“绿色化学”与节能减排

李倩（东北大学理学院）

“绿色化学”与节能减排

李倩（东北大学理学院）

“绿色化学”就是用化学技术和方法，从根本上减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的生产和应用。“绿色化学”应遵循的十二条原则中有六条原则直接与节能减排相关。“绿色化学”技术在石油与化学生产领域中的应用对人类合理利用能源、发挥能源的支撑作用、实现节能降耗具有不可替代的作用。

绿色化学 节能减排 关系 地位与作用

随着“绿色化学”学科的崛起，国内外科研人员一直致力于“绿色化学”与节能减排关系的研究，即：如何发挥该学科在节能减排领域的作用，突出该学科在节能减排领域的地位。文章从“绿色化学”的基本内容及其内涵出发，阐述与探讨了“绿色化学”对节能减排工作的支撑作用，为进一步做好当前的节能减排工作提供了很好的思路和借鉴。

1 “绿色化学”的基本概念及其内涵

“绿色化学”又被称为环境无害化学、环境友好 化 学 和 清 洁 化 学[1]。 在 美 国 《绿 色 化 学》（Green Chemistry）杂志对“绿色化学”给出定义之后，美国 环 境 保 护 署 AnastasPT 等[2-3]又 对 “ 绿 色 化 学 ”进行了重新定义，即：“绿色化学”就是用化学技术和方法，从根本上减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的生产和应用。这充分体现了“绿色化学”的深刻内涵，即：突出环境保护，促进节能减排，服务经济社会，促进和谐发展。

“绿色化学”的诞生及其定义给出之后，科研人员又对“绿色化学”的研究内容、应符合的要求[4-6]以及应遵循的原则进行了总结与探索。“绿色化学”应遵循的原则，这一领域的学者和科研人员将其 总 结 为 十 二 条 原 则[6-9]。 这 里 在 综 合 参 考 文 献[1-9]对“绿色化学”十二条原则进行总结描述的基础上，对十二条原则当中有关节能减排的条款进行简要解读，具体如下：

第一条是零排放原则。这一原则的核心就是要求在化学产品生产过程中，应确保尽可能少地产生废弃物，杜绝产生了废物以后再进行处理这一被动做法，这也是该原则中所提到的防止废物的生成要比在其产生后再处理更好，即预防比治理更重要。这样，既可以防止更多废物的产生，又可以减少损失，因为预防费用要远远小于处理的费用，从这种意义上来讲，该原则也渗透着节能减排技术对“绿色化学”研究的必然要求。

第二条是经济性原则。该原则是基于“原子经济性”化学反应理论提出的，它要求实现原子经济反应最大化，其核心是确保在化学产品生产过程当中，减少原材料的浪费，即保证参加化学产品生产的各个物质的每个原子都能被充分利用。这样既可提高化学产品生产反应的效率，又可减少废弃物的排放，进而实现节约资源和能源、减少浪费的目的。

第六条是低能耗原则。该原则要求在化学产品生产中尽量减少能源的消耗。在此过程中，在考虑环境要求的同时，还要考虑经济方面的要求，更要考虑生产过程中能耗对成本和环境的影响程度。基于这一点，建议最好采用温和的生产方法，即采用常温常压下的合成方法，既可以满足环境要求，又能够满足节能的要求。该原则体现了节能减排技术对“绿色化学”科技的核心要求。

第七条是可再生、可回收利用原则。“绿色化学”研究与生产要求力争实现可再生、可回收利用，即确保资源利用最大化。只要技术上和经济上可行，使用的原材料应是可再生的和可回收的，即利用可再生、可回收的材料代替消耗性材料，从而减少了资源的消耗，可间接地促进节能减排目标的实现。

第八条是原子效率原则。该原则要求尽量避免毒、副反应的产生；最大限度地避免不必要的衍生过程，也就是尽量避免使用不必要的衍生物，目的是降低原料的消耗及对人类健康与环境的影响，为节能减排打下良好的基础。

第九条是理想化原则。该原则强调要选用理想的催化剂，即使用选择性高的催化剂，因为该类催化剂可以提高原料的利用率，更有利于节能减排。

2 “绿色化学”在节能减排领域的地位与应用

在“绿色化学”的主要研究内容以及所遵循的原则当中，都提到了提高原子经济和能量的使用效率以及降低化学生产过程能耗的问题，这充分反映了“绿色化学”在节能减排领域的重要作用和重要地位。“绿色化学”技术研究已经成为节能减排研究领域的热点课题之一。

“原子经济性”和降低化学过程能耗研究作为“绿色化学”的重要内容之一，可为节能减排工作提供更加可靠的理论与技术基础，其中“原子经济性”化学反应理论在石油化工企业节能减排工作中的应用将会更加直接、更加广泛、更具有发展前景 。 这 是 由 于 “ 原 子 经 济 性 ” 化 学 反 应 研 究[4-5,10-13]旨在用来评估资源与能源的利用效率，同时根据其利用率情况，进一步探索如何提高其利用率，达到节能减排的效果，实现节能减排的目的。而“原子经济性”化学反应所研究的核心就是指在石油化工生产与研究过程中，凡是涉及到化学反应的，要使得参与反应的各个反应物中的每个原子都能被充分利用，目标是使原子经济反应最大化，提高化学产品生产反应效率，避免原材料的浪费，也就是说要确保参加化学产品生产的各个物质的每个原子都被充分利用，进而发挥“绿色化学”利用资源、节能降耗、防止污染的作用。反应的“原子经济性”的概 念是美 国 著名 有 机化学 家 、美国 Stanford 大 学 的TrostBM 教 授 提 出 的[5,10,12-13]。 这 一 概 念 的 提 出 ， 不仅为“绿色化学”的研究与应用提出了明确的目标，也为节能减排与环境保护工作指明了方向。

石油与化学工业的主要原料是石油、天然气和煤炭等资源能源，而石油、天然气和煤炭作为重要的能源之一，已经引起国际社会的关注，况且石油、天然气和煤炭 又是 一种 不可 再生的资源和能 源[14-16]，随着石油、天然气和煤炭的开采与开发，其储量在不断降低。那么，在有限的资源状况下，充分发挥石油、天然气和煤炭这些能源在人类经济社会进步中的作用尤为重要，所以，探索“绿色化学”技术在石油与化学生产领域中的应用对人类合理利用能源、发挥能源的支撑作用、实现节能降耗具有不可替代的作用。

随着“绿色化学”研究的不断深入，使得该学科在生产与科研中的应用日益广泛，应用领域不断扩大，节能效果日渐突出，节能地位显著提高，特别是在石油化工行业的实际应用非常丰富，下面仅通过甲醇羰基化法合成乙酸 （CH3COOH）这一实例来进一步说明“绿色化学”技术在石油化工行业节能减排领域的地位和作用。

目前，在石油化工行业生产乙酸的原料主要有矿 石 、 木 材 、 石 油 、 煤 炭 和 天 然 气[17]。 随 着 科 技 和技术的进步，国内外科研人员一直在探索利用自然界中的物质作为原料生产乙酸，同时，还要保证在生产和科研工作中，严格遵循“绿色化学”的十二条原则，特别是“原子经济性”原则和低能耗原则 。 文 献[18]介 绍 了 生 产 乙 酸 的 几 种 方 法 ： 包 括 乙 醛氧化法、甲醇羰基化法、丁烷及轻油液相氧化法和乙烯直接氧化法。在上述四种生产路线当中，由于甲醇羰基化法可利用自然界中的物质作为原料进行合成与生产，可以 100%实现“原子经济”化学反应，所以许多国家都在不断推广使用这种方法生产乙酸。各国都在不断探索和改进该项技术，目前不仅可以充分利用原料，而且还可以实现不依赖于石油 等 能 源 物 质 进 行 乙 酸 的 大 量 生 产[17]， 同 时 ， 该 项技术的开发与应用也为节约能源开辟了一条新的途径。

3 结语

综上所述，“绿色化学”与节能减排是两个密不可分的统一体，节能减排离不开“绿色化学”技术的开发，“绿色化学”技术的开发又推动着节能减排事业的发展，所以，要大力开发“绿色化学”技术，不断开展“绿色化学”科学研究，以此来全面推动节能减排技术的不断提升。

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10.3969/j.issn.2095-1493.2013.008.025

2013-04-21）

李倩，东北大学理学院在读硕士研究生，应用化学研究方向， E-mail：liqianqq@126.com，地址 ：辽宁 省沈阳 市和平 区文化路3号巷11号，110004。