綠色化學

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綠色化學是一門新興的化學分支,以「原子經濟性」為原則,研究如何在產生目的產物的過程中充分利用原料及能源,減少有害物質的釋放。綠色化學旨在將反應的效率達到最高,損耗降到最少,對環境的傷害降到最低,從源頭到最終產物的過程中減少廢物的產生,降低對環境污染或衝擊等不利影響。

綠色化學12條原則[編輯]

Paul Anastas和John C Warner提出綠色化學的12項原則:

  1. 防止廢物:設計化學合成方法防止廢物的產生,從而無需進行廢物的處理。
  2. 設計更安全的化合物和產物:設計更有效,而且低毒或無毒的化合物。
  3. 降低化學合成方法的危險性:降低或消除生成產物的合成方法對人類環境毒性
  4. 使用可再生的原料:使用可再生的原料而非消耗型原料;可再生的原料一般來源於農產品或是其他過程產生的廢物;消耗型原料一般來源於,石油天然氣礦物等。
  5. 使用催化劑而非當量試劑:通過催化反應將廢物的量降到最低。催化劑是指少量而可以多次催化反應進行的試劑,而當量試劑一般過量且只能反應一次。
  6. 避免化合物的衍生物:避免使用保護基或其他暫時的修飾,衍生物的產生將使用額外的試劑,併產生廢物。
  7. 使原子經濟最大化:最大比例的利用起始反應物的原子。
  8. 使用更安全的溶劑和反應條件:避免使用溶劑,混合物分離試劑,和其他的輔助化合物。如果必須使用這些化合物,選擇無害的物質。如果需要使用溶劑,盡量選擇水。
  9. 提高能源效率:可能的話,在常溫常壓下進行反應。
  10. 設計可降解的產物:產物在使用後,應可降解,而不會在環境累積。
  11. 全程分析並防止污染:在生產過程中進行全程監控,以減少或消除副產物的生成。
  12. 使事故的可能性降到最低:設計化合物及其狀態(固態液態氣態),以降低爆炸,火災,泄漏發生的可能性。

原子經濟性[編輯]

在過去化工生產所用的公式為:

產率或收率(%) =(目前產品的質量/理論上原料變成目的產品所應得的產品質量)× 100%

現在化工生產所用的公式為:

原子經濟性或原子利用率(%) =(被利用原子質量/反應中所使用全部反應物分子的質量)× 100%

提高原子經濟性的主要方式有三種:

  • 開發新催化材料
  • 尋找新反應加工途徑
  • 採用新合成原料

綠色化學的發展方向[編輯]

2011年,梁碧峯所編著的《綠色化學概論》指出,綠色化學的發展方向有如下數點:[1]

  1. 在原子經濟性和可程序發展的基礎上研究對環境無害的新的化學反應過程。
  2. 改良傳統化學反應過程至綠色化學反應過程,解決污染問題。
  3. 開發純淨能源及去除有害物等技術。
  4. 資源的再生、回收與循環的再利用的技術研究。
  5. 再一切可能的綠色化學反應中,遵循綠色化學的12項原則。

2005年,野依良治(Ryoji Noyori)指出綠色化學中三個重大的發展:使用超臨界二氧化碳作為綠色溶劑;水相過氧化氫的清潔氧化反應;在不對稱合成中使用氫氣[2]

參見[編輯]


參考文獻[編輯]

  • ^ . Pursuing practical elegance in chemical synthesis Ryoji Noyori Chemical Communications, 2005, (14), 1807 - 1811 Abstract
  • 閔恩澤、吳魏編著. 《綠色化學與化工》. 五南出版. 2003.2. ISBN 957-11-3191-1. 
  • 梁碧峯編著. 《綠色化學概論》. 高力出版. 2011.11. ISBN 978-986-412-842-6. 

外部連結[編輯]