綠色化學工藝的運用前景

孔令璨

[摘要]：在各國重視經濟發展的同時，環境保護與經濟發展之間的矛盾也日益激化。為了緩解與消除經濟發展與環境保護之間的矛盾，并且實現從根本上治理環境污染，對綠色化學工藝的要求也就不容忽視。本文在積累了眾多一直技術的基礎上，對綠色化學工藝進行梳理以及總結，對綠色化學工藝的應用前景進行了概括與總結。

[關鍵詞]：綠色化學；生物技術；清潔生產；環境友好型產品

1、前言

化學工藝主要是利用現有的化學方法或者改性優化方式來改變物質的結構或者組成從而達到合成新物質的生產過程以及技術。化學工藝涉及范疇較為廣泛，基本包括對原料的選擇以及預處理、方法原理以及生產方法的選擇、能量的回收和利用、對不同工藝路線的評定以及經濟預估等。化學工程則更加側重于研究工業等其他過程中的化工過程和物理過程中的相同以及相似的規律或者工藝。其理論主要包括由有工業催化理論，傳質分離理論，反應工程理論等。化學工藝的工程背景主要包括返混和擴散兩種方式。返混具有兩種理想狀態，即活塞流狀態以及全混流狀態。在多數情況下，返混是一種不利與反應或者工藝進行的因素，研究人員們需要采用一定的方法對其加以限制。擴散則是一種發生在氣固相催化反應過程中的常見現象，氣相反應物必須克服外擴散以及內擴散所產生的的阻力，從而達到催化劑內表面并且進行反應。

化學工藝在應用過程中極易對人類自身以及周圍環境造成一定危害，應用綠色化學工藝就是使用科學的技術以及手段，對危害人與環境的化學產物、試劑進行治理，從而保證化學工藝的安全性與環保性，在一定程度上從根本解決污染現象，維持社會的可持續發展。近幾年在各大小城市爆發的嚴重霧霾問題，暴露出了化工企業對環境和人類的危害作用。為了降低環境和人類健康的危害，研究人員們逐漸將綠色化學作為其優先發展的工藝，同時各大企業也將其作為重點的研究對象。

2、綠色化學的應用

2.1 生物技術（醫藥生物技術）方面的應用

當今世界大部分國家尤其是發達國家都以生物技術以及其產業的發展做作為提高國家科技和經濟的重要競爭手段。醫藥生物技術則是生物技術領域中首先實現產業化分支之一，并且取得了重大的突破，呈現出蓬勃向上的發展態勢。

近幾十年來，飛速發展的生物技術為世界各國的農業，醫療業，畜牧業等各大產業的發展開辟了廣闊的前景。而基因工程藥物則是其中應用最為成功的領域之一。比如銷售額較大的生長激素、干擾素、紅細胞生成素（EPO）、白細胞介素等，都是基因工程藥物中被研究人員廣為應用和開發的分支。同時，單克隆抗體在生物醫學領域得到了極其廣泛的應用，在器官移植抗免疫排斥、腫瘤、風濕及自身免疫疾病等方面顯示出不俗的臨床效果。在歐美、日本等國家大力發展醫藥生物的同時，我國也開啟了這方面的大門，比如動物血蛋白轉化為人血的代用品的成功、組織工程技術修復骨和肌腱韌帶損傷研究的重大突破等。雖然我國醫藥生物技術面臨著藥物生產重復、轉化率較低等問題，但是隨著國家自主創新能力的不斷提高以及國際合作與競爭能力的持續加強，生物技術的應用前景、經濟利益以及社會效益也不容小覷。

2.2 清潔生產技術方面的應用

2.2.1 太陽能的運用

太陽能作為一種新型的可再生能源，有著環保、清潔、長效、持久等優點，已經成為各國應對氣候變暖，能源短缺等問題的重要選擇之一。太陽能的大規模廣泛利用有效地減少了人們對化石燃料的依賴程度，其發展前景也甚為可觀。

首先，太陽能資源有著無可比擬的優勢，其豐富的儲量對于人類來說可被認為“取之不盡，用之不竭”。中國太陽能資源及其分布狀況如表1所示。

由表1可知，我國西北，青藏高原地區太陽能資源極為豐富，對于西部大開發的國家戰略也有著極強的推進作用；而由于太陽能資源幾乎不產生任何污染，所以可以大幅度減輕各大城市的霧霾等惡劣天氣的出現，也比危險系數較大的核能更加安全以及方便；其低廉的成本也為其大范圍的推廣創造了極其有利的條件。其次，太陽能利用技術也已得到政府較大的重視與發展。其中，單晶硅電池與選擇性太陽吸收涂層兩項技術的突破既是人類對能源利用技術的又一次變革，又是太陽能利用進入現代化發展的重大標志之一。我國在利用太陽能熱發電的技術研究中取得了不小的進步；2011 年浙江華儀康迪斯太陽能科技有限公司自主研發的國內首臺 10kW 碟式太陽能聚光發電機系統樣機投入試運行，填補了中國在太陽能聚光發電方面的一個空白，由此我國的太陽能利用技術邁上了一個新的平臺。

最后，在環境日趨惡化，能源日益枯竭的背景之下，太陽能技術的發展無疑有著極其重要的戰略地位。縱觀中國以及世界對太陽能的開發與利用，加大相關方面科技攻關、人才培養，發揚長處，并加大太陽能熱利用技術的投入與發展，引導并形成以太陽能相關產業鏈，拓寬國內外市場，使太陽能真正成為中國重要新能源之一。

2.2.2 風能的運用

風能在提高能源供應、保障能源安全、改善能源結構、減少溫室氣體的排放、保護生態環境等諸多方面有著重要的作用。2010年一年，我國風電新增裝機容量突破 1 800萬 kw，實現連續五年快速增長的態勢。而在恰巧實在2010年當年， 我國的總裝機容量突破了 4 400萬kw，成為世界風能大國。雖然中國已經成為世國際上的風能大國，但還不是風能強國。因此，在目前和今后一段時間內，我國尚且存在一些制約風能發展的因素：例如大規模風電場系統的建設的約束，電網與風電的協調發展問題，風能資源精細化的評估困難以及國際競爭力的提升等。

我國風能的陸上風電發展速度較快，發展態勢也屬于穩定增長型。新疆的達坂城風力發電站更是將大自然賜予人類的風力運用到了極致。由此可見，中國風能的近期發展主要以陸上風電為主，但同時，我國也在積極穩定發展海上風電等各項技術。雖然海上風電場相比于陸地風電場建設成本較高，建設難度較大，但是仍是風電未來發展的一個可觀的趨近方向。例如2010年我國在上海東海大橋建立了容量為102MW的風電場，對海上風電的發展起到良好的標桿作用。另外，海上風電機組需要在高濕度、高鹽霧以及海流、海浪、海冰和臺風等惡劣環境下運行，因而海上風電機組除了需要可靠的功率特性之外，還需要研究人員， 對其的可靠性、防腐蝕性、易維護性以及抗疲勞性給予足夠的重視以及提高，從而減少設備的故障率，降低運行成本，從另一種方式對資源與環境進行保護與維護。

2.3 環境友好型產品的生產

綠色化學工藝技術最終目的即是生產環境友好型產品。例如近年來生產的無磷洗衣粉、防治白色污染的生物可降解塑料、清潔汽油等，在環境保護等方面起到了顯著的效果。再如目前種類繁多的通過生物技術生產和制造化妝品，其主要原料成分大多為天然提取。而同時，具有獨特生理活性的天然綠色生物材料甲殼低聚糖則可通過甲殼素/甲殼胺的降解得到，以之合成化妝品對于皮膚和毛發有著不俗的效果，并且不污染環境，綠色無公害，實現了環境友好性。

3、結語

現今社會發展速度較快，發展模式較為廣泛。而化工生產更是會給環境帶來不容小視的危害。而例如燃料的燃燒、汽車尾氣的排放以及原子能與化工能源的利用導致的放射性或者腐蝕性污染等環境污染問題又是環境自身與人類活動相互作用的結果。綠色化學恰恰貫穿于環境自身與人類活動相互作用的相互作用之中，其與生命、信息、資源以及能源等緊密相聯。

現今，隨著綠色化學工藝技術的不斷快速發展，其也為人類解決環境問題提 供了很好地解決方式。而化學工程師以及化學家們為了生產出有效的綠色產品，必須對現有的化學工藝以及其過程進行優化控制，一方面要使用無毒無害的原料、催化劑以及溶劑等藥品；另一方面要采用清潔工藝，從工藝上杜絕污染；同時還要注重提高反應的選擇性，節約資源，降低生產成本。總之，若要實現化學工藝在未來繼續發展壯大，從而為人們所生活的社會的發展帶來巨大的經濟利益以及社會效益，人們需要進行一場由設計到生產的“綠色革命”，

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