發展綠色化學，建設節約型社會

 　　山東化學化工學會

　　前 言

　　胡錦濤同志于2004年3月10日在中央人口資源環境工作座談會上指出要牢固樹立節約資源的觀念。自然資源只有節約才能持久利用。要在全社會樹立節約資源的觀念，培育人人節約資源的社會風尚。要在資源開采、加工、運輸、消費等環節建立全過程和全面節約的管理制度，建立資源節約型國民經濟體系和資源節約型社會，逐步形成有利于節約資源和保護環境的產業結構和消費方式，依靠科技進步推進資源利用方式的根本轉變，不斷提高資源利用的經濟、社會和生態效益，堅決遏制浪費資源、破壞資源的現象，實現資源的永續利用。

　　國務院辦公廳于2004年4月1日發布了《國務院辦公廳關于開展資源節約活動的通知》(國辦發[2004]30號)，《通知》指出：為深入貫徹落實黨的十六大和十六屆三中全會精神，加快建設資源節約型社會，推動循環經濟發展，解決全面建設小康社會面臨的資源約束和環境壓力問題，保障國民經濟持續快速協調健康發展，經國務院同意，2004年至2006年在全國范圍內組織開展資源節約活動，全面推進能源、原材料、水、土地等資源節約和綜合利用工作。

　　節能降耗是經濟發展的永恒規律。落實科學發展觀，實現可持續發展，必然要求節能降耗。要加大科技創新和制度創新力度，發展循環經濟和知識經濟，以實現經濟社會全面協調可持續發展。

　　綠色化學是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則，即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子，實現“零排放”。不僅充分利用資源，而且不產生污染;并采用無毒無害的溶劑，助劑和催化劑，生產有利于環境保護，社群安全和人身健康的環境友好產品。

　　綠色化學是貫徹可持續發展戰略的一個不可分割的一部分，它包括：節約原材料和能源,淘汰有毒原材料，在生產過程中排放廢物之前減降廢物的數量和毒性。對產品而言，綠色化學旨在減少從原料的加工到產品的最終處置的全周期的不利影響。所以說綠色化學技術在資源的合理充分利用和環境保護方面有重要的作用，因此它對我國的現代化建設和人類的未來生活都有著十分重要的意義。

　　一、充分認識建設節約型社會的重大戰略意義

　　能源、礦產、水、土地等自然資源，是經濟社會可持續發展的物質基礎和保障。新中國成立后特別是改革開放以來，我國經濟社會發展取得了舉世矚目的巨大成就，但是，我們在資源和環境方面也付出了巨大代價。經濟增長方式粗放，資源消耗高，浪費大，污染重。黨中央、國務院提出轉變經濟增長方式以來，各地方、各部門做出了很大努力，也取得了一定成效，但由于種種原因，問題并沒有從根本上得到解決。目前，我國單位國內生產總值能源、原材料和水資源消耗大大高于世界平均水平。生產、建設、流通、消費領域浪費資源的現象相當嚴重。這樣，不僅造成資源供求矛盾日趨尖銳，煤電油運緊張，環境污染加重，導致一些重要礦產資源對外依存度不斷上升，而且助長了不良的社會風氣。我國資源支撐這種粗放的經濟增長已經難以承受。在我國經濟社會發展進入新的歷史階段，中央明確提出建設節約型社會，就是要在社會生產、建設、流通、消費的各個領域，在經濟和社會發展的各個方面，切實保護和合理利用各種資源，提高資源利用效率，以盡可能少的資源消耗獲得最大的經濟效益和社會效益。這是關系到我國經濟社會發展和中華民族興衰，具有全局性和戰略性的重大決策。

　　加快建設節約型社會，是由我國基本國情決定的。人口眾多、資源相對不足、環境承載能力較弱，是中國的基本國情。今后一個時期，人口還要增長，人均資源占有量少的矛盾將更加突出。能源短缺是我國經濟社會發展的“軟肋”，淡水和耕地緊缺是中華民族的心腹之患。這種基本國情，決定了我國必須走建設節約型社會的路子。

　　加快建設節約型社會，是貫徹科學發展觀的必然要求?？茖W發展觀是我們黨對我國現代化建設指導思想的重大發展。貫徹落實科學發展觀的一個重要方面，就是要處理好經濟建設、人口增長、資源利用、環境保護的關系。在節約資源、保護環境的前提下實現經濟較快發展，促進人與自然和諧相處，提高人民生活水平和生活質量。在發展經濟的同時，加強環境保護和治理，讓人民群眾喝上干凈的水、呼吸清潔的空氣、吃上放心的食物，在良好的環境中生產和生活。

　　加快建設節約型社會，是全面建設小康社會的重要保障。我國在全面建設小康社會進程中，經濟規模將進一步擴大，工業化不斷推進，居民消費結構逐步升級，城市化步伐加快，資源需求持續增加，資源供需矛盾和環境壓力將越來越大。解決這些問題的根本出路在于節約資源。加快建設節約型社會，既是當前保持經濟平穩較快發展的迫切需要，也是實現全面建設小康社會宏偉目標的重要保障。

　　加快建設節約型社會，是保障經濟安全和國家安全的重要舉措。解決我國現代化建設需要的資源問題，著眼點和立足點必須放在國內。近年來，我國石油、礦產等重要資源進口越來越多，對國外市場依賴程度越來越大。過多地進口資源，不僅耗費大量資金，而且會加劇國際市場供求矛盾，帶來一系列經濟、政治、外交方面的問題。加快建設節約型社會，控制和降低對國外資源的依賴程度，對于確保經濟安全和國家安全有著重要意義。

　　總之，加快建設節約型社會，事關現代化建設事業，事關人民群眾根本利益，事關中華民族生存和長遠發展。我們一定要從全局和戰略的高度，充分認識加快建設節約型社會的極端重要性和緊迫性，增強憂患意識和危機意識，增強歷史責任感和使命感，以對國家和人民高度負責、對子孫后代高度負責的精神，把加快建設節約型社會的工作擺在突出的重要位置，切實用大力氣抓緊抓好。

　　二、綠色化學——創造綠色生活

　　近二十年來，隨著全球性環境污染的加劇、能源的匱乏和社會公眾對環境保護及人類可持續發展的日益關注，人們開始對造成環境與生態惡化的主要元兇——化學和化學工業的重要性提出質疑。人類的生存和發展是利用和消耗自然資源的過程。這個過程的科學基礎就是化學?；瘜W工業是人類文明和社會發展的基石。隨著世界人口的劇增、人類消費的日益增加，我們越來越感受到來自自然的巨大壓力，最主要的是人口、能源和環境三大問題。化學化工的發展為人類的生活的改善提供了源源不斷的能源和物質基礎，但同時又是造成能源和環境問題的罪魁禍首之一。因此，化學和化工工業又倍受人們的質疑。綠色化學的出現，為人類最終從化學的角度解決環境和能源問題帶來了新希望。 綠色化學又叫環境無害化學、環境友好化學、清潔化學。顧名思義，綠色化學就是應用化學的技術和工藝去減少或消滅那些對人類健康、社區安全和生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等的使用和產生。綠色化學的理想和目標在于不再使用有毒、有害的物質，不再產生廢物。它是一門從源頭上阻止環境污染的新興學科分支，它追求可持續發展。綠色化學的根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革現在的整個化學和化工。“綠色”是環境意識的革命，“綠色化學”則是化學學科的又一次飛躍。

　　諾貝爾獎評委會認為今年諾貝爾化學獎獲得者的成果“是朝著‘綠色化學’方向前進的一大步”。中國科學院戴立信院士在對今年諾貝爾化學獎評價時說，“他們的成果得獎，是化學界認為理所當然的事情。這不僅是因為他們的科研成果本身非常重要，更重要的是這一成果在生產生活領域有著極其廣泛的實際應用，他們的成果推動了有機化學和高分子化學的發展，每天都惠及人類”。

　　“綠色化學”的一個巨大進步，是基礎科學造福于人類、社會和環境的良證，對于制藥、生物技術和食品生產領域都有著十分重要的意義，可以用以制造更廉價、清潔的化學物質和藥物，如可抗高壓和高溫的各種新式塑料、燃料添加物、殺蟲劑、肥料甚至誘捕和驅趕蚊蟲的合成分泌物等，極大地推動和促進了化學工業，尤其是制藥業和塑料工業的發展。

　　綠色化學的研究和應用主要是圍繞化學反應、原料、催化劑、溶劑和產品的綠色化而開展的。這也是對傳統的先污染后治理的化學工業的挑戰和革命、是從源頭上防止污染的新理念、是解決環境與生態困境的必由出路。 為了實現綠色化學工藝和工業，主要著眼于以下幾個方面：

　　1、用無毒、無害的原料：化學研究和化工生產中經常采用有毒、有害的原料，如劇毒的光氣、氫氰酸、苯類、醛類等原料和中間體，它們嚴重地污染環境并危害人類的健康。采用無毒、無害的原料是綠色化學的一項重要任務。

　　2、應用“原子經濟”反應路線：就是最大限度地利用原料分子中的每一個原子，使之結合到目標分子中，不產生副產物或廢物，從而實現廢物的零排放。“原子經濟”反應有利于節約資源和保護環境。

　　3、采用新型、高效、對環境友好、可回收的催化劑：通過選擇催化劑，可以提高反應的選擇性，并避免副產物的生成，提高原子的利用率，減少有害物質對環境的排放。

　　4、采用無毒、無害的溶劑：致力于開發無溶劑存在下的反應，如固態反應;開發和應用無毒、廉價、不危害環境的水介質體系;以超臨界流體做介質的反應將成為綠色合成工藝的重要途徑。

　　5、產品的綠色化：采用新的工藝、新的原料、新的配方，合成新的對人類和環境無毒、無害的綠色產品是綠色化學的最終使命和終極目標。如開發新型的制冷劑，減少對臭氧層的破壞;開發新型的、可生物降解的高分子材料，解決“白色污染”問題。

　　6、充分應用可再生資源：采用可再生資源做化學化工原料，是綠色化學的一項重要任務和研究方向。據統計，現代95%以上的有機化學品都來自石油和煤，但石油和煤的儲量有限，屬不可再生能源。同時，石油和煤的開采和加工又嚴重污染環境。采用可再生的生物質，如淀粉、纖維素、沼氣、糖類等取代傳統的石油、煤等工業原料既可以保護資源又有利于環境，可謂一舉雙得。

　　7、從產品開發的途徑上考慮：傳統的化學工藝的開發是經過漫長的實驗探索，并不斷地改進、優化和完善。在這種研究模式下，必將消耗大量的化學試劑、溶劑和能源，并源源不斷地產生副產物和廢物。往往開發一條可行的化學工藝需要經過漫長的時間和消耗大量的人力、物力。目前，計算機輔助分子設計和材料設計是一門新興學科分支，并在實踐中取得了廣泛的發展和應用。如在有機合成和藥物合成中，科學家首先建立了一個已知的有機合成反應盡可能全的資料庫,然后在確定目標產物后,第一步找出一切可產生目標產物的反應;第二步又把這些反應的原料作為中間目標產物找出一切可產生它們的反應路線;接著應用計算機智能技術優化出價廉、物美、不浪費資源、不污染環境的最佳反應路線;最后，通過化學方法合成出所設計的目標分子。

　　綠色化學在節約原料、保護環境、保障人類健康與安全方面發揮了日益顯著的作用，并受到社會的廣泛關注。世界各國的許多科研機構和政府部門都在致力于綠色化學的開發和推廣應用。相信隨著科學的進步和人們綠色意識的提高，我們的賴以生存的地球環境會變得更加美好。

　　三、綠色化學三大重點研究領域

　　今天，“綠色化學”已被公認為是21世紀最重要的科學領域之一，是實現污染預防最基本的科學手段。盡管現在還很難對其未來發展趨勢做出準確而全面的預測，但根據現在的研究進展可以斷定，綠色化學在一些具體研究領域既具有科學研究價值，又將產生重要的社會和經濟效益。北京工業大學綠色化學研究所所長佘遠斌教授在接受記者采訪時指出，綠色氧化劑和催化劑的研究、新的原子經濟反應的開發以及采用無毒、無害的溶劑正成為綠色化學的研究熱點。

　　1、綠色氧化劑提高氧化反應選擇性

　　近年來，氧化化學取得了很大的進展，但也帶來了許多問題。一方面氧化化學是最重要的化學分支之一，另一方面，氧化化學也是環境污染最嚴重的技術之一，目前已開發的許多氧化劑和催化劑都含有毒性物質。為了解決這個問題，研究人員正致力于開發既具有高選擇性、高效率又對環境無害的綠色化工技術。

　　佘遠斌教授介紹說，目前烴類的烷基化反應一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸催化劑，這些液體催化劑存在著共同缺點，它們對設備腐蝕嚴重，對人體有危害，產生的廢渣又污染了環境。為了克服這些缺點，國外研究人員試圖從分子篩、雜多酸、超強酸等新催化材料中開發固體酸烷基化催化劑。其中采用新型分子篩催化劑的乙苯液相烴化技術引人注目，這種催化劑選擇性很高，乙苯收率超過99.6%，而且催化劑壽命長。

　　固體酸烷基化催化劑雖然在環保方面比液體酸催化劑有優勢，但也還存在著一些問題。在今后的研究中，還應進一步提高催化劑的選擇性，以降低產品中的雜質含量;提高催化劑的穩定性，以延長運轉周期;降低原料中的苯烯比，以提高經濟效益。

　　2、開發新的原子經濟反應

　　原子經濟性是在1991年由Trost首先提出的，即在化學反應過程中有多少原料的原子進入到所需的產品中。理想的原子經濟反應要求原料分子中的原子百分之百地轉變成產物，不產生副產物或廢物，實現廢物的“零排放”。對于大宗基本有機原料的生產來說，選擇原子經濟反應十分重要。目前，在有機原料的生產中，有的已采用原子經濟反應，如丙烯氫甲?；贫∪?、甲醇羰化制醋酸、乙烯或丙烯的聚合、丁二烯和氫氰酸合成已二腈等。還有一些基本有機原料的生產所采用的反應，已由過去的二步反應，改成一步原子經濟反應，如環氧乙烷的生產，原來是通過氯醇法二步制備，采用銀催化劑后，改為乙烯直接氧化成環氧乙烷的原子經濟反應。 近年來，開發新的原子經濟反應已成為綠色化學研究的熱點之一。在國外，EniChem公司采用鈦硅分子篩催化劑，將環己酮、氨、過氧化氫直接合成環己酮肟，取代了過去由氨氧化制硝酸、硝酸離子在鉑和鈀貴金屬催化劑上用氫還原制備羥胺、羥胺再與環己酮反應合成環己酮肟的復雜工藝路線，并已實現工業化。

　　在已有的原子經濟反應如烯烴氫甲?；磻?，雖然工藝路線已經是理想的，但是采用的油溶性均相銠絡合催化劑與產品分離比較困難，或者原用的鈷催化劑運轉過強中仍有廢催化劑產生，因此對這類原子經濟反應的催化劑仍有改進的余地。由此可見，對于已在工業上應用的原子經濟反應，也還需要從環境保護和技術經濟等方面繼續研究，加以改進。

　　3、采用無毒、無害溶劑或不使用溶劑 。

　　與化學品制造相關的污染問題不僅來源于原料和產品，而且和生產過程中使用的溶劑也有關系。當前廣泛使用的溶劑是揮發性有機化合物，會造成較大的環境污染，采用無毒無害的溶劑代替揮發性有機化合物作溶劑已成為綠色化學的重要研究方向。

　　在無毒無害溶劑的研究中，最活躍的研究項目是開發超臨界流體，特別是超臨界二氧化碳作溶劑。超臨界二氧化碳是指溫度和壓力均在其臨界點以上的二氧化碳流體。它既有常規液態溶劑的溶解度，在相同條件下。又具有氣體的粘度，因而具有很高的傳質速度。由于具有很大的可壓縮性，流體的密度、溶劑溶解度和粘度等性能均可由壓力和溫度的變化來調節。超臨界二氧化碳的最大優點是無毒、不可燃、價格低廉。

　　除采用超臨界溶劑外，還有研究以水或近臨界水作為溶劑以及有機溶劑/水相界面反應。采用水作溶劑雖然避免了使用有機溶劑，但由于其溶解度有限，限制了它的應用，而且廢水也會造成二次污染。在有機溶劑/水相界面反應中，一般采用毒性較小的溶劑(甲苯)代替原有毒性較大的溶劑，如二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、醋酸等。采用無溶劑的固相反應也是避免使用揮發性溶劑的一個研究動向，如用微波來促進固、固相有機反應。

　　“離子液體”是在常溫下呈液態的離子化合物。在這種液體里沒有分子，只有陰離子和陽離子。這種“離子液體”易于操作，沒有任何危害.為名副其實的綠色化學所追求的溶劑。在目前，“離子液體”主要還是作為Lewis酸堿有機反應的綠色溶劑。

　　四、發展綠色化學，建設節約型社會

　　綠色化學不僅將為傳統化學工業帶來革命性的變化，而且必將推進其它綠色產業的建立與發展，它是一種更高層次的化學，化學家不僅要研究化學品生產的可行性和現實用途，還要考慮和設計符合綠色化學要求，不產生和減少污染的化學過程。這是一個難題，也是化學家面臨的一項新的挑戰。國際上對此很重視。

　　綠色化學作為可持續發展的核心戰略之一,隨著時間推移和技術進步，它將不再是一種奢侈品，正如杜邦公司的特帕所說：“事實上企業界正在通過應用綠色化學技術而獲利，一些積極的公司正在發現‘對環境和企業都有利’的口號是可信的和實在的”。

　　不可否認的是，我國綠色化學技術的發展現狀與國際還有差距，尤其是在生物質能源、生態農藥、肥料等領域差距較大。據估計，相對于美國我們在生物質能源方面要落后10年，生態農藥和肥料 要落后4～5年，這些都是今后的重點研究方向。由于綠色化學的發展涉及很多學科，涉及很大的經濟利益，所以各國之間均保持高度的保密和防范，這就要求我們必須從頭開始，靠自己的努力取得研究工作 的進展和突破。

　　結束語

　　展望21世紀，我國的工業化，城市化將繼續發展，人口還要增加，對化學工業的需求也將增多，而傳統化學工業雖在農藥、聚合物、材料科學、去污劑、石油添加劑、水處理、廢物處置等方面做出了巨大貢獻，另一方面它也帶來了一個負面影響——環境污染，增加了對環境的壓力。而人民群眾對改善環境、提高生活質量的要求又越來越強烈。黨中央、國務院反復強調：“保護環境是我國的一項基本國策，是可持續發展戰略的重要內容，直接關系到現代化建設的成敗和中華民族的復興”，“加快經濟建設，決不能以破壞環境為代價，決不能把環境保護同經濟建設對立起來或割裂開來，決不能走先污染后治理的老路，那樣代價太大”，“建設項目必須實行環境污染治理設施與主體工程‘三同時’(同時設計、同時施工、同時投入運行)的規定。大力推行清潔生產”，“防止資源浪費”，為此，綠色化學以其“原子經濟性”為基本原則，一方面充分利用資源防止浪費，另一方面實現“零排放”，達到不污染環境的效果。因此，它對于我國的現代化建設和人類未來生活都有著不可估量的巨大意義。只要我們提高科技水平，用好綠色化學技術，搞好搞活我國經濟，使我們的祖國的水更清，天更藍，山川更秀美，營建人類的美好家園。

　　綠色化學取代傳統化工乃是不可逆轉之大勢，“殺雞取卵”的短視行為必將有它遁去的一天，因為人類最終不會愿意以犧牲環境為代價求得暫時的發展。從某種層面上講，綠色化學代表著整個社會未來發展的希望，關愛綠色化學的實質就是關愛人類自己。