上一期,小编给大家叨过“绿色化学到底”绿色“在哪里?“(点击阅读详情),其中给大家简单讲解了绿色化学12原则。2020年1月,耶鲁大学Julie B. Zimmerman教授等人,在Science上发表了一篇综述-Designing for a green chemistry future。提出了对未来绿色化学的展望,他们认为“设计”是当前化学转变到未来绿色化学的关键。原文详见:https://doi.org/10.1126/science.aay3060考虑到化学工业产品所提供的许多功能的需要,在展望未来时,作者提出两个问题,即:如何(i)保持和大力发展业绩方面的进步,同时(ii)限制或消除威胁人类和地球福祉的可持续性的有害影响?为了成功,不仅需要改变我们制造和使用化学产品的条件和环境,而且需要改变从原料到应用的整个价值链中化学产品和试剂本身的固有性质。为此,作者认为:从功能本身转变为功能和可持续性,只有通过对分子的内在特性及其转化的精心设计。
今天的化学行业遵循线性发展路线(上图左),为此,作者提出,将来的绿色化学过程应该设计成可持续绿色循环的(上图右)。作者指出,为了达成今后绿色化学这个目标,需要做到的改变:未来的化学产品应在设计保持功能的有效性时,同时减少或消除危害
如下图所示:
作者通过树形图的化学设计决策过程,提出了环境可降解的绿色产品合成制备过程:
首先,考虑设计是否可以保持产品所需功能,如果是否定的则需要重新设计。设计可以保持所需产品功能后,考虑所用物料是否可再生,如果消耗不可再生材料,则重新设计……随后依次考虑毒性、分子复杂程度、环境可降解性等方面。通过这系列决策,最终设计出绿色友好的功能性产品。作者还提出了利用更环保的改造计划和过程链,从化石能源向可再生资源过渡方案:
这样的方案,不仅对环境更为友好,同时对于经济成本都是很有竞争优势。
今天的化学行业使用的原料大多是矿物原料,性质有限,它们被推入生产链,依赖于设计为高反应性的试剂,但往往也无意中具有持久性和/或毒性。许多化学化工过程产生废物(往往本身有毒、持久性和生物积累),其比率高于预期产品,特别是当产品复杂性增加时(例如,特殊化学品是5到50倍,药品是25到100倍)。
因此,未来社会应该是一个绿色友好可持续发展的社会。未来的化学也应该是环境友好、材料能源可再生(循环利用)、无(低)毒、高效的绿色化学。
希望更多化学人士投身到绿色化学中,推动化学的绿色化发展。