欧洲可持续性化学技术平台——2025年及以后年代的设想（摘要）
朱曾惠 编译
    （上接第24期A12、13版）
                           化学工业设想
1.可持续性设想
　　可持续性化学技术平台的设想要点：
　　①具有先进技术和创新能力的欧洲化学及相关工业将继续保持其竞争力；
　　②对分子尺度（如纳米技术和生物技术）的不断掌握将研制出具有良好性能的新一代产品，从而开发出其在许
多工业领域的新用途；
　　③先进的化学和生物技术将提高工业的生态效率；
　　④化学工业将逐步迈入可信赖的、安全的并负有社会责任感的行业领域；
　　⑤欧洲将为化学和生物技术创新提供有效的框架，对其良好的技术根基加以巩固。
　　20世纪以来，随着分子化学反应机理研究的不断深入，人们对物质世界的操控能力日益提高，化学已成为欧
洲经济增长的基础领域。而且，化学将继续推动欧洲经济增长和可持续性发展，提高人们的生活水平。
　　化学科学的下一个挑战是找到社会近期将要面对的一些问题的解决办法。“有些时候，其他领域的人会对基础
化学不以为然。这一点让人遗憾。事实上，基础化学不仅推动其他领域的技术进步，使人类基因组的高通量测序成
为可能，也是许多学科之间交流的工具。增加基础化学领域投资不仅能够推动其他领域的进步，而且更有助于科学
语言的发展。”
　　具有先进技术和创新能力的欧洲化学及相关工业将继续保持其竞争力
　　增加科研投资，特别是一些关键领域，如工业生物技术、材料技术和反应及工艺设计，将给化工产品及其工艺
技术带来更大的突破，从而进一步提高化学工业的竞争力，使之在解决社会面临的主要挑战中继续做出巨大的贡献。
欧洲化学工业在世界上仍将占有20%以上的市场份额，并将成为欧洲贸易平衡的主要力量。
　　对分子尺度（如纳米技术和生物技术）的不断掌握将研制出具有更好性能的新一代产品，并开发出其在许多工
业领域的新用途
　　通过合理的分子设计，可获得性能更好或定制性能的新材料和新配方。
　　对分子结构进行不断的改进可提高材料的使用效率，开拓新的应用领域，如在能源、保健、运输、通讯、电子、
安全和食品及饲料等领域。典型事例包括氢储存用新材料、海水脱盐膜材料以及水基自修补涂料等。
　　先进的化学和生物技术将提高工业的生态效益
　　化学和生物技术的充分利用可使工业产品和工艺的生态效益得到进一步提高。开发大型生产基地，更好地运用
集成原理，可提高资源的有效利用率、减少化学品运输费用及提高废物回收利用率。此外，利用先进的化学和生物
技术可建立新型化工厂，虽然其规模较小，但灵活性大、投资较少。
　　工业生物技术属环境友好型新工艺，在适合的温度、压力和pH值以及新型助剂和溶剂的初始条件下，通过该
技术可使生产中的有害物质、废弃物及有毒气体等的排放降至最低，社会效益显著。
　　稳定的、有竞争力的原料供应是工业发展的基础。寻找替代原料是解决当前原料供应紧张的1种有效途径。将
高性能催化剂加入过程强化装置，可显著提高化学反应的转化率及其选择性。高新分离技术如膜技术可使工艺条件
变得缓和，用生物质作原料的可靠性已经在某些原料应用中得到验证。
　　化学工业将逐步迈入可信赖的、安全的并负有社会责任感的行业领域
　　责任关怀（Responsible Care）计划所推动的公开交流趋势将继续并进一步得到改善，化学工业也将继续组织
诸如此类的具有建设性意义的与股东进行公开对话的活动。
　　欧洲将为化学和生物技术创新提供有效的框架，对其良好的技术根基加以巩固
　　欧洲将保持并发展其化学和化学工程的技术和基础研究的优势，教育改革不失为保持欧洲优良技能基础的有效
手段。欧洲的法律和财政条件将激发化学品生产商的投资兴趣，也推崇有创新意识的企业精神。
　　加大科研投入可使欧洲的化学工业处于世界领先地位
　　欧洲各国家和地区将加大对包括生物技术工业应用在内的化学工业的科研投入。
　　技术平台将为技术合作伙伴的开拓创新提供1个有效的机制，其也将通过日益完整的系统方案而不是单一的原
材料供应，为化学工业提供一些解决方案，以更好地满足下游工业的市场需求。与此同时，供应链内各生产商的充
分沟通将进一步推动该技术平台的良好发展。
　　上述挑战需要化学工业的全体同仁致力于科学研究，以维持和巩固欧洲在科学研究和商务中的领先地位，同时，
也可赋予化学工业另一种推动力，即在可持续发展的条件下巩固化学工业发展的基础。
　　在此引用哈佛大学Geroge Whifesides教授的话作为本小节的结束语：
　　“化学总是一双看不见的手，建立和运作着各种工具和手段，支持着基础设施，可能还不仅如此。我们将自己
当作花岗岩采掘能手，但是却从未想过自己的工作是在建造花岗石的殿堂”。

2．原料技术
　设想要点：
　①使欧洲成为世界范围内高新材料的供应地；
　②受社会需求驱动，材料技术创新将为提高欧洲人民生活质量作出贡献；
　③抓住机遇，与下游工业密切合作，引导新材料朝着高性能的方向发展；
　④加强物质定制性能所需的分子设计能力；
　⑤将传统材料与纳米材料复合并加以改性，研制出综合性能优良的产品；
　⑥集中市场需求和技术发展，为材料领域的新兴中小企业创造机遇。
　　物质文明是社会文明的基础。我们对社会发展的各个历史阶段也是用物质来描述的，如石器时代、青铜器时代、
铁器时代、钢材时代（工业革命）、聚合物时代和硅时代（电信革命）。由此可见，物质材料对我们来说是何等重要。
从古至今，人们都一直努力地去了解和改变我们周围的物质世界。时至21世纪初，我们已经可以清晰地看出，下
一个技术前沿并不是进一步去了解和应用某一特殊材料，而是要更充分了解和优化材料的组合及其协同功能。因此，
对1种材料和由不同材料组成的某种功能元部件之间的界限也就模糊不清了。
　　在许多工业领域里，发现具有特殊性能的新材料以拓展新业务的能力是有限的，即便新材料研制成功，对它们
的加工技术的掌握进程也是缓慢的。未来的技术要求将直接反映在对化学品和材料的要求上：自身性能，成本费用，
可加工成型性，环境友好性以及再生性。需要对新产品进行完整的生命周期分析，同时也要考虑生态和经济2方面
的因素。而且，材料科学在解决一些社会需求问题和提高欧洲人民的生活质量方面将扮演着重要角色。
　　集中了各种不同性能要求的一组新技术和新方法，可提供快速发现新材料的途径、准确的表征和鉴定、对其性
能更直接的分子层面控制以及更可靠的设计和模拟。
　　抓住机遇，加强与下游工业的密切合作，协调并强化各领域间的相关研究，以超越工业研究的局限性，防止并
避免分散和重复工作。
　　市场需求与创新技术相结合，将给一些材料领域的新兴企业创造新的机遇，从而推动它们成为高新技术的领头
羊。再者，此领域中的创新将会推动下游相关产业的创新性应用。
　　有意义的应用领域：
　　●功能材料：具有定制性能的生物相容和生物降解的材料，包括薄膜、表面涂料、医疗疹断用材料，以及药品、
农药、营养品、化妆品和个人保健品、应用纳米技术和生物仿生概念的生物纳米复合材料等的配方。在该领域内，
我们要共同努力来开发出相应的工业生物技术。
　　●智能材料：应用于电子元件（如显示器和传感器），具有电（如超导）、光、力和磁等定制性能的材料。
　　●用于能源生成、存贮、输送和转换领域的可持续性技术材料，涵盖领域范围从再生能源如太阳能和燃料电池
技术到隔热用的纳米多孔材料。
　　●应用于控制合成新方法的发展，包括新型聚合技术和生成新型材料的催化工艺。该领域的工作将与反应、工
艺设计和工业生物技术相结合，探寻最佳的生态效益工艺。
关于纳米技术
　　指在结构、元件和系统的设计、表征鉴别、生产和应用中控制其形状和大小限于纳米尺寸。
　　纳米技术具有潜在的优势，将对世界产生巨大影响。与化学一样，它具有可实用性——对欧盟许多技术部门、
材料和制造业起到了一定的推动作用。应用领域包括建筑、消费品、聚合物添加剂、功能性表面涂层、交通、航空
工业、传感器和生物传感器、分子电子元件及制药等。设计方法是微型化和分子组装。
　　虽然现在纳米技术尚未能形成单独的学科，然而在分子层面上材料设计能力已经成为许多高价值应用领域的关
键。此种技术开发需要随时评价，并在效益和风险两者之间进行平衡和管理。

3．反应和工艺设计
　设想要点：
　①生产装置要具有可提高的生产率和效率，并降低制造成本；
　②生产装置要装备适合的过程控制系统，以便适应装置规模和产品型号的调节；
　②尽可能减少生产装置对环境的影响，利用无毒无害原材料并使循环回收利用最大化；
　④生产装置设计要提高其本身的安全性，在化学制造中尽量做到不发生事故。
　　传统装置和过程曾很好地为化学工业和社会服务,并且随着化学化工的进展及新原料的出现逐步发展。化学过
程不断被改进,原材料的利用率更高,安全性更好,产量更大,而能源消耗和废物产出则越来越少。通过诸如使用催化
剂、新型溶剂和分离技术及新颖的装置设计方法等进一步的化学和过程强化手段,化学过程可能会发生大幅度的改
进。我们认为,20年内化学工业将会发生重大变化:
　　合成路线的灵巧设计是影响新工艺是否可降低废物排放、副产品和能耗以及应用廉价原材料等的关键因素。高
通量试验方法参数筛选(如溶剂、温度和催化剂等)速度快，从而推动了产品开发速度。多功能或微型结构的混合/
反应装置可以强化工艺,使之具有更佳的经济性。成熟的大型生产工艺的优化和创新是不可缺少的,即使对大宗产品
也是可行的。新反应途径(如以H2O2等强氧化剂为基础或用分子氧进行选择性氧化等新突破)可以开辟新的领域,进
而使欧洲化学工业优于其他化工产品生产国。
　　微过程技术不仅是在精细化工领域而且在通用化学品和聚合物领域均已经取得重要突破。过程集成,即在1个
反应器内进行多步反应,改进了大宗化学品生产过程。反应精馏、分壁式分馏塔、离子液体分离以及热、电力的集
成可以显著节约投资和运营成本。
　　80%以上的化学反应均需在催化条件下完成。同时由于其对工艺产生巨大影响,因而催化也是影响反应顺利进行
的关键因素。即使在成熟的聚烯烃生产工艺中,新进开发的催化剂使反应活性较原来有显著提高。催化剂开发应与
反应工程相互协调匹配,应与反应器开发同时进行。过程集成和强化与新型催化剂结合的观念对设计具有竞争力的
日用品生产工艺十分重要。在开发新型原料、生产高性能材料及创造环境友好生产工艺等方面,催化是一项具有决
定性意义的工艺技术。
2025年以后,加工型工业将会因硅技术发展而受到巨大影响。现代计算机硬件和软件使建模、模拟和数据挖掘
更为迅速。个人医学诊断领域的计算方法、活性组份的探索以及对细胞模拟生物过程认知的提高将加速产品开发进
程,增加产品收率和意想不到的商机。

4．工业生物技术
　设想要点：
　①增加使用一步或多步法生物技术生产的化学品和材料的数量，生物技术可以用于生产传统方法无法得到的化学
品和材料，而且更为有效；
　②由于生产中使用可再生资源作为原材料，生物技术有利于提高生态效益；
　③工业生物技术将使许多工业领域以经济和环境可持续的方式进行生产；
　④以生物技术为基础的生物质衍生能源有助于缓解日益增长的能源需求；
　⑤绿色生物技术将显著提高原材料的有效利用率；
　⑥研究、工业、农业和社会之间相互支持和持续合作，将使欧洲工业保持创新和竞争力。
　　工业生物技术即生物技术应用于化学品、材料和能源的生产和加工。在化学、食品、饲料、造纸、纸浆、纺织
和能源等工业领域，工业生物技术利用酶和微生物来制造产品。在生物质替代化石资源生产生物化产品（如生物燃
油和生物高分子）方面，工业生物技术将会产生深远的影响。利用可再生材料作为原料，可以减少对有限的化石资
源消耗，并且可降低欧洲对化石的进口依赖度。此外，这对于实现《京都议定书》规定的降低CO2排放的目标也会
作出巨大的贡献。同时，工业生物技术的应用还将为农村地区提供新的商机，推动农村经济的发展，而且也有利于
在偏远地区建设生物炼厂。
　　工业生物技术工艺有助于使工艺过程更加环境友好。在温和环境下，该工艺可以在低的能源消耗和废料产出情
况下大幅提高特种产品收率。工业生物技术的前途非常光明，有望成为实现“里斯本战略”的主要技术之一。“里
斯本战略”的目标是将欧洲建设成为世界上最具竞争力、充满活力的知识经济型社会。欧盟的主要贸易伙伴都已经
认识到工业生物技术对其工业基础的重要性，且都已制定了具有充足资金支持的长期战略计划。从这一点来看，本
设想中有关工业生物技术部分已经确立。
　　有关部门认识到，这一设想变成现实的前提是能够刺激研究和创新以及企业家能力发挥、产品认证和市场开发
的适当的政治经济环境。这种支持环境有助于工业以更小的经济负担实现转型和制造生态效益较好的产品，并且可
以使整个欧洲工业从工业生物技术中获益。
　　要实现此设想，需要在以下方面作出反应
    ● 制定出战略性研发的日程安排及相关路线；
    ● 消除技术、经济、法规及其实现等方面的壁垒；
    ● 通过对话方式让公众参与到决策制定中。
在这些活动中，最为重要的是对新兴技术的生命周期进行广泛深入地分析，并且同其他可选方案进行比较。因
为只有真正具有生态效益的技术才能以可持续的方式实现。

5．创新框架和经济成果
   设想要点是：
　①基于可靠的科学知识、并且综合考虑了风险和收益两方面内容的、透明的法规框架；
　②欧洲拥有1套有利于创新的法规、财政和法律框架；
　③本平台提供的额外的创新推动力将会提高欧洲化学以及相关工业的产出，从而使欧洲的净贸易顺差和就业率得
到增长；
　④在具有竞争力、可持续发展的欧洲制造业中，化学工业一片繁荣，并且处于核心地位；
　⑤化学和生物化学工业推动了欧洲制造业的振兴，并且促进了欧洲经济的增长和人们生活质量的改善。
　　欧盟化学工业的竞争力取决于几方面的因素。本设想3个核心领域创新(将想法转变为可盈利业务)的有效性受
到欧洲市场整体条件限制。其中的一个关键问题就是:如何使欧洲成为化学和生物技术的全球性创新基地?
　　考虑一下在欧洲环境对创新各个方面的影响是必要的,其所涉及的范围从社会对健康和环境的关注,到风险投资
的可用程度;从教育到实现支持性的法规环境;从有效的知识产权保护到工业合作不受约束地对新的科学热土进行研
究。
　　这就要求工业界、管理部门和其他利益相关者共同密切合作。此外,与其他欧盟计划相结合可以让设想生机勃
勃,比如与提议中的欧洲研究委员会及相关欧洲行动计划等结合。此行动计划涉及“3%”、环境技术、创新和制造技
术行动计划以及其他将化学作为必要的促成技术的欧洲技术平台。取得成功的另一个要求是能够获得熟练的劳动
力。教育和培训是非常关键的因素。此外,通过改善化学和化工的形象提高年青人对化学科学的兴趣也是必须的。
　　经济成果
　　Cefic进行的情景分析表明,欧洲化学工业的增长只有在化学工业振兴的前提下才有可能实现。振兴后的化学
工业不仅创新能力得到提高,而且更加关注客户的需求。本设想的实现还依赖于积极的市场形势、良好的宏观经济
和政治环境。
　　在情景分析最乐观的结果中,化学工业的增长可归功于良好的宏观经济;不过化学工业自身的努力也起到了推波
助澜的作用,尤其表现在精细与专用化学品领域对下游产业链的优化以及欧洲石化产品和塑料领域竞争力的进一步
提高。基于此预计欧洲化学工业的年产出增长率为3.3%,则欧洲化学工业的产出(不包括药品)将从2002年的3600
亿欧元增至2015年的5500亿欧元。2015年欧盟化学工业的贸易顺差将达到1100亿欧元。
    制造业的可持续性
　　我们已经看到,欧盟化学生产平台在维持欧盟整体制造工业的强劲势态的一个重要因素。健康的化学工业有利
于贸易的平衡和创新,从而使欧盟经济可持续的发展。
　　化学工业在欧洲经济和社会福利中的作用再怎么夸张也不过分。化学工业在以下几个方面对欧洲经济造成直接
或间接的影响:
    ●从供应商得到所需的产品和服务;
    ●为客户生产产品和提供服务;
●促进创新,从而产生更高的附加值。                           （未完待续）