綠色化學（GreenChemistry)※工業文明帶給人類的是福還是禍？※化學家的功與過？綠色化學（GreenChemistry)※工業文明帶給人1貢獻：1928年——青霉素——抗生素類藥物——制藥業蓬勃發展——使人類的抗疾病能力增強，壽命延長1913年——合成氨化肥、農藥業迅猛發展——農業生產——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年聚乙烯石油化學工業——改變了人類的生活方式1939年的順丁橡膠為材料、計算機等提供了物質保障1.20世紀化學工業的貢獻及帶來的問題問題：化學工業帶來嚴重的環境污染和生態破壞貢獻：1.20世紀化學工業的貢獻及帶來的問題問題：化學工業22.綠色化學（GreenChemistry)定義環境友好化學（EnvironmentallyFriendlyChemistry）、清潔化學（CleanChemistry）定義：采用最少的資源和能源消耗，并產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濟反應高選擇性反應環境友好產品無毒無害催化劑無毒無害溶劑2.綠色化學（GreenChemistry)定義環境友好3

綠色化學的12條原則

l

防止環境污染l

提高原子經濟性l

盡量減少化學合成中的有毒原料和有毒產物l

設計安全的化學品l

使用安全的溶劑和助劑l

提高能源經濟性l

原料的再利用l

減少官能團的引入l

新型催化劑的開發l

產物的易降解性l

以降低環境污染為宗旨的現場實際分析l

防止生產事故的安全生產工藝。綠色化學的12條原則l

防止環境污染43.綠色化學的發起與發展美國總統綠色化學挑戰獎

presidentialgreenchemistrychallengeawardsofUSA1995年3月16日，美國宣布設立“總統綠色化學挑戰獎”，并于1996年在華盛頓國家科學院頒發了第一屆獎項。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。旨在促進環境友好的化學品和化學工藝的創新。3.綠色化學的發起與發展美國總統綠色化學挑戰獎

presid5★美國總統綠色化學挑戰獎設立的獎項●

變更合成路線獎(AlternativeSyntheticPathwaysAward)●●

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

設計更安全化學品獎(DesigningSaferChemicalsAward)●●●●

小企業獎(SmallBusinessAward)●●●●●

學術獎(AcademicAward)這些獎項為個人、團體和組織提供了一個機會，可以通過競爭總統獎來獲取政府對可使化學變得更為清潔、經濟、美好的基礎性研究的支持，并體現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生的技術的重視。其評選標準涉及對人身健康和環境有益、具有科學創新性和應用價值等方面。★美國總統綠色化學挑戰獎設立的獎項●變更合成路線獎(Alt61996-1999年美國總統綠色化學挑戰獎1996-1999年美國總統綠色化學挑戰獎72000年美國總統綠色化學挑戰獎2000年獎項獲獎者獲獎原因更新合成路線獎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生改進溶劑和反應條件獎Bayer&Pittsburgh公司開發了兩組分水性多羥基化合物涂膜技術，性能優良，環境友好設計更安全化學品獎DowAgroscriences公司開發hexnflum白蟻誘餌，抑制昆蟲角質素合成，使其在蛻皮時死亡，為低害殺蟲劑綠色化學學術獎Scripps研究所開發了不可逆的酶催化的脂轉化反應，用于藥品生產小企業獎Revlon公司發明Enbirogluv玻璃印花技術，原料不含重金屬成分，有生物降解性，產品美觀耐用2000年美國總統綠色化學挑戰獎2000年獎項獲獎者獲獎原82001年美國總統綠色化學挑戰獎2001年獎項獲獎者獲獎原因更新合成路線獎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、漂白穩定劑、肥料添加劑改進溶劑和反應條件獎Novozymes公司利用果膠裂解酶進行棉纖維潤濕脫脂工藝，可使紡織廠節水30%-50%設計更安全化學品獎PPG工業集團把陽離子電沉積油漆用于汽車工業，用以代替鉛、鉻、鎳、抗腐蝕性強綠色化學學術獎Tulane大學李朝軍教授發展了“準自然”催化作用，開發在空氣和水中應用的過渡金屬催化劑，用于以水為溶劑的多種化合反應小企業獎EDEN生物子公司Harpin（無毒性蛋白質）技術，用于激發植物自然產生防御系統，抗病蟲害2001年美國總統綠色化學挑戰獎2001年獎項獲獎者獲獎原92002年美國總統綠色化學挑戰獎2002年獎項獲獎者獲獎原因更新合成路線獎Pfizer公司開發了合成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溶劑和反應條件獎CargillDowLLC公司開發了一種聚乳膠（PLA）的綠色生產工藝，產率高，不使用有機溶劑設計更安全化學品獎CSI公司采用環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學術獎Pittsburgh大學建立一種簡單模式來篩選能以低壓CO2作溶劑的有機物質，從而拓寬CO2的應用領域小企業獎SCFluids公司超臨界CO2，用于半導體工業中光致抗蝕劑的去除技術2002年美國總統綠色化學挑戰獎2002年獎項獲獎者獲獎原102003年美國總統綠色化學挑戰獎2003年獎項獲獎者獲獎原因更新合成路線獎南方化學公司開發“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的排放改進溶劑和反應條件獎杜邦公司開發了用從玉米中提取的葡萄糖生產1，3-丙二醇的新工藝設計更安全化學品獎Shaw公司開發了聚烯烴方塊地氈，產品更易回收利用，可取代PVC和鈦酸酯增塑劑綠色化學學術獎布魯克林理工大學開發出脂肪酶催化聚酯合成反應的通用生物催化劑，無需反應物側鏈保護劑，反應更為順暢小企業獎AgraQuest公司開發出第一個廣譜生物殺菌劑Serenade，對魚類、鵪鶉、蜜蜂、蚯蚓等物種無毒2003年美國總統綠色化學挑戰獎2003年獎項獲獎者獲獎原112004年美國總統綠色化學挑戰獎2004年獎項獲獎者獲獎原因更新合成路線獎BMS公司開發“通過植物細胞發酵與萃取制備Taxol制品的綠色合成”工藝，符合可持續發展的要求改進溶劑和反應條件獎Bockman實驗室開發了一種新型的促進紙張循環利用的Optimyze技術，提高了紙制品的質量和造紙的效率設計更安全化學品獎Engelhard公司開發了優質環保的有機顏料Rightfit，成本低廉，附加值高綠色化學學術獎喬治亞州技術學院開發出聯結反應與分離的友好可調溶劑，通過循環利用使廢物排放最小化，具有工業化前景小企業獎Jeneil生物表面活性劑公司開發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年美國總統綠色化學挑戰獎2004年獎項獲獎者獲獎原122005年美國總統綠色化學挑戰獎一、變更合成路線獎ArcherDanielsMidland和Novozymes公司聯合利用一種特殊的脂肪酶LipozymeR,通過酶法酯交換反應,從植物油制取低反式脂肪和油脂含量的制品;Merck公司設計的Aprepitant(神經激肽-1拮抗劑)新合成路線。這2個項目獲得了更新合成路線獎2005年美國總統綠色化學挑戰獎一、變更合成路線獎13二、變更溶劑/反應條件獎變更溶劑/反應條件獎授予了BASF公司,他們開發了一種紫外光可固化的、單組分、低揮發性有機物的汽車修補底漆。2005年美國總統綠色化學挑戰獎三、設計更安全化學品獎ArcherDanielsMidland公司因開發一種非揮發性、反應活性的聚結劑,大大降低了乳膠涂料中揮發性有機物而獲得了設計更安全化學品獎。二、變更溶劑/反應條件獎2005年美國總統綠色化學挑戰獎三、142005年美國總統綠色化學挑戰獎四、小企業獎小企業獎頒發給了Metabolix公司,獎勵他們成功地利用生物技術合成天然塑料。五、學術獎Alabama大學的Rogers教授獲得了學術獎。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年美國總統綠色化學挑戰獎四、小企業獎五、學術152006年美國總統綠色化學挑戰獎一、更綠色合成路線獎綠色合成路線獎授予了Merck公司,他們開發出一條由β氨基酸制備JanuviaTM活性成分的新穎的綠色合成路線。獲得該獎項的是默克公司，值得一提的是，默克在2005年也摘得該獎項，課題是設計出一條更環保、更高效的合成路線，用來生產化療輔助治療藥物EmendR的活性組分Aprepitant。2006年默克的獲獎課題是開發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，為進行臨床實驗，默克已采用第一代合成技術制造出200多磅Sitagliptin。第二代合成技術只有3步，比第一代減少80%的廢物排放量，即每生產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，采用新技術至少可以減少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、合成時間、能量和廢料產生量都大幅減少，第二代合成技術在成本上更具優勢。2006年美國總統綠色化學挑戰獎一、更綠色合成路線獎獲得該獎162006年美國總統綠色化學挑戰獎二、更綠色反應條件獎

2006年獲得改進反應條件獎的是Codexis公司，該公司開發出一種酶法阿托伐他汀(Atorvas-tatincalcium)合成技術，新技術溶劑用量減少，廢料產生量下降，而且不需要精制設備，比起先前的技術，更加快速、安全、高效。阿托伐他汀是立普妥(Lipitor)的有效成分。可以阻礙人體中膽固醇的合成，是世界上第一個年銷售額超過100億美元的藥品。2006年美國總統綠色化學挑戰獎二、更綠色反應條件獎172006年美國總統綠色化學挑戰獎三、設計更綠色化學品獎S.C.Johnson&Son（SCJ）公司獲得了設計綠色化學品獎,他們研發出了GreenlistTM系統,該系統用來評估其產品中各成分對環境和人類健康的影響,并指導消費品配方的改進。

SCJ公司一直致力于環境優先產品的開發,最新成果就是GreenlistTM系統的開發,利用這一系統可以評估其產品中成分對環境和人類健康的影響。通過GreenlistTM過程,遍及全球的SCJ的化學家和產品配方設計師們很快就能判斷出其產品成分的環境等級。2006年美國總統綠色化學挑戰獎三、設計更綠色化學品獎182006年美國總統綠色化學挑戰獎化學組分的評估項目包括蒸氣壓、辛醇-水系數、可生物降解性、對水生物和人體的毒性、歐盟環境危害產品分類、來源等。GreenlistTM會把每個評估項目得到的分數進行平均，給每個被評化學組分打出一個環境分類(EC)分數。EC分數最高是3分，代表最為環境友好的組分；最低是0分，代表限制使用的組分。強生還會根據PBT(遷移性、生物體累積性、毒性)、是否破壞內分泌系統、是否致癌、對生殖系統是否有害等因素，調低EC分數。目前，GreenlistTM可以對強生公司90%多的原料進行評估，包括溶劑、表面活性劑、無機酸堿、螯合劑、促進劑、防腐劑、殺蟲劑、香料、蠟、樹脂、無紡布和包裝材料等。公司的科學家還開發出一套針對染料、顏料和增稠劑的評估標準，并致力于擴大對每個產品的評估范圍。2006年美國總統綠色化學挑戰獎化學組分的評估項目包括蒸氣壓192006年美國總統綠色化學挑戰獎在2000-2001財年，強生公司的EC平均分是1.12，目標是在2007-2008財年達到1.40。目前，強生已提前3年完成了這個目標，所用的14億lb原料的EC平均分達到1.41。

最近幾年，強生在GreenlistTM系統的幫助下，對大量產品的配方進行了調整，使其更加安全和環保。例如，在生產SaranWrap時改用聚乙烯(PE)替代聚偏二氯乙烯(PVDC)，每年可以少消耗PVDC400萬lb。2006年美國總統綠色化學挑戰獎在2000-2001財年，強202006年美國總統綠色化學挑戰獎四、小企業獎

Arkon和NuPro技術公司獲得小企業獎,他們聯合開發了苯胺印刷工業中對環境安全的溶劑和循環利用方法。苯胺印刷術用途十分廣泛，從食品包裝到可循環使用的容器等等，幾乎無處不在，但這種印刷技術有個很大的問題就是每年需要消耗大量溶劑。Arkon和Nupro公司開發出一種更安全的化學過程系統，消除了有害溶劑的影響，減少了暴露和排放風險，提高了工人操作的安全系數。2006年美國總統綠色化學挑戰獎四、小企業獎212006年美國總統綠色化學挑戰獎Arkon和Nupro公司已經開始在北美銷售萜醚類和醚類或低毒環狀烴類溶劑，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；離心型回收系統適合小型用戶使用，目前開發工作已接近尾聲。

由于能夠降低潛在的環境風險，使苯胺印刷的操作過程更加安全可靠，運輸和維修成本得以降低，后處理過程也得到簡化，進而使苯胺印刷的經濟性得到改善。2006年美國總統綠色化學挑戰獎Arkon和Nupro公司已222006年美國總統綠色化學挑戰獎五、學術獎Missouri-Columbia大學的GalenJ.Suppes教授獲得了學術獎,以獎勵他從天然丙三醇合成出生物基的丙二醇和多元醇的單體。

新工藝有兩個創新點，一是采用銅-鉻催化劑，二是引入反應蒸餾過程。比起先前的類似工藝，新工藝有很多優點：①反應溫度和壓力較低，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轉化效率更高；③副產物產量更小。總體來講，采用Suppes教授開發的工藝生產的丙二醇，生產成本低于石油為原料生產丙二醇。2006年美國總統綠色化學挑戰獎五、學術獎232006年美國總統綠色化學挑戰獎另一條路線是用甘油生產丙酮醇，如1-羥基-2-丙酮或羥丙酮，作為多元醇生產的中間體和單體。以石油為基礎原料生產丙酮醇，成本約為5美元/lb，使大范圍推廣受到限制。采用Suppes教授開發的技術，以甘油為原料生產丙酮醇，成本降低到50美分/lb左右，是一個很有發展潛力的應用方向。2006年美國總統綠色化學挑戰獎另一條路線是用甘油生產丙酮醇242007年美國總統綠色化學挑戰獎一、更綠色合成路線獎

美國俄勒岡州立大學(OregonStateUniversity)的KaichangLi教授、哥倫比亞Forest產品公司（ColumbiaForestProducts)和Hercules公司(HerculesIncorporated)聯合開發了環境友好的木材加工粘合劑而獲得更綠色合成路線獎。AssociateProfessorKaichangLi，graduatedfromSCUT2007年美國總統綠色化學挑戰獎一、更綠色合成路線獎Asso252007年美國總統綠色化學挑戰獎專家小組對此項研究的創新和價值評價是:用于生產木材夾合板及其他木材復合板的粘合劑通常含有有毒的甲醛。俄勒岡州立大學的KaichangLi教授、哥倫比亞Forest產品公司(ColumbiaForestProducts)和Hercules公司(HerculesIncorporated)聯合開發了一種替代粘合劑。這種粘合劑主要成分是大豆蛋白。這種環境友好的粘結劑比現有傳統粘合劑強度更高,成本更具優勢。2006年,哥倫比亞Forest產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的傳統甲醛基粘合劑。2007年美國總統綠色化學挑戰獎專家小組對此項研究的創新和價262007年美國總統綠色化學挑戰獎二、更綠色反應條件獎Headwaters技術公司（HeadwatersTechnologyInnovation，HTI）因開發一種用選擇性納米催化技術直接合成雙氧水的合成路線而榮獲更綠色反應條件獎專家小組對此項研究的創新和價值評價是:雙氧水是一種環境友好的氧化劑,它可以替代氯及含氯漂白劑和氧化劑。但雙氧水的生產成本比較昂貴,目前的制造方法要用到危險化學品。HTI公司開發了一種先進的金屬催化劑,直接用氫和氧合成雙氧水,不使用有毒化學品,產品的唯一副產物是水。HTI公司的這項新技術已完成中試,并和DegussaAG合作建立了雙氧水生產裝置。2007年美國總統綠色化學挑戰獎二、更綠色反應條件獎專家小組272007年美國總統綠色化學挑戰獎三、設計更綠色化學品獎嘉吉公司（CargillIncorporated）因開發了BiOHTM多羥基化合物而榮獲設計更綠色化學品獎。專家小組對此項研究的創新和價值評價是: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品獲得,而Cargill公司的BiOHTM多羥基化合物通過可再生的生物質資源植物油制備。用BiOHTM多羥基化合物制備的泡沫完全可與由傳統多羥基化合物制備的泡沫媲美。結果,每使用454t的BiOHTM多羥基化合物,節約近318t原油。此外,Cargill公司開發的制備過程可以節約23%的能量消耗,并減少36%的二氧化碳排放。2007年美國總統綠色化學挑戰獎三、設計更綠色化學品獎專家小282007年美國總統綠色化學挑戰獎四、小企業獎

NovaSterilis公司因開發了使用超臨界二氧化碳、環境友好的醫用殺菌技術而獲小企業獎。專家小組對此項研究的創新和價值評價是:為了保證萬無一失,在移植手術中對于生物組織的消毒是很嚴格的。目前移植技術常采用乙撐氧或γ射線來消毒,但是這兩種消毒技術不是有毒就是存在安全問題。NovaSterilis公司發明了一種新的消毒技術。這種消毒技術使用二氧化碳和雙氧水的混合物為大量的精細生物原料如移植組織、疫苗以及生物基聚合物消毒。他們開發的Nova2200TM消毒器既沒有用到危險的乙撐氧,也沒有使用γ射線。2007年美國總統綠色化學挑戰獎四、小企業獎專家小組對292007年美國總統綠色化學挑戰獎五、學術獎美國德州大學奧斯汀分校(UniversityofTexasatAustin)的MichaelJ.Krische教授因發展了具有完善原子經濟性和選擇性的以氫為媒介的C-C鍵構建方法而榮獲學術獎。專家小組對此項研究的創新和價值評價是:化學研究的基本特征之一是在碳原子之間創造C—C化學鍵。目前工業上經常采用的生產C—C鍵的方法在形成C—C鍵的同時產生大量的廢物。Krische教授發展了一種全新的化學反應類型,這種反應通過金屬催化劑作用并以氫為媒介在碳碳之間形成化學鍵。這種新的反應類型可以將簡單的化學品轉化為更復雜的化合物,如藥物中間體、殺蟲劑以及其他重要的化學品等,且只生成很少的廢物。2007年美國總統綠色化學挑戰獎五、學術獎專家小組對此項302008年美國總統綠色化學挑戰獎第13屆“美國總統綠色化學挑戰獎”頒獎典禮于2008年6月24日晚在美國華盛頓舉行，美國環保署為在該領域取得卓越成績的研究者和工業創新者頒發了這一獎項。過去13年中，獲獎者的工作已經使得有毒化學物質和溶劑排放減少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美國總統綠色化學挑戰獎旨在嘉獎在節能減排方面做出顯著成績的替代技術和產品。美國化學學會召集了各個領域的技術專家對近100個提名工藝/技術進行了評審，并最終挑選出4家公司和2位個人獲獎。2008年美國總統綠色化學挑戰獎第13屆“美國總統綠色化學挑312008年美國總統綠色化學挑戰獎一、更綠色合成路線獎獲獎者：Battelle研究所獲獎原因：開發成功生物基調色劑并實現商業化生產專家小組對此項研究的創新和價值評價是:在美國,激光打印機和復印機每年要消耗超過18.2萬t(4億磅，1磅=0.454kg)的墨粉。傳統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,能節省大量的能源并且實現紙纖維的回收再利用。2008年美國總統綠色化學挑戰獎一、更綠色合成路線獎獲獎原因322008年美國總統綠色化學挑戰獎對于這個問題,俄亥俄州大豆委員會早期進行過研究,隨后Battelle公司和AIR公司組織開發了能夠滿足辦公室打印機和復印機使用要求的生物樹脂和墨粉,并且進行了市場化。這項新技術以大豆油、蛋白質,以及從谷物中提取出的糖分為主要化學原料,制得生物質聚酯、聚酰胺、聚亞胺酯,通過比較經濟的化學改性和加工后,最后得到了墨粉。這些易降解的化學組分在標準的脫墨過程中能夠容易地從紙張上去除。AIR公司在此基礎上,加入了恰當的催化劑并確定了最優生產條件,使新樹脂的生產規模化。核心技術：這種新技術不僅沒有降低打印質量,還有利于廢紙的回收。因為提高了脫墨能力,可以大幅提高回收紙纖維的質量,提高回收流程中流水線作業的質量。從生物質原料樹脂生產到墨粉生產,以及最后的辦公室紙纖維廢物回收的整個價值鏈里,生命周期分析(Life-cycleAnalysis)表明,這種新技術可以節省大量的能源和減少二氧化碳的排放。若在2010年該技術能占有25%的市場份額,每年將節省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年美國總統綠色化學挑戰獎對于這個問題,俄亥俄州大豆委332008年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：對于打印和復印廢紙的回收再利用問題,大豆生物質墨粉技術的研發成功,為我們提供了一個具有經濟效益的、系統的、綠色的解決方案。2006年,AIR公司成功地擴大了用于HPLaserJet4250型激光打印機的樹脂和墨粉的生產規模。從早期的實驗室開發到全面的生產及商業化運作,Battelle公司和AIR公司都一直共同協作,他們的合作降低了競爭成本,生產出了高水平的、與目前硬件設施相兼容的市場化的墨粉產品。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、環境友好的打印和復印方式。2008年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：對于打印和復印廢紙342008年美國總統綠色化學挑戰獎二、更綠色反應條件獎獲獎者：納爾科公司（Nalcocompany）獲獎原因：開發出3DTRASARR冷卻水處理技術專家小組對此項研究的創新和價值評價是:循環冷卻水與人們的生活息息相關,如商務大廈里和工業生產中的冷卻循環制冷等。冷卻循環系統要求加入化學藥劑來控制微生物生長、礦物質沉淀和腐蝕。納爾科(Nalco)公司開發了3DTRSASRR技術來持續監控循環冷卻水的狀況,必要時加入化學藥劑,不是像以前那樣按照死板的時間表去做。這種技術節省了水和能源,減少了水處理藥劑用量,并且降低了外排水對環境的危害。2008年美國總統綠色化學挑戰獎二、更綠色反應條件獎專家小組352008年美國總統綠色化學挑戰獎核心技術：3D結垢控制系統（3DScaleControl）是3DTRASARR系統的一部分,其目的是防止在設備表面形成礦物質水垢,以免影響熱傳遞效率。系統通過使用熒光標記、水垢分散劑的聚合以及水垢形成的快速反饋監測方法,來控制阻垢劑使用量。3DTRASARR系統中的微生物控制部分(3DBio-control)是唯一的在線實時監測技術,用來監測浮游生物和固定化細菌。它使用熒光分子物———忍天青（resazurin）測試劑做標記,其原理是和好氧微生物反應來改變熒光信號。有微生物活動時加入氧化殺菌劑來抑制微生物活動。3D生物控制系統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遞效率。重要應用：腐蝕監測系統和新的腐蝕抑制劑——磷基琥珀酸低聚物的應用,有效地提高了防腐蝕效率,2006年,2500個3DTRASARR系統的安裝,節省了將近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年美國總統綠色化學挑戰獎核心技術：3D結垢控制系統（362008年美國總統綠色化學挑戰獎三、設計更綠色化學品設計獎獲獎者：陶氏農業科技公司（DowAgroSciences）獲獎原因：研發成功第二代多殺菌素Spinetoram擴展了殺蟲劑的應用范圍1999年陶氏農業科技的多殺菌素（Spinosad）殺蟲劑（第一代）曾贏得了當年美國總統綠色化學挑戰獎的更安全化學品設計獎。多殺菌素對蔬菜作物殺菌效果顯著，但對水果和堅果等作物的蟲害控制并不顯著。陶氏農業科技開發的第二代多殺菌素spinetoram解決了這一難題。2008年美國總統綠色化學挑戰獎三、設計更綠色化學品設計獎1372008年美國總統綠色化學挑戰獎專家小組對此項研究的創新和價值評價是:陶氏益農(DowAgroSciences)公司早期生產的Spinosad生物殺蟲劑能夠防治多數蔬菜害蟲,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,陶氏益農公司使用一種先進的“人工智能網絡”方法來識別果樹害蟲。他們開發了一種綠色化學合成法來生產新的殺蟲劑,即Spinetoram殺蟲劑。Spinetoram殺蟲劑可以替代有機磷酸酯殺蟲劑,增強天然產物的防害能力,可用于水果樹、堅果樹、小漿果和蔬菜中。Spinetoram殺蟲劑的開發完全堅持了陶氏公司一貫的環境效益的理念。2008年美國總統綠色化學挑戰獎專家小組對此項研究的創新和價382008年美國總統綠色化學挑戰獎核心技術：Spinetoram殺蟲劑的開發得益于“人工智能網絡技術”在殺蟲劑設計上的應用。陶氏益農公司的研究人員利用“人工智能網絡技術”定量確定了多殺菌素(spinosyns)的構效關系,并且預測出這種相似物將更具活性。最后開發出的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。陶氏益農公司通過源自自然界的發酵物質來生產spineroram殺蟲劑,在此過程中采用對環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溶劑都可以循環使用。科學雜志和國際科學會議上,已經有學者關于Spineroram殺蟲劑的生物性和化學性的研究結果發表。重要應用：目前有機磷酸酯殺蟲劑、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)和堅果(如胡桃,美洲山核桃)樹上。對哺乳動物的口服毒性試驗發現,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、運輸到銷售這個供應鏈泄漏到自然界的危險。Spineroram殺蟲劑優于現有的殺蟲劑,具有明顯的環境效益和社會效益。2008年美國總統綠色化學挑戰獎核心技術：Spinetora392008年美國總統綠色化學挑戰獎Spineroram殺蟲劑的用量和毒性都很低,所以它對環境的影響遠低于現有的殺蟲劑。首先,Spineroram殺蟲劑價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;與其他傳統的殺蟲劑相比,Spineroram殺蟲劑對環境的影響也非常小。僅在美國,陶氏益農公司認為,Spineroram殺蟲劑在使用的頭5年就可以減少817t(180萬磅)的有機磷酸酯殺蟲劑。2007年美國環保署(EPA)批準了Spineroram殺蟲劑產品RadiantR和DelegateR的注冊,陶氏益農公司已經開始了商業銷售。繼中國汶川地震24小時內緊急捐款200萬元人民幣后,面對不斷升級的災情和救援需求,世界領先的化學企業陶氏化學公司于2008年5月26日追加捐贈,以支持災后重建工作,同時陶氏全球員工開始自發捐款活動,援助災區人民。迄今為止,陶氏對災區的現金及物資捐助已累計近1000萬元。2008年美國總統綠色化學挑戰獎Spineroram殺蟲劑的402008年美國總統綠色化學挑戰獎中國汶川大地震發生后,陶氏化學公司和員工第一時間對災區伸出援手。陶氏化學董事長兼CEO利偉誠和公司其他高層在地震發生當晚,立即與陶氏中國管理層商討啟動援助計劃,并于5月13日上午宣布通過中國紅十字會向災區提供200萬元的緊急援助。同時,陶氏化學員工立即自發開始為災區人民捐款,大中華區管理層也決定執行“對等捐助計劃”,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2500名員工中超過85%的員工慷慨解囊,一周內通過這個捐助計劃已籌得245萬元善款。陶氏通過多種形式追加對災區的援助:①陶氏化學基金會將捐贈300萬元,與中國青少年發展基金會合作在四川援建5所學校,并進一步加強陶氏先前援建的希望工程學校的抗震性能;②陶氏化學水處理事業部旗下的歐美環境工程有限公司將捐贈價值200萬元的兩套水處理設備,它們能夠每天凈化40噸水,可以滿足6000人的飲水需求。同時,公司組織了一支10人的志愿者隊伍前往災區提供技術支持,確保設備正常運行;③陶氏建筑應用事業部也將捐贈一批舒泰龍TM隔熱保溫板,它具有很好的抗壓保溫防潮性,可以在臨時安置點作為床墊使用。該產品曾在日本用于地震災民安置,取得良好的效果;④在中國以外的陶氏員工同樣心系災區,企業員工對等捐助計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往災區。2008年美國總統綠色化學挑戰獎中國汶川大地震發生后,陶氏化412008年美國總統綠色化學挑戰獎四、小企業獎獲獎者：SiGNa化學公司（SiGNaChemistry,Inc.）獲獎原因：開發成功新型穩定的堿金屬合成工藝堿金屬如鈉和鋰具有很強的給電子能力，因而易發生反應，是合成化學領域有效的使用工具。但堿金屬的高活性同時使其在儲存和處理過程中存在易燃易爆等危險，還增加了供應鏈中斷的風險和操作處理費用，因而不被化工界看好。2008年美國總統綠色化學挑戰獎四、小企業獎堿金屬如鈉422008年美國總統綠色化學挑戰獎專家小組對此項研究的創新和價值評價是:鈉和鋰這類堿金屬反應活性強,在化學反應中作用很大,同時,其強活性又使其具有易燃、易爆的特性。針對堿金屬的這種不穩定性,SiGNa化學公司開發了一種包埋技術來穩定這類堿金屬,即用多孔的、沙狀的粉末來包裹它們,同時又保留其反應活性。該技術使堿金屬的儲存、運輸和處理更加安全。該技術在燃料脫硫、氫儲存和有害廢物的治理方面,也有應用價值。核心技術：SiGNa化學公司采用納米級吸附技術解決了這些問題,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化學公司消除了直接使用活性堿金屬的危險,降低了相關費用,并保留了堿金屬的活性。由于反應可控且沒有危險的前驅物,SiGNa化學公司的多孔金屬氧化物材料可滿足多種工業需求。通過化工反應的優化和連續加工的完成,這種包埋后的堿金屬能夠實現安全儲存、供應和減少廢物處理。2008年美國總統綠色化學挑戰獎專家小組對此項研究的創新和價432008年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：對于制藥、石油和其他合成工業來說,SiGNa化學公司的技術創新減少了多余的化學反應步驟,這些步驟都是由于要避免使用堿金屬而額外增加的,因此反應時間可節約80%～90%。尤其對于制藥工業來說,這種新材料的出現將大大加快藥物開發和生產的步伐,同時也保證了工人的安全。SiGNa化學公司的創新促進了化學領域的發展。在清潔能源應用方面,該技術創造了純氫氣生產的記錄,其釋氫水平已經超過美國能源部門2015年的目標,SiGNa化學公司的技術,為我們實現水生產氫氣鋪平了工業化的道路,也使堿金屬可以安全地應用到石油污染治理及多氯聯苯(polychlorinatedbiphenyls,PCBs)、氟氯(chlorofluorocarbons,CFCs)的結構破壞中去。由于SiGNa化學公司的該項技術在提高生產效率、保證員工健康、維護環境安全方面的突出表現,目前全球已有50多家制藥、化學和能源公司對其表示關注。2008年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：對于制藥、石油和其442008年美國總統綠色化學挑戰獎五、學術獎獲獎者：密歇根州立大學RobertE.Maleczka,Jr.

及MiltonR.Smith,III教授獲獎原因：研制硼酸酯綠色生產工藝生產高附加值的分子如醫藥或殺蟲劑及類似配位化合物，方法之一是采用偶合反應，典型的是Suzuki偶合反應，需要含碳-硼（C-B）鍵的化合物前驅體，而這些前驅體的制備不僅條件苛刻，而且還產生大量的危險廢棄物。2008年美國總統綠色化學挑戰獎五、學術獎生產高附加值的452008年美國總統綠色化學挑戰獎專家小組對此項研究的創新和價值評價是:復雜分子的合成一般多采用經典的Suzuki偶聯反應,如農藥和殺蟲劑等的合成。但是這個通用的偶聯合成反應需要先合成帶碳—硼鍵的“前驅體”,制備條件苛刻,而且產生大量有害廢物。Maleczka和Smith教授開發的催化方法,反應條件溫和且產生廢物量最小,提高了化學反應的速度和環境友好性。核心技術：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,然后反應生成硼酸三烷酯及水解產物。Miyarua用鈀催化劑改進了該反應,但新反應還是需要鹵化“前驅體”。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綠色偶聯反應的關鍵所在。他們的研究是建立在Smith教授的催化芳烴的碳2氫鍵活化/硼化反應基礎上的,用銥催化劑就能實現這個反應,反應效率和產率都很好,其他官能團(如烷基、硝基、羧基、烷氧基、氨基等)不會干擾反應的進行。電子的空間排斥作用對反應的選擇性起決定性作用,比如1,32取代芳烴只能生成52硼烷基產物,甚至當12和32取代基都是鄰/對位定位基時結果也是如此。反應過程清潔,不需要溶劑,只有氫一種副產物。2008年美國總統綠色化學挑戰獎專家小組對此項研究的創新和價462008年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：碳-氫鍵活化/硼化反應的實現,使碳氫化合物直接生成烷基硼酸酯成為可能,而且反應中沒有鹵代芳基中間體,不受芳香取代規則的限制,一般官能團對反應沒有干擾。其溫和的反應條件,使隨后的硼化反應也比較容易進行。2008年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：碳-氫鍵活化/硼化472009年美國總統綠色化學挑戰獎第14屆“美國總統綠色化學挑戰獎”于6月22日在美國華盛頓揭曉，美國環保署為在該領域取得卓越成績的研究者和工業創新者頒發了這一獎項。一、變更合成路線獎伊士曼化學公司獲得了更為綠色的合成路線獎。公司開發了一種無需溶劑的生物催化工藝來生產化妝品和個人護理產品所需的酯類組分，生產過程中不再需要使用強酸和可能存在危害的溶劑。2009年美國總統綠色化學挑戰獎第14屆“美國總統綠色化學挑482009年美國總統綠色化學挑戰獎創新與價值：酯類是化妝品和個人護理產品中的一種重要組分。它的制備通常需要強酸和有害溶劑,能耗高,反應條件苛刻。伊斯曼化學公司的新方法是用固定化酶來生產酯,既節省了能源,又避免了強酸和有機溶劑的使用。伊斯曼化學公司的這種用天然原材料生產酯的溫和方法,是前所未有的。核心技術：伊斯曼化學公司利用適宜溫度下酶催化時的酯化作用,人工合成了多種酯。這種酯化作用不會產生以往酯化反應生成的低級醇副產物,也沒有以往催化劑酸中的水等副產品,從而獲得了較高的酯轉化率。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,反應溫度較低,大大降低了副產品的生成,提高了產量,節約了能源。2009年美國總統綠色化學挑戰獎創新與價值：酯類是化妝品和個492009年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：伊斯曼化學公司的生物催化工藝,每生產1kg產品可以節省10L以上的有機溶劑。生產出的酯的純度完全可以避免后續反應。早期生命影響評價證明,伊斯曼化學公司的工藝極大地改善了傳統工藝,尤其是在能源使用方面。可以說,與傳統化學合成工藝相比,該工藝提高了產品質量、產量,降低了生產成本,減少了環境污染。喬治?伊士曼(GeorgeEastman)具有非凡的克服財政困難的能力，卓越的組織和管理天份，他活躍而富有創造力的思維使其在25歲左右便成為一名成功的企業家，并帶領他的伊斯曼柯達(EastmanKodak)公司走在美國業界的最前沿。有人評價：他是一個謙遜的人——是發明家、商人、具有遠見卓識的夢想家、慈善家，也是全能的戰士。GeorgeEastman2009年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：伊斯曼化學公司的生502009年美國總統綠色化學挑戰獎二、變更溶劑/反應條件獎：本屆更為綠色的反應條件獎授予了CEM公司（CEMCorporation）。公司發明了一種用于食品分析過程中快速的蛋白質自動檢測方法，這種方法減少了有毒試劑和能源的使用。2009年美國總統綠色化學挑戰獎二、變更溶劑/反應條件獎：512009年美國總統綠色化學挑戰獎創新與價值：實驗室每年都需要對上百萬份的食物樣品進行蛋白質化驗。這種化驗通常使用大量的有害物質,并消耗大量能量。培安公司開發了一種僅使用少量有毒試劑和能量,就能自動快速測定蛋白質的工藝。僅在美國,這種全新的系統每年就可以比使用傳統的化驗方法減少2497t的有害物質排放,該系統還可區分出蛋白質和摻雜在食物中的其他化學品,如三聚氰胺。核心技術：Sprint快速蛋白質分析儀利用自動化技術直接測定蛋白質,能快速準確提供結果。培安公司特有的iTAG標注化學原理,實際上就是測定蛋白質中的3種堿性氨基酸:組氨酸、精氨酸和賴氨酸,進而確定蛋白質的量。iTAG標注劑含有酸性基團,因此能夠連接堿性氨基酸;iTAG標注劑分子結構中含有芳香基,芳香基具有吸光性,呈現橙色;iTAG標注劑與蛋白質反應后可用過濾器除去,剩余的iTAG標注劑可用比色法測量。2009年美國總統綠色化學挑戰獎創新與價值：實驗室每年都需要522009年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：該儀器應用了綠色化學方法:它使用的iTAG標注劑是無毒的,不易起化學反應,并且是水溶性的。它避免了使用凱氏法時易生成的有害物。該儀器已于2008年1月商業化生產。主要特點

1．直接測量“真蛋白質”，而非總氮含量；

2．加入三聚氰胺時不會產生錯誤的蛋白質測量結果；

3．測量時間只需兩分鐘；

4．可用于所有類型樣品檢測（液體、固體、粉末狀、奶油、肉類、堅果類、谷物、種子等）；5．簡單的全自動操作，無需有經驗的化學家；

6．精確性和準確度高于常規凱氏定氮方法;

7．無需危險的化學試劑；

8．相比目前的檢測系統，更低的操作成本；

9．AOAC（美國官方分析化學師協會），AACC（美國谷物化學師協會）認可的檢測方法.2009年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：該儀器應用了綠色化532009年美國總統綠色化學挑戰獎三、設計更安全化學品獎：寶潔公司和CCP公司(CookCompositesandPolymers)共同分享了設計更綠色化學品獎。兩家公司研發了命名ChempolMPS的涂料配方，這種配方使用以糖和植物油為原料生產的SefoseR油替代了石油基溶劑。2009年美國總統綠色化學挑戰獎三、設計更安全化學品獎：542009年美國總統綠色化學挑戰獎創新與價值：傳統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復合材料與聚合物公司日前開發出一種“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。這種方法生產出的油漆不僅安全,而且在干燥過程中只有少量的揮發性氣味。核心技術：SefoseR是用可再生的脂肪酸酯化得到的,可以應用到醇酸樹脂合成中。功能型油漆膜應用時,SefoseR能夠和其他化合物主動氧化交聯,而且滲入涂料薄膜內部,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,再生性好的優點。2009年美國總統綠色化學挑戰獎創新與價值：傳統的石油源醇酸552009年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：將傳統醇酸樹脂替換成ChempolRMPS,可以:(1)每年減少相當于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省90萬桶原油。ChempolRMPS和傳統的醇酸樹脂相比,在相同干燥涂層的基礎上具有成本上的競爭力2009年美國總統綠色化學挑戰獎重要應用：將傳統醇酸樹脂替換562009年美國總統綠色化學挑戰獎四、小企業獎：本屆小企業獎授予了綠色能源系統公司（VirentEnergySystems）。該公司開發了一種命名為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化為汽油、柴油或航空燃料。2009年美國總統綠色化學挑戰獎四、小企業獎：572009年美國總統綠色化學挑戰獎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化為液態烴燃料的生產工藝。Virent’sBioFormingprocess是一種基于水催化的生產工藝，可以將植物的糖，淀粉，或纖維素將其轉化為汽油，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年美國總統綠色化學挑戰獎WhatistheBi582009年美國總統綠色化學挑戰獎Theprocessisflexibleandcanbemodifiedtogeneratedifferentfuelsbasedoncurrentmarketconditions.Itcancompeteeconomicallywithcurrentpricesforconventionallyproducedpetroleum-basedfuels.Usingplantsasarenewableresourcehelpsreducedependenceonfossil.該工藝富有靈活性，可根據當今的市場狀況進行改進，進而生產出不同燃料產品。它可以與傳統生產的石油燃料在價格進行競爭，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年美國總統綠色化學挑戰獎Theprocessis592009年美國總統綠色化學挑戰獎Virent能源系統公司,一個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，獲得了總統綠色化學挑戰獎。使用其專有的BioForming生產工藝，除了發酵過程產生的能量外，利用外界的能量幾乎為零。現在，Virent能源系統公司利用其生產工藝可以得到與石油精煉中得到的相同范圍的碳氫化合物分子。VirentEnergySystems,abiofuelcompanybasedinMadison,Wisconsin,hasreceivedaPresidentialGreenChemistryawardforitslow-energywater-basedprocessforproducingfuels.UsingitsproprietaryBioFormingprocessthatusesnearlyzerooutsideenergyotherthanwhat'sgeneratedbythefermentationprocess,Virent'scangeneratethesamerangeofhydrocarbonmoleculesnowrefinedfrompetroleum.2009年美國總統綠色化學挑戰獎Virent能源系統公司,一602009年美國總統綠色化學挑戰獎Thatmeansthesameprocesscancreategasoline,dieselorjetfuelfromnearlyanycellulosicbiomass,includingthosenottypicallyusedforfood.Further,theBioFormingprocesscanbequicklymodifiedtoproducefuelwithoutalteringthefeedstock.DuetothelowpowerrequirementsfortheproductionofVirent'sbiofuels,thefirmboastsa20to30percentcostadvantageovertoday'sethanol.Soon,thecompanyplanstocompetedirectlywithpetroleum-basedfuelsontheopenmarketwitha10,000-gallon-per-yearpilotplant.IfVirent'sanalysisiscorrect,thecompany'sfuelwillbecompetitiveaslongasfossilfuelshoveraround$60perbarrel.2009年美國總統綠色化學挑戰獎Thatmeansthe612009年美國總統綠色化學挑戰獎五、學術獎：美國卡耐基-梅隆大學(CarnegieMellonUniversity)的KrzysztofMatyjaszewski教授因其在原子轉移自由基聚合（atomtransferradicalpolymerization,ATRP）領域的研究成果榮獲了學術獎。該教授研發成功一種使用銅催化劑和環境友好型還原劑如維生素C的聚合工藝。這種ATRP新方法生產出的材料能在很大程度上降低產品成本，并大大減少了對環境的影響。2009年美國總統綠色化學挑戰獎五、學術獎：622009年美國總統綠色化學挑戰獎創新與價值：生產聚合物(例如:潤滑劑,粘合劑和涂料涂層)的工藝經常需要使用有毒有害的化學物質。Matyjaszewski教授開發出一種新的“原子轉移自由基聚合(ATRP)”替代工藝。該工藝使用無害的化學物質,例如抗壞血酸(維生素C),作為環保還原劑,同時減少催化劑的用量。目前,原子轉移自由基聚合(ATRP)技術在減少有毒有害化學物質的危害性方面,已經得到了世界各地生產商的認可。重要應用：原子轉移自由基聚合(ATRP)在工業上已經成為生產聚合物的重要方法。全世界都認可高性能、低危害、安全的原料生產,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、生物醫學、醫療衛生、美容等應用領域所用的材料。2009年美國總統綠色化學挑戰獎創新與價值：生產聚合物(例如63硫酸水溶液O2硫酸水溶液中和、分離N-甲基羥胺產品廢水排放（硫酸銨水溶液）例1——N-甲基羥胺的電化學合成A.傳統N-甲基羥胺的電化學合成陰極室電解液組成：硝基甲烷+硫酸+水污染十分嚴重！+eCH3NO2CH3NHOH氨水硫O2硫中和、分離N-甲基羥胺產品廢水排放例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到零排放的目的！馬淳安等.物理化學學報,2007,23(11):1719-1722馬淳安等.化工學報,2008,59(3):653-658硫O2離分離產品母液B.離子液體中N-甲65A.傳統偶氮苯電化學合成電解液=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廢水排放浪費資源污染環境電解液=溶劑+支持電解質+有機反應物例2——偶氮苯的電化學合成A.傳統偶氮苯電化學合成電解液=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境污染產品電解液=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陽極氟化H2分離氟化產物離子液體再生+HFEt4NF·nHF(n=4,5)*H.Ohno.ElectrochemicalAspectsofIonicLiquids,JOHNWILEY&SONS,INC.,2005解決了傳統有機物體系(如乙腈中)發生陽極的鈍化問題離子液體可重復使用，實現電氟反應的零排放反應物+HF傳統電解液：反應物＋乙腈＋HF例3——離子液體中的電氟化技術陽極氟化H2分離氟化產物離子液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化工體系催化裂化烯烴基于石油原料的化學化工體系催化裂化70“創新替代”建立可持續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品，減少油品消耗“創新替代”建立可持續的能源資源體系我國能源資源狀況替代什么71中國能源需求預測

Solar,geothermal

太陽能,地熱Wind風力發電Nuclear核電Hydro水力發電NaturalGas天然氣Oil石油Coal煤

Demand需求缺口百萬噸標準煤Source:LawrenceBerkeleyNationalLab,2050ChinaEnergyStudy煤2030年煤炭供應達到峰值Imports進口中國能源需求預測Solar,geotherma72我國國民經濟和電力需求將保持持續快速增長。預計到2020年，發電裝機將達到16億千瓦，全社會用電量達到7.36萬億千瓦時。我國國民經濟和電力需求將保持持續快速增長。預計到2020年，73綠色化學與化工第一章課件74國家戰略到2020年，我國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40％－45％。總能耗不能超過45億噸標準煤。而能源結構中非化石能源為15%，即6.75億噸標準煤。國家戰略總能耗不能超過45億噸標準煤。而能源結構中非化石能源75各種技術途徑二氧化碳減排貢獻

各種技術途徑二氧化碳減排貢獻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含氧化合物的科學基礎-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合成氣轉化涉及的關鍵科學問題合成氣CO/H2產品甲醇乙醇烴（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控合成氣轉化涉及的關鍵科學問題合成氣CO/H2產品甲醇催化劑C79未來前景：CO2捕獲和封存采用先進技術提高效率減少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。二氧化碳經過捕獲、凈化，壓縮成液態永久封存在多孔巖石中。未來前景：CO2捕獲和封存采用先進技術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、無故障運轉可靠性儲能電池：長壽命、免維護、高容量葉片：強度高、質量輕、抗疲勞、柔性方向發展MW級風輪葉片關鍵材料:高性能真空灌注環氧樹脂高性能環氧結構膠粘劑、高強高模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涂料風力發電齒輪箱：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生物質能源生物質氣化生物質合成氣，甲醇，熱電聯產生物質乙醇生物質油轉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。生物質能源生物質氣化轉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綠色化學與化工第一章課件87依賴于電化學反應的化學能/電能可逆轉化技術，規模儲能材料與技術，特別是長壽命、高功率、大容量、低成本的二次電池急需開發，以滿足智能電網建設，同時還可促進電動汽車、信息交通等領域的快速發展

50.0Hz49.850.2發電用電依賴于電化學反應的化學能/電能可逆轉化技術，規模儲能材料與技88滿足電網調頻實時需求，是智能電網核心技術之一解決風電/光電等可再生能源因不穩定、不連續性帶來的并網難題減少用于發、輸、變、配電設備投資，提高現有電力設備利用率和供電可靠性儲能智能電網是由眾多自動化的輸電和配電系統構成的電力系統,實現分布式電源和電能儲能裝置的靈活接入,保證電網安全運行,達到節能減排。滿足電網調頻實時需求，是智能電網核心技術之一解決風電/光電等89兆瓦級以上儲能(蓄電)技術：物理儲能:揚水、壓縮空氣……化學儲能:

鉛酸電池、氫鎳電池、鋰離子電池液流電池、鈉硫電池……電池是通過電化學氧化還原反應將活性材料內儲存的化學能直接轉換成電能的裝置或系統；二次電池通過可逆充放電實現能量的儲存與轉化,達到循環使用。儲能技術：規模化、長壽命、高安全、低成本高功率、快速響應、環境友好

削峰填谷+調頻兆瓦級以上儲能(蓄電)技術：電池是通過電化學氧化還原反應將活90二次電池電極材料與反應及比能量二次電池電極材料與反應及比能量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山東大學與圣陽電源股份有限公司開發GMFU2V-500AhVRLA電池組應用于西藏正旗縣20kWPV電站目前分布式發電、電站、電網儲能電池通常采用鉛酸電池山東大學與圣陽電源股份有限公司開發GMFU2V-500Ah93鋰離子電池在電網儲能中示范Altairnano1MW,儲能示范比亞迪1MW,儲能示范http://

納米結構鈦酸鋰單體電池: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鋰離子電池在電網儲能中示范http://www.altair94能源化學輕質材料+納米結構Coord.Chem.Rev.2009,253,2805.Acc.Chem.Res.2009,42,713.能源化學Coord.Chem.Rev.2009,2595綠色化學與化工第一章課件96綠色化學與化工第一章課件973不產生“三廢”的原子經濟反應的途徑原子經濟反應：A+B→C（產物）一般化學反應：A+B→C（產物）+D（副產物）100%3不產生“三廢”的原子經濟反應的途徑原子經濟反應：A+98開發新型催化劑80％以上的化學品均是通過催化反應制備的，催化劑在當今化工生產中占有極為重要的地位，而新催化材料是創造發明新催化劑的源泉，也是開發綠色化工技術的重要基礎。通過新催化劑的開發形成新工藝新技術，最終提高反應的原子經濟性。環氧丙烷的生產環氧丙烷是一種重要的有機化工原料，在丙烯衍生物中是產量僅次于聚丙烯和丙烯睛的第三大品種，主要應用于制取聚氨酯所用的多元醇和丙二醇，用以生產塑料等；還可作為溶劑使用。國內現有的生產技術是從國外引進的氯酸法。新型催化材料——鈦硅-l（TSl）分子篩的開發，使由丙烯環氧化生產環氧丙烷過程的原子經濟性得到明顯提高。開發新型催化劑80％以上的化學品均是通過催化反應制備99環氧丙烷的生產。原生產工藝新生產工藝原子利用率31%原子利用率76%環氧丙烷的生產。原生產工藝新生產工藝原子利用率31%原100綠色化學與化工第一章課件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，才能得到產品。每步反應中的原料只有一部分進入產物，而另一部分則變成廢物，所以采用這條路線生產布洛芬，所用原料中的原子只有40％進入最后產品中去。最近，德國BAS公司與HoechstCelanesee公司合資的BHC公司發明了生產布洛芬的新方法，該方法只采用三步反應即可得到產品布洛芬，其原子經濟性達到77％。也就是說新發明的方法少產廢物37％，BHC公司因此獲得1997年度美國“總統綠色化學挑戰獎”。采用新反應途徑布洛芬的生產布洛芬是止痛藥的主要成分，與Aspirin一樣，都102布洛芬生產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所應考慮的重要因素，尋找替代的、環境無害的原料也是綠色化學的主要研究方向之一。目前，絕大多數有機化學品是用石油作原料合成的。石油煉制消耗大量的