21世纪中国绿色化学与化工发展
化工07—5班 倪源满 200713236
化学科学与工程是制造新物质，并在原子、分子层次上研究物质转化、制备、功能、用途及其产业化的科学与工程，所有对人类发展产生重大影响的科学技术都需要化学与化工提供的各种功能和性能独特的分子和材料。进入21世纪以来，人类面临着严峻的资源、能源和环境危机的挑战。一个国家能否发展成为世界强国，不仅取决于目前是否具有较高的发展速度，更大程度上还取决于能否持续稳定发展，这对化学与化工提出了更高要求。
1 资源环境约束与化学化工的发展战略
地球负载着60多亿人口，在过去200余年的工业化进程中，许多宝贵的资源被过度地消耗，大量的污染物排放到环境中，人类赖以生存的环境受到了严重的威胁。
世界自然基金会和联合国环境规划署联合发表的《2000年地球生态报告》显示，若按目前的资源消耗速度，地球的资源会在2075年耗尽。全球的生态系统正在向危险的临界值接近。环境恶化导致的自然灾害造成了近十年中6080亿美元的经济损失。矿物燃料的过分使用使气温变暖，北极冰盖减少42％，继续变暖会导致水资源的极度缺乏。
中国的资源环境问题更是不容乐观。作为一个大国，主要资源的
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拥有量与人口数量不匹配。作为一个发展中国家，中国的发展成本总体高于世界水平，环境污染问题十分严重：一级标准城市只占600多个城市中的不到l％；流行病的80％是由于水污染传播；固体废弃物以每年10％速度增长，存储量已达6.49亿吨，占地5.17万顷。化学工业排放的废水、废气和固体废物分别占全国工业排放总量的22.5％，7.82％，5.93％。
一系列触目惊心的数据终于使人类觉醒：如果不采取有效措施改变无序开发自然资源和粗放型发展的方式，子孙后代将面临一个非常凄惨的局面。
绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿，是21世纪化学工业可持续发展的科学基础，其目的是将现有化工生产的技术路线从“先污染、后治理”改变为“从源头上根除污染”。绿色化学的理想一方面是实现反应的“原子经济”性，要求原料中的每一原子进入产品，不产生任何废物和副产品，实现废物的“零排放”，并采用无毒无害的原料、催化剂和溶剂；另一方面是生产环境友好的绿色产品，不产生环境污染。绿色化学与化工越来越受到各国政府、企业和学术界的关注。
面对绿色化学与清洁生产技术浪潮，国家自然科学基金委员会和中国科学院组织了绿色化学与技术的咨询活动，一些绿色化学化工的研究课题已纳入国家重大科学技术计划，有关院校也相继成立了绿色化学研究机构、借鉴国际发展的战略，21世纪中国化学科学与工程的发展应走绿色化道路，强调化学科学与化工技术的紧密结合，实现
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由分子水平去研究、设计、创造新的有用物质，直至完成其工业制造与转化过程的全程目标，最终实现资源的生态化利用，建立生态工业园区。
2 中国化学化工面临的挑战与发展机遇
资源浪费、环境污染等问题的解决，人民健康水平与生活质量的提高，社会的可持续发展等涉及众多领域，如信息、生命、材料、环境、能源等，它们都与化学化工密不可分、水乳交融。下面从8个方面阐述21世纪我国化学化工面临的挑战和发展机遇。
2.1 新物质的合成与制造
几乎所有重要领域都对特殊功能分子有着强烈的需求，因此新型功能分子的设计与合成是化学与化工的核心研究领域。有用新物质的创制是化学化工学者研究的永恒主题，它不仅可以带动整个学科的发展，还可以使中国彻底摆脱对国外产品和技术的依赖。
21世纪物质的合成与制造将面临的挑战是：利用分子自组装合成具有特定性质的有序体系；运用理论与计算模拟手段和现代实验方法，在不同时间和空间尺度上研究物质形成与转化过程中的化学本质和规律；揭示分子的运动规律，预测新分子的生态影响，用以指导新物质分子的创造；开发物质合成、转化的新策略和环境友好的新化学体系，实现新的具有特定结构和功能的物质的可控制造；设计高效、环境友好和低能耗的生产工艺。
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原子经济性、绿色合成是新时期合成化学与化工领域发展的重要内涵。鉴于精细化工生产对生态环境造成的影响最为突出，发展精细化工必须考虑环境保护、降低原材料消耗、节约能源、关键合成技术和专用化技术等问题。基本有机化学品是现代化学工业的重要原料。我国目前的生产工艺大多是20年前国外开发出来的，有些使用有毒有害的原料、催化剂或溶剂，生产过程排放大量废物。如果仍沿用这些技术增加产量，不仅会大量增加废物处理费用，而且会进一步破坏生态环境、危害人身健康。因此必需探索新的“原子经济性”合成途径，开发以绿色化学为基础的清洁生产工艺。天然产物的全合成是制药行业的基础。自然界中天然产物的数量有限，如果能够批量生产将对治疗疾病、改善生命质量产生巨大影响。 2.2 计算化学与产品工程
在新的功能分子被发现和确定后，通过产品工程技术向人类提供最经济的产品是实现这些物质价值的必经途径。产品工程的挑战是使集约化的化工厂能高效安全地生产所需产品并对环境产生最小的副作用。资源循环利用是产品工程的新理念，可通过设备强化、过程集成和系统工程的方法实现。
作为现代化学研究的有力工具，计算化学已经能够对很多化学体系、化学现象及化学反应提供准确的、较为全面的描述与解释。计算化学叫以辅助反应分离试剂的选择、药物的分子设计、工艺流程筛选和大系统优化，不仅节约研究时间，而且降低资源消耗。目前的挑战是研究各种化合物结构和性能的关系，为新药物、农药、材料的开发
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提供依据；预测与设计生物大分子的空间结构、取向和形态，分析分子分子体系的排列和相互作用；预测反应结果，设计高效催化剂和构筑高效反应体系。
过程系统工程研究的目标是力图从资源利用效率、环境影响和经济性诸方面使过程系统实现优化。它借助过程系统模型化方法，通过计算机分析与模拟，利用优化算法，最终使系统物流、能量流、资金流与信息流深度集成，实现化工生产的集约化。
2.3 环境问题与化学化工
传统的化学工业对环境污染十分严重，直到半个世纪以前，人们才刚刚意识到这一点。恰恰是应用化学与化工技术才从污染治理的角度初步解决了问题。要解决未来的环境问题，化学与化工面临许多的挑战：了解大气、土壤、湖泊、溪流和海洋既复杂又相互作用的化学世界，为制定生态环境保护政策提供科学依据；从各个层面上研究物质与环境的相互作用，对产品在生态系统中的分布状况和作用做出真实可靠的评价。
开发对环境负责的方法来制造有用产品是保护环境的根本措施，例如采用无毒无害的原料、溶剂、助剂和催化剂，零排放的生产工艺等。例如目前用超临界CO2替代传统的水和有机溶剂的一场“绿色革命”。
废弃物的回收利用不仅可以根治环境污染，而且能够缓解资源危
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