绿色与可持续化学——关键技术及应用
中国科学院化学研究所  韩布兴
    我国是人口大国，资源和能源相对贫乏，环境问题十分严重。因此，发展绿色化学与技术对于我国经济社会
可持续发展具有特殊的意义。绿色化学不仅涉及对现有化学过程的改进，更涉及新概念、新理论、新反应途径的
研究以及新过程和技术的开发。
　　绿色产品设计   绿色化学要求生产的产品对环境友好。设计过程中还应考虑产品的生命周期、循环回收利
用、环境和社会成本等。无毒化学品和材料、环境友好农药、可降解塑料、清洁燃料、绿色涂料等的设计和生产
均属绿色化学的重要内容。另外，在设计用生物质等可再生原料生产的产品时，不但要考虑制备与化石原料产品
性能类似的产品，更应该根据可再生原料的特点，设计具有自身特色的、性能更好的产品。
    无毒无害及可再生原料   原料直接影响产品的设计、加工、生产等过程。目前广泛使用的有机化工原料中，
不可再生的化石原料所占比例很大，其中许多有毒有害，并且这些原料终将枯竭。绿色化学要求化学品合成中所
使用的原料无毒无害。为了满足可持续发展的要求，应充分重视利用可再生原料利用。二氧化碳、生物质、氧气、
双氧水、废旧塑料、粘土等无害及可再生原料的利用具有广泛的发展前景。
    原子经济反应与合成方法学   迄今为止，化学家已开发了大量的化学反应，但从根除环境污染和节省资源
的角度考虑，化学过程中最好将原料全部转化为产品，这样不仅可以充分利用资源，而且生产过程中不排放任何
废物和副产品，实现废物的零排放。发展绿色化学合成方法学和有关理论、探索原子经济性、高选择性合成路线
和途径是绿色化学的重要内容。
    绿色催化剂   催化剂在化学工业中占有重要的地位。目前采用的许多催化剂基于金属，储量有限，甚至有
毒有害。采用储量丰富、便宜易得的原料设计和制备高效无害的催化剂具有重要的意义。绿色催化剂应具有高活
性、高选择性、性能稳定、无毒无害、成本低、原料易得、制备过程对环境无害、容易回收利用等特点。绿色催
化剂的开发和利用、催化和动力学理论研究是绿色化学的重要内容。
　　绿色溶剂   传统化学过程采用大量有毒有害的挥发性溶剂，是造成环境污染和浪费的重要原因之一。水、
超临界流体、离子液体、聚乙二醇等是具有许多特点的绿色溶剂，它们在化学反应工程、材料科学、分离科学等
领域具有广阔的应用前景。有效利用绿色溶剂的特性提高生产效率、开发新的反应和技术、制备高性能的材料是
重要的研究课题。
　　化石资源的绿色转化与利用   虽然石油、煤等化石资源是不可再生的，并且在加工、使用等过程中均对环
境造成重大影响，但目前它们仍然是人类赖以生存的重要的资源，是主要的能源和有机化工原料，并且在近年内
难以改变这种状况。因此，在努力开发其替代原料的同时，对传统工艺技术高投入、高消耗、高污染、低效益的
方式进行改变极为重要。研究这些化石资源清洁高效转化与利用的新思路、新途径、开发新技术是绿色化学不可
缺少的内容。
    化学反应强化   采用传统的思路和方法开发新的重要反应难度越来越大。化学学科和科学技术的发展为新
反应途径的开发提供了有力的条件，这方面有很大的发展空间。应充分重视现代科学技术在化学反应及过程强化
中的应用。如利用太阳能实现热力学上不能进行的新反应，以及利用超声技术、微波技术提高反应效率等方面的
研究，开发相关的技术。
    化工过程强化及集成   通过化工过程强化可实现在生产和加工过程中有效地减小设备体积或极大地增加设
备的生产能力，显著地提高能量效率和生产效率，减少废物排放。新型反应器和操作单元设计、高效工艺和技术
设计、高效设备和过程集成、过程优化方法与相关理论研究等对于生产过程绿色化十分重要，是绿色化学核心内
容之一。
    绿色化学评估标准建立   绿色化学不但要考虑每一个步骤的绿色高效，还要统筹考虑整个生产过程。判断
化学过程绿色程度需要建立评估准则和方法。目前已有一些相关的评估方法，但尚未形成共识。化学过程多种多
样，评估方法中涉及的参数较多。将绿色化学与应用数学、计算机技术等相结合，建立科学合理、普适有效的定
量评估标准势在必行。
    我国应进一步加强对绿色化学的支持力度，对上述重要问题进行深入系统的研究，改进现有技术，开发和推
广新的高效绿色技术。同时，这些问题还涉及一系列基础、应用基础和工程技术难题，应根据绿色化学自身的特
点和我国的具体情况制订科学有效的发展规划，充分发挥科技队伍的整体实力。