綠色化學(xué)概論

1、綠色化學(xué)綠色化學(xué)Green Chemistry Name: 歐陽輝祥 Email: Tel:常偉，李賢均，綠色化學(xué)原理及應(yīng)用，北京，中國石化出版社，2002,04Anastas P.T., Williamson T.C. Green Chemistry, Theory and Practice, London: Oxford University Press,1998Anastas P.T., Williamson T.C. Green Chemistry, Frontiers in Benign Chemical Synthesis and processes, L

2、ondon: Oxford University Press,1998綠色化學(xué)導(dǎo)論仲崇立 編著，北京化學(xué)工業(yè)出版社，2000綠色化學(xué)與化工閔恩澤，吳巍 編著，北京化學(xué)工業(yè)出版社，2000綠色化學(xué)工藝朱憲 編著，北京化學(xué)工業(yè)出版社，2001海鳥沾上油污后艱難的飛翔海鳥沾上油污后艱難的飛翔在油海中無處覓食在油海中無處覓食海鳥身沾油污不能再飛翔海鳥身沾油污不能再飛翔慘死沙灘慘死沙灘化學(xué)工業(yè)的主要污染物化學(xué)工業(yè)的主要污染物廢氣廢氣污染物污染物主要來源主要來源硫氧化物硫氧化物氮氧化物氮氧化物硫酸廠、硝酸廠、染料廠、石硫酸廠、硝酸廠、染料廠、石化廠、化纖廠化廠、化纖廠鹵化物鹵化物氯堿廠氯堿廠、制冷劑廠制冷

3、劑廠、有機合成廠有機合成廠有機類廢氣有機類廢氣 石化廠、有機合成廠石化廠、有機合成廠固體懸浮物固體懸浮物 發(fā)電廠、焦化廠發(fā)電廠、焦化廠硫化氫硫化氫硫醇硫醇石化廠、煤氣廠、染料廠石化廠、煤氣廠、染料廠化學(xué)工業(yè)的主要污染物化學(xué)工業(yè)的主要污染物廢液廢液污污 染染 物物主主 要要 來來 源源酸、堿類酸、堿類硫酸廠硫酸廠、硝酸廠硝酸廠、磷肥廠磷肥廠、純堿廠純堿廠、石化廠石化廠氨氨 氮氮煤氣廠、氮肥廠、化工廠煤氣廠、氮肥廠、化工廠重金屬重金屬電鍍廠、冶煉廠等電鍍廠、冶煉廠等有機物有機物農(nóng)藥廠、染料廠、食品加工廠農(nóng)藥廠、染料廠、食品加工廠油油 類類石油煉制廠、石化廠石油煉制廠、石化廠氰化物氰化物煤氣廠、有機

4、合成廠、石化廠、煤氣廠、有機合成廠、石化廠、酚、醛、酚、醛、有機氯等有機氯等煤氣廠煤氣廠、石化廠石化廠、煉油廠煉油廠、農(nóng)藥廠農(nóng)藥廠、氯堿廠氯堿廠硫化物硫化物石化廠石化廠、氯堿廠氯堿廠、染料廠染料廠、煤氣廠煤氣廠、染料廠染料廠化學(xué)工業(yè)的主要污染物化學(xué)工業(yè)的主要污染物廢渣廢渣污污 染染 物物主主 要要 來來 源源硫鐵礦渣硫鐵礦渣硫酸廠硫酸廠電石渣、鹽泥電石渣、鹽泥化工廠化工廠、氯堿廠氯堿廠磷石膏磷石膏磷肥廠磷肥廠堿堿 渣渣煉油廠煉油廠煤渣煤渣小氮肥廠、合成氨廠小氮肥廠、合成氨廠鉻渣鉻渣含鉻產(chǎn)品廠含鉻產(chǎn)品廠硼鎂渣硼鎂渣硼砂廠硼砂廠提取化工產(chǎn)品后的礦物提取化工產(chǎn)品后的礦物各類化工廠各類化工廠 全球性的

5、環(huán)境惡化已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注，我國政府為了全球性的環(huán)境惡化已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注，我國政府為了改善環(huán)境作出了不懈努力，但也應(yīng)該看到，我們要做的還很改善環(huán)境作出了不懈努力，但也應(yīng)該看到，我們要做的還很多：多： 每年每年27億噸億噸的工業(yè)污水只有不到的工業(yè)污水只有不到30%經(jīng)過處理，而又只有經(jīng)過處理，而又只有不到不到50%的的“處理過處理過”的工業(yè)污水能達到國家標準的工業(yè)污水能達到國家標準 在絕大多數(shù)工業(yè)城鎮(zhèn)，灰塵和懸浮顆粒含量超標幾倍在絕大多數(shù)工業(yè)城鎮(zhèn)，灰塵和懸浮顆粒含量超標幾倍 每年有每年有5億多億多的肥沃土地被侵蝕流失的肥沃土地被侵蝕流失 現(xiàn)存的淡水資源不到世界平均水平的現(xiàn)存的淡水資源不到世界

6、平均水平的1/4 這是一個很清楚的事實這是一個很清楚的事實如果我們不試圖平衡經(jīng)濟與環(huán)境如果我們不試圖平衡經(jīng)濟與環(huán)境的關(guān)系，我們將不可能有真正意義上的經(jīng)濟與文明的發(fā)展。的關(guān)系，我們將不可能有真正意義上的經(jīng)濟與文明的發(fā)展。Typical Environmental Problem1. Global Warming2. Nuclear Winter ( Winter due to Nuclear Effect )3. Depletion of Ozone layer4. Photochemical smog and air pollution5. Acid rain6. Rapid reductio

7、n of living things manifoldness7. Disrupt of forest8. Desolation and boundlessness事件事件污染物污染物發(fā)生時間、地點發(fā)生時間、地點致害原因中毒癥狀致害原因中毒癥狀公害成因公害成因馬斯河谷馬斯河谷煙霧煙霧SO2煙塵煙塵1930年年12月月比利時馬斯河谷比利時馬斯河谷SO2SO3 肺部、咳嗽肺部、咳嗽1. 工廠多工工廠多工業(yè)污染物積聚業(yè)污染物積聚2. 遇霧天遇霧天事件事件污染物污染物發(fā)生時間、地點發(fā)生時間、地點致害原因中毒癥狀致害原因中毒癥狀公害成因公害成因多諾拉多諾拉煙霧煙霧SO2煙塵煙塵1948年年10月月美國多

8、諾拉美國多諾拉SO2+煙塵煙塵硫酸硫酸 肺部、咳嗽、胸悶、肺部、咳嗽、胸悶、喉痛、嘔吐喉痛、嘔吐1. 工廠多工業(yè)工廠多工業(yè)污染物積聚污染物積聚2. 遇霧天遇霧天事件事件污染物污染物發(fā)生時間、地點發(fā)生時間、地點致害原因中毒癥狀致害原因中毒癥狀公害成因公害成因倫敦煙霧倫敦煙霧SO2煙塵煙塵1952年年12月月英國倫敦英國倫敦SO2+煙塵煙塵硫酸硫酸 肺部、咳嗽、胸肺部、咳嗽、胸悶、喉痛、嘔吐悶、喉痛、嘔吐1. 工廠多工工廠多工業(yè)污染物積聚業(yè)污染物積聚2. 遇霧天遇霧天三、倫三、倫敦煙霧敦煙霧事件事件污染物污染物發(fā)生時間、地點發(fā)生時間、地點致害原因中毒癥狀致害原因中毒癥狀公害成因公害成因洛杉磯光洛杉

9、磯光化學(xué)煙霧化學(xué)煙霧光化學(xué)光化學(xué)煙霧煙霧1943.5-12月月美國洛杉磯美國洛杉磯石油工業(yè)、汽車尾氣石油工業(yè)、汽車尾氣/紫外線作用、眼病紫外線作用、眼病喉頭炎喉頭炎氮氧、碳氫氮氧、碳氫化物化物大氣大氣四、洛杉磯光化學(xué)煙霧四、洛杉磯光化學(xué)煙霧事件事件污染物污染物 發(fā)生時間、地點發(fā)生時間、地點致害原因中毒癥狀致害原因中毒癥狀 公害成因公害成因水俁水俁事件事件甲基汞甲基汞1943年年日本九州日本九州魚吃甲基汞、人吃魚吃甲基汞、人吃魚魚失常失常氮肥生產(chǎn)氮肥生產(chǎn)催化劑催化劑五、水俁事件五、水俁事件事件事件污染物污染物發(fā)生時間、地點發(fā)生時間、地點致害原因中毒癥狀致害原因中毒癥狀公害成因公害成因四日事件四日

10、事件哮喘病哮喘病SO2煤塵煤塵1955年年3月月日本四日市日本四日市重金屬微粒重金屬微粒SO2 肺部肺部,支氣管哮喘支氣管哮喘Co/Mn/Ti粉塵粉塵SO2六、四日事件哮喘病六、四日事件哮喘病事件事件污染物污染物發(fā)生時間、地點發(fā)生時間、地點致害原因中毒癥狀致害原因中毒癥狀公害成因公害成因米糠油米糠油事件事件多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯1968年日本九州艾年日本九州艾知縣等知縣等23個府縣個府縣食用含多氯聯(lián)苯的米食用含多氯聯(lián)苯的米糠油、全身起紅疙瘩、糠油、全身起紅疙瘩、嘔吐、惡心、肌肉痛嘔吐、惡心、肌肉痛生產(chǎn)中多生產(chǎn)中多氯聯(lián)苯進氯聯(lián)苯進入米糠油入米糠油七、米糠油事件七、米糠油事件事件事件污染物污染物發(fā)生時間

11、、地點發(fā)生時間、地點致害原因中毒癥狀致害原因中毒癥狀公害成因公害成因富山富山骨痛病骨痛病鎘鎘1972年年3月月日本富山日本富山關(guān)節(jié)、神經(jīng)、全身骨痛、關(guān)節(jié)、神經(jīng)、全身骨痛、骨骼萎縮、食含鎘的米、骨骼萎縮、食含鎘的米、水水煉鋅廠含煉鋅廠含鎘廢水鎘廢水八、富山骨痛病八、富山骨痛病 事件事件發(fā)生時間、地點發(fā)生時間、地點致害原因及嚴重后果致害原因及嚴重后果河面著火河面著火1970年年美國俄亥俄州美國俄亥俄州Cuyahoga河河嚴重化學(xué)污染引起河面著火嚴重化學(xué)污染引起河面著火化學(xué)中毒化學(xué)中毒1984年印度年印度Bhopal化工廠化工廠甲基異氰酸大量泄漏致死約甲基異氰酸大量泄漏致死約4000人，傷者無數(shù)。人

12、，傷者無數(shù)。皮癌增多皮癌增多1980年以后探明年以后探明氟氯烴對大氣臭氧層破壞，氟氯烴對大氣臭氧層破壞，紫外光透過大氣層紫外光透過大氣層1 201 20世紀化學(xué)工業(yè)的貢獻及帶來的問題世紀化學(xué)工業(yè)的貢獻及帶來的問題貢獻：貢獻：1928年年青霉素青霉素抗生素類藥物抗生素類藥物制藥業(yè)蓬勃發(fā)展制藥業(yè)蓬勃發(fā)展使人類的使人類的抗疾病能力增強，壽命延長抗疾病能力增強，壽命延長1913年年合成氨合成氨 化肥、農(nóng)藥業(yè)迅猛發(fā)展化肥、農(nóng)藥業(yè)迅猛發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)1941年年DDT 減輕了人口的增長對糧食到處需求的壓力減輕了人口的增長對糧食到處需求的壓力1921年天然氣年天然氣1930年聚乙烯年聚乙烯 石油化學(xué)工業(yè)

13、石油化學(xué)工業(yè)改變了人類的生活方式改變了人類的生活方式1939年的順丁橡膠年的順丁橡膠 為材料、計算機等提供了物質(zhì)保障為材料、計算機等提供了物質(zhì)保障 問題：化學(xué)工業(yè)帶來嚴重的環(huán)境污染問題：化學(xué)工業(yè)帶來嚴重的環(huán)境污染 傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)給環(huán)境帶來的污染已十分傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)給環(huán)境帶來的污染已十分嚴重，目前全世界每年產(chǎn)生的嚴重，目前全世界每年產(chǎn)生的有害廢物達有害廢物達3億億噸噸4億噸，億噸，給環(huán)境造成危害，并威脅著人類給環(huán)境造成危害，并威脅著人類的生存?；瘜W(xué)工業(yè)能否生產(chǎn)出對環(huán)境無害的化的生存?；瘜W(xué)工業(yè)能否生產(chǎn)出對環(huán)境無害的化學(xué)品？甚至開發(fā)出不產(chǎn)生廢物的工藝？有識之學(xué)品？甚至開發(fā)出不產(chǎn)生廢物的工藝？有識之士

14、提出了綠色化學(xué)的號召，并立即得到了全世士提出了綠色化學(xué)的號召，并立即得到了全世界的積極響應(yīng)。界的積極響應(yīng)。 綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)、環(huán)境無害化綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)、環(huán)境無害化學(xué)、清潔化學(xué)，是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少學(xué)、清潔化學(xué)，是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消除有害物質(zhì)的生產(chǎn)和使用?；蛳泻ξ镔|(zhì)的生產(chǎn)和使用。 綠色化學(xué)是綠色化學(xué)是20世紀世紀90年代出現(xiàn)的一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域。年代出現(xiàn)的一個多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域。它可以詮釋為環(huán)境友好化學(xué)，其核心內(nèi)涵是反應(yīng)過程和化工它可以詮釋為環(huán)境友好化學(xué)，其核心內(nèi)涵是反應(yīng)過程和化工生產(chǎn)中，盡量減少或徹底消除使用和生產(chǎn)有害物質(zhì)。生產(chǎn)中，盡量減少或徹底消

15、除使用和生產(chǎn)有害物質(zhì)。 綠色化學(xué)的口號最早產(chǎn)生于化學(xué)工業(yè)非常發(fā)達的美國。綠色化學(xué)的口號最早產(chǎn)生于化學(xué)工業(yè)非常發(fā)達的美國。 1990年，美國通過了一個年，美國通過了一個“防止污染行動防止污染行動”的法令。的法令。 1991年后在，年后在，“綠色化學(xué)綠色化學(xué)”由美國化學(xué)會（由美國化學(xué)會（ACS）提出并）提出并成為美國環(huán)保署（成為美國環(huán)保署（EPA）的中心口號。）的中心口號。 經(jīng)過十多年的研究和探索，綠色化學(xué)的研究者們總結(jié)出了綠經(jīng)過十多年的研究和探索，綠色化學(xué)的研究者們總結(jié)出了綠色化學(xué)的色化學(xué)的12條原則，這些原則可作為實驗化學(xué)家開發(fā)和評估條原則，這些原則可作為實驗化學(xué)家開發(fā)和評估一條合成路線、一個

16、生產(chǎn)過程、一個化合物是不是綠色的指一條合成路線、一個生產(chǎn)過程、一個化合物是不是綠色的指導(dǎo)方針和標準。導(dǎo)方針和標準。 又稱環(huán)境友好化學(xué)（又稱環(huán)境友好化學(xué)（Environmentally Friendly Chemistry）、清潔化學(xué)（）、清潔化學(xué)（Clean Chemistry）。）。定義：采用最少的資源和能源消耗，并產(chǎn)生定義：采用最少的資源和能源消耗，并產(chǎn)生最小的排放的工藝過程。最小的排放的工藝過程。 綠色化學(xué)的綠色化學(xué)的12條原則條原則1.防止環(huán)境污染防止環(huán)境污染2.提高原子經(jīng)濟性提高原子經(jīng)濟性3.盡量減少化學(xué)合成中的有毒原料和有毒產(chǎn)物盡量減少化學(xué)合成中的有毒原料和有毒產(chǎn)物4.設(shè)計安全的化

17、學(xué)品設(shè)計安全的化學(xué)品5.使用安全的溶劑和助劑使用安全的溶劑和助劑6.提高能源經(jīng)濟性提高能源經(jīng)濟性7.原料的再利用原料的再利用8.減少官能團的引入減少官能團的引入9.新型催化劑的開發(fā)新型催化劑的開發(fā)10. 產(chǎn)物的易降解性產(chǎn)物的易降解性11. 降低環(huán)境污染為宗旨的現(xiàn)場實際分析降低環(huán)境污染為宗旨的現(xiàn)場實際分析12. 防止生產(chǎn)事故的安全生產(chǎn)工藝。防止生產(chǎn)事故的安全生產(chǎn)工藝。 綠色化學(xué)的核心是綠色化學(xué)的核心是： 利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。 綠色化學(xué)提倡原子經(jīng)濟性，最理想綠色化學(xué)提倡原子經(jīng)濟性，最理想的的“原子經(jīng)濟原子經(jīng)濟”就是反應(yīng)物的原子就是反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物

18、，原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，原子利用率為利用率為100% 1充分利用資源和能源，采用無毒、無害充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；的原料； 2在無毒、無害的條件下進行反應(yīng)，以減在無毒、無害的條件下進行反應(yīng)，以減少向環(huán)境排放廢物；少向環(huán)境排放廢物； 3提高原子的利用率，力圖使所有作為原提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實現(xiàn)料的原子都被產(chǎn)品所消納，實現(xiàn)“零排放零排放”； 4生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。 綠色化學(xué)給化學(xué)家提出了一項新的挑戰(zhàn)，綠色化學(xué)給化學(xué)家提出了一項新的挑戰(zhàn)，國際

19、上對此很重視。國際上對此很重視。1996年，美國設(shè)立年，美國設(shè)立了了“綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”，以表彰那些在，以表彰那些在綠色化學(xué)領(lǐng)域中做出杰出成就的企業(yè)和綠色化學(xué)領(lǐng)域中做出杰出成就的企業(yè)和科學(xué)家。綠色化學(xué)將使化學(xué)工業(yè)改變面科學(xué)家。綠色化學(xué)將使化學(xué)工業(yè)改變面貌，為子孫后代造福。貌，為子孫后代造福。 歷屆歷屆“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”獲獎項獲獎項目目 原子經(jīng)濟反應(yīng)：原子經(jīng)濟反應(yīng)： A+BC（產(chǎn)物）（產(chǎn)物） 一般化學(xué)反應(yīng)：一般化學(xué)反應(yīng)： A+BC（產(chǎn)物）（產(chǎn)物）+D（副產(chǎn)物）（副產(chǎn)物）%100質(zhì)量反應(yīng)使用的全部原子的被利用的原子的質(zhì)量原子利用率O CH2CH=CH2Claise

20、n 重排 CH2CH=CH2OH100%q 開發(fā)新型催化劑開發(fā)新型催化劑 80以上的化學(xué)品均是通過催化反應(yīng)制備的以上的化學(xué)品均是通過催化反應(yīng)制備的，催化劑在，催化劑在當今化工生產(chǎn)中占有極為重要的地位，而新催化材料是創(chuàng)造當今化工生產(chǎn)中占有極為重要的地位，而新催化材料是創(chuàng)造發(fā)明新催化劑的源泉，也是開發(fā)綠色化工技術(shù)的重要基礎(chǔ)。發(fā)明新催化劑的源泉，也是開發(fā)綠色化工技術(shù)的重要基礎(chǔ)。通過新催化劑的開發(fā)形成新工藝新技術(shù)，最終提高反應(yīng)的原通過新催化劑的開發(fā)形成新工藝新技術(shù)，最終提高反應(yīng)的原子經(jīng)濟性。子經(jīng)濟性。 環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的生產(chǎn) 環(huán)氧丙烷是一種重要的有機化工原料，在丙烯衍生物中環(huán)氧丙烷是一種重要的有

21、機化工原料，在丙烯衍生物中是產(chǎn)量僅次于聚丙烯和丙烯睛的第三大品種，主要應(yīng)用于制是產(chǎn)量僅次于聚丙烯和丙烯睛的第三大品種，主要應(yīng)用于制取聚氨酯所用的多元醇和丙二醇，用以生產(chǎn)塑料等；還可作取聚氨酯所用的多元醇和丙二醇，用以生產(chǎn)塑料等；還可作為溶劑使用。國內(nèi)現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)是從國外引進的氯酸法。為溶劑使用。國內(nèi)現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)是從國外引進的氯酸法。 新型催化材料新型催化材料鈦硅鈦硅-l（TSl）分子篩的開發(fā)）分子篩的開發(fā)，使由丙，使由丙烯環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷過程的原子經(jīng)濟性得到明顯提高。烯環(huán)氧化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷過程的原子經(jīng)濟性得到明顯提高。 環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的生產(chǎn) 原子利用率原子利用率31%原子利用率原子

22、利用率76% 布洛芬是止痛藥的主要成分，與布洛芬是止痛藥的主要成分，與 Aspirin一樣，都是非一樣，都是非類固醇消炎劑，因此常被類固醇消炎劑，因此常被用作消腫和消炎用作消腫和消炎。原來的布洛芬。原來的布洛芬合成是采用合成是采用Boots公司的公司的Brown合成方法，合成方法，從原料要通過六從原料要通過六步反應(yīng)，才能得到產(chǎn)品。步反應(yīng)，才能得到產(chǎn)品。每步反應(yīng)中的原料只有一部分進入每步反應(yīng)中的原料只有一部分進入產(chǎn)物，而另一部分則變成廢物，所以采用這條路線生產(chǎn)布洛產(chǎn)物，而另一部分則變成廢物，所以采用這條路線生產(chǎn)布洛芬，所用原料中的原子只有芬，所用原料中的原子只有40進入最后產(chǎn)品中去。進入最后產(chǎn)品

23、中去。 最近，德國最近，德國BAS公司與公司與Hoechst Celanesee公司合資的公司合資的 BHC公司發(fā)明了生產(chǎn)布洛芬的新方法公司發(fā)明了生產(chǎn)布洛芬的新方法，該方法只，該方法只采用三步反采用三步反應(yīng)即可得到產(chǎn)品布洛芬應(yīng)即可得到產(chǎn)品布洛芬，其原子經(jīng)濟性達到，其原子經(jīng)濟性達到77。也就是說也就是說新發(fā)明的方法少產(chǎn)廢物新發(fā)明的方法少產(chǎn)廢物37，BHC公司因此獲得公司因此獲得1997年度年度美國美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”。q 采用新反應(yīng)途徑采用新反應(yīng)途徑布洛芬的生產(chǎn)布洛芬的生產(chǎn)布洛芬生產(chǎn)布洛芬生產(chǎn)原原合合成成方方法法新新合合成成方方法法原子利用率原子利用率40%原子利用率原子

24、利用率77%q 采用新合成原料采用新合成原料 初始原料的選擇是綠色化學(xué)所應(yīng)考慮的重要因素，尋找替初始原料的選擇是綠色化學(xué)所應(yīng)考慮的重要因素，尋找替代的、環(huán)境無害的原料也是綠色化學(xué)的主要研究方向之一。代的、環(huán)境無害的原料也是綠色化學(xué)的主要研究方向之一。 目前，絕大多數(shù)有機化學(xué)品是用石油作原料合成的。石油目前，絕大多數(shù)有機化學(xué)品是用石油作原料合成的。石油煉制消耗大量的能量，而氧化過程是所有化學(xué)合成中污染最嚴煉制消耗大量的能量，而氧化過程是所有化學(xué)合成中污染最嚴重的過程。因此，十分有必要開發(fā)石油的替代原料，以減少其重的過程。因此，十分有必要開發(fā)石油的替代原料，以減少其在化學(xué)合成中的使用。在化學(xué)合成中

25、的使用。 生物質(zhì)（生物質(zhì)（biomass）是理想的石油品替代原料）是理想的石油品替代原料。生物質(zhì)包。生物質(zhì)包括農(nóng)作物、植物及其他任何通過光合作用生成的物質(zhì)。由于其括農(nóng)作物、植物及其他任何通過光合作用生成的物質(zhì)。由于其含有較多的氧元素，在產(chǎn)品制造中可以避免或減少氧化步驟的含有較多的氧元素，在產(chǎn)品制造中可以避免或減少氧化步驟的污染。同時，用生物質(zhì)作原料的合成過程較以石油作原料的過污染。同時，用生物質(zhì)作原料的合成過程較以石油作原料的過程的危害性小得多。當然，生物質(zhì)煉制中產(chǎn)生的原料也可作為程的危害性小得多。當然，生物質(zhì)煉制中產(chǎn)生的原料也可作為石油化學(xué)煉制中的原料，而進一步用于制造其他產(chǎn)品。石油化學(xué)煉制

26、中的原料，而進一步用于制造其他產(chǎn)品。例例1 用生物物質(zhì)制造汽車燃料用生物物質(zhì)制造汽車燃料乙醇乙醇谷物谷物發(fā)酵發(fā)酵酒精酒精燃料燃料用更廉價用更廉價的纖維素的纖維素用更先進用更先進的工藝的工藝 目前，世界大約有目前，世界大約有7.5億輛機動車，每年共需消耗約億輛機動車，每年共需消耗約9億億t汽油和汽油和10億億t柴柴油。美國能源部預(yù)測世界石油年需求量將從當前的油。美國能源部預(yù)測世界石油年需求量將從當前的3.5Gt左右增加到左右增加到2020年年的的5.5Gt。按此速度消耗，世界石油資源將在。按此速度消耗，世界石油資源將在50年內(nèi)面臨枯竭的危險。年內(nèi)面臨枯竭的危險。 以谷物淀粉為原料的發(fā)酵法制造酒精

27、，是一門具有以谷物淀粉為原料的發(fā)酵法制造酒精，是一門具有40005000年的古年的古老工藝，而酒精作為機動車燃料的潛力多年來已為人所知。目前酒精作為老工藝，而酒精作為機動車燃料的潛力多年來已為人所知。目前酒精作為機動車燃料主要還是摻入汽油中，與汽油混合使用。機動車燃料主要還是摻入汽油中，與汽油混合使用。 酒精可作為機動車燃料已成為不爭的事實。但傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝，以谷酒精可作為機動車燃料已成為不爭的事實。但傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝，以谷物為原料，原料成本高，且利用率低，能耗很大，因此酒精產(chǎn)品成本較高。物為原料，原料成本高，且利用率低，能耗很大，因此酒精產(chǎn)品成本較高。要想將其大規(guī)模用于機動車燃料還必須降低成本

28、。要想將其大規(guī)模用于機動車燃料還必須降低成本。 降低成本的辦法有二降低成本的辦法有二，其一是利用基因工程改進酵母的性能以提高過，其一是利用基因工程改進酵母的性能以提高過程效率，其二是采用更為廉價的纖維素原料。程效率，其二是采用更為廉價的纖維素原料。 例例2 用生物物質(zhì)制造天然氣用生物物質(zhì)制造天然氣有機垃圾有機垃圾發(fā)酵發(fā)酵沼氣沼氣 天然氣有時也稱為沼氣，其主要成分是甲烷，目前天然氣有時也稱為沼氣，其主要成分是甲烷，目前廣泛用作發(fā)電廠和家庭用燃料，部分天然氣還用作化工原廣泛用作發(fā)電廠和家庭用燃料，部分天然氣還用作化工原料。盡管目前天然氣資源儲量多于石油，但其儲量也是有料。盡管目前天然氣資源儲量多于石油，但其儲量也是有限的，估計如以天然氣為人類的主要能源，充其量也只能限的，估計如以天然氣為人類的主要能源，充其量也只能使用使用100年。另外，天然氣儲量分布不均，而輸送設(shè)備建年。另外，天然氣儲量分布不均，而輸送設(shè)備建設(shè)投資巨大，因此開發(fā)生物質(zhì)資源制備天然氣技術(shù)具有重設(shè)投資巨大，因此開發(fā)生物質(zhì)資源制備天然氣技術(shù)具有重大意義。大意義。 例例3 生物制氫生物制氫 氫氣氫氣被認為是未來最為理想的能源。氫氣燃燒熱被認為是未來最為理想的能源。氫氣燃燒熱