低碳經濟與綠色化學

1、低碳經濟與綠色化學摘要：隨著綠色化學作為學科前沿方向的逐步形成, 用更高層次的環(huán)境友好化學過程減少或消除那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑、產物、副產物 等的使用和產生變得可能。從可持續(xù)發(fā)展的角度探討了低碳時代綠色化學研究內容及發(fā)展前 景。關鍵詞 : 低碳經濟 ; 綠色化學 ; 可持續(xù)發(fā)展 低碳經濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式，是人類社會繼農業(yè)文明、工 業(yè)文明之后的又一次重大進步。是國際社會應對人類大量消耗化學能源、大量排放二氧化碳 和二氧化硫引起全球氣候災害性變化而提出的能源品種轉換新概實質是解決提高能源利用效 率和清潔能源結構問題，核心是能源技術

2、創(chuàng)新和人類生存發(fā)展觀念的根本性轉變。低碳經濟 定義的延伸還含有降低重化工業(yè)比重，提高現(xiàn)代服務業(yè)權重的產業(yè)結構調整升級的內容；其 宗旨是發(fā)展以低能耗、低污染、低排放為基本特征的經濟，降低經濟發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)中碳循 環(huán)的影響，實現(xiàn)經濟活動中人為排放二氧化碳與自然界吸收二氧化碳的動態(tài)平衡，維持地球 生物圈的碳元素平衡，減緩氣候變暖的進程、保護臭氧層不致蝕缺。廣義的低碳技術除包括 對核、水、風、太陽能的開發(fā)利用之外，還涵蓋生物質能、煤的清潔高效利用、油氣資源和 煤層氣的勘探開發(fā)、二氧化碳捕獲與埋存等領域開發(fā)的有效控制溫室氣體排放的新技術，它 涉及電力、交通、建筑、汽車等多個產業(yè)部門。 “低碳經濟”提出的

3、大背景，是全球氣候變暖 對人類生存和發(fā)展的嚴峻挑戰(zhàn)。隨著全球人口和經濟規(guī)模的不斷增長，能源使用帶來的環(huán)境 問題及其誘因不斷地為人們所認識，不止是煙霧、光化學煙霧和酸雨等的危害，大氣中二氧 化碳濃度升高帶來全球氣候變化也已被確認為不爭的事實。在此背景下， “碳足跡”“低碳經濟” “低碳技術” “低碳發(fā)展” “低碳生活方式” “低碳社 會”“低碳城市”“低碳世界”等一系列新概念、新政策應運而生。而能源與經濟以至價值觀 實行大變革的結果， 可能將為逐步邁向生態(tài)文明走出一條新路， 即：擯棄 20 世紀的傳統(tǒng)增長 模式，直接應用新世紀的創(chuàng)新技術與創(chuàng)新機制，通過低碳經濟模式與低碳生活方式，實現(xiàn)社 會可持續(xù)

4、發(fā)展。一、低碳時代化學工業(yè)與化學品面臨大考驗 低碳經濟是低碳發(fā)展、低碳產業(yè)等一類經濟形態(tài)的總稱,其核心在于提高能源效率 , 改善能源結構 ,優(yōu)化經濟結構 , 推動社會轉型 ; 其本質在于要求低碳技術創(chuàng)新和經濟社會發(fā)展的激 勵制度的創(chuàng)新 , 在于提升能源的高效利用、 推行區(qū)域的清潔發(fā)展、 促進產品的低碳開發(fā)和維持 全球的生態(tài)平衡。發(fā)展低碳經濟實質上是對現(xiàn)代經濟運行與發(fā)展進行一場深刻的能源經濟革命, 轉變經濟發(fā)展方式、 提高能效、 發(fā)展低碳能源技術已成為國際社會的共識, 提高碳生產率正在成為新一輪國際經濟的增長點和競爭焦點。 由于全球性環(huán)境污染影響因子的 80%是化學性污染 , 低碳時 代的到來使

5、得化學工業(yè)不得不面對更嚴格的環(huán)境控制和不斷飚升的成本費用 , 亟須進一步增 強環(huán)境憂患意識和做好環(huán)保工作的法制意識、責任意識。發(fā)達國家對于化工產品“綠色化”的要求 , 以及發(fā)展中國家受到“綠色壁壘”的限制 , 使 得化工產品設計的綠色化成為必然趨勢。 在綠色化工產品設計時 , 要遵循全生命周期設計、 再 循環(huán)和再使用設計、降低原料和能量消耗設計以及利用計算機技術進行綠色化工產品的設計 等原則。低碳時代化學工業(yè)的發(fā)展目標應該是實現(xiàn)高選擇性、高效的化學反應 ,極少的副產物 , 實 現(xiàn)“零排放” ,繼而達到高“原子經濟性”的綠色化學。從環(huán)保、經濟和社會的要求看 , 化學 工業(yè)不能再承擔使用和產生有毒

6、、 有害物質的費用 , 需要大力研究與開發(fā)具有社會責任感、 可 信賴的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型產業(yè)。隨著中國污染防治戰(zhàn)略逐步從末端治理向源頭和全過程控制轉變 , 應認真吸取國內外發(fā) 展的經驗教訓 , 在環(huán)境容量允許的條件下發(fā)展 , 主動調整和控制自身的行為 , 從簡單的企業(yè)治 理向調整產業(yè)結構、 清潔生產和發(fā)展循環(huán)經濟轉變 , 在現(xiàn)今科技手段和條件下尋求建立能降低 對人類健康和環(huán)境有負面影響的各個方面和各種類型的化學過程 , 包括許多化學領域 , 如合成、 催化、工藝、分離和分析監(jiān)測等。二、綠色化學現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 綠色化學自 1991 年首次提出綠色化學概念以來 , 迄今已取得了不少重要的成果

7、, 特別是 近幾年來以此為基礎發(fā)展起來的環(huán)境友好技術和潔凈技術成為化學學科最引人矚目的焦點。 在化學合成或生產工藝中去研究新的技術和方法, 探索新的反應條件 , 盡量減少和消除使用有毒有害物質 , 已成為世界各國科學家的共識。 有關綠色化學主題的學術會議和研究論文不斷增 多, 反映了科學界以及公眾對綠色化學日益增進的關注度, 也說明綠色化學合成和設計從理論研究進入了實際應用。綠色化學與技術主要解決與化學供應鏈相關的創(chuàng)造、合成、優(yōu)化、分析、設計、控制以 及環(huán)境影響評價等多元復雜問題 , 以建立環(huán)境友好的、可持續(xù)發(fā)展的化工過程或以產品生產 為最終目標。綠色化學的研究內容不僅涉及原料、工藝和終端產品

8、的綠色化 , 而且還涉及 到成本、能耗和安全等方面的問題 , 從目前來看 , 其研究內容主要包括原子經濟性反應和零排 放、原料的綠色化、綠色溶劑、綠色催化、助劑的綠色化、新的合成路線的選擇、綠色化學 工藝、綠色過程系統(tǒng)集成等 , 而且其內涵仍在不斷完善發(fā)展中。綠色化學一出現(xiàn)就帶有強烈的應用技術與工程性 , 成為綜合運用環(huán)境與資源、 材料、能源、 生化工程與計算信息學等多學科知識 , 研究物質轉化過程綠色化的綜合性科學與工程。 綠色化 工過程系統(tǒng)集成涉及的化學供應鏈問題,涵蓋了從分子T聚集體T顆粒T界面T單元T過程T工廠T工業(yè)園的全過程，并將環(huán)境、健康和安全對過程或產品的影響作為約束條件或目標函

9、 數(shù)嵌入模型中 , 以多目標、多變量、非線性為重要特征 , 以全系統(tǒng)的經濟、環(huán)境和資源的協(xié)調 最優(yōu)為最終目標。盡管綠色化學已得到學術界和工業(yè)界的認同 ， 但如何使其走向工業(yè)化仍是亟待解決的問 題。綠色過程系統(tǒng)合成和設計要求綜合考慮多個因素（如經濟、 環(huán)境、 安全、 健康等 ）， 這些因素使工業(yè)過程的綠色化設計成為一個非常復雜的大規(guī)模、 多目標的高度非線性問題 ，其求解有 待更系統(tǒng)的理論和方法。近年綠色化學的研究大多集中在最小化環(huán)境影響負荷 ， 采用低毒性原料 ， 或節(jié)約能源 ， 隨 著整個社會對環(huán)境友好、 可持續(xù)發(fā)展的日益關注 ， 有關綠色化學的研究已開始產生巨大的經濟 效益和社會效益 ， 但

10、如何解決現(xiàn)行用于綠色化的工藝、 技術及產品中存在的不綠或綠色程度不 夠等因素將是今后一個重要的研究領域和方向。中國發(fā)展的速度和規(guī)模 ， 加上低廉的生產成本與未來二十年中新型基礎設施和研發(fā)領域 的龐大資金的流入 ， 為低碳時代綠色化學和技術的大量采用提供了前所未有的契機。 由于化學 工業(yè)存在的環(huán)境、 安全等問題的復雜性和不確定性 ， 中國化學工業(yè)必須盡力設計研究能充分利 用的無毒害材料 ， 最大限度地節(jié)約能源 ， 在整個生產過程中都對環(huán)境沒有或盡可能小的負作用 的化學工藝 ，推進以低能耗、低污染、低排放為基礎的低碳經濟發(fā)展方式 ，著力提高全過程的 資源利用率 ， 從戰(zhàn)略上謀求走可持續(xù)發(fā)展之路。三

11、、中國化學工業(yè)面臨的機遇和挑戰(zhàn) 化學工業(yè)的綠色化提升為多學科綜合交叉和工程學的新發(fā)展開辟了廣闊的空間， 由于各國的社會經濟背景不同 ，向低碳轉型的起點和條件不同 ，追求的目標也有所差異。作為最大的 發(fā)展中國家 ， 中國探索化學工業(yè)的低碳發(fā)展之路不僅符合世界能源低碳化的發(fā)展趨勢， 而且也與中國轉變增長方式、 調整產業(yè)結構、 落實節(jié)能減排目標和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有一致性， 另一方面 ， 發(fā)展綠色化學、走低碳發(fā)展道路需要相當?shù)念~外成本和大規(guī)模采用低碳相關技術， 這將有可能延緩化學工業(yè)的現(xiàn)代化進程。中國化學工業(yè)在解決環(huán)境污染和應對氣候變化等方面所面臨的形勢仍然十分嚴峻 , 必須 以多種政策來引導能源消費和產業(yè)結構的調整。 低碳經濟的內涵既包含了低碳生產 , 也包含了 低碳消費。 化學工業(yè)作為能源消費和碳排放的主體, 需要結合中國建設資源節(jié)約型、 環(huán)境友好型社會和節(jié)能減排的需求 , 開展化學工業(yè)發(fā)展的碳排放強度評價 , 充分利用節(jié)能減排與低碳經 濟發(fā)展之間的政策協(xié)同關系 , 建立適合中國國情的支持低碳經濟的綠色化學和清潔生產技術 體系。綠色化學和技術創(chuàng)新是實現(xiàn)低碳經濟所倡導的節(jié)能減排目標的關鍵因素。中國化學工業(yè) 和化學品環(huán)境管理政策和制度框架應建立高度關注的優(yōu)先化學品的篩選標準 , 切實把推行綠 色化學提升到實現(xiàn)低碳經濟模式中長期發(fā)展戰(zhàn)略層面上加以思考, 認真并、 轉一批高耗能、