美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎課件

美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎環(huán)境21202班郭靜光、陳思、文冰瑩、梅維、費展飛核心問題設計和研究安全新穎的化學產(chǎn)品研究新的反應體系（新的合成方法，路線）探索新的反應條件（超臨界條件，環(huán)境無害介質(zhì)等等）尋求新的化學原料（含生物質(zhì)資源）綠色化學的核心問題綠色化學、清潔生產(chǎn)與美國“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”的關(guān)系綠色化學又稱環(huán)境友好化學，它的主要特點是：1.充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；2.在無毒、無害的條件下進行反應，以減少廢物向環(huán)境排放；3.提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實現(xiàn)“零排放”；4.生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。清潔生產(chǎn)的重點在于：①設計比現(xiàn)有產(chǎn)品的毒性更低或更安全的化學品，以防止意外事故的發(fā)生；②設計新的更安全的、對環(huán)境良性的合成路線，例如盡量利用分子機器型催化劑、仿生合成等，使用無害和可再生的原材料；③設計新的反應條件，減少廢棄物的產(chǎn)生和排放，以降低對人類健康和環(huán)境產(chǎn)生的危害。由于綠色化學、清潔生產(chǎn)的重要性，1995年，美國設立了“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”，以表彰在綠色化學化工領域的研究和開發(fā)中有重大突破和成就的個人和單位。美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎-獎項介紹英文名：PresidentialGreenChemistry

ChallengeAward，PGCC獎五最：最早設立、最新頒發(fā)、規(guī)模最大、水平最高、影響最廣主旨：旨在認識和發(fā)揚，具有廣泛適用性的創(chuàng)新化工工藝技術(shù)起始時間：此獎始于1996年，每年的6月開獎勵大會；自１９９６年頒獎以來，迄今為止已頒獎１９次，獲獎項目達到９８項主辦方：由美國環(huán)境保護署、美國科學院、國家科學基金和美國化學會聯(lián)合主辦評委：由來自美國政府、環(huán)保局、美國科學院、美國化學會、美國國家基金委員會等世界水平專家評選產(chǎn)生。3個方面：

（1）綠色合成路徑，包括使用綠色原料、使用新的試劑或催化劑、利用自然界的工藝過程、原子經(jīng)濟過程等；

（2）綠色反應條件，包括低毒溶劑取代有毒溶劑、無溶劑反應條件或固態(tài)反應、新的過程方法、消除高耗能/高耗材的分離純化步、提高能量效率等；

（3）綠色化學品設計，包括用低毒物取代現(xiàn)有產(chǎn)品、更安全的產(chǎn)品、可循環(huán)或可降解的產(chǎn)品、對大氣安全的產(chǎn)品等。5項：

（1）綠色合成路徑，（2）綠色反應條件，（3）綠色化學品設計，（4）小企業(yè)獎，（5）學術(shù)獎，每個獎項獎給一個項目，后兩個獎項的內(nèi)容可以是上面3個方面的任一方面。美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎-獎項介紹美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎——發(fā)展歷史1990年，美國頒布了污染防治法案，將污染防治確立為美國的國策。1995年，美國副總統(tǒng)戈爾宣布了國家環(huán)境技術(shù)戰(zhàn)略，其目標為:至2020年地球日時，將廢棄物減少40%～50%，每套裝置消耗原材料減少20%～25%。同年，美國總統(tǒng)克林頓宣布了“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)計劃”，美國環(huán)保局設立了“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”這一國家榮譽，這是化學化工領域內(nèi)惟一的總統(tǒng)獎。美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎-意義這是世界上首次由一個國家的政府出臺的對綠色化學實行的獎勵政策，其目的是“通過將美國環(huán)保局與化學工業(yè)部門作為環(huán)境保護的合作伙伴的新模式來促進污染的防止和工業(yè)生態(tài)的平衡”，建立該獎是為了重視和支持那些具有基礎性和創(chuàng)新性變遷、并對工業(yè)界有實用價值的化學工藝新方法，以通過減少資源的消耗來實現(xiàn)對污染的防止。美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎共設立了變更合成路線獎、變更溶劑/反應條件獎、設計更安全化學品獎、小企業(yè)獎以及學術(shù)獎五個獎項，這些獎項為個人、團體和組織提供了一個機會，可以通過競爭總統(tǒng)獎來獲取可使化學變得更為清潔、更為經(jīng)濟、更為美好的基礎性突破的支持，并體現(xiàn)了國家對將綠色化學原理應用到化學的設計、加工和應用過程而產(chǎn)生的技術(shù)的重視。其評選標準涉及對人身健康和環(huán)境有益、具有科學創(chuàng)新性和應用價值等方面。評選依據(jù)下列標準：1.獲提名的技術(shù)必須的綠色化學計劃中的項目。2.獲提名的技術(shù)有利于人體健康，有助于環(huán)境保護。該技術(shù)必須具備：

a.減少毒性(急性和慢性)，減少疾病和傷害，減少火災和爆炸的可能性，減少排放物，減少危險物的運

輸，或在生產(chǎn)過程中減少污染物的使用；

b.提供自然資源的利用率，如使用可再生原料；

c.增加生物的多樣性。

3.技術(shù)能夠被大量的化學生產(chǎn)廠商、產(chǎn)品用戶和社會廣泛使用。獲提名的技術(shù)必須具備：

a.實現(xiàn)綠色化學的可行性；

b.對現(xiàn)有環(huán)境問題的補救；

c.具有向其他設備、地區(qū)和工業(yè)轉(zhuǎn)移的特性。4.獲提名的技術(shù)具有創(chuàng)新性和科學性：

a.創(chuàng)新性(技術(shù)以前未被使用)；

b.科學性(技術(shù)經(jīng)得住科學的檢驗，新的制造方式有堅實的科學基礎)。

評審小組將依據(jù)上述標準，對提名的技術(shù)進行評定。申請人列明技術(shù)的特點有助于專家小組的評定并增加獲獎的可能性。這些特征包括提名技術(shù)同現(xiàn)有技術(shù)的比較、毒性數(shù)據(jù)、減少的危險物的數(shù)量、在商業(yè)中的應用范圍、其他有益于人類健康和環(huán)境保護的數(shù)據(jù)等。

評選依據(jù)下列標準：2014年美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎綠色合成路線獎（GreenerSyntheticPathwaysAward)

獲得者：Solazyme公司獲獎理由：從植物中提取的植物油可以取代石油，成為許多工業(yè)化學品的原料。Ｓｏｌａｚｙｍｅ公司，已實現(xiàn)了根據(jù)客戶需求生產(chǎn)植物油，所需藻類生物的工程化。這些微型藻類衍生油相一致，無論季節(jié)、地理區(qū)域和原料來源。傳統(tǒng)：使用12種天然的甘油三酯植物油：包括棕櫚油、大豆油、花生油、玉米油、橄欖油、葵花油和椰子油等。作為食物、能源和化學品的原料。但是，這些油不適用于某種特殊用途。為得到特殊用途的油，植物油要經(jīng)提純、分餾、蒸餾、化學改性。所得到的目標油是高耗能的和昂貴的，甚至可能產(chǎn)生廢棄物，還需要使用危險化學品。研發(fā)更新：Solazyme公司認識到菜油、大豆、棕櫚和椰子中產(chǎn)油的路徑來自于微藻，便利用微藻的產(chǎn)油能力開發(fā)了一個通過發(fā)酵技術(shù)來生產(chǎn)油的方法。他們將藻類的產(chǎn)油機制和基因工程技術(shù)結(jié)合，可生產(chǎn)多品種的甘油三酯油，并顯著減少產(chǎn)油時間。Solazyme公司從數(shù)以萬計的微藻中篩選出可以產(chǎn)生獨特油品的微藻，所產(chǎn)的油具有優(yōu)良的物理和化學性質(zhì)，減少釋放揮發(fā)性有機物（VOA）和廢物。發(fā)展：目前，Solazyme公司正進行測試和商業(yè)銷售推廣能用于包括食品、燃油、家庭和個人護理及工業(yè)產(chǎn)品中的油。在巴西，與Solazyme公司合資的工廠生產(chǎn)的油比目前的甘油三酯油有更低的碳、水足跡，對環(huán)境的影響更小。綠色反應條件獎(GreenerReactionConditionsAward)獲得者：QDVision公司獲獎理由：更綠色的量子點合成法生產(chǎn)高效顯示器件和照明產(chǎn)品傳統(tǒng)：研發(fā)更新：發(fā)展：據(jù)QDVision公司估計，他們的產(chǎn)品每年在全美國范圍內(nèi)減少了4萬加侖的高毒性溶劑和100千克鎘廢物。LED磷光劑發(fā)射的光譜過寬，導致光的質(zhì)量和發(fā)光效率相互影響顯示器不能兼顧色彩和效率從而導致高成本和更大的能耗半導體納米晶提高體量子點技術(shù)LED燈和液晶顯示器件顏色質(zhì)量和系統(tǒng)發(fā)光效率QDVision公司用長鏈碳氫化合物來代替烷基膦和烷基膦氧化物溶液用較低毒前體來代替高，毒的有機鎘和有機鋅；把離心分離改為過濾，節(jié)約了時間和能量，減少浪費；同時提高材料的性能。綠色化學品設計獎(DesigningGreenerChemicalsAward)獲得者：Solberg公司獲獎理由：發(fā)明高效濃縮、不含鹵素的RE-HEALINGTM（RF）泡沫滅火劑RF原理：采用非氟化表面活性劑和糖類的混合物代替氟化表面活性劑，即RF濃縮劑是碳氫化合物表面活性劑、水、溶劑、糖類、防腐劑和緩蝕劑的混合物。以1%、3%或6%的濃縮劑為配方的產(chǎn)品可撲滅“B級”烴類燃料火災。復雜碳水化合物的存在，較含氟泡沫顯著地提高泡沫吸收熱量的能力，這將提高RF的滅火性能和防復燃能力。RF優(yōu)勢：完善了與氟化表面活性劑性能等同的、甚至在很多情況下更優(yōu)的產(chǎn)品RF。RF完全符合法規(guī)和現(xiàn)行的防火標準，同時消除了穩(wěn)定持久的化學毒物。而且RF是一種非常有效的泡沫滅火濃縮劑，可以撲滅火焰、控制火勢、熄滅火災和防止復燃，這是保證消防員安全的關(guān)鍵。RF在這些方面表現(xiàn)優(yōu)異。RF可在28天降解93%，42天內(nèi)完全降解，在目前的泡沫滅火系統(tǒng)中，只需要換掉氟化表面活性即可使用。小企業(yè)獎(SmallBusinessAward)獲得者：Amyris獲獎理由：利用自己的專利菌株，工業(yè)化規(guī)模地把糖類發(fā)酵成達到石油燃料標準的可再生柴油第一代生物燃料特有的局限性包括：與汽油量的混合量低、抗低溫性能差、不能在重型柴油發(fā)動機和商業(yè)飛行器上使用。金合歡烷生產(chǎn)工藝:利用先進菌株工藝：把糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為碳氫化合物金合歡烯，而不是酒精。金合歡烯可氫化為金合歡烷，是一種可再生、可與石化柴油和航天燃料混合使用的燃料。價值對比：一公頃的土地種大豆生產(chǎn)的第一代生物柴油可以讓一輛公交車行駛600英里；種甘蔗來生產(chǎn)酒精，可以行駛4000英里用甘蔗來生產(chǎn)金合歡烷，不改進的柴油車輛的動力系統(tǒng)，便可以行駛5500英里

如將木質(zhì)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化金合歡烷，將大大增加這個技術(shù)的效益。與EPA基準石化柴油相比，金合歡烷具有不含硫和微粒、更高十六烷值和低溫性能，還可以減少82%的GHG排放。學術(shù)獎(AcademicAward)獲得者：威斯康星大學-麥迪遜分校的Stahl教授獲獎理由：改進催化方法，將氧氣作為氧化劑用于有機氧化合成傳統(tǒng)氧化：氧化劑決定氧化反應的條件、選擇性、產(chǎn)率及副產(chǎn)物的分離，通常昂貴、有毒且難回收。而空氣中的氧氣是易得、最廉價和最環(huán)保的氧