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绿色化学:改变一个行业

您无法在没有绿色材料的情况下进行绿色设计,材料创新往往来自化学家。化学家还在自己的权利中产生许多产品:涂料,粘合剂,清洁产品,整个行业。那么化学家在做什么来拯救世界?

目前世界上有一位著名的绿色化学家迈克尔Braungart(创始人EPEA创始人之一,McDonough Braungart设计化学和作者之一从摇篮到摇篮).世界还需要一百多个。

世界改变之前写的关于加强有毒物质标准的立法(主要在欧盟),以及弥合目前三大关键差距所需的巨大进步:知识(不仅是公众和政府,还有化学工业本身)、安全(优先考虑危害并制定限制)和技术(开发更安全、更绿色的替代品)。但立法可能缓慢且反复无常,而且该行业有很大的惯性;许多资金雄厚的组织,如美国化学理事会为维持现状而游说。化学家要做些什么?

事实证明,他们做了很多事情。一些研究人员正在开发不使用石化产品的替代塑料,一些协会在其成员中优先考虑绿色,整个绿色化学研究所正在成立,一些团体正在试图教化学家绿色他们的过程。可持续化学是一个婴儿,30年前出生,但刚刚开始爬行;让我们帮助它站起来。

格林塑料

如果“新车的味道”是新鲜烤土豆或烤玉米的味道呢?在过去的五年里,一些生物塑料制造商已经上市,更多的在实验室里。Rodenburg生物聚合物荷兰生产用于一次性餐具和包装的土豆淀粉塑料几家公司在中国出售玉米淀粉或土豆淀粉餐具;它已经有了一个流行词,“spudware”NatureWorks解放军在市场上有足够稳固的立足之地吗 新闻对许多人来说。另一个不太知名的竞争对手是PHA byMechabolix.PHA比PLA有更好的工程性能(你不能用纯PLA做手机壳,但你可以用PHA做);然而,它有两个严重的缺点。根据这美好的2000年科学美国人文章(转载于mindfully.org)指出,生产PHA“将比大多数石化生产路线消耗更多的化石资源。”第二个缺点是低成本的生产需要转基因玉米。

去年,理查德·伍尔在特拉华大学创建了鸡羽和大豆复合材料电路板。它们不仅取代不可循环,能量密集的玻璃纤维和环氧树脂材料,它们是“具有较轻,更强大,具有高速电子性质的更便宜的产品”。这尤其相关,因为电路板通常具有计算机或其他消费电子设备中的任何部分的最高生态影响 - 比塑料外壳更多,有时超过电路板上的电子元件。鸡羽/大豆复合材料也可用作其他应用的结构材料。多年来,大学英亩团队(可再生资源廉价复合材料)一直在研究不同的化学途径和原料,以确定从大豆中制造塑料的最高性能和最低成本的方法。

也许最令人兴奋的是制造可隔离二氧化碳的塑料。两年前,杰夫·科茨的实验室康奈尔大学开发了一种类似聚苯乙烯的塑料二氧化碳和橘子皮.现在他有了一家小型初创公司,Novomer公司,将其商业化。正如他在康奈尔大学的团队网站上所说,“尽管据估计,大自然每年通过光合作用使用二氧化碳制造超过2000亿吨葡萄糖,合成化学家在开发利用这种有吸引力的原材料的高效催化过程方面几乎没有取得成功。”书中还描述了他们发现的催化剂,正是这些催化剂让他们取得了突破。在接下来的几年里,请关注一下PLC(聚碳酸柠檬烯),以及Novomer公司正在生产的其他聚合物和催化剂。

组织和机构

一些知名组织开始推动绿色化学。绿色化学机构和网络遍布全球20多个国家;的美国化学学会绿色化学研究所在美国有一个体面的列表它们。英国政府的化学创新网络有一个强大的可持续性倡议,叫做必威体育2018“水晶法拉第伙伴关系”.他们明确了自己使命的重要性:
“在发达国家,人们认识到,在一个过程中,只有7%的生产材料最终成为最终产品,80%的产品在一次使用后被丢弃。因此,至关重要的是,我们寻求减少物质资源,并确保释放到环境中的任何物质都是无毒、有害或持久性的。”
英国最大和最受尊敬的化学家团体之一化学工程师学会(IChemE)今年迎来了第50个年头,也是2007年禧年报告不仅仅是对过去成功的报告。它更像是一个战斗的号令。”IchemE的首席执行官他说:“在未来十年,在我们解决气候变化、减少废物和获得清洁水等全球问题时,化学工程师的工作将至关重要。”这份报告是关于在环境安全、能源、水和其他可持续性问题上取得的进展。必威体育2018这本书的目标读者是外行,书中充满了成功故事和挑战。例如,生产可以让水果或蔬菜“呼吸”的袋子,延长保质期;这听起来并不令人兴奋,直到他们指出“更长的寿命意味着农产品可以通过海运运输,而不是道路运输(产生的二氧化碳多228倍)和空运(产生的二氧化碳多90倍)。”另一个亮点是:“食堂食物垃圾产生沼气的潜力是动物粪便的近10倍,这使它成为一种有趣的可再生能源的潜在来源。”甚至还有一些仿生学:他们提到了一种新的、更安全的工业漂白方法,该方法基于一种来自黄石国家公园发现的微生物的酶。

培训和指导

目前公司,政府,非政府组织和大学之间的绿色化学知识几乎没有涓涓细流。公司的化学信息是专有的,并且从未衡量许多环境影响,远远不那么宣传。一些大学和政府机构都有一些特定化学品的数据,但缺乏集中式信息清算。MBDC.可能有最好的化学环境数据数据库,但这是私人和昂贵的信息。打开这些知识流动的水龙头,并将它们集中在一个足够大的浴缸中,可能是目前行业最重要的一步。有几个小组正在设法转动水龙头。

英国化学创新网络有一个路线图对于可持续技术,包括趋势和驱动因素、行业的特定需求、业务案例、技术回顾和案例研究。这些产品针对的是化学工业中的每一个人。加州大学伯克利分校的加州绿色化学领导政策框架为立法者建议政策方向。对于消费者,生态中心写了一本关于汽车中有毒化学物质的消费者指南,HealthyCar.org.该网站对200多辆汽车的室内空气质量进行了排名,并对儿童汽车座椅的溴化阻燃剂进行了评级,并解释了需要关注的化学物质及其原因。

想要学习的化学家应该查阅EPA 2002年的教科书,绿色工程:化学过程的环保设计.还有一个更新的EPA工具,可以下载绿色化学专家系统.这是一块软件,“允许用户建造绿色化学过程,设计绿色化学品或调查绿色化学领域”。有关较少的技术介绍,他们有一个网页列出他们的网页绿色化学十二原则
1.防止浪费
2.设计更安全的化学品和产品
3.设计较少危险的化学合成
4.使用可再生原料
5.使用催化剂,而不是化学计量试剂
6.避免化学衍生品
7.原子经济最大化
8.使用更安全的溶剂和反应条件:
9.提高能源效率
10.设计使用后可降解的化学品和产品
11.实时分析,防止污染
12.尽量减少发生事故的可能性
这些原则中的大多数都是为了让自己不那么坏。迈克尔·布劳加特(Michael Braungart)令人信服地认为,我们需要射得更高,我们需要瞄准目标。零不是一个积极的结果。但其中一些是积极的目标,而对于那些不是,即使不那么坏就是我们现在能做的好事,我们也需要记住一个长期的积极目标。

一些奖项甚至被授予绿色化学:英国的绿色化学网络就有过7年奖项有各种各样的名字。美国环保局有一个总统绿色化学挑战奖.澳大利亚皇家化学研究所也有绿色化学挑战奖

化学的未来

化工市场会像一些行业开始做的那样,自己走向绿色吗?还没有。迈克尔·威尔逊是,UC Berkeley的一名研究员告诉我,“绿色化学企业家对市场难以突破,因为化学毒性有基本的数据差距,防止买家选择更安全的化学品......因此市场上的市场非常毫不逊色通过公共政策要求更正。“他说:“通过要求生产者产生和分发有关化学毒性的标准化,强大的信息(用于下游行业,商业,消费者,工人)我们将为绿色化学企业家开辟新市场。”这是在开始时提到的知识差距,上述组正常工作。

威尔逊对他所认识的绿色化学企业抱有希望,这些企业“拥有可靠数据支持的优秀产品,显著降低了成本,并对环境做出了重大贡献。”(例如,先进Biocatalytics,Novozyme.)

但在市场走向绿色之前,我们还需要缩小安全差距:“法规(如RoHS、WEEE和REACH)[需要]迫使清洁技术变革(这不会以其他方式发生)。”最后,他认为“国家在绿色化学研究、教育、技术援助和培训方面的投资将是至关重要的。”这种结合——新的监管、有针对性的研究和大胆的创新承诺——将缩小技术差距,为我们提供替代方案,并推动新的行业走上通往光明绿色未来的正确道路。

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