2008美国总统绿色化学挑战奖出炉
第13届“美国总统绿色化学挑战奖”颁奖典礼于2008年6月24日晚在美国华盛顿举行，美国环保署为在该领
域取得卓越成绩的研究者和工业创新者颁发了这一奖项。
过去13年中，获奖者的工作已经使得有毒化学物质和溶剂排放减少11亿磅，污水排放降低210亿加仑，二氧
化碳排放减少约4亿磅。2008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/技术进行了评审，并最终挑选出4家公司和2位个人
获奖。
变更合成路线奖
获奖者：Battelle研究所
获奖原因：开发成功生物基调色剂并实现商业化生产
在美国，每年都要使用超过4亿磅基于石油基树脂的干静电调色剂，用于生产3万亿张打印机和复印机用打印/
复印纸。传统的调色剂是基于苯乙烯或苯乙烯-丁二烯等合成树脂，而这些合成树脂造成静电复印废纸脱墨
（de-inking）困难。尽管后来也开发了脱墨调色剂，但因成本过高，或脱墨性能不理想而未能实现商业化。
在俄亥俄州大豆委员会（Ohio Soybean Council）的基金支持下，Battelle研究所与先进Image能源（Advanced
Image Resources，AIR）公司合作共同开发办公室复印机/打印机用生物基树脂和调色剂。新技术采用大豆油、蛋白
质以及玉米中的碳水化合物为化学原料，开发出生物基聚酯、聚酰胺和聚氨酯树脂，并以这些聚合物为原料，经创
新、经济有效的化学改性及脱墨工艺处理开发出生物基调色剂。结合这些化学基团在标准的脱墨工艺过程中易于降
解的特性，Battelle研究所研制出易于从造纸纤维中去除的新型“墨水”。AIR公司则采用适当的催化剂，并对最佳
反应条件进行了优化，最终成功进行了工业放大。
新技术不仅能够有效回收办公室用复印废纸，而且不影响打印质量，改进后的工艺能够降低“采用生物基原料
制造树脂－调色剂生产－办公废复印纸的二次纤维回收”整个产品链过程中的二氧化碳排放。到2010年，该技术的
覆盖率将达到25%，将节约能源9.25万亿Btu/a，减少二氧化碳排放36万t/a。
2006年，AIR公司将该获得许可的技术成功商业化生产出树脂和调色剂，并用于HP LaserJet 4250激光打印机
的墨盒。Battelle和AIR公司合作实现了该技术从实验室阶段到规模放大及商业化，新调色剂商品名为BioRez?誖
和Rezilution?誖，一旦商业化，该调色剂将为用户提供环境友好型无缝打印和复印技术。
变更反应条件奖
获奖者：纳尔科公司（Nalco company）
获奖原因：开发出3D TRASAR?誖冷却水处理技术
冷却水系统需解决的问题主要是腐蚀、结垢沉积及微生物等。2004年，纳尔科公司实现了3D TRASAR?誖冷却水
系统化学和监控技术的商业化。
3D Scale Control（3D结垢控制系统）是3D TRASAR?誖系统的一部分，能够防止换热器表面污垢的沉积，保证
换热效率。该系统采用荧光标记/示踪结垢分散剂聚合物对污垢和沉积物（主要由碳酸钙和碳酸镁构成）进行检测，
遇到污垢会立即发出信号。3D Bio-control（3D 微生物控制系统，也是3D TRASAR?誖系统的一部分）则是唯一一
个能够对浮游菌和固着菌进行在线、实时检测的系统，其采用另外一种荧光分子——刃天青（resazurin），这种分
子遇到活的微生物即发出荧光信号，3D生物控制系统会根据接收的信号自动添加氧化的生物杀菌剂判断微生物的活
性，据此来控制生物杀菌剂的用量。该系统不仅降低了生物杀菌剂的用量，还能有效防止换热器表面生物薄层的形
成，保持高效的换热效率。
3D TRASAR?誖采用先进的多功能磷缓释剂——有机磷衍生物PSO（Phosphino Succinic Oligomer），能够提供
双功能保护，既能有效地抑制阴极腐蚀，又能出色地抑制碳酸钙等污垢。2006年，采用3D TRASAR?誖技术的2500
套装置共节约用水约210亿加仑，同时，这些装置也显著降低了水处理系统中化学品向水处理工厂或天然水道的排
放。
更安全化学品设计奖
获奖者：陶氏农业科技公司（Dow AgroSciences）
获奖原因：研发成功第二代多杀菌素Spinetoram 扩
展了杀虫剂的应用范围
1999年陶氏农业科技的多杀菌素（Spinosad）杀虫剂（第一代）曾赢得了当年美国总统绿色化学挑战奖的更安
全化学品设计奖。多杀菌素对蔬菜作物杀菌效果显著，但对水果和坚果等作物的虫害控制并不显著。陶氏农业科技
开发的第二代多杀菌素spinetoram解决了这一难题。
Spinetoram的发现得益于人工神经网络（Artificial Neural Network ，ANN）在杀虫剂分子设计领域的新应
用。研究人员采用ANN推断了多杀菌素的定量结构-活性关系，对更高活性的类似物进行了预测并研制出Spinetoram。
对Spinosyns J和Spinosyns L两种放线菌进行天然发酵，在催化剂、反应物及溶剂存在下，经化学修饰最终得到
新型杀虫剂Spinetoram。
Spinetoram杀虫剂的哺乳动物急性口服毒性较传统有机磷酸酯类杀虫剂保棉磷低1000倍，较亚胺硫磷低44倍。
其低毒性也同时降低了整个供应链（包括制造、运输、应用及投放市场）的暴露风险。
由于使用剂量和对非靶向物种的低毒性，Spinetoram 较现有的杀虫剂对环境的影响更低，其较保棉磷和亚胺硫
磷的有效使用剂量低10～34倍。仅在美国应用的前5年，Spinetoram就减少使用仁果树、核果树及坚果树中有机
磷酸酯类杀虫剂180万磅。2007年，美国环保署批准陶氏Spinetoram杀虫剂RadiantTM和DelegateTM的商品名，
陶氏农业科技开始商业销售。
小 企 业 奖
获奖者：SiGNa 化学公司（SiGNa Chemistry, Inc.）
获奖原因：开发成功新型稳定的碱金属合成工艺
碱金属如钠和锂具有很强的给电子能力，因而易发生反应，是合成化学领域有效的使用工具。但碱金属的高活
性同时使其在储存和处理过程中存在易燃易爆等危险，还增加了供应链中断的风险和操作处理费用，因而不被化工
界看好。
SiGNa 化学公司通过对多孔金属氧化物内的活性碱金属进行纳米吸附后形成的新材料解决了以上难题，这些新
材料是一些形状类似沙子的粉末，既降低了直接使用活性金属的风险和成本，同时还维持了碱金属的有效性。
对于制药、石化及一般的合成工业领域，SiGNA的突破减少了传统工业为避免使用碱金属而增加的反应步骤，
反应时间缩短80%～90%。此外，SiGNA的新材料还拓展了新的化学领域。在清洁能源方面，公司的稳定碱金属能够
安全地生产纯氢气用于燃料电池。随着公司产量水平超越美国能源部(DOE)2015年的目标要求，SiGNA公司新原料成
为水制氢最有效方法的重要组成部分。同时，新材料还能安全地用于油污染物及由持久性有机污染物（PCBs）和全
氟氯烃（CFCs）等引起的环境修复。目前公司在增加工艺效率、健康和环境安全性方面的卓越表现以及整套新型化
工技术已经吸引了全球50多个制药、化学以及能源公司成为其用户。
学 术 奖
获奖者：密歇根州立大学Robert E. Maleczka, Jr.
及Milton R. Smith, III教授
获奖原因：研制硼酸酯绿色生产工艺
生产高附加值的分子如医药或杀虫剂及类似配位化合物，方法之一是采用偶合反应，典型的是Suzuki偶合反应，
需要含碳-硼（C-B）键的化合物前体，而这些前体的制备不仅条件苛刻，而且还产生大量的危险废弃物。
具有C-B键的化合物（称为有机硼化合物）通常是由相应的卤化物在格林试剂或氧化锂存在下，与三烷基硼酸
酯发生水解反应制备而成。几年前，Milton R. Smith，III和Robert E. Maleczka, Jr.教授开始合作研究制备有
机硼化合物的“无卤化物”路线，他们的合作以Smith教授发明的催化芳烃中的C-H键发生活化/硼基化反应为基础，
采用铱催化剂实现了高效、高收率的转化，且不受多种官能团（烷基、卤代化合物、羧基、烷氧基、氨基等）的限
制。由于该反应不使用溶剂，反应只产生副产物氢，因而属于清洁反应。
催化C-H键发生活化或硼基化，能够从碳氢化合物原料一步法直接合成芳基硼酸酯，避免了卤代芳烃中间体，
不受芳族/芳环取代化学规则的限制，更不受普通官能团的限制。而且，由于反应条件温和，硼基化反应易与随后的
化学反应发生原位结合。
该技术为目前未能实现商业化或只能通过延时、高成本及对环境不友好的路线才能实现商业化的新型化学单元
（building blocks)提供了快速、低冲击（Low-impact）的制备方法。最近，密歇根州立大学已经将该技术授权
BoroPharm公司，从而实现了由实验室到绿色应用化学实践的转化。(胡艳红 编译)