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人類到了需要綠色化學的時代

日期：2011-08-31　

【概要描述】

編者按 8月17日傍晚，美國副總統拜登抵達北京，開始對中國進行正式訪問。據了解，在拜登此次長達6天的訪問安排中，加強中美兩國在環保、新能源等方面的合作是重要內容之一。而在美國擁有“綠色化學之父”尊稱的美國環保局助理局長保羅·阿納斯塔斯，在本月初訪華期間，多次談到了他的綠色化學觀。借此，我們向讀者推薦這位美國環保人士在訪華期間的一次講話。這位“綠色化學之父”所傳達的理念，對中國化工產業的發展，不無裨益。
　　化學工業的治污費已超過加工費
　　1991年，綠色化學由美國化學會(ACS)提出，并成為美國環保局的中心口號。綠色化學不單是一門學科或產業單元，而是一種新的思維方式，是關于日常生活的產品及生產過程的重新設計。其核心是利用化學原理從源頭減少和消除工業生產對環境的污染，將反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。
　　上世紀90年代末，我和同事約翰·華納提出了綠色化學的12項基本原則，并致力于推動綠色化學生產。這些原則現已成為世界化工界的共識。目前，綠色化學的研究網絡已經遍布全球30多個國家。根據美國環保局的調查，綠色化學產品和加工使得危險廢料的年產量減少至30億磅，每年節約400億加侖水資源，每年節約能源為220億千瓦。
　　構成社會和經濟的基礎都是化學物質。化學影響了每一個構成我們社會與經濟看得見、摸得著與感覺得到的東西。綠色化學強調的是在傳統化學的基礎上，必須考慮絕對減少毒性物質和廢棄物產生，并且在材料的獲取、生產、儲存與流通等所有過程實現環境友好。可以說，綠色化學和綠色工程是從根本上解決環境問題的可持續方案。
　　化學工業的絕大多數工藝都是多年前開發的。當時的加工費用主要包括原材料、能耗和勞動力的費用。近年來，由于化學工業向大氣、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物質，加工費用已發生了很大變化。以我提出綠色化學概念的第二年即1992年為例，美國化學工業用于環保的費用為1150億美元，而清理已污染地區的費用卻高達7000億美元。
　　大量與化學品制造相關的污染問題不僅來源于原料和產品，更多的是來自其制造過程中使用的物質。最常見的是在反應介質、分離和配方中使用的溶劑。當前廣泛使用的溶劑是揮發性有機化合物(VOC)，其在使用過程中有的會引起臭氧的形成，有的會引起水源污染。因此，采用無毒無害的溶劑代替VOC已成為綠色化學的重要研究領域。
　　在無毒無害溶劑的研究中，最活躍的研究項目是開發超臨界流體(SCF)，特別是超臨界二氧化碳作溶劑。超臨界二氧化碳是指溫度和壓力均在其臨界點以上的二氧化碳流體。它通常具有液體的密度，因而有常規液態溶劑的溶解度。在相同條件下，它又具有氣體的黏度，因而又具有很高的傳質速度。超臨界二氧化碳的最大優點是無毒、不可燃、價廉等。這種物質用途非常廣泛，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，這種技術并不釋放二氧化碳，而是固定和利用二氧化碳，這也是在氣候變化的背景下特別需要的。
　　我們一直在消耗資源、產生廢物，然后投入巨資來清潔環境。但是，我們必須得向前看，讓過去出現的問題未來不再出現。綠色化學讓我們欣慰的正是這一點，可以讓我們發揮創造力，從源頭杜絕污染，不讓曾經的錯誤一犯再犯。
　　綠色化學不僅可行，而且有利可圖
　　目前，綠色化學不僅在美國，在全球的實施情況都很好。這是因為綠色化學最特別之處在于，它可以使環境保護和經濟效益齊頭并進，實現環境保護優化經濟發展的目標。
　　1990年，美國頒布了污染防治法案，將污染防治確立為美國的國策。1995年，美國副總統戈爾宣布了國家環境技術戰略，其目標為:至2020年地球日時，將廢棄物減少40％～50％，每套裝置消耗原材料減少20％～25％。同年，美國總統克林頓宣布了“總統綠色化學挑戰計劃”，美國環保局設立了“總統綠色化學挑戰獎”這一國家榮譽，這是化學化工領域內惟一的總統獎。
　　這一獎項可以為公司及大學教授帶來好的聲譽，鼓勵他們在綠色化學領域作出更多貢獻。截至目前，已有近80人榮獲這一獎項。其他一些國家，如澳大利亞、日本、英國、意大利等也設立了類似的獎項。這些政府行為都極大地促進了綠色化學的蓬勃發展。而很多企業愿意推動綠色化學，是因為這項技術可以讓他們獲利。所以，人們自然而然地就接受了綠色化學的概念，推廣也并不困難。
　　事實上，每一個工業領域都在試圖通過綠色化學來實現環境和經濟目標。能源、農業、塑料、電子、醫學是采用綠色化學理念的主要領域。這些成績令人振奮，但這些成績只展現了綠色化學的一小部分潛力，未來的成就遠不止于此。
　　現在，我們已經在化學、生物化學和相關工程等領域做了大量研究，這些研究在中國和美國仍在進行。中國從事綠色化學研究領域的優秀科學家已經向其他研究機構作出了表率，使用綠色化學是有可能實現雙贏的。無論在中國、美國還是其他國家，我們要做的是讓所有的公司和科學家都這么做，觀念是最重要的。怎么讓人們自然而然地接納這一理念，如何讓人們對綠色化學的了解越來越充分，理念的普及是推動實踐的關鍵。
　　而要普及理念，美國則重視從教育入手，在很多大學都設置有專業課程，并可授予博士學位。美國還創辦了專門期刊《綠色化學》，來促進科技創新。此外，美國環保局還及時將綠色化學的成果向公眾展示，讓科研成果和實踐成就得到公眾的認可，讓公眾意識到綠色化學“不僅可行，而且有利可圖”。
　　綠色合作是兩國關系的重要部分
　　20年來，綠色化學一直是美國環保局的中心口號。多年來，我們的工作一直關注幾十個領域，而近期我們對所有領域進行了重新調整，將其歸納為4個領域，分別為化學安全和可持續性，大氣、氣候和能源，可持續性水資源，安全、健康的社區。進行此調整的目的是，我們試圖從系統的角度來研究環境問題。很多問題都不是孤立的，環境問題尤其如此。將問題孤立地、一個個研究，沒有系統觀念，不利于環境問題的解決。
　　對于大氣領域，我們不僅要了解大氣中存在哪些物質，更重要的是了解這些物質和人體健康的關聯性。這就需要采用最新的技術。這也是技術研發部門一直努力的方向。比如，我們一直關注如何降低大氣中的汞含量，也很關注如何減緩氣候變化。而要做好這些工作，我們時刻強調科學技術的研究和創新，這是工作的重點。
　　在美國，所有環境政策(法律、法規、標準等)的制定是建立在科學研究基礎上的，尤其關注對人體健康的風險管理。在整個環境決策中，科學是重要的、核心的基礎，而科學一旦變成立法，就能夠轉化為具有約束力的工具。綠色化學正是一項主要的科學技術。不過，技術革新是一個持續的過程，不同國家不同，同一國家的不同時期也不同。
　　有趣的是，始于上世紀70年代初的中美科技交往是中美兩國關系恢復最早的領域之一，而且一直是兩國關系的重要組成部分。1979年1月鄧小平先生率團訪美期間，于1月31日在華盛頓簽署了《中美科技合作協定》，并同時建立了執行這一協定的兩國政府間部長級“中美科技合作聯合委員會”。
　　我此次訪華的目的，不僅是回顧我們合作的歷史，還要和中國的環境保護部、科技部對話，積極探討未來的合作領域。我相信，中美兩國未來在科技領域的合作會更密切，議題會更廣泛。目前，我們正和中國的環境科研機構開展一些技術合作，如遙感技術。另外，讓我們興奮的是在可持續性技術開發方面的合作，具體技術雖然目前無法確定，但是中美兩國的合作將同樣是持續性的對話過程。（曹俊郭婧整理）
　　人物簡介保羅·阿納斯塔斯(Paul Anastas)，曾任美國化學會綠色化學研究所所長、克林頓和布什政府白宮科技政策局環境政策部門助理主管、耶魯大學綠色化學與綠色工程中心主任，在環境科學領域有著很高的學術地位，被尊稱為“綠色化學之父”。由阿納斯塔斯編寫的《綠色化學：理論與實踐》已成為綠色化學領域的經典之作。2009年5月，美國總統奧巴馬提名阿納斯塔斯為美國環保局負責研究開發的助理局長。