美國“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”2011

美國“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”2011年美國“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”簡介2011年美國“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”獲獎概況各獎項獲獎原因、內(nèi)容和意義美國“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”簡介1995年3月16日，美國宣布設立“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”并于1996年在華盛頓國家科學院頒發(fā)了第一屆獎項。設立五個獎項：1.綠色合成路線獎2.綠色溶劑/反應條件獎3.設計更綠色化學品獎4.小企業(yè)獎5.學術獎目的：促進污染的防止和工業(yè)生態(tài)的平衡。評價標準：對人們健康和環(huán)境有益，具有科學創(chuàng)新性、應用價值等。2011年美國“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎”獲獎概況獎項概況綠色合成路線獎Genomatica公司開發(fā)了從可再生原料低成本生產(chǎn)基本化學品1,4-丁二醇的路線綠色溶劑/反應條件獎KratonPerformancePolymers,Inc合成了一系列無鹵素的、高滲透性的聚合物膜設計更綠色化學品獎Sherwin-Williams公司研究出了一種水基醇酸丙烯酸涂料制備技術，這類涂料結合了醇酸類涂料的良好涂裝性能和丙烯酸類涂料的低揮發(fā)性特點小企業(yè)獎BioAmber公司利用可再生的原料，并采用能源部授權使用的一種生物催化劑E.coli，通過生物催化反應合成了琥珀酸學術獎Lipshulz教授設計了一種安全的表面活性劑，能在水中形成微小的液滴綠色合成路線獎（GreenerSyntheticPathwaysAward）Genomatica公司因用低值、可再生原料生產(chǎn)大宗基礎化學品1,4-丁二醇（BDO）而獲得綠色合成路線獎。BDO

是大宗基礎化工原材料，廣泛用于制備通用聚合物產(chǎn)品，如彈力纖維、汽車用塑料、跑鞋等，全球每年約消耗28億磅BDO，約三十億美元的市場份額。Genomatica公司應用成熟的基因技術，開發(fā)了通過發(fā)酵糖制備BDO的方法。獲獎原因BDO是做什么的？相關內(nèi)容

自2010年的上半年起，Genomatica公司已在小型發(fā)酵實驗廠生產(chǎn)BDO，并在2011年開始向規(guī)?；七M。Genomatica公司的生化BDO各項指標已經(jīng)與由石油生產(chǎn)的BDO相近。各大化學品公司已經(jīng)成功地利用生化BDO作為原料生產(chǎn)聚合物。Genomatica公司的生化BDO生產(chǎn)設備投入少，生產(chǎn)開支較傳統(tǒng)的BDO少15%～30%。Genomatica公司希望生化BDO在原油每桶45美元或者天然氣每百萬Btu3.5美元的時候仍有較強的競爭力。如果具備商業(yè)規(guī)模，生化BDO比傳統(tǒng)BDO更便宜。Genomatica公司準備與大公司合作將生化BDO推向市場，并希望能于2012年開始，在美洲歐洲和亞洲實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)BDO。意義與價值初步生產(chǎn)過程分析顯示Genomatica公司生產(chǎn)的生化BDO，只需由乙炔合成BDO四成的能耗；同時生化BDO需要來合成，因此可以減少七成的排放；發(fā)酵生產(chǎn)生化BDO不需要有機溶劑，廢水也可以循環(huán)使用；此外，生化BDO的發(fā)酵途徑只需要常溫常壓，生產(chǎn)環(huán)境更安全。成本低15%～30%能耗低60%排放量70%綠色反應條件獎（GreenerReactionConditionsAward）獲獎原因Kraton公司（KratonPerformancePolymers，Inc.）因開發(fā)高聚物膜技術而榮獲更綠色反應條件獎。有什么性質？系列膜是含有聚叔丁基苯乙烯的剛性鏈段、聚乙烯-丙烯剛-柔鏈段以及用于輸送水或離子的苯乙烯-硫化苯乙烯鏈段的相分離的嵌段共聚物。這種A-B-C-B-A嵌段共聚物在干燥和潮濕條件下都具有高強度和高韌性。相關內(nèi)容較目前使用的反滲透膜，膜具有制備時只需很少的溶劑、沒有聚氯乙烯（PVC）、機械強度高、水通量提高400多倍的優(yōu)點，使用該膜安全、高效。以現(xiàn)運行良好的一個中等規(guī)模的反滲透（RO）工廠比較：使用膜保守估計可節(jié)省超過70%的膜成本和近50%的能源成本。因它機械強度高，在反向電滲析（EDR）的應用中可使用薄膜，從而降低原材料用量，且因膜電阻變小而降低能耗。

Kraton公司在2010年已在美國、中國和德國使用了膜。在2010年第三季度，Karton成功地實現(xiàn)了10t規(guī)模的生產(chǎn)。意義與價值反滲透進行鹽水凈化是膜過濾的一個高級技術。Kraton公司研發(fā)出了一種不含鹵素、高膜通量、使用更少溶劑的聚合物膜材料。這種膜的優(yōu)點包括：凈化水量是傳統(tǒng)膜的400多倍，膜成本降低70%，能源消耗少50%。凈化水量高

400多倍成本低70%能耗低50%設計更綠色化學品獎（DesigningGreenerChemicalsAward）獲獎原因Sherwin公司（Sherwin-WilliamsCompany）因開發(fā)水基的丙烯酸醇酸涂料而獲得設計更綠色化學品獎。設計背景油基的醇酸涂料含有高揮發(fā)的有機物（VOC），在干燥過程中易造成空氣污染。目前的丙烯酸類涂料含有較少VOC，但性能不能與油基醇酸涂料媲美。相關內(nèi)容為迎接這一挑戰(zhàn)，Sherwin公司基于可持續(xù)性原則開發(fā)了新型、低VOC水性丙烯酸醇酸涂料技術。其核心技術是低VOC，且使烯醇樹脂-丙烯酸易分散（LAAD），其成分主要是可循環(huán)使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、丙烯酸樹脂和豆油。PET鏈段可增加涂料的剛性、硬度和抗水能力；丙烯酸可改進涂料的干燥次數(shù)和使用的耐久性；而豆油的功能是提高涂料的成膜性、光澤度、彈性和加工性能。該技術使水性丙烯酸涂料在建筑、工業(yè)維修等應用領域中達到油基醇酸涂料相同的使用效果。自2010年以來，Sherwin公司所生產(chǎn)的ProClassic水基丙烯酸醇酸、ProMar200水基丙烯酸醇酸樹脂和ProIndustrial水基琺瑯，足以減少超過80萬磅的VOC和其它石油基原料的使用。意義與價值Sherwin-Williams公司研發(fā)了水基的丙烯酸醇酸樹脂油漆，這種油漆含的揮發(fā)性有機物較少，原料可以來自于回收的塑料蘇打水瓶、丙烯塑料和黃豆油。這種油漆既有醇酸樹脂油漆的優(yōu)異性能，又有丙烯酸油漆含VOC少的特點。僅在2010年，Sherwin-Williams公司制造的新油漆足足減少了360噸VOCs的排放。原料循環(huán)使用性污染物揮發(fā)性可持續(xù)發(fā)展小企業(yè)獎（SmallBusinessAward）獲獎原因BioAmber公司（BioAmber，Inc.）因開發(fā)生物基的琥珀酸的綜合生產(chǎn)和下游應用而榮獲小企業(yè)獎。設計背景琥珀酸是一種基礎分子，許多重要的化學物質都是由它合成的，主要用于食品、藥品和化妝品等多個領域，是真正的“平臺分子”。但是以石油原料生產(chǎn)琥珀酸的高成本限制了它的用途。相關內(nèi)容BioAmber公司以一種大腸桿菌為催化劑和新的純化過程制備琥珀酸，是第一個在中性介質中生物發(fā)酵、以水為主純化制備琥珀酸的方法。BioAmber公司既可生產(chǎn)琥珀酸，也可生產(chǎn)多種化學品，如脂肪酸、乙酸等。同時還將琥珀酸用于以下四個方面：①轉換為BDO以及其它碳四化合物；②生產(chǎn)琥珀酸酯，用于無毒溶劑以及替代在生產(chǎn)PVC及其它塑料中的鄰苯二甲酸酯類增塑劑；③生產(chǎn)可生物降解、再生的塑料。BioAmber公司還率先開發(fā)了聚丁二酸丁二醇，其超過50%來源于生物基，可以抗100℃以上高溫，且可生物降解。在2011年，BioAmber公司在北美建成的2000kt的設備，每年能吸收8t的二氧化碳。BioAmbe公司還與一些大化學品公司合作，將琥珀酸的生產(chǎn)量提高到商業(yè)化程度。意義與價值

BioAmber公司開發(fā)生物基的琥珀酸與傳統(tǒng)石油法生產(chǎn)相比，成本低且原料可再生，生產(chǎn)過程能減少60%的能源，減少碳排放以及降低40%的成本。在原油低于每桶40美元時仍然有優(yōu)勢。成本低40%能耗低60%碳排放量市場優(yōu)勢學術獎（AcademicAward）獲獎原因2011年的學術獎由加州大學圣巴巴拉分校的BruceH.Lipshutz教授獲得。他的研究結束了對有機溶劑的依賴。許多化學反應都在有機溶劑中進行，而有機溶劑易揮發(fā)、毒性大且易燃。每年全世界要用數(shù)以億噸計的有機溶劑，而其中的大部分成為廢棄物。而水本身不能作為反應介質替代有機溶劑，因為許多化學物質不溶于水也不能在水中反應。目前表面活性劑可以提高有機反應物在水中的溶解度，但它們也會使得反應物分散，導致反應變慢。設計背景相關內(nèi)容Lipshutz教授設計了一種全新的第二代表面活性劑，命名為TPGS-750-M。它由幾種安全、可降解且價格便宜的成分組成：生育酚（維生素E）、琥珀酸及聚乙二醇單甲醚（MPEG-750）。TPGS-750-M可在水中形成“納米膠?！?，內(nèi)層是油溶性的，外層是水溶性的。少量的TPGS-750-M就可以在水中形成直徑50～100nm的納米反應器來進行有機反應并獲得高產(chǎn)率?？梢詾楹芏嘤袕V泛應用的有機反應量身定做TPGS-750-M尺寸（例如鈀催化的偶聯(lián)反應）；在室溫下，TPGS-750-M也可以