绿色化学的现状及其发展
□中国化工信息中心教授级高级工程师 朱曾惠 编译
英国约克大学清洁技术中心James H﹒Clark教授1999年发表《绿色化学挑战和机遇》后，引起广泛重视。
2006年，Clark又在《绿色化学》刊发了题为《绿色化学的现状及未来》（Green Chemistry： today and tomorrow）
的文章，对绿色化学的当前状况、发展动向以及长远展望作了较全面的阐述，现将该文的主要论点简述如下。
变革的驱动力
1999年《绿色化学的挑战和机遇》中提出了“废物的成本” （Cost of Waste）概念，指出化学产业因废物
的产生而导致成本支出不断增加，如废物排放、污染罚金、效率的丧失以及原料费用等，这成为推动产业变革的
重要驱动力。在世界各国对环保要求日益严格的今天，各种环保法规也成为化学产业变革的重要驱动力。同时，
当前公众对化学工业印象不佳，担心各种化学品的污染，对化学工业也构成了一定的社会压力。所以说，可持续
发展的三个基础：经济、环境和社会利益，各个方面都在推动化学工业的变革。
总的来说，绿色化学的发展主要有以下12个驱动因素：能源费用提高、石油化学产品成本增大、供应链压
力和不定因素、新兴国家需求增加、学习化学的学生数量减少、不良的公众形象和媒体的负面报道、生产者责任
的增加、非可持续资源的减少、新法规要求所有化学品进行测试、储存危险物质费用提高、废料排放费用提高、
污染罚款增加。图1显示了化学工业变革的驱动力。
上述3个方面12种驱动力涵盖了化学产品生命期的3个关键阶段——资源、制造、产品应用和废弃。任何
一种化学产品在各个阶段都有资源消耗和废料的产生，而绿色化学可使每个阶段中都能使之达到真正的可持续性
（true sustainability）。
当前90%以上的有机化学品来自石油化工，由于油价上涨和亚洲等新兴市场迅速扩大而造成石油化工的资源
危机，迫使人们重新考虑传统原料和资源的利用效率。同时，危险物质废弃和存放费用提高，有关污染的罚款大
大增长，这些都给化学工业带来沉重压力。而欧盟最近通过的REACH制度，以保护人类健康和环境水平为目标，
对化学品的注册、评估、准入等做出了严格规定。此外，欧盟还有其他相关法规，如“危险物质的登记”（RoHS）
对在电子和电器设备中应用危险化学品有严格的限制。可见，绿色化学迎来了发展机遇，推动全生命周期都具有
可持续性成为化学产品的发展目标，产品工艺绿色化的速度将加快，在工业理念中改进化学产品的环境行为将成
为活跃的创新活动。
绿色和可持续化学研究进展
近年来，绿色化学研究取得了长足进步，化学品全生命期都出现了绿色化学产品和工艺，见图2。
在化学产品生命期各阶段的研究开发也取得显著进展，见图3。
从石油基化学工业向绿色化学工业转变，当前已开辟了许多途径，如从可再生的生物质中用环境无害的萃取
方法提取有价值的化学品（如淀粉、纤维素、几丁质等），使自然界丰富的聚合物实现增值，并将生物质大规模
地转换成新的“生物平台分子”（bio- platform molecules），见图4。
将像过去70年来发展和利用石油基平台分子一样，随着生物技术迅速发展将不断出现新的分子和新的工艺
技术，我们需要拓展研究活动将生物平台分子转换成更有价值的产品，见图5。
自然界有丰富的生物原材料，目前许多原材料的利用价值还很低，但一些天然的大量聚合物纤维素和几丁质
具有很大的开发潜力，但它们的加工过程需要进行小心的控制，不能再沿用过时的、不环保的化学方法，必须最
大限度地降低从生物质到最终产品的整个工艺过程对环境的影响。绿色加工工艺应当是绿色化学和生物化学方法
的组合，我们需要仔细地用“可接受性指标”（Acceptability criteria）来监测此迅速演变的技术，从生物质
制成最终产品工艺最多不能超过三步，而每个步骤的最大E因子为1～2，或者用类似的绿色化学考量方法进行评
价。
目前，绿色化学在催化剂、无害溶剂等方面的研究正在加快工业化的进程，这种趋势可以从工艺过程强化取
得的进展看出：其设备包括反应型和非反应型，前者已有旋转型碟式反应器和微型反应器问世，后者已出现了精
细型热交换器等。其方法包括多功能反应，如反应式精馏、膜反应器等；混合分离，如膜吸附；替代能源以及微
波等其他方法。
近年来，新型绿色技术在工业上的利用取得了较大进展，这在化学产品生命期的每个阶段都有成功的范例（见
图6）。为了满足REACH和RoHS等法规的要求，人们应该迅速拓展在众多消费品中绿色化学品的应用，适应社会
对摒弃危险物质的要求，当前绿色化学面临的挑战和机遇比以往任何时期都大。
近几年来，世界上出现了众多绿色化学中心、绿色化学倡议和相应的网络，欧洲、亚洲和美洲都开展了许多
工作，而且将教育与研究结合了起来。开展在各层次上的教育对未来绿色化学的发展是十分重要的，但学校内的
绿色化学教学还需加强，我们必须确保绿色化学的原则和实践能包含在化学科学各级教学内容之中，这样才能使
未来一代的化学科学工作者能站在可持续发展的21世纪的核心地位。