绿色化学与化工-第一章课件.ppt

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1、绿色化学（绿色化学（GreenChemistry)工业文明带给人类的是福还是祸？工业文明带给人类的是福还是祸？化学家的功与过？化学家的功与过？贡献贡献贡献贡献：19281928年年年年青霉素青霉素青霉素青霉素抗生素类药物抗生素类药物抗生素类药物抗生素类药物制药业蓬勃发展制药业蓬勃发展制药业蓬勃发展制药业蓬勃发展使人类使人类使人类使人类的抗疾病能力增强，寿命延长的抗疾病能力增强，寿命延长的抗疾病能力增强，寿命延长的抗疾病能力增强，寿命延长19131913年年年年合成氨合成氨合成氨合成氨化肥、农药业迅猛发展化肥、农药业迅猛发展化肥、农药业迅猛发展化肥、农药业迅猛发展农业生产农业生产农业生产农业生产

2、19411941年年年年DDTDDT减轻了人口的增长对粮食到处需求的压力减轻了人口的增长对粮食到处需求的压力减轻了人口的增长对粮食到处需求的压力减轻了人口的增长对粮食到处需求的压力19211921年天然气年天然气年天然气年天然气19301930年聚乙烯年聚乙烯年聚乙烯年聚乙烯石油化学工业石油化学工业石油化学工业石油化学工业改变了人类的生活方式改变了人类的生活方式改变了人类的生活方式改变了人类的生活方式19391939年的顺丁橡胶年的顺丁橡胶年的顺丁橡胶年的顺丁橡胶为材料、计算机等提供了物质保障为材料、计算机等提供了物质保障为材料、计算机等提供了物质保障为材料、计算机等提供了物质保障1.20世纪

3、化学工业的贡献及带来的问题世纪化学工业的贡献及带来的问题问题：化学工业带来严重的环境污染和生态破坏问题：化学工业带来严重的环境污染和生态破坏问题：化学工业带来严重的环境污染和生态破坏问题：化学工业带来严重的环境污染和生态破坏2.绿色化学（绿色化学（GreenChemistry)定义定义环境友好化学（环境友好化学（环境友好化学（环境友好化学（EnvironmentallyFriendlyChemistryEnvironmentallyFriendlyChemistry）、清）、清）、清）、清洁化学（洁化学（洁化学（洁化学（CleanChemistryCleanChemistry）定义：定义：定义

4、：定义：采用最少的资源和能源消耗，并产生最小的排放的采用最少的资源和能源消耗，并产生最小的排放的采用最少的资源和能源消耗，并产生最小的排放的采用最少的资源和能源消耗，并产生最小的排放的工艺过程。工艺过程。工艺过程。工艺过程。无毒无害原料无毒无害原料无毒无害原料无毒无害原料可再生资源可再生资源可再生资源可再生资源原子经济反应原子经济反应原子经济反应原子经济反应高选择性反应高选择性反应高选择性反应高选择性反应环境友环境友环境友环境友好产品好产品好产品好产品无毒无害无毒无害无毒无害无毒无害催化剂催化剂催化剂催化剂无毒无害无毒无害无毒无害无毒无害溶剂溶剂溶剂溶剂q 绿色化学的绿色化学的12条原则条原则

5、 l l l l 防止环境污染防止环境污染防止环境污染防止环境污染 l l l l 提高原子经济性提高原子经济性提高原子经济性提高原子经济性 l l l l 尽量减少化学合成中的有毒原料和有毒产物尽量减少化学合成中的有毒原料和有毒产物尽量减少化学合成中的有毒原料和有毒产物尽量减少化学合成中的有毒原料和有毒产物 l l l l 设计安全的化学品设计安全的化学品设计安全的化学品设计安全的化学品 l l l l 使用安全的溶剂和助剂使用安全的溶剂和助剂使用安全的溶剂和助剂使用安全的溶剂和助剂 l l l l 提高能源经济性提高能源经济性提高能源经济性提高能源经济性 l l l l 原料的再利用原料的

6、再利用原料的再利用原料的再利用 l l l l 减少官能团的引入减少官能团的引入减少官能团的引入减少官能团的引入 l l l l 新型催化剂的开发新型催化剂的开发新型催化剂的开发新型催化剂的开发 l l l l 产物的易降解性产物的易降解性产物的易降解性产物的易降解性 l l l l 以降低环境污染为宗旨的现场实际分析以降低环境污染为宗旨的现场实际分析以降低环境污染为宗旨的现场实际分析以降低环境污染为宗旨的现场实际分析 l l l l 防止生产事故的安全生产工艺。防止生产事故的安全生产工艺。防止生产事故的安全生产工艺。防止生产事故的安全生产工艺。3.绿色化学的发起与发展绿色化学的发起与发展美国

7、总统绿色化学挑战奖美国总统绿色化学挑战奖presidentialgreenchemistrychallengeawardsofUSA1995年年3月月16日，美国宣布设立日，美国宣布设立“总统绿色化学挑战总统绿色化学挑战奖奖”，并于，并于1996年在华盛顿国家科学院颁发了第一年在华盛顿国家科学院颁发了第一届奖项。届奖项。这是世界上首次由一个国家的政府出台的对绿色化学这是世界上首次由一个国家的政府出台的对绿色化学实行的奖励政策。实行的奖励政策。旨在促进环境友好的化学品和化学旨在促进环境友好的化学品和化学工艺的创新工艺的创新。美国总统绿色化学挑战奖设立的奖项美国总统绿色化学挑战奖设立的奖项 变更合

8、成路线奖变更合成路线奖(Alternative Synthetic Pathways Award)变更溶剂反应条件奖变更溶剂反应条件奖(Alternative Solvents/Reaction Conditions Award)设计更安全化学品奖设计更安全化学品奖(Designing Safer Chemicals Award)小企业奖小企业奖(Small Business Award)学术奖学术奖(Academic Award)这些奖项为个人、团体和组织提供了一个机会，可以通过竞争这些奖项为个人、团体和组织提供了一个机会，可以通过竞争总统奖来获取政府对可使化学变得更为清洁、经济、美好的基总

9、统奖来获取政府对可使化学变得更为清洁、经济、美好的基础性研究的支持，并体现了国家对将绿色化学原理应用到化学础性研究的支持，并体现了国家对将绿色化学原理应用到化学的设计、加工和应用过程而产生的技术的重视。其评选标准涉的设计、加工和应用过程而产生的技术的重视。其评选标准涉及对人身健康和环境有益、具有科学创新性和应用价值等方面。及对人身健康和环境有益、具有科学创新性和应用价值等方面。1996-1999年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖2000年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖2000年奖项获奖者 获奖原因 更新合成路线奖Roche Colorado 公司抗痉挛药新工艺，采

10、用生物酶作催化剂，避免大量溶剂的使用和污染物的产生改进溶剂和反应条件奖Bayer&Pittsburgh公司开发了两组分水性多羟基化合物涂膜技术，性能优良，环境友好设计更安全化学品奖Dow Agroscriences公司开发hexnflum白蚁诱饵，抑制昆虫角质素合成，使其在蜕皮时死亡，为低害杀虫剂绿色化学学术奖Scripps研究所开发了不可逆的酶催化的脂转化反应，用于药品生产小企业奖Revlon公司发明Enbirogluv玻璃印花技术，原料不含重金属成分，有生物降解性，产品美观耐用2001年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖2001年奖项获奖者 获奖原因 更新合成路线奖Bayer&

11、Bayer AG公司可生物降解的螯合物氨基二琥珀酸盐，100%无废物释放，用作助洗剂、漂白稳定剂、肥料添加剂改进溶剂和反应条件奖Novozymes公司利用果胶裂解酶进行棉纤维润湿脱脂工艺，可使纺织厂节水30%-50%设计更安全化学品奖PPG工业集团把阳离子电沉积油漆用于汽车工业，用以代替铅、铬、镍、抗腐蚀性强绿色化学学术奖Tulane大学李朝军教授发展了“准自然”催化作用，开发在空气和水中应用的过渡金属催化剂，用于以水为溶剂的多种化合反应小企业奖EDEN生物子公司Harpin（无毒性蛋白质）技术，用于激发植物自然产生防御系统，抗病虫害2002年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖20

12、02年奖项获奖者 获奖原因 更新合成路线奖Pfizer公司开发了合成Sertraline(重要药物Zoloft的有效成分)的新工艺，减少污染，提高了工人的安全性改进溶剂和反应条件奖Cargill Dow LLC公司开发了一种聚乳胶（PLA）的绿色生产工艺，产率高，不使用有机溶剂设计更安全化学品奖CSI公司采用环境友好的碱式四元铜盐替代有毒害性的铬砷合剂作为木材防腐剂绿色化学学术奖Pittsburgh大学建立一种简单模式来筛选能以低压CO2作溶剂的有机物质，从而拓宽CO2的应用领域小企业奖SC Fluids公司超临界CO2，用于半导体工业中光致抗蚀剂的去除技术2003年美国总统绿色化学挑战奖年美

13、国总统绿色化学挑战奖2003年奖项获奖者 获奖原因 更新合成路线奖南方化学公司开发“绿色催化”新工艺，用金属直接制备固体金属氧化物催化剂，消除了硝酸盐废料和NOx的排放改进溶剂和反应条件奖杜邦公司开发了用从玉米中提取的葡萄糖生产1，3-丙二醇的新工艺设计更安全化学品奖Shaw公司开发了聚烯烃方块地毡，产品更易回收利用，可取代PVC和钛酸酯增塑剂绿色化学学术奖布鲁克林理工大学开发出脂肪酶催化聚酯合成反应的通用生物催化剂，无需反应物侧链保护剂，反应更为顺畅小企业奖Agra Quest公司开发出第一个广谱生物杀菌剂Serenade，对鱼类、鹌鹑、蜜蜂、蚯蚓等物种无毒2004年美国总统绿色化学挑战奖年

14、美国总统绿色化学挑战奖2004年奖项获奖者 获奖原因 更新合成路线奖BMS公司开发“通过植物细胞发酵与萃取制备Taxol制品的绿色合成”工艺，符合可持续发展的要求改进溶剂和反应条件奖Bockman实验室开发了一种新型的促进纸张循环利用的Optimyze技术，提高了纸制品的质量和造纸的效率设计更安全化学品奖Engelhard公司开发了优质环保的有机颜料Right fit，成本低廉，附加值高绿色化学学术奖乔治亚州技术学院开发出联结反应与分离的友好可调溶剂，通过循环利用使废物排放最小化，具有工业化前景小企业奖Jeneil生物表面活性剂公司开发了天然低毒的合成表面活性剂替代品：鼠李糖脂生物表面活性剂2

15、005年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖一、变更合成路线奖一、变更合成路线奖ArcherDanielsMidland和和Novozymes公司联合利用公司联合利用一种特殊的脂肪酶一种特殊的脂肪酶LipozymeR,通过酶法酯交换反应通过酶法酯交换反应,从植物油制取低反式脂肪和油脂含量的制品从植物油制取低反式脂肪和油脂含量的制品;Merck公司设计的公司设计的Aprepitant(神经激肽神经激肽-1拮抗剂拮抗剂)新新合成路线。合成路线。这这2个项目获得了更新合成路线奖个项目获得了更新合成路线奖二、变更溶剂二、变更溶剂/反应条件奖反应条件奖变更溶剂变更溶剂/反应条件奖授予了反应条件

16、奖授予了BASF公司公司,他们开发他们开发了一种紫外光可固化的、单组分、低挥发性有机物了一种紫外光可固化的、单组分、低挥发性有机物的汽车修补底漆。的汽车修补底漆。2005年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖三、设计更安全化学品奖三、设计更安全化学品奖ArcherDanielsMidland公司因开发一种非挥发性、公司因开发一种非挥发性、反应活性的聚结剂反应活性的聚结剂,大大降低了乳胶涂料中挥发性大大降低了乳胶涂料中挥发性有机物而获得了设计更安全化学品奖。有机物而获得了设计更安全化学品奖。2005年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖四、小四、小企企业业奖奖小企业奖颁发给了

17、小企业奖颁发给了Metabolix公司公司,奖励他们成奖励他们成功地利用生物技术合成天然塑料。功地利用生物技术合成天然塑料。五、学五、学术术奖奖Alabama大学的大学的Rogers教授教授获得了学术奖。他建立获得了学术奖。他建立了一种用离子液体溶解和处理纤维素制备新型材料了一种用离子液体溶解和处理纤维素制备新型材料的平台策略。的平台策略。2006年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖一、更绿色合成路线奖一、更绿色合成路线奖绿色合成路线奖授予了绿色合成路线奖授予了Merck公司公司,他们开发出一他们开发出一条由条由氨基酸制备氨基酸制备JanuviaTM活性成分的新颖的绿活性成分的新颖

18、的绿色合成路线色合成路线。获得该奖项的是默克公司，值得一提的是，默克在获得该奖项的是默克公司，值得一提的是，默克在2005年也摘得该奖项，课题是设计年也摘得该奖项，课题是设计出一条更环保、更高效的合成路线，用来生产化疗辅助治疗药物出一条更环保、更高效的合成路线，用来生产化疗辅助治疗药物EmendR的活性组分的活性组分Aprepitant。2006年默克的获奖课题是开发出一条更加高效的催化合成路线，用来制年默克的获奖课题是开发出一条更加高效的催化合成路线，用来制造造2005年年12月刚刚获批的月刚刚获批的型糖尿病治疗新药型糖尿病治疗新药JanuviaTM的活性组分的活性组分Sitagliptin

19、。Sitagliptin是一种手性是一种手性-氨基酸衍生物，为进行临床实验，默克已采用第一代合成技术氨基酸衍生物，为进行临床实验，默克已采用第一代合成技术制造出制造出200多磅多磅Sitagliptin。第二代合成技术只有。第二代合成技术只有3步，比第一代减少步，比第一代减少80%的废物排放量，的废物排放量，即每生产即每生产1磅磅Sitagliptin可以减少可以减少220磅的废物排放量，收率可以提高近磅的废物排放量，收率可以提高近50%。默克估算，。默克估算，在在JanuviaTM的寿命期（的寿命期（life-cycle）内，采用新技术至少可以减少）内，采用新技术至少可以减少3.3亿亿lb的

20、废物排放量，的废物排放量，其中包括近其中包括近1.1亿亿lb的液体废料。由于原材料消耗量、合成时间、能量和废料产生量都的液体废料。由于原材料消耗量、合成时间、能量和废料产生量都大幅减少，第二代合成技术在成本上更具优势。大幅减少，第二代合成技术在成本上更具优势。2006年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖二、更绿色反应条件奖二、更绿色反应条件奖 2006年获得改进反应条件奖的是年获得改进反应条件奖的是Codexis公司，该公司公司，该公司开发出一种酶法阿托伐他汀开发出一种酶法阿托伐他汀(Atorvas-tatincalcium)合成技术，新技术溶剂用量减少，废料产生量下降，合成技术，

21、新技术溶剂用量减少，废料产生量下降，而且不需要精制设备，比起先前的技术，更加而且不需要精制设备，比起先前的技术，更加快速、快速、安全、高效安全、高效。阿托伐他汀是立普妥。阿托伐他汀是立普妥(Lipitor)的有效的有效成分。可以阻碍人体中胆固醇的合成，是世界上第一成分。可以阻碍人体中胆固醇的合成，是世界上第一个年销售额超过个年销售额超过100亿美元的药品。亿美元的药品。2006年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖三、设计更绿色化学品奖三、设计更绿色化学品奖S.C.Johnson&Son（SCJ）公司获得了设计绿色化公司获得了设计绿色化学品奖学品奖,他们研发出了他们研发出了Green

22、listTM系统系统,该系统用来该系统用来评估其产品中各成分对环境和人类健康的影响评估其产品中各成分对环境和人类健康的影响,并指并指导消费品配方的改进。导消费品配方的改进。SCJ公司一直致力于环境优先产品的开发公司一直致力于环境优先产品的开发,最新成果就是最新成果就是GreenlistTM系统系统的开发的开发,利用这一系统可以评估其产品中成分对环境和人类健康的影响。利用这一系统可以评估其产品中成分对环境和人类健康的影响。通过通过GreenlistTM过程过程,遍及全球的遍及全球的SCJ的化学家和产品配方设计师们很快的化学家和产品配方设计师们很快就能判断出其产品成分的环境等级。就能判断出其产品成

23、分的环境等级。2006年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖化学组分的评估项目包括蒸气压、辛醇化学组分的评估项目包括蒸气压、辛醇-水系数、可生物降解性、对水生水系数、可生物降解性、对水生物和人体的毒性、欧盟环境危害产品分类、来源等。物和人体的毒性、欧盟环境危害产品分类、来源等。GreenlistTM会把每会把每个评估项目得到的分数进行平均，给每个被评化学组分打出一个环境分类个评估项目得到的分数进行平均，给每个被评化学组分打出一个环境分类(EC)分数。分数。EC分数最高是分数最高是3分，代表最为环境友好的组分；最低是分，代表最为环境友好的组分；最低是0分，分，代表限制使用的组分。强生还

24、会根据代表限制使用的组分。强生还会根据PBT(迁移性、生物体累积性、毒性迁移性、生物体累积性、毒性)、是否破坏内分泌系统、是否致癌、对生殖系统是否有害等因素，调低是否破坏内分泌系统、是否致癌、对生殖系统是否有害等因素，调低EC分数。分数。目前，目前，GreenlistTM可以对强生公司可以对强生公司90%多的原料进行评估，包括溶剂、多的原料进行评估，包括溶剂、表面活性剂、无机酸碱、螯合剂、促进剂、防腐剂、杀虫剂、香料、蜡、表面活性剂、无机酸碱、螯合剂、促进剂、防腐剂、杀虫剂、香料、蜡、树脂、无纺布和包装材料等。公司的科学家还开发出一套针对染料、颜料树脂、无纺布和包装材料等。公司的科学家还开发出

25、一套针对染料、颜料和增稠剂的评估标准，并致力于扩大对每个产品的评估范围。和增稠剂的评估标准，并致力于扩大对每个产品的评估范围。2006年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖在在2000-2001财年，强生公司的财年，强生公司的EC平均分是平均分是1.12，目标是在，目标是在2007-2008财年财年达到达到1.40。目前，强生已提前。目前，强生已提前3年完成了这个目标，所用的年完成了这个目标，所用的14亿亿lb原料的原料的EC平均分达到平均分达到1.41。最近几年，强生在最近几年，强生在GreenlistTM系统的帮助下，对大量产品的配方进行了调系统的帮助下，对大量产品的配方进行了调

26、整，使其更加安全和环保。例如，在生产整，使其更加安全和环保。例如，在生产SaranWrap时改用聚乙烯时改用聚乙烯(PE)替代聚偏二氯乙烯替代聚偏二氯乙烯(PVDC)，每年可以少消耗，每年可以少消耗PVDC400万万lb。2006年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖四、小四、小企企业业奖奖 Arkon和和NuPro技术公司获得小企业奖技术公司获得小企业奖,他们联合开发他们联合开发了苯胺印刷工业中对环境安全的溶剂和循环利用方法。了苯胺印刷工业中对环境安全的溶剂和循环利用方法。苯胺印刷术用途十分广泛，从食品包装到可循环使用的容器等等，几乎无处苯胺印刷术用途十分广泛，从食品包装到可循环使

27、用的容器等等，几乎无处不在，但这种印刷技术有个很大的问题就是每年需要消耗大量溶剂。不在，但这种印刷技术有个很大的问题就是每年需要消耗大量溶剂。Arkon和和Nupro公司开发出一种更安全的化学过程系统，消除了有害溶剂的影响，公司开发出一种更安全的化学过程系统，消除了有害溶剂的影响，减少了暴露和排放风险，提高了工人操作的安全系数。减少了暴露和排放风险，提高了工人操作的安全系数。2006年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖Arkon和和Nupro公司已经开始在北美销售公司已经开始在北美销售萜醚类萜醚类和和醚类醚类或或低毒环状烃类低毒环状烃类溶剂，溶剂，甲酯类甲酯类溶剂主要销往中国和日本

28、市场。第一套过滤型冷回收系溶剂主要销往中国和日本市场。第一套过滤型冷回收系统统TM已在威斯康星州已在威斯康星州Menesha投入使用，主要针对美国大型客户；离投入使用，主要针对美国大型客户；离心型回收系统适合小型用户使用，目前开发工作已接近尾声。心型回收系统适合小型用户使用，目前开发工作已接近尾声。由于能够降低潜在的环境风险，使苯胺印刷的操作过程更加安全可靠，由于能够降低潜在的环境风险，使苯胺印刷的操作过程更加安全可靠，运输和维修成本得以降低，后处理过程也得到简化，进而使苯胺印刷运输和维修成本得以降低，后处理过程也得到简化，进而使苯胺印刷的经济性得到改善。的经济性得到改善。2006年美国总统绿

29、色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖五、学五、学术术奖奖Missouri-Columbia大学的大学的GalenJ.Suppes教授教授获得了获得了学术奖学术奖,以奖励他从天然丙三醇合成出生物基的丙二以奖励他从天然丙三醇合成出生物基的丙二醇和多元醇的单体。醇和多元醇的单体。新工艺有两个创新点，一是采用铜新工艺有两个创新点，一是采用铜-铬催化剂，二是引入反应蒸馏过程。比铬催化剂，二是引入反应蒸馏过程。比起先前的类似工艺，新工艺有很多优点：起先前的类似工艺，新工艺有很多优点：反应温度和压力较低反应温度和压力较低，先前工，先前工艺的温度和压力分别为艺的温度和压力分别为260和和150bar，新工艺分

30、别为，新工艺分别为220和和10bar；转化效率更高转化效率更高；副产物产量更小副产物产量更小。总体来讲，采用。总体来讲，采用Suppes教授开发的工教授开发的工艺生产的丙二醇，生产成本低于石油为原料生产丙二醇。艺生产的丙二醇，生产成本低于石油为原料生产丙二醇。2006年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖另一条路线是用甘油生产丙酮醇，如另一条路线是用甘油生产丙酮醇，如1-羟基羟基-2-丙酮或羟丙酮，作为丙酮或羟丙酮，作为多元醇生产的中间体和单体。以石油为基础原料生产丙酮醇，成本多元醇生产的中间体和单体。以石油为基础原料生产丙酮醇，成本约为约为5美元美元/lb，使大范围推广受到限制。

31、采用，使大范围推广受到限制。采用Suppes教授开发的技教授开发的技术，以甘油为原料生产丙酮醇，成本降低到术，以甘油为原料生产丙酮醇，成本降低到50美分美分/lb左右，是一个左右，是一个很有发展潜力的应用方向。很有发展潜力的应用方向。2007年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖一、更绿色合成路线奖一、更绿色合成路线奖美国俄勒冈州立大学美国俄勒冈州立大学(OregonStateUniversity)的的KaichangLi教授教授、哥伦比亚、哥伦比亚Forest产品产品公司（公司（ColumbiaForestProducts)和和Hercules公司公司(HerculesIncorp

32、orated)联合开发了环境友好的联合开发了环境友好的木材加木材加工粘合剂工粘合剂而获得更绿色合成路而获得更绿色合成路线奖。线奖。Associate Professor Kaichang Li，graduated from SCUT2007年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖专家小组对此项研究的创新和价值评价是专家小组对此项研究的创新和价值评价是:用于生产木材夹合板及其他木用于生产木材夹合板及其他木材复合板的粘合剂通常含有有毒的甲醛。俄勒冈州立大学的材复合板的粘合剂通常含有有毒的甲醛。俄勒冈州立大学的KaichangLi教授、哥伦比亚教授、哥伦比亚Forest产品公司产品公司(Co

33、lumbiaForestProducts)和和Hercules公公司司(HerculesIncorporated)联合开发了一种替代粘合剂。这种粘合剂主联合开发了一种替代粘合剂。这种粘合剂主要成分是要成分是大豆蛋白大豆蛋白。这种环境友好的粘结剂比现有传统粘合剂。这种环境友好的粘结剂比现有传统粘合剂强度强度更更高高,成本成本更具更具优势优势。2006年年,哥伦比亚哥伦比亚Forest产品公司使用这种新型的、大产品公司使用这种新型的、大豆蛋白基的粘合剂代替了超过豆蛋白基的粘合剂代替了超过2.1万万t的传统甲醛基粘合剂。的传统甲醛基粘合剂。2007年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖二、

34、更绿色反应条件奖二、更绿色反应条件奖Headwaters技术公司（技术公司（HeadwatersTechnologyInnovation，HTI）因开发一种用）因开发一种用选择性纳米催化选择性纳米催化技术技术直接合成双氧水直接合成双氧水的合成路线而荣获更绿色反应的合成路线而荣获更绿色反应条件奖条件奖专家小组对此项研究的创新和价值评价是专家小组对此项研究的创新和价值评价是:双氧水是一种环境友好的氧化双氧水是一种环境友好的氧化剂剂,它可以替代氯及含氯漂白剂和氧化剂。但双氧水的生产成本比较昂贵它可以替代氯及含氯漂白剂和氧化剂。但双氧水的生产成本比较昂贵,目前的制造方法要用到危险化学品。目前的制造方法

35、要用到危险化学品。HTI公司开发了一种先进的金属催化公司开发了一种先进的金属催化剂剂,直接用氢和氧合成双氧水直接用氢和氧合成双氧水,不使用有毒化学品不使用有毒化学品,产品的产品的唯一副产物是水唯一副产物是水。HTI公司的这项新技术已完成中试公司的这项新技术已完成中试,并和并和DegussaAG合作建立了双氧水生合作建立了双氧水生产装置。产装置。2007年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖三、设计更绿色化学品奖三、设计更绿色化学品奖嘉吉公司（嘉吉公司（CargillIncorporated）因开发了）因开发了BiOHTM多羟基化合物而荣获设计更绿色化学品奖。多羟基化合物而荣获设计更绿

36、色化学品奖。专家小组对此项研究的创新和价值评价是专家小组对此项研究的创新和价值评价是:用于家具或床上用品的泡沫材料用于家具或床上用品的泡沫材料是由人工合成原料是由人工合成原料聚亚胺酯制造而来。用于制备聚亚胺酯泡沫材料聚亚胺酯制造而来。用于制备聚亚胺酯泡沫材料的单体材料之一就是的单体材料之一就是“多羟基化合物多羟基化合物”。多羟基化合物通常从石油产品获。多羟基化合物通常从石油产品获得得,而而Cargill公司的公司的BiOHTM多羟基化合物通过可再生的生物质资源多羟基化合物通过可再生的生物质资源植物油植物油制备。用制备。用BiOHTM多羟基化合物制备的泡沫完全可与由传统多羟基化合物多羟基化合物制

37、备的泡沫完全可与由传统多羟基化合物制备的泡沫媲美。结果制备的泡沫媲美。结果,每使用每使用454t的的BiOHTM多羟基化合物多羟基化合物,节约近节约近318t原油。此外原油。此外,Cargill公司开发的制备过程可以节约公司开发的制备过程可以节约23%的能量消耗的能量消耗,并减少并减少36%的二氧化碳排放。的二氧化碳排放。2007年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖四、小四、小企企业业奖奖 NovaSterilis公司因开发了使用超临界二氧化碳、环公司因开发了使用超临界二氧化碳、环境友好的医用杀菌技术而获小企业奖境友好的医用杀菌技术而获小企业奖。专家小组对此项研究的创新和价值评价是

38、专家小组对此项研究的创新和价值评价是:为了保证万无一失为了保证万无一失,在移植手术在移植手术中对于生物组织的消毒是很严格的。目前移植技术常采用乙撑氧或中对于生物组织的消毒是很严格的。目前移植技术常采用乙撑氧或射线来射线来消毒消毒,但是这两种消毒技术不是有毒就是存在安全问题。但是这两种消毒技术不是有毒就是存在安全问题。NovaSterilis公司发公司发明了一种新的消毒技术。这种消毒技术使用二氧化碳和双氧水的混合物为明了一种新的消毒技术。这种消毒技术使用二氧化碳和双氧水的混合物为大量的精细生物原料如移植组织、疫苗以及生物基聚合物消毒。他们开发大量的精细生物原料如移植组织、疫苗以及生物基聚合物消毒

39、。他们开发的的Nova2200TM消毒器既没有用到危险的乙撑氧消毒器既没有用到危险的乙撑氧,也没有使用也没有使用射线。射线。2007年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖五、学五、学术术奖奖美国德州大学奥斯汀分校美国德州大学奥斯汀分校(UniversityofTexasatAustin)的的MichaelJ.Krische教授教授因发展了具有完善原因发展了具有完善原子经济性和选择性的以氢为媒介的子经济性和选择性的以氢为媒介的C-C键构建方法而键构建方法而荣获学术奖荣获学术奖。专家小组对此项研究的创新和价值评价是专家小组对此项研究的创新和价值评价是:化学研究的基本特征之一是在碳化学研究

40、的基本特征之一是在碳原子之间创造原子之间创造CC化学键。目前工业上经常采用的生产化学键。目前工业上经常采用的生产CC键的方法在形键的方法在形成成CC键的同时产生大量的废物。键的同时产生大量的废物。Krische教授发展了一种全新的化学反应教授发展了一种全新的化学反应类型类型,这种反应通过金属催化剂作用并以氢为媒介在碳碳之间形成化学键。这种反应通过金属催化剂作用并以氢为媒介在碳碳之间形成化学键。这种新的反应类型可以将简单的化学品转化为更复杂的化合物这种新的反应类型可以将简单的化学品转化为更复杂的化合物,如药物中间如药物中间体、杀虫剂以及其他重要的化学品等体、杀虫剂以及其他重要的化学品等,且只生成

41、很少的废物。且只生成很少的废物。2008年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖第第13届届“美国总统绿色化学挑战奖美国总统绿色化学挑战奖”颁奖典礼于颁奖典礼于2008年年6月月24日晚在美国华盛顿举行，日晚在美国华盛顿举行，美国环保署美国环保署为在该为在该领域取得卓越成绩的研究者和工业创新者颁发了这一领域取得卓越成绩的研究者和工业创新者颁发了这一奖项。奖项。过去过去13年年中，获奖者的工作已经使得有中，获奖者的工作已经使得有毒化学物质毒化学物质和和溶剂溶剂排放减少排放减少11亿亿磅磅，污水污水排放降低排放降低210亿加仑亿加仑，二氧化碳二氧化碳排放减少约排放减少约4亿磅亿磅。2008

42、美国总美国总统绿色化学挑战奖旨在嘉奖在节能减排方面做出显著成绩的替代技术和统绿色化学挑战奖旨在嘉奖在节能减排方面做出显著成绩的替代技术和产品。美国化学学会召集了各个领域的技术专家对近产品。美国化学学会召集了各个领域的技术专家对近100个提名工艺个提名工艺/技技术进行了评审，并最终挑选出术进行了评审，并最终挑选出4家公司和家公司和2位个人获奖。位个人获奖。2008年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖一、更绿色合成路线奖一、更绿色合成路线奖获奖者获奖者：Battelle研究所研究所获奖原因获奖原因：开发成功：开发成功生物基调色剂生物基调色剂并实现商业化生产并实现商业化生产专家小组对此项

43、研究的创新和价值评价是专家小组对此项研究的创新和价值评价是:在美国在美国,激光打印机和复印机激光打印机和复印机每年要消耗超过每年要消耗超过18.2万万t(4亿磅，亿磅，1磅磅=0.454kg)的墨粉。传统的墨粉以石的墨粉。传统的墨粉以石油为原材料制成油为原材料制成,墨粉与纸张融合得非常牢固墨粉与纸张融合得非常牢固,纸张使用后墨粉很难去除纸张使用后墨粉很难去除,因此纸张难以再利用。因此纸张难以再利用。Battelle公司公司及其合伙人及其合伙人AIR公司公司(TheAdvancedImageResources)和和俄亥俄州大豆委员会俄亥俄州大豆委员会(TheOhioSoybeanCouncil)

44、,合成了一种以大豆为原料的墨粉合成了一种以大豆为原料的墨粉,其性能与传统墨粉相比没有任其性能与传统墨粉相比没有任何差别何差别,最重要的是墨粉容易从纸张上脱除。这种新的墨粉合成技术最重要的是墨粉容易从纸张上脱除。这种新的墨粉合成技术,能能节省大量的能源并且实现纸纤维的回收再利用。节省大量的能源并且实现纸纤维的回收再利用。2008年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖对于这个问题对于这个问题,俄亥俄州大豆委员会早期进行过研究俄亥俄州大豆委员会早期进行过研究,随后随后Battelle公司和公司和AIR公司组织开发了能够满足办公室打印机和复印机使用要求的生物树脂公司组织开发了能够满足办公室打

45、印机和复印机使用要求的生物树脂和墨粉和墨粉,并且进行了市场化。这项新技术以并且进行了市场化。这项新技术以大豆油、蛋白质大豆油、蛋白质,以及从谷物中以及从谷物中提取出的糖分为主要化学原料提取出的糖分为主要化学原料,制得生物质聚酯、聚酰胺、聚亚胺酯制得生物质聚酯、聚酰胺、聚亚胺酯,通过通过比较经济的化学改性和加工后比较经济的化学改性和加工后,最后得到了墨粉最后得到了墨粉。这些易降解的化学组分。这些易降解的化学组分在标准的脱墨过程中能够容易地从纸张上去除。在标准的脱墨过程中能够容易地从纸张上去除。AIR公司在此基础上公司在此基础上,加加入了恰当的催化剂并确定了最优生产条件入了恰当的催化剂并确定了最优

46、生产条件,使新树脂的生产规模化。使新树脂的生产规模化。核心技术：核心技术：这种新技术不仅没有降低打印质量这种新技术不仅没有降低打印质量,还有利于废纸的回收。因还有利于废纸的回收。因为提高了脱墨能力为提高了脱墨能力,可以大幅提高回收纸纤维的质量可以大幅提高回收纸纤维的质量,提高回收流程中流水提高回收流程中流水线作业的质量。从生物质原料树脂生产到墨粉生产线作业的质量。从生物质原料树脂生产到墨粉生产,以及最后的办公室纸以及最后的办公室纸纤维废物回收的整个价值链里纤维废物回收的整个价值链里,生命周期分析生命周期分析(Life-cycleAnalysis)表明表明,这种新技术可以节省大量的能源和减少二氧

47、化碳的排放。若在这种新技术可以节省大量的能源和减少二氧化碳的排放。若在2010年该技年该技术能占有术能占有25%的市场份额的市场份额,每年将节省每年将节省91761012千焦千焦9125万亿英热单万亿英热单位位(Britishthermalunits，1Btu=1106kJ)的热能消耗的热能消耗,并且至少减少并且至少减少36万万tCO2排放。排放。2008年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖重要应用：重要应用：对于打印和复印废纸的回收再利用问题对于打印和复印废纸的回收再利用问题,大豆生物质墨粉技术大豆生物质墨粉技术的研发成功的研发成功,为我们提供了一个具有经济效益的、系统的、绿色的

48、解决方为我们提供了一个具有经济效益的、系统的、绿色的解决方案。案。2006年年,AIR公司成功地扩大了用于公司成功地扩大了用于HPLaserJet4250型激光打印机型激光打印机的树脂和墨粉的生产规模。从早期的实验室开发到全面的生产及商业化的树脂和墨粉的生产规模。从早期的实验室开发到全面的生产及商业化运作运作,Battelle公司和公司和AIR公司都一直共同协作公司都一直共同协作,他们的合作降低了竞争成他们的合作降低了竞争成本本,生产出了高水平的、与目前硬件设施相兼容的市场化的墨粉产品。这生产出了高水平的、与目前硬件设施相兼容的市场化的墨粉产品。这种新的墨粉将被命名为种新的墨粉将被命名为Bio

49、RezR和和RezilutionR,它将提供给用户一种完美它将提供给用户一种完美的、环境友好的打印和复印方式。的、环境友好的打印和复印方式。2008年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖二、更绿色反应条件奖二、更绿色反应条件奖获奖者获奖者：纳尔科公司（：纳尔科公司（Nalcocompany）获奖原因：获奖原因：开发出开发出3DTRASARR冷却水处理技术冷却水处理技术专家小组对此项研究的创新和价值评价是专家小组对此项研究的创新和价值评价是:循环冷却水与人们的生活息息循环冷却水与人们的生活息息相关相关,如商务大厦里和工业生产中的冷却循环制冷等。冷却循环系统要求如商务大厦里和工业生产中的

50、冷却循环制冷等。冷却循环系统要求加入化学药剂来控制微生物生长、矿物质沉淀和腐蚀。纳尔科加入化学药剂来控制微生物生长、矿物质沉淀和腐蚀。纳尔科(Nalco)公公司开发了司开发了3DTRSASRR技术技术来持续监控循环冷却水的状况来持续监控循环冷却水的状况,必要时加入必要时加入化学药剂化学药剂,不是像以前那样按照死板的时间表去做。这种技术节省了水和不是像以前那样按照死板的时间表去做。这种技术节省了水和能源能源,减少了水处理药剂用量减少了水处理药剂用量,并且降低了外排水对环境的危害。并且降低了外排水对环境的危害。2008年美国总统绿色化学挑战奖年美国总统绿色化学挑战奖核心技术：核心技术：3D结垢控制