第10章 绿色化学化工过程的评估
本章初步论述化学化工过程绿色化的评估方法，如何正确评估化学化工过程的“绿色性”，开发高效的绿色技术，这是实现可持续发展的一个具有重要意义的理论课题。但是迄今为止还没有形成一个统一的评判标准。
主要内容：
10.1绿色化学评估的基本准则
10.1.1绿色化学的12条原则 10.1.2绿色化学的12条附加原则 10.1.3绿色化学工程技术的12条原则 10.2生命周期评估
10.2.1生命周期评估的含义 10.2.2生命周期评估的步骤 10.2.3生命周期评估的用途 10.3绿色化学化工过程的评估量度
10.3.1化学反应过程的绿色化 10.3.2化学化工过程绿色化的评价指标 10.3.3绿色化学化工过程的评估实施 复习思考题 参考文献
10.1绿色化学评估的基本准则
10.1.1绿色化学的12条原则
绿色化学的目地就是利用化学原理和新化工技术从源头上预防污染物的产生，而不是污染物产生后的末端治理。为此，AnastasPT和WarnerJC提出了著名的绿色化学12条原则，作为开发绿色化学品和工艺过程指导。
10.1.2绿色化学的12条附加原则
为补充AnastasPT和WarnerJC的绿色化学原则，利物浦大学的确良Winterton N 提出了绿色化学的12条附加原则，以帮助、指导化学化工科技工作者进一步深入开发和完善实验室的研究成果，评估每一个工艺过程的相对“绿色性”。
10.1.3绿色化学工程技术的12条原则
（1）设计者要尽可能保证所有输入和输出的能量和材料是无毒、无害的。 （2）预防废物的生产比废物产生以后进行处理为好。 （3）产品分离和纯化操作应尽量减少能量和材料的消耗。
（4）设计的产品、工艺及其整个系统要使质量、能量、空间和时间效率最大化。 （5）设计的产品、工艺及所有系统应该是输出的“牵引”，而不是靠输入物质和能量的“推动”。
（6）当设计选择再生产、循环利用和其他有益的处理时，应对内在的复杂性有充分的研究和认识。
（7）设计方案的目标产物要强调耐久性，而不是永久性。 （8）设计方案应着重于满足需要，使过量最小化。
（9）减少复杂组成品中材料的多样性，尽量保存原料的价值。
（10）设计中应综合考虑可用原料和能源的相关情况，加强当地物质流和能量流的整合。 （11）产品、工艺及其所有系统的设计应考虑它们的使用功能结束后勤的处理和利用。
（12）设计中采用的材料和能源应是可再生的。
鉴于化学工程科学在实现化学工业绿色化中的实际运用，2003年在佛里达洲Sandestin召开的绿色化学工程技术会议上，进一步进出了绿色化学工程技术的9条附加原则。
（1）产品和工程设计要采用系统分析方法，应将环境影响评价工具视为工程的重要组成部分。
（2）当设计保护人类健康和社会福利时要考虑如何保护和改善生态系统。 （3）在所在生命工程中要有“生命周期”的思想。
（4）要确保所有输入和输出的材料与能源是安全和环境友好的。 （5）尽可能减少自然资源的消耗。 （6）尽量避免产生废弃物。
（7）所开发和实施的工程解决方案应符合当地的实际情况和要求，要得到当地地理和文化的认同。
（8）对工艺的改进革新和发明要符合“可持续发展”的原则。 （9）要使社会团体和资本占有者积极参与工程解决方案的设计和开发。
10.2生命周期评估
10.2.1生命周期评估的含义
生命周期评估（life cycle assessment,LAC）是20世纪70年代发展起来的评估某一产品的一种方法。按国际标准化组织（ISO）定义，“生命周期评估是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在的环境影响的综合评估”，需要考虑的环境影响信息包括资源利用、人体健康和生态后果。例如，化学品生产的生命周期评估的基本概况如图10-1所示：
图10-1 化学品生产的生命周期评估
预处理价段 ●原料的提取 ●原料的精制 ●材料的运输 ●储存和传输 ●填料和非填料 化学制造过程 ●化学反应 ●分离操作 ●物料的储存 ●填充料 ●物料的输送 ●废物处理 后加工价段 ●目标产物制造 ●产物的使用 ●再利用/再循环 ●处理/破坏 ●处置 ●环境排放 ●大气排放 ●废水排放 ●固体/有害废弃物 ●有毒化学品的排放 ●能源消耗 ●资源耗竭 环境影响 ●全球气候变暖 ●臭氧层破坏 ●空气质量下降 ●酸雨 ●生态毒性 ●人类健康影响 ●致癌效应 ●资源耗竭
LCA主要应用在通过确定和定量化研究物质和能量的利用，以及废弃物的环境排放来评估某一产品造成的环境负载、能源材料的利用和废弃物排放的影响 ，以扩环境改善的方法。LCA能从更广的时间尺度上对产品的全生命周期的环境影响进行全面定量的评估，因此LCA是绿色化学评估的重要方法之一，也是国外广泛使用的一种工业生态设计和工具。
10.2.2生命周期评估的步骤
LCA是通过收集相关资料和数据，应用科学计算的方法，从资源消耗，人类健康和生态环境影响方面对产品等的环境影响作出定性定量的评估，并寻求改善产品等环境性能的机会矣途径。
根据ISO14040标准，将LCA的实施过程分为四个步履：目标和范围确定；清单分析；影响评估；结果解释。它们的关系如图10-2所示。
生命周期评估框架 目标和范围确定 直接应用 ●产品开发与改进 清单分析 ●战略规划 影响评估 结果分析●公开政策制定 ●营销 ●其他 图10-2 生命周期评估技术框架
1.目标和范围确定
将生命周期评估研究的目标和范围清楚地予以确定，使其与预期的应用相一致。