedfuels.Usingplantsasarenewableresourcehelpsreducedependenceonfossil.該工藝富有靈活性,可根據(jù)當(dāng)今的市場狀況進(jìn)行改進(jìn),進(jìn)而生產(chǎn)出不同燃料產(chǎn)品。它可以與傳統(tǒng)生產(chǎn)的石油燃料在價(jià)格進(jìn)行競爭,利用植物這種可再生資料能夠幫助我們減少對化石燃料的依賴。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)Theprocessis592009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)Virent能源系統(tǒng)公司,一個(gè)位于威斯康星州麥迪遜市的生物燃料公司,由于其在低能量水基催化法制備燃料方面做出的貢獻(xiàn),獲得了總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)。使用其專有的BioForming生產(chǎn)工藝,除了發(fā)酵過程產(chǎn)生的能量外,利用外界的能量幾乎為零。現(xiàn)在,Virent能源系統(tǒng)公司利用其生產(chǎn)工藝可以得到與石油精煉中得到的相同范圍的碳?xì)浠衔锓肿印irentEnergySystems,abiofuelcompanybasedinMadison,Wisconsin,hasreceivedaPresidentialGreenChemistryawardforitslow-energywater-basedprocessforproducingfuels.UsingitsproprietaryBioFormingprocessthatusesnearlyzerooutsideenergyotherthanwhat'sgeneratedbythefermentationprocess,Virent'scangeneratethesamerangeofhydrocarbonmoleculesnowrefinedfrompetroleum.2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)Virent能源系統(tǒng)公司,一602009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)Thatmeansthesameprocesscancreategasoline,dieselorjetfuelfromnearlyanycellulosicbiomass,includingthosenottypicallyusedforfood.Further,theBioFormingprocesscanbequicklymodifiedtoproducefuelwithoutalteringthefeedstock.DuetothelowpowerrequirementsfortheproductionofVirent'sbiofuels,thefirmboastsa20to30percentcostadvantageovertoday'sethanol.Soon,thecompanyplanstocompetedirectlywithpetroleum-basedfuelsontheopenmarketwitha10,000-gallon-per-yearpilotplant.IfVirent'sanalysisiscorrect,thecompany'sfuelwillbecompetitiveaslongasfossilfuelshoveraround$60perbarrel.2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)Thatmeansthe612009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)五、學(xué)術(shù)獎(jiǎng):美國卡耐基-梅隆大學(xué)(CarnegieMellonUniversity)的KrzysztofMatyjaszewski教授因其在原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(atomtransferradicalpolymerization,ATRP)領(lǐng)域的研究成果榮獲了學(xué)術(shù)獎(jiǎng)。該教授研發(fā)成功一種使用銅催化劑和環(huán)境友好型還原劑如維生素C的聚合工藝。這種ATRP新方法生產(chǎn)出的材料能在很大程度上降低產(chǎn)品成本,并大大減少了對環(huán)境的影響。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)五、學(xué)術(shù)獎(jiǎng):622009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)創(chuàng)新與價(jià)值:生產(chǎn)聚合物(例如:潤滑劑,粘合劑和涂料涂層)的工藝經(jīng)常需要使用有毒有害的化學(xué)物質(zhì)。Matyjaszewski教授開發(fā)出一種新的“原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)”替代工藝。該工藝使用無害的化學(xué)物質(zhì),例如抗壞血酸(維生素C),作為環(huán)保還原劑,同時(shí)減少催化劑的用量。目前,原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)技術(shù)在減少有毒有害化學(xué)物質(zhì)的危害性方面,已經(jīng)得到了世界各地生產(chǎn)商的認(rèn)可。重要應(yīng)用:原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)在工業(yè)上已經(jīng)成為生產(chǎn)聚合物的重要方法。全世界都認(rèn)可高性能、低危害、安全的原料生產(chǎn),這些原料包括密封劑,涂層涂料,粘合劑,潤滑劑,添加劑,顏料分散劑,以及在電子、生物醫(yī)學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生、美容等應(yīng)用領(lǐng)域所用的材料。2009年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)創(chuàng)新與價(jià)值:生產(chǎn)聚合物(例如63硫酸水溶液O2硫酸水溶液中和、分離N-甲基羥胺產(chǎn)品廢水排放(硫酸銨水溶液)例1——N-甲基羥胺的電化學(xué)合成A.傳統(tǒng)N-甲基羥胺的電化學(xué)合成陰極室電解液組成:硝基甲烷+硫酸+水污染十分嚴(yán)重!+eCH3NO2CH3NHOH氨水硫O2硫中和、分離N-甲基羥胺產(chǎn)品廢水排放例1——N-甲基羥64硫酸水溶液O2離子液體+水

分離

產(chǎn)品(N-甲基羥胺)母液(離子液體+水)B.離子液體中N-甲基羥胺的電合成陰極室電解液組成:硝基甲烷+離子液體+水配料槽母液回用硝基甲烷水可達(dá)到零排放的目的!馬淳安等.物理化學(xué)學(xué)報(bào),2007,23(11):1719-1722馬淳安等.化工學(xué)報(bào),2008,59(3):653-658硫O2離分離產(chǎn)品母液B.離子液體中N-甲65A.傳統(tǒng)偶氮苯電化學(xué)合成電解液=水+H2SO4+硝基苯+乳液水H2SO4硝基苯乳液偶氮苯H2SO4水乳液加NH3分離偶氮苯(NH4)2SO4廢水排放浪費(fèi)資源污染環(huán)境電解液=溶劑+支持電解質(zhì)+有機(jī)反應(yīng)物例2——偶氮苯的電化學(xué)合成A.傳統(tǒng)偶氮苯電化學(xué)合成電解液=水+H2SO4+硝基苯+乳66電解液=離子液體+水+硝基苯離子液體水偶氮苯回收利用偶氮苯水離子液體分離離子液體水硝基苯B.在離子液體中電合成偶氮苯無環(huán)境污染產(chǎn)品電解液=離子液體+水+硝基苯離子液體水偶氮苯回收利用偶氮苯分67例3——離子液體中的電氟化技術(shù)陽極氟化H2分離氟化產(chǎn)物離子液體再生+HFEt4NF·nHF(n=4,5)*H.Ohno.ElectrochemicalAspectsofIonicLiquids,JOHNWILEY&SONS,INC.,2005解決了傳統(tǒng)有機(jī)物體系(如乙腈中)發(fā)生陽極的鈍化問題離子液體可重復(fù)使用,實(shí)現(xiàn)電氟反應(yīng)的零排放反應(yīng)物+HF傳統(tǒng)電解液:反應(yīng)物+乙腈+HF例3——離子液體中的電氟化技術(shù)陽極氟化H2分離氟化產(chǎn)物離子液68未來、綠色、高比能量電池ArmandM,TarasconJM.

Nature,2008,451(7179):652-657肌醇未來、綠色、ArmandM,TarasconJM.69烯烴基于石油原料的化學(xué)化工體系催化裂化烯烴基于石油原料的化學(xué)化工體系催化裂化70“創(chuàng)新替代”建立可持續(xù)的能源資源體系我國能源資源狀況替代什么?可再生能源替代化石能源煤替代石油“煤代油”如何替代?煤制油煤制天然氣煤制化學(xué)品,減少油品消耗“創(chuàng)新替代”建立可持續(xù)的能源資源體系我國能源資源狀況替代什么71中國能源需求預(yù)測

Solar,geothermal

太陽能,地?zé)醀ind風(fēng)力發(fā)電Nuclear核電Hydro水力發(fā)電NaturalGas天然氣Oil石油Coal煤

Demand需求缺口百萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤Source:LawrenceBerkeleyNationalLab,2050ChinaEnergyStudy煤2030年煤炭供應(yīng)達(dá)到峰值Imports進(jìn)口中國能源需求預(yù)測Solar,geotherma72我國國民經(jīng)濟(jì)和電力需求將保持持續(xù)快速增長。預(yù)計(jì)到2020年,發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到16億千瓦,全社會用電量達(dá)到7.36萬億千瓦時(shí)。我國國民經(jīng)濟(jì)和電力需求將保持持續(xù)快速增長。預(yù)計(jì)到2020年,73綠色化學(xué)與化工第一章課件74國家戰(zhàn)略到2020年,我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%??偰芎牟荒艹^45億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。而能源結(jié)構(gòu)中非化石能源為15%,即6.75億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。國家戰(zhàn)略總能耗不能超過45億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。而能源結(jié)構(gòu)中非化石能源75各種技術(shù)途徑二氧化碳減排貢獻(xiàn)

各種技術(shù)途徑二氧化碳減排貢獻(xiàn)76合成油石油替代的可能途徑石油烯烴汽油柴油煤裂解酒精、醇醚二甲醚DMMMTO&MTP甲醇合成氣天然氣生物質(zhì)甲醇制汽油MTG催化劑合成油石油替代的可能途徑石油烯烴汽油柴油煤裂解酒精、醇醚二77乙醇(CH3CH2OH)合成氣Rh-Mn/SiO2COHHCOHHHHOCHHHHC催化的基本科學(xué)問題;選擇斷鍵C-C偶合選擇加氫合成氣制C2含氧化合物的科學(xué)基礎(chǔ)-C--O-C--O-C--O-C--O-C--O--O--O--O--O--O--O--OH--HH--H乙醇(CH3CH2OH)合成氣Rh-Mn/SiO2COHHC78合成氣轉(zhuǎn)化涉及的關(guān)鍵科學(xué)問題合成氣CO/H2產(chǎn)品甲醇乙醇烴(油品)低碳烯烴烴(油品)高碳醇甲烷催化劑CuRhFeFe/kCoCoNi催化劑的作用以及對催化的調(diào)控合成氣轉(zhuǎn)化涉及的關(guān)鍵科學(xué)問題合成氣CO/H2產(chǎn)品甲醇催化劑C79未來前景:CO2捕獲和封存采用先進(jìn)技術(shù)提高效率減少CO2排放CO2捕獲和封存

二氧化碳可以從煙氣中分離,或者從燃燒過程前的燃料中分離。二氧化碳經(jīng)過捕獲、凈化,壓縮成液態(tài)永久封存在多孔巖石中。未來前景:CO2捕獲和封存采用先進(jìn)技術(shù)提高效率二氧化碳可以從80齒輪箱:長壽命、低噪聲軸承:不同部位軸承采用不同的材料及熱處理,長壽命、無故障運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性儲能電池:長壽命、免維護(hù)、高容量葉片:強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、抗疲勞、柔性方向發(fā)展MW級風(fēng)輪葉片關(guān)鍵材料:高性能真空灌注環(huán)氧樹脂高性能環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑、高強(qiáng)高模E玻璃纖維及其多軸向織物高性能泡沫夾芯材料以及高性能多用途葉片保護(hù)涂料風(fēng)力發(fā)電齒輪箱:長壽命、低噪聲軸承:不同部位軸承采用不同的材料及熱處81綠色化學(xué)與化工第一章課件82染料敏化太陽電池染料敏化太陽電池83生物質(zhì)能源生物質(zhì)氣化生物質(zhì)合成氣,甲醇,熱電聯(lián)產(chǎn)生物質(zhì)乙醇生物質(zhì)油轉(zhuǎn)化利用通過綠色植物的光合作用將太陽輻射的能量以一種生物質(zhì)形式固定下來,是人類最重要的間接利用太陽能方式。生物質(zhì)能源生物質(zhì)氣化轉(zhuǎn)化利用通過綠色植物的光合作用將太陽輻射84M.E.Himmeletal.Science2007,315,804.M.E.Himmeletal.85R.Ranjanetal.Micropor.Mesopor.Mater.2009,122,143.R.Ranjanetal.86綠色化學(xué)與化工第一章課件87依賴于電化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)能/電能可逆轉(zhuǎn)化技術(shù),規(guī)模儲能材料與技術(shù),特別是長壽命、高功率、大容量、低成本的二次電池急需開發(fā),以滿足智能電網(wǎng)建設(shè),同時(shí)還可促進(jìn)電動(dòng)汽車、信息交通等領(lǐng)域的快速發(fā)展

50.0Hz49.850.2發(fā)電用電依賴于電化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)能/電能可逆轉(zhuǎn)化技術(shù),規(guī)模儲能材料與技88滿足電網(wǎng)調(diào)頻實(shí)時(shí)需求,是智能電網(wǎng)核心技術(shù)之一解決風(fēng)電/光電等可再生能源因不穩(wěn)定、不連續(xù)性帶來的并網(wǎng)難題減少用于發(fā)、輸、變、配電設(shè)備投資,提高現(xiàn)有電力設(shè)備利用率和供電可靠性儲能智能電網(wǎng)是由眾多自動(dòng)化的輸電和配電系統(tǒng)構(gòu)成的電力系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)分布式電源和電能儲能裝置的靈活接入,保證電網(wǎng)安全運(yùn)行,達(dá)到節(jié)能減排。滿足電網(wǎng)調(diào)頻實(shí)時(shí)需求,是智能電網(wǎng)核心技術(shù)之一解決風(fēng)電/光電等89兆瓦級以上儲能(蓄電)技術(shù):物理儲能:揚(yáng)水、壓縮空氣……化學(xué)儲能:

鉛酸電池、氫鎳電池、鋰離子電池液流電池、鈉硫電池……電池是通過電化學(xué)氧化還原反應(yīng)將活性材料內(nèi)儲存的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置或系統(tǒng);二次電池通過可逆充放電實(shí)現(xiàn)能量的儲存與轉(zhuǎn)化,達(dá)到循環(huán)使用。儲能技術(shù):規(guī)模化、長壽命、高安全、低成本高功率、快速響應(yīng)、環(huán)境友好

削峰填谷+調(diào)頻兆瓦級以上儲能(蓄電)技術(shù):電池是通過電化學(xué)氧化還原反應(yīng)將活90二次電池電極材料與反應(yīng)及比能量二次電池電極材料與反應(yīng)及比能量91二次電池性能比較Linden,D.;Reddy,T.B.《HandbookofBatteries》2002(TheMcGraw-Hill).二次電池性能比較Linden,D.;Reddy,T.B92山東大學(xué)與圣陽電源股份有限公司開發(fā)GMFU2V-500AhVRLA電池組應(yīng)用于西藏正旗縣20kWPV電站目前分布式發(fā)電、電站、電網(wǎng)儲能電池通常采用鉛酸電池山東大學(xué)與圣陽電源股份有限公司開發(fā)GMFU2V-500Ah93鋰離子電池在電網(wǎng)儲能中示范Altairnano1MW,儲能示范比亞迪1MW,儲能示范http://

納米結(jié)構(gòu)鈦酸鋰單體電池:電極材料LiMn2O4/Li4Ti5O12電壓2.3V容量50Ah重量1.6kg單體電池:電極材料LiFePO4/C電壓3.25V容量200Ah重量6.7kg鋰離子電池在電網(wǎng)儲能中示范http://www.altair94能源化學(xué)輕質(zhì)材料+納米結(jié)構(gòu)Coord.Chem.Rev.2009,253,2805.Acc.Chem.Res.2009,42,713.能源化學(xué)Coord.Chem.Rev.2009,2595綠色化學(xué)與化工第一章課件96綠色化學(xué)與化工第一章課件973不產(chǎn)生“三廢”的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)的途徑原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng):A+B→C(產(chǎn)物)一般化學(xué)反應(yīng):A+B→C(產(chǎn)物)+D(副產(chǎn)物)100%3不產(chǎn)生“三廢”的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)的途徑原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng):A+98開發(fā)新型催化劑80%以上的化學(xué)品均是通過催化反應(yīng)制備的,催化劑在當(dāng)今化工生產(chǎn)中占有極為重要的地位,而新催化材料是創(chuàng)造發(fā)明新催化劑的源泉,也是開發(fā)綠色化工技術(shù)的重要基礎(chǔ)。通過新催化劑的開發(fā)形成新工藝新技術(shù),最終提高反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性。環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)環(huán)氧丙烷是一種重要的有機(jī)化工原料,在丙烯衍生物中是產(chǎn)量僅次于聚丙烯和丙烯睛的第三大品種,主要應(yīng)用于制取聚氨酯所用的多元醇和丙二醇,用以生產(chǎn)塑料等;還可作為溶劑使用。國內(nèi)現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)是從國外引進(jìn)的氯酸法。新型催化材料——鈦硅-l(TSl)分子篩的開發(fā),使由丙烯環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷過程的原子經(jīng)濟(jì)性得到明顯提高。開發(fā)新型催化劑80%以上的化學(xué)品均是通過催化反應(yīng)制備99環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)。原生產(chǎn)工藝新生產(chǎn)工藝原子利用率31%原子利用率76%環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)。原生產(chǎn)工藝新生產(chǎn)工藝原子利用率31%原100綠色化學(xué)與化工第一章課件101布洛芬是止痛藥的主要成分,與Aspirin一樣,都是非類固醇消炎劑,因此常被用作消腫和消炎。原來的布洛芬合成是采用Boots公司的Brown合成方法,從原料要通過六步反應(yīng),才能得到產(chǎn)品。每步反應(yīng)中的原料只有一部分進(jìn)入產(chǎn)物,而另一部分則變成廢物,所以采用這條路線生產(chǎn)布洛芬,所用原料中的原子只有40%進(jìn)入最后產(chǎn)品中去。最近,德國BAS公司與HoechstCelanesee公司合資的BHC公司發(fā)明了生產(chǎn)布洛芬的新方法,該方法只采用三步反應(yīng)即可得到產(chǎn)品布洛芬,其原子經(jīng)濟(jì)性達(dá)到77%。也就是說新發(fā)明的方法少產(chǎn)廢物37%,BHC公司因此獲得1997年度美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”。采用新反應(yīng)途徑布洛芬的生產(chǎn)布洛芬是止痛藥的主要成分,與Aspirin一樣,都102布洛芬生產(chǎn)原合成方法新合成方法原子利用率40%原子利用率77%布洛芬原合成方法新合成方法原子利用率40%原子利用率77%103綠色化學(xué)與化工第一章課件104采用新合成原料初始原料的選擇是綠色化學(xué)所應(yīng)考慮的重要因素,尋找替代的、環(huán)境無害的原料也是綠色化學(xué)的主要研究方向之一。目前,絕大多數(shù)有機(jī)化學(xué)品是用石油作原料合成的。石油煉制消耗大量的

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