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绿色化学是一种新思维方式
 网友评论  [进入论坛]  时间:2011-10-03  作者:  来源:中国环境报

       保罗·阿纳斯塔斯(PaulAnastas),美国环保局助理局长,在美国拥有“绿色化学之父”的尊称,日前刚刚结束了为期5天的访华行程。在阿纳斯塔斯访华期间,本报记者特就美国绿色化学的发展及环保工作的重点对他进行了专访。


  ■绿色化学意义何在?
  □是从根本上解决环境问题的可持续方案


  化学领域的研究者或许都熟悉这样一本书:1998年出版的《绿色化学:理论与实践》。这本由阿纳斯塔斯编写的书籍已成为绿色化学领域的经典之作。2009年5月,美国总统奥巴马提名阿纳斯塔斯为美国环保局负责研究开发的助理局长,这一提议改变了他的职业路径。之前,他是耶鲁大学绿色化学与绿色工程中心主任,在环境科学领域有着很高的学术地位。


  什么是“绿色化学”?阿纳斯塔斯认为,绿色化学不单是一门学科或产业单位,而是一种新的思维方式,是关于日常生活的产品和生产过程的重新设计。其核心是利用化学原理从源头减少和消除工业生产对环境的污染,将反应物的原子全部转化为期望的最终产物。

 

  阿纳斯塔斯于上世纪90年代末提出了绿色化学的12项基本原则,并致力于推动绿色化学生产,这些原则现已成为世界化工界的共识。

 

  “构成社会和经济的基础都是化学物质,化学影响了每一个构成我们社会与经济看得见、摸得着与感觉得到的东西。绿色化学强调的是在传统化学的基础上,必须考虑绝对减少毒性物质和废弃物产生,并且在材料的获取、生产、储存与流通等所有过程实现环境友好。可以说,绿色化学和绿色工程是从根本上解决环境问题的可持续方案。”阿纳斯塔斯说。


  化学工业的绝大多数工艺都是多年前开发的,当时的加工费用主要包括原材料、能耗和劳动力的费用。近年来,由于化学工业向大气、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物质,加工费用已发生了很大变化。以提出绿色化学概念的第二年即1992年为例,美国化学工业用于环保的费用为1150亿美元,而清理已污染地区的费用却高达7000亿美元。


  大量与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,更多的是来自其制造过程中使用的物质。“最常见的是在反应介质、分离和配方中使用的溶剂。当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物(VOC),其在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成,有的会引起水源污染。因此,采用无毒无害的溶剂代替VOC已成为绿色化学的重要研究领域。”


  据阿纳斯塔斯介绍,在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界二氧化碳作溶剂。超临界二氧化碳是指温度和压力均在其临界点以上的二氧化碳流体,它通常具有液体的密度,因而有常规液态溶剂的溶解度,在相同条件下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。超临界二氧化碳的最大优点是无毒、不可燃、价廉等。“这种物质用途非常广泛,如干洗衣物、制造塑料,甚至可以去除咖啡中的咖啡因等。而且,这种技术并不释放二氧化碳,而是固定和利用二氧化碳,这也是在气候变化的背景下特别需要的。”阿纳斯塔斯补充说。


  “我们一直在消耗资源、产生废物,然后投入巨资来清洁环境。但是,我们必须得向前看,让过去出现的问题未来不再出现。绿色化学让我们欣慰的正是这一点,可以让我们发挥创造力,从源头杜绝污染,不让曾经的错误一犯再犯。”阿纳斯塔斯说。


  ■绿色化学怎么实践?
  □带着新理念从新的角度去研究,理念的普及是关键


  绿色化学的实践情况如何?阿纳斯塔斯说:“绿色化学不仅在美国,在全球的实施情况都很好。这是因为绿色化学最特别之处在于,它可以使环境保护和经济效益齐头并进,实现环境保护优化经济发展的目标。”阿纳斯塔斯说。


  1990年,美国颁布了污染防止法案,将污染防止确立为美国的国策。1991年,绿色化学由美国化学会(ACS)提出并成为美国环保局的中心口号。随后1995年,美国副总统戈尔宣布了国家环境技术战略,其目标为:至2020年地球日时,将废弃物减少40%~50%,每套装置消耗原材料减少20%~25%。同年,美国总统克林顿宣布了“总统绿色化学挑战计划”,美国环保局设立了“总统绿色化学挑战奖”这一国家荣誉,也是化学化工领域内惟一的总统奖。


  “这一奖项可以为公司及大学教授带来好的声誉,鼓励他们在绿色化学领域做出更多贡献,截至目前,已有近80人荣获这一奖项。其他一些国家,如澳大利亚、日本、英国、意大利等也设立了类似的奖项。这些政府行为都极大地促进了绿色化学的蓬勃发展。”阿纳斯塔斯说,“而很多企业愿意推动绿色经济,是因为这项技术可以让他们获利。所以,人们自然而然地就接受了绿色化学的概念,推广也并不困难。”


  绿色化学这个概念是在20年前提出的,目前,它的研究网络已经遍布全球30多个国家。根据美国环保局的调查,绿色化学产品和加工使得危险废料的年产量减少至30亿磅,每年节约400亿加仑水资源,每年节约能源为220亿千瓦。


  “事实上,每一个工业领域都在试图通过绿色化学来实现环境和经济目标。能源、农业、塑料、电子、医学是采用绿色化学理念的主要领域。这些成绩令人振奋,但这些成绩只展现了绿色化学的一小部分潜力,未来的成就远不止于此。”阿纳斯塔斯说。


  如何推动绿色化学的实践?作为化学的高层阶段,绿色化学的实践是否意味着更多科研投入?“其实,我们已经在化学、生物化学和相关工程等领域做了大量研究,今天,这些研究在中国和美国仍在进行。”阿纳斯塔斯认为:“这是一个机遇。我们现在要做的不是去做更多新研究,而是带着新理念从新的角度去研究。”


  而谈及中国绿色化学的实践,阿纳斯塔斯认为,中国从事绿色化学研究领域的优秀科学家已经向其他研究机构做出了表率,使用绿色化学是有可能实现双赢的,“无论在中国、美国还是其他国家,我们要做的是让所有的公司和科学家都这么做,观念是最重要的。怎么让人们自然而然地接纳这一理念,如何让人们对绿色化学的了解越来越充分,理念的普及是推动实践的关键。”


  怎么普及理念?阿纳斯塔斯介绍说,美国很重视从教育入手,在很多大学都设置有专业课程,并可授予博士学位。美国还创办了专门期刊《绿色化学》,来促进科技创新。此外,美国环保局还及时将绿色化学的成果向公众展示,让科研成果和实践成就得到公众的认可,让公众意识到绿色化学“不仅可行,而且有利可图”。


  ■中美合作有哪些方向?
  □科技领域的合作会更密切,议题会更广泛


  20年来,绿色化学一直是美国环保局的中心口号。谈及美国环保局目前的重点工作领域,阿纳斯塔斯表示:“多年来,我们的工作一直关注几十个领域,而近期我们对所有领域进行了重新调整,将其归纳为4个领域,分别为化学安全和可持续性,大气、气候和能源,可持续性水资源,安全、健康的社区。做此调整的目的是,我们试图从系统的角度来研究环境问题。很多问题都不是孤立的,环境问题尤其如此。将问题孤立地、一个个研究,没有系统观念,不利于环境问题的解决。”


  各领域的工作重点是什么?阿纳斯塔斯举了个例子:“对于大气领域,我们不仅要了解大气中存在哪些物质,更重要的是了解这些物质和人体健康的关联性,这就需要采用最新的技术,这也是技术研发部门一直努力的方向。比如,我们一直关注如何降低大气中的汞含量,也很关注如何减缓气候变化。而要做好这些工作,我们十分强调科学技术的研究和创新,这是工作的重点。”


  “在美国,所有环境政策(法律、法规、标准等)的制定是建立在科学研究基础上的,尤其关注对人体健康的风险管理。在整个环境决策中,科学是重要的、核心的基础,而科学一旦变成立法,科学就转化为具有约束力的工具。”阿纳斯塔斯说,“绿色化学正是一项主要的科学技术,不过,技术革新是一个持续的过程,不同国家不同,同一国家的不同时期也不同。”


  有趣的是,始于上世纪70年代初的中美科技交往是中美两国关系恢复最早的领域之一,而且一直是两国关系的重要组成部分。1979年1月邓小平同志率团访美期间,于1月31日在华盛顿签署了《中美科技合作协定》,并同时建立了执行这一协定的两国政府间部长级“中美科技合作联合委员会”。


  “我此次访华的目的不仅是回顾我们合作的历史,还要和环境保护部、科技部对话,积极探讨未来的合作领域,我相信,中美两国未来在科技领域的合作会更密切,议题会更广泛。”阿纳斯塔斯说,“迄今为止,我们正和中国的环境科研机构开展一些技术合作,如遥感技术。另外,让我们兴奋的是在可持续性技术开发方面的合作,具体技术虽然目前无法确定,但是中美两国的合作将同样是持续性的对话过程。”

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