什么是绿色化学？

绿色化学诞生于 20 世纪 90 年代，致力于设计和开发产品（和化学工艺），以减少或消除危险物质的使用和合成。

根据法国替代能源和原子能委员会 (CEA) 的说法，绿色化学受到 可持续发展理念的启发。它融合了工艺效率和能源成本的优化，以及化学反应原材料和副产品的节约和回收利用。绿色化学还旨在减少最终废弃物，当然也包括减少其对人类健康和环境的影响。

首先减少化学足迹

绿色化学——也称为可持续化学、生态化学或可再生化学——提供了减少和消除环境有害物质使用或产生的原则。这种方法是通过新的“清洁”化学工艺来实现的，也就是说，它是环境友好的。在整个20世纪，基于碳氢化合物衍生物的工业化学得到了发展，如今，为了保护环境和人类健康（面对日益增多的疾病：癌症、糖尿病、阿尔茨海默病、自闭症等），它必须转向更加良性的原则。

此外，这种绿色化学的主要挑战之一是减少大量生产所谓的 CMR 物质（致癌、致突变、有毒）或内分泌干扰物。

绿色化学面临的其他主要挑战是：

• 减少对不可再生能源的依赖和工业的碳足迹
• 填埋垃圾的分解问题
• 希望利用某些丰富且未使用的资源，例如二氧化碳。

尊重绿色化学的十二项基本原则

绿色化学的概念兴起于20世纪90年代的美国。1998年，美国环境保护署（EPA）的研究人员保罗·阿纳斯塔斯（Paul Anastas）和约翰·华纳（John Warner）出版了一本阐述12条基本原则的著作，为这一新兴学科奠定了理论基础。

1.预防

最好避免产生废物，而不是以后再处理或处置废物。

2. 原子经济

实施将进入该过程的所有材料纳入最终产品的合成方法。

3. 低危险合成方法的设计

在可能的情况下，合成方法应使用和生产对人类毒性低（或无毒）且不会对环境造成影响的物质。

4. 更安全的化学品设计

开发达到所需特性且尽可能无毒的化学产品。

5. 溶剂和助剂污染少

避免使用合成助剂（溶剂、分离剂等），或在必要时选择无害的助剂。可采用非常规活化方法：使用水作为溶剂、超临界流体、微波加热、离子液体置换等。

6. 能源效率研究

化学反应所需的能量消耗必须考虑其对环境和经济的影响，以将其降至最低。合成操作应尽可能在常温常压条件下进行。

7. 可再生资源的利用

在技​​术和经济允许的范围内，使用自然资源或可再生原材料，而不是化石产品。

8. 减少衍生品数量

如果可能的话，避免不必要地增加衍生物，因为这样需要过剩的反应剂并会产生浪费。

9.催化

优先选择可回收的催化解决方案。催化剂是一种添加到化学溶液中用于进行化学反应的物质。它通过降低能量来加速反应速率，并且在化学过程中不会发生变化，因此可回收利用。

10. 降解产品的设计

化学品必须被设计成在使用结束后分解成无害、可生物降解的废物。

11.实时观察，防止污染

必须改进观察方法，以便能够实时监测和控制正在进行的操作，并控制其后续行动，以识别任何危险物质的形成。

12. 从根本上提高化学可靠性

物质及其化学过程的选择必须预见到事故的风险（危险烟雾、爆炸和火灾）。

绿色化学的胜利

2005年，日本化学家野依良治（Ryoji Noyori）确定了推动绿色化学发展的三个关键：使用超临界流体状态的二氧化碳（CO2）作为“绿色溶剂”，使用过氧化氢水溶液净化氧化物，以及在不对称合成中使用氢气。

有趣的是，化学家发现，当二氧化碳分子处于过渡态（介于液体和气体之间的中间状态）时，这种气体可以充当工业制冷剂。这种所谓的“跨临界”二氧化碳的应用包括超市、 食品加工厂、仓库、溜冰场和送货卡车的制冷。

因此，如果用这种著名的跨临界二氧化碳取代氯氟烃和氢氟烃（常用于制冷的温室气体），生态影响将减少约 15%。

在化妆品领域，这种跨临界二氧化碳可用于提取气味分子以生产香水的绿色工艺。它还能去除咖啡因。

生物工程也是一项很有前景的技术，可以实现生物体（活细胞）内部的化学过程。

聚乙烯 (PET) 轻巧耐用，是最广泛使用的塑料（水瓶、洗发水瓶、袋子、包装）。由于其极其稳定的分子结构，PET 很难降解。然而，日本研究人员发现了一种可以分解 PET 的细菌，甚至发现了可以加速这一分解过程的酶！

在加利福尼亚州，斯坦福大学的研究人员找到了一种不使用石油、利用二氧化碳和工业副产品或农业废弃物（胡萝卜汁生产中的纤维）生产塑料的方法。

尽管化学和绿色能源最初看似互不相容，但绿色化学显然已成功减少一些对人类和地球有害物质的生产和使用。然而，绿色化学仍有很长的路要走。