美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)

【專(zhuān)家解說(shuō)】：1995年3月16日，美國(guó)宣布設(shè)立“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”，并于1996年在華盛頓國(guó)家科學(xué)院頒發(fā)了第一屆獎(jiǎng)項(xiàng)。這是世界上首次由一個(gè)國(guó)家的政府出臺(tái)的對(duì)綠色化學(xué)實(shí)行的獎(jiǎng)勵(lì)政策。美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)共設(shè)立了變更合成路線獎(jiǎng)、變更溶劑／反應(yīng)條件獎(jiǎng)、設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng)、小企業(yè)獎(jiǎng)以及學(xué)術(shù)獎(jiǎng)五個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，這些獎(jiǎng)項(xiàng)為個(gè)人、團(tuán)體和組織提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)總統(tǒng)獎(jiǎng)來(lái)獲取可使化學(xué)變得更為清潔、更為經(jīng)濟(jì)、更為美好的基礎(chǔ)性研究突破的支持，并體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)將綠色化學(xué)原理應(yīng)用到化學(xué)的設(shè)計(jì)、加工和應(yīng)用過(guò)程而產(chǎn)生的技術(shù)的重視。其評(píng)選標(biāo)準(zhǔn)涉及對(duì)人身健康和環(huán)境有益、具有科學(xué)創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值等方面。 值得一提的是，2000年的學(xué)術(shù)獎(jiǎng)由華裔化學(xué)家翁啟惠獲得，翁啟惠是臺(tái)灣嘉義市人，任職圣地牙哥“斯克瑞普斯”研究院化學(xué)講座教授，研究酵素的成 就多年來(lái)一直居于領(lǐng)先世界的水準(zhǔn)。他認(rèn)為，目前化學(xué)家面臨的一大挑戰(zhàn)，就是如何經(jīng)由生物技術(shù)等沒(méi)有毒性、無(wú)污染環(huán)境之虞化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，來(lái)合成新的材料與醫(yī)藥品。他主持的研究室針對(duì)抗藥性問(wèn)題成功研發(fā)出一種新型抗生素， 這種新的抗生素既可阻止細(xì)菌合成蛋白質(zhì)，又可抑制引起抗藥性的酵素。美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)日前向新聞媒體宣布了這項(xiàng)成果，并肯定其具有突破性的意義。 下表是歷屆“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)項(xiàng)目： 獲獎(jiǎng)年份 獎(jiǎng) 項(xiàng) 1996年 1997年 1998年 1999年 2000年 變更合成線路獎(jiǎng) 孟山都公司的氨基二乙酸鈉合成新工藝 BHC公司的合成布洛芬的新工藝 佛列克西斯公司研制的4一氨基—二苯基胺合成新工藝 Eli Lilly實(shí)驗(yàn)室將生物酶催化劑用于制藥工業(yè) RCC開(kāi)發(fā)了合成一種抗病毒藥物Cytovene的新工藝 變更溶劑/反應(yīng)條件獎(jiǎng) Dow化學(xué)公司發(fā)明用純二氧化碳為起泡劑生產(chǎn)聚苯乙烯泡沫塑料的方法 Imation公司的醫(yī)學(xué)造影底片處理的“干視”技術(shù)，不產(chǎn)生廢液 阿爾貢國(guó)立實(shí)驗(yàn)室利用玉米發(fā)酵生產(chǎn)乳酸乙酯的方法 Nalco公司開(kāi)發(fā)的在水基分散體系中生產(chǎn)聚合物的方法 貝爾開(kāi)發(fā)出二組分水基聚氨基甲酸酯涂料，并為市場(chǎng)設(shè)計(jì)了多種配方 設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng) 美國(guó)羅姆斯公司研制的Sea—NineTM）海洋生物防垢劑 Albright & Wilson 公司研制的殺菌劑四羥基甲基硫酸磷 羅姆-哈斯公司的選擇性毛蟲(chóng)劑和選擇性昆蟲(chóng)控制劑的發(fā)明及市場(chǎng)化 Dow公司發(fā)明的新型天然殺蟲(chóng)劑產(chǎn)品Spinosad Dow發(fā)明了對(duì)環(huán)境友好的控制白蟻的殺蟲(chóng)劑 小企業(yè)獎(jiǎng) Donla公司熱聚天冬氨酸聚合物的生產(chǎn)與應(yīng)用 Legacy 公司發(fā)明的“冷臭氧”工藝 Pyrocool公司開(kāi)發(fā)的可生物降解的表面活性劑 BioIine公司將廉價(jià)廢棄纖維素轉(zhuǎn)化為乙酰丙酮及其衍生物 Revlon發(fā)明的一種新顏料可通過(guò)紫外線照射使玻璃著色 學(xué)術(shù)獎(jiǎng) Holtzapple教授開(kāi)發(fā)了把廢棄的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成動(dòng)物飼料、化學(xué)品和燃料 Desimone教授發(fā)明的能用于超臨界二氧化碳（SC-CO2）中的表面活性劑 M.M.Trost教授提出的“原子經(jīng)濟(jì)性”概念 在綠色化學(xué)中用作氧化劑及漂白劑的雙氧水的活化 翁啟惠教授研究酶催化劑并研發(fā)出一種新型抗生素 上述美國(guó)學(xué)術(shù)和企業(yè)界在綠色化學(xué)研究中取得的最新成就和政府對(duì)綠色化 學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)的導(dǎo)向作用可以看出，綠色化學(xué)從原理和方法上給傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。在設(shè)計(jì)新的化學(xué)工藝方法和設(shè)計(jì)新的環(huán)境友好產(chǎn)品兩個(gè)方面，通過(guò)使用原子經(jīng)濟(jì)性，無(wú)毒無(wú)害原料、催化劑和溶(助)劑等來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)工藝的 清潔生產(chǎn)，通過(guò)加工、使用新的綠色化學(xué)品使其對(duì)人身健康、社區(qū)安全和生態(tài)環(huán)境無(wú)害化。正如美國(guó)化學(xué)會(huì)現(xiàn)任主席 Ed Wasserman在1999年“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”授獎(jiǎng)慶典上指出的那樣，獲獎(jiǎng)成就只是綠色化學(xué)運(yùn)動(dòng)發(fā)展的一個(gè)縮影，但它向人類(lèi)發(fā)出的信息——綠色化學(xué)是有效的，也是有益的。 引自 http://www.cqzx.sdedu.net/huaxue/ShowArticle.asp?ArticleID=188 2001年美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng) 2001年6月25日，當(dāng)年的“美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)” 頒獎(jiǎng)儀式在美國(guó)首都華盛頓舉行，五個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)分別是： 一、旅美青年化學(xué)家、美國(guó)Tulane大學(xué)的李朝軍教授榮獲學(xué)術(shù)獎(jiǎng) 李朝軍于1988年在中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所獲得碩士學(xué)位，1992年在加拿大McGill大學(xué)獲博士學(xué)位，1992-1994年在美國(guó)Stanford大學(xué)作博士后，2000年被聘為教授。李朝軍教授與中科院有長(zhǎng)期的學(xué)術(shù)交流和合作研究，并于2001年在化學(xué)所獲中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委海外青年學(xué)者合作研究基金。 李朝軍在設(shè)計(jì)和發(fā)展在水中和空氣中進(jìn)行的過(guò)渡金屬介入的和催化的有機(jī)反應(yīng)方面取得了一系列引人矚目的，富于創(chuàng)新性的成果。按照傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，這些過(guò)渡金屬介入的和催化的有機(jī)反應(yīng)必須在有機(jī)溶劑和惰性氣體保護(hù)下才能進(jìn)行。他首先發(fā)展了一種新型的水相[3+2]環(huán)加成反應(yīng)合成五員碳環(huán)的新方法，建立并發(fā)展了在水相合成b-羥基酯的新方法和新的1，3-雙羰基化合物的水相烷基化反應(yīng)。 水作為溶劑有許多優(yōu)點(diǎn)：價(jià)廉易得，安全可靠(不會(huì)燃燒和爆炸)而且無(wú)毒。在有機(jī)反應(yīng)中可省略反應(yīng)物的保護(hù)和脫保護(hù)的合成步驟，通過(guò)簡(jiǎn)單的相分離, 即可得到產(chǎn)物。 而進(jìn)行以有機(jī)溶劑為介質(zhì)的反應(yīng)時(shí), 產(chǎn)物的分離往往耗能較大, 且有大量有機(jī)溶劑排放。若采用水相有機(jī)反應(yīng)有意想不到的化學(xué)選擇性，能大大減少副產(chǎn)物的生成。有機(jī)金屬的反應(yīng)能在空氣中進(jìn)行, 使用少量有機(jī)金屬即可大規(guī)模制備, 且催化劑的回收再生非常簡(jiǎn)便。李朝軍教授發(fā)展的水相催化的有機(jī)反應(yīng)，在藥物、精細(xì)化學(xué)品、石油化學(xué)品和農(nóng)業(yè)化學(xué)品的合成,以及高聚物和塑料的合成等方面都有廣闊的應(yīng)用前景。李朝軍教授的創(chuàng)新性研究為傳統(tǒng)上只能在惰性氣體和有機(jī)溶劑中進(jìn)行的有機(jī)合成反應(yīng)開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。 二、伊登（EDEN）生命科學(xué)股份有限公司獲得中小企業(yè)獎(jiǎng) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，種植者必須通過(guò)提高產(chǎn)量和減少損失來(lái)獲得較好的經(jīng)濟(jì)收益。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)每年由于蟲(chóng)害的損失達(dá)3000億美元。種植者一般有兩種方法來(lái)消滅蟲(chóng)害：（1）使用傳統(tǒng)化學(xué)殺蟲(chóng)劑；（2）種植具有防蟲(chóng)害遺傳基因的作物。這兩種方法已越來(lái)多地受到來(lái)自世界范圍，包括環(huán)保組織、勞工組織、消費(fèi)者等在內(nèi)的廣泛批評(píng)。 在此情況下，由伊登生命科學(xué)股份有限公司開(kāi)發(fā)的Harpin技術(shù)為種植者提供了一種高效的農(nóng)作物生產(chǎn)方式。伊登的harpin技術(shù)是建立在一種叫harpins的新型無(wú)毒的、自然產(chǎn)生的蛋白質(zhì)基礎(chǔ)之上的新種類(lèi)，該物質(zhì)是由伊登副總裁宗明偉博士首先發(fā)現(xiàn)的。 Harpin蛋白質(zhì)誘發(fā)植物自發(fā)抵御病蟲(chóng)害，不必改變植物的DNA。當(dāng)harpin用于植物時(shí)，可以增加植物種植量，促進(jìn)光合作用，可以改善植物營(yíng)養(yǎng)及根部發(fā)育，每季每公頃的土地僅需0.004～0.14磅harpin蛋白質(zhì)即可達(dá)到增加產(chǎn)量的目的。與其它農(nóng)業(yè)化學(xué)制劑區(qū)別在于，harpin的產(chǎn)品是在水發(fā)酵系統(tǒng)中產(chǎn)生的，僅需適量的能量輸入，不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的化學(xué)廢液，發(fā)酵副產(chǎn)品可生物降解，且可安全處理。另外，伊登使用低風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)合成harpin蛋白質(zhì)最終產(chǎn)品，近70%的干制成品由無(wú)害的食物等級(jí)物質(zhì)構(gòu)成。 通過(guò)40多種農(nóng)作物試驗(yàn)表明，它能有效地促進(jìn)植物的自身保護(hù)，可以抵抗會(huì)引起植物疾病的各種各樣的毒素、真菌和細(xì)菌，包括一些現(xiàn)在仍無(wú)有效對(duì)策的植物疾病。該產(chǎn)品通過(guò)廣泛的安全評(píng)估，顯示出它對(duì)任何有機(jī)體無(wú)任何負(fù)作用。這些有機(jī)體包括：哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)、蜜蜂、植物、魚(yú)、水上無(wú)脊椎動(dòng)物和海藻。 和大部分的蛋白質(zhì)一樣，harpin是一種脆弱的分子，能被紫外線和微生物迅速分解，不會(huì)成為生物堆集物，也不會(huì)污染地下水。harpin技術(shù)的普及可以降低農(nóng)業(yè)成本并能預(yù)防污染，因地制宜地使用對(duì)環(huán)境無(wú)害的harpin蛋白質(zhì)技術(shù)，將給現(xiàn)代農(nóng)業(yè)帶來(lái)曙光，種植者將能利用農(nóng)作物先天的防御和生長(zhǎng)系統(tǒng)，最大可能地增產(chǎn)、提質(zhì)，并減少對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)化學(xué)物的依賴(lài)。 三、諾維信公司榮獲優(yōu)化合成線路獎(jiǎng) 由諾維信公司開(kāi)發(fā)的酶法處理棉織物的加工工藝是用經(jīng)濟(jì)、環(huán)保工藝替代在紡織工業(yè)中普遍使用的化學(xué)制劑的一項(xiàng)創(chuàng)舉。此次獲獎(jiǎng)的酶法加工工藝被稱(chēng)為“生物精煉”，可減少對(duì)環(huán)境的損害，在并不損害棉纖維的同時(shí)節(jié)約了水和能源。 大家知道紡織工業(yè)生產(chǎn)的最大環(huán)境污染在于準(zhǔn)備棉纖維、紗線和織物的傳統(tǒng)加工過(guò)程，棉紗線或織物染色之前在紡織車(chē)間里要經(jīng)過(guò)一系列加工工藝，其中一個(gè)重要的步驟是精煉，即部分或全部去除天然棉中所含的非纖維素類(lèi)成分、植物油和漿料等雜質(zhì)，這一步驟的完成必須經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)處理過(guò)程和后續(xù)的漂洗過(guò)程，這種處理方法會(huì)產(chǎn)生大量的鹽、酸和堿，并需要消耗大量的水。 生物精煉工藝中使用的酶制劑可在非常溫和的條件下對(duì)棉纖維進(jìn)行處理。由于產(chǎn)生的化學(xué)廢物較少，工藝過(guò)程中的用水量相應(yīng)減少，對(duì)環(huán)境的危害也有所降低，使這一新技術(shù)在一定程度上成為一種經(jīng)濟(jì)可行的傳統(tǒng)工藝替代法。 傳統(tǒng)工藝中，在高溫條件下用氫氧化鈉去除雜質(zhì)時(shí)會(huì)損傷部分纖維，而用酶代替氫氧化鈉可以完成同樣的工作但不損傷纖維。因?yàn)樯锞珶捁に嚤葌鹘y(tǒng)精煉工藝中使用的化學(xué)制劑和漂洗步驟更少，紡織廠因此可減少30-50%的用水量。通過(guò)工廠試驗(yàn)證明，與傳統(tǒng)氫氧化鈉加工工藝相比較，生物精煉可降低污染40%。 四、拜爾公司獲得優(yōu)化合成條件獎(jiǎng) 螯合劑被廣泛地用在洗滌劑、農(nóng)業(yè)肥料、家庭和工業(yè)清潔器等許多方面。然而目前使用的大多數(shù)的螯合劑由于生物降解能力差，在廢水處理、自來(lái)水凈化等方面，由于與水結(jié)合得非常緊密，螯合劑會(huì)被一起排放到環(huán)境中去，造成污染。 拜爾公司合成出對(duì)環(huán)境友好的螯合劑——亞氨丁二酸氫鈉，該物質(zhì)對(duì)三價(jià)鐵、二價(jià)銅和鈣具有很好的吸附能力，且易于降解。此技術(shù)成就不是通過(guò)目前使用的螯合劑結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單修改實(shí)現(xiàn)的，而是通過(guò)培育一個(gè)全新的分子實(shí)現(xiàn)的。 傳統(tǒng)的螯合劑氨基羧酸鹽是通過(guò)胺、甲醛、氫氧化鈉和氰化物生產(chǎn)出的，由于氰化物毒性很強(qiáng)，對(duì)環(huán)境和工人造成危害。拜爾公司的亞氨丁二酸氫鈉是通過(guò)水、氫氧化鈉和氨生成的，生產(chǎn)過(guò)程中唯一使用的溶劑是水，并生產(chǎn)唯一的副產(chǎn)物氨。 由于亞氨丁二酸氫鈉是一種無(wú)毒、無(wú)污染，且易于生物降解的螯合劑，它被使用在許多地方。如洗滌劑中作為增潔劑和漂白穩(wěn)定劑，以提高其清潔性能；亞氨丁二酸氫鈉能很好地螯合鈣，因此在軟化水質(zhì)方面具有良好前景；在膠卷生產(chǎn)過(guò)程中，亞氨丁二酸氫鈉能很好地混合金屬離子，并能消除膠片表面的沉淀；在農(nóng)業(yè)方面，亞氨丁二酸氫鈉能螯合礦物質(zhì)，防止農(nóng)作物需要的礦物質(zhì)流失?？傊瑏啺倍《釟溻c具有對(duì)環(huán)境友好的生物降解能力，且在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞的雙重優(yōu)點(diǎn)。 五、PPG公司獲得設(shè)計(jì)更安全的化學(xué)品獎(jiǎng) PPG公司于1976年首次將陽(yáng)離子電鍍技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)化工業(yè)。多年來(lái)，這種涂抹技術(shù)在諸如汽車(chē)工業(yè)中得到非常廣泛地應(yīng)用，基本上所有的汽車(chē)都使用由PPG提供的生產(chǎn)方法進(jìn)行防銹處理。這項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)雖然很多，但是在電鍍過(guò)程中要加入少量的鉛鹽來(lái)增強(qiáng)金屬表面的防腐性能，由于鉛的存在不可避免地對(duì)環(huán)境造成了危害，電鍍廢液的排放成了一個(gè)令人頭痛的問(wèn)題。若采用純鋅的電鍍技術(shù)雖然可以達(dá)到要求，但費(fèi)用太高，企業(yè)無(wú)法承受。 20多年來(lái)PPG和其它的公司一直在尋找鉛的替代品，通過(guò)研究PPG首先發(fā)現(xiàn)采用釔離子替代鉛離子，在薄層電鍍方面完全符合要求，達(dá)到工業(yè)要求的防腐標(biāo)準(zhǔn)。釔元素在地球表面廣泛分布，比鉛元素和銀元素含量更豐富，釔的粉塵在空氣中存在時(shí)，比鉛安全100倍。當(dāng)釔被應(yīng)用到電鍍工業(yè)時(shí)，效率是鉛的2倍，因釔的原子量不到鉛的一半。電鍍后經(jīng)過(guò)烘烤，釔在金屬表面形成一層氧化物，經(jīng)過(guò)老鼠試驗(yàn)，該氧化物完全無(wú)毒，不會(huì)對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康造成任何危害。 釔用于電鍍?cè)诃h(huán)保方面的另一個(gè)貢獻(xiàn)在于，金屬預(yù)處理時(shí)基本實(shí)現(xiàn)了低鎳、無(wú)鉻化。電鍍前的金屬預(yù)處理，其目的是為了增強(qiáng)鍍層的粘合及提高防腐性能。傳統(tǒng)做法是采用含鎳和鉻的溶液，鎳鉻廢液是一個(gè)嚴(yán)重的污染源?，F(xiàn)在使用含釔的電鍍液，將完全剔除了鉻，僅使用少量的鎳（或可能無(wú)鎳），這一方法已實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。 對(duì)于采用PPG預(yù)處理的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，每年將會(huì)減少使用25000磅的鉻、50000磅的鎳，在未來(lái)幾年，在電鍍行業(yè)中將會(huì)少用1百萬(wàn)磅的鉛金屬，這對(duì)我們地球環(huán)境的保護(hù)將是重大的貢獻(xiàn)！ 引自http://www.ahuaxue.com/printpage.asp?ArticleID=323